梁板式筏基與平板式筏基的探討

王 亞 妮

(上海原構(gòu)設(shè)計(jì)咨詢有限公司太原分公司，山西 太原 030006)

0 引言

伴隨著近期一系列“地王”“樓王”冒出的新聞，房?jī)r(jià)的持續(xù)增長(zhǎng)已經(jīng)成為我國(guó)一個(gè)大眾關(guān)注又不可忽視的國(guó)情。這也側(cè)面反映了我國(guó)土地資源及住房資源的愈加緊張，從而催生了城市中高層及超高層建筑的發(fā)展。高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是高層設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一環(huán)。它除了要承受整個(gè)建筑的豎向荷載，還要考慮風(fēng)荷載和地震的作用。而筏板基礎(chǔ)以其大面積覆蓋，對(duì)基礎(chǔ)局部變化不敏感的特性，不僅能減少地基土的單位面積壓力、提高地基承載力，還能增強(qiáng)基礎(chǔ)的整體剛度，調(diào)節(jié)地基的部分不均勻沉降，此外還有較大的空間來滿足停車庫(kù)的要求，因而成為高層建筑的一種首選基礎(chǔ)形式。

筏板基礎(chǔ)常見的有梁板式筏基和平板式筏基兩種。兩種基礎(chǔ)形式在基本組成、受力特性、適用條件、施工條件和經(jīng)濟(jì)控制方面有各自不同的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)其各自的特點(diǎn)和工程的需求來選用最適合本工程的基礎(chǔ)形式。下面就這兩種形式的基礎(chǔ)進(jìn)行比較和探討。

1 梁板式筏基的特點(diǎn)

梁板式筏基由基礎(chǔ)梁和筏板組成，基礎(chǔ)梁一般沿著上部結(jié)構(gòu)的柱軸線縱橫向布置，基礎(chǔ)筏板一般為雙向多跨連續(xù)板，如果跨度較大也可以考慮在柱網(wǎng)間增加次梁，把大板劃分為較小的板塊。基礎(chǔ)梁可以與筏板上部齊平，也可以與筏板下部齊平。上平式使地坪自然形成，較經(jīng)濟(jì)，但造成了很多防水死角，施工不方便。下平式施工方便，但需要架空或覆土回填到建筑地面。這種基礎(chǔ)的傳力途徑是由地基反力傳遞給基礎(chǔ)筏板，筏板傳給基礎(chǔ)次梁，再由基礎(chǔ)次梁傳給主梁。屬于倒樓蓋的結(jié)構(gòu)模型。

梁板式筏基的優(yōu)點(diǎn)：剛度大，傳力形式簡(jiǎn)單，混凝土的用量較少等。

梁板式筏基的缺點(diǎn)：基礎(chǔ)梁高度大，埋深和土方量稍大；受基礎(chǔ)梁布置的影響，基礎(chǔ)剛度變化不均勻；在荷載較大的柱底或剛度集中的中筒部位易造成受力突變和配筋的劇增等。

2 平板式筏基的特點(diǎn)

平板式筏基由一大塊等厚的鋼筋混凝土筏板組成，適合于柱距較小、柱網(wǎng)復(fù)雜不規(guī)則的結(jié)構(gòu)。平板式筏板受力較為復(fù)雜，大致可以簡(jiǎn)化為：樓板柱寬范圍內(nèi)的荷載產(chǎn)生的彎矩通過板直接傳給柱，其余部分通過扭矩傳遞到柱子上，使柱受彎，最終所有的荷載由柱傳向基礎(chǔ)。類似于無梁的倒樓蓋模型。平板式筏基常見的為等厚的筏板基礎(chǔ)，當(dāng)抗沖切不滿足時(shí)，也可以采用局部加厚、增設(shè)柱墩和變厚度的筏板基礎(chǔ)形式。

平板式筏基的優(yōu)點(diǎn)：剛度大，抗沖切能力強(qiáng)，基礎(chǔ)底板受力均勻，在荷載較大的柱底或剛度集中的中筒可以改變筏板的高度并調(diào)整配筋以滿足受力要求等。

平板式筏基的缺點(diǎn)：筏板較厚，混凝土用量相對(duì)較大，傳力形式復(fù)雜等。

3 適用條件

根據(jù)上述受力特性，可以看出梁板式筏基適用于柱網(wǎng)間距較大、較規(guī)則的建筑，平板式筏基則比較適合于柱網(wǎng)復(fù)雜及中筒剛度較大的建筑。GB 50007—2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范中指出：“框架—核心筒結(jié)構(gòu)和筒中筒結(jié)構(gòu)宜采用平板式筏型基礎(chǔ)。”實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們遇到高層剪力墻結(jié)構(gòu)采用梁板式筏基時(shí)，電梯集中設(shè)置的部位常常出現(xiàn)基礎(chǔ)梁超筋的現(xiàn)象。此時(shí)這種部位因應(yīng)力集中剛度過大就相當(dāng)于一個(gè)小的中筒，這對(duì)設(shè)計(jì)者來說就需要更多的時(shí)間去調(diào)整基礎(chǔ)梁的布置或?qū)Σ糠至哼M(jìn)行加強(qiáng)措施。

在地下水位較高的場(chǎng)地，對(duì)有多層地下室的建筑，或者基礎(chǔ)埋深比較大的工程，如果采用梁板式基礎(chǔ)，因其施工難度大造成的工期變長(zhǎng)，板承受的水浮力就會(huì)很大，有可能需要考慮增加降水深度。這時(shí)選用平板式基礎(chǔ)則更為方便。

4 施工條件

一般情況下，梁板式筏基的混凝土需求量比較少，但是因?yàn)榱喊邃摻畈贾脧?fù)雜，支模不便，相對(duì)平板式筏基更加消耗人工。當(dāng)建筑對(duì)地下室有很高的防水要求時(shí),需要采用自防水并利用地基梁之間的“空格”設(shè)置架空排水層。施工時(shí)一些陰角陽(yáng)角的防水一定要處理好。如若遇到上文中提到的水浮力的問題，有可能還需要增加一部分降低地下水位的費(fèi)用。此外，梁板式筏基的高度一般比平板式筏基大。例如，8 m柱網(wǎng)的基礎(chǔ)梁，高度可能為1.0 m～1.5 m，而平板式筏基的高度可能只需要0.8 m～1.2 m。所以，當(dāng)基礎(chǔ)的挖土深度是由基礎(chǔ)高度來決定時(shí)，采用梁板式筏基將比平板式筏基多挖幾十厘米的土，那么在開挖的土方量和基坑支護(hù)的工程量上平板式筏基就會(huì)更有優(yōu)勢(shì)。

反觀平板式筏基，它的鋼筋布置沒有梁板式復(fù)雜，因而支模簡(jiǎn)單，節(jié)約了模板，樓面鋼筋綁扎也方便，節(jié)省了人工。它沒有凸出來的基礎(chǔ)梁，更便于布置管線和施工，防水處理效果也更好，綜合下來，可以大幅提高施工速度。但是平板式筏基因?yàn)榉ぐ搴穸容^大，施工時(shí)對(duì)混凝土溫度的控制要求高，有可能存在因混凝土用量過大而造成供給跟不上等問題。

5 經(jīng)濟(jì)控制

建筑工程的成本控制有諸多的影響因素，表面看主要在施工階段投入大，但要想節(jié)約投資，最主動(dòng)的控制方法之一就是在施工之前的設(shè)計(jì)階段。對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段的成本控制主要是控制混凝土用量和含鋼量。混凝土用量方面梁板式筏基占有一定的優(yōu)勢(shì)，含鋼量方面我們用一個(gè)實(shí)例來做比較。

某住宅小區(qū)的單層車庫(kù)(地上無住宅部分)，車庫(kù)底板到頂板的層高3.7 m，頂板覆土厚1 m，柱網(wǎng)間距大部分為7 m×7 m。我們?nèi)∑渲幸豢邕M(jìn)行對(duì)比分析。混凝土強(qiáng)度等級(jí)均選用C30，做梁板式筏基時(shí)，板厚取350 mm，梁截面取400 mm×1 000 mm。做平板式筏基時(shí)，板厚取400 mm。進(jìn)行配筋計(jì)算，最大裂縫以0.2 mm進(jìn)行控制。計(jì)算結(jié)果對(duì)比如表1所示。

表1 梁板式與平板式筏板混凝土用量及含鋼量對(duì)比

從表1可以看出，平板式筏基的混凝土用量比梁板式筏基高出0.59%；但是含鋼量卻比梁板式筏基少了38%。可見，雖然平板式筏基在混凝土用量方面略顯浪費(fèi)，但在含鋼量方面卻比梁板式筏基節(jié)省了很多。根據(jù)現(xiàn)今市場(chǎng)上混凝土和鋼筋的價(jià)格，無疑是平板式筏板要更為經(jīng)濟(jì)。

在工期方面，因?yàn)榱喊迨椒せ┕るy度大，工期一般較長(zhǎng)，平板式筏基較短。在勞動(dòng)力價(jià)格日趨上漲的今天，這也是一個(gè)值得考慮的因素。

此外，從土方開挖量、模板數(shù)量、邊坡支護(hù)等方面考慮，平板式筏板都是比較經(jīng)濟(jì)的。

6 結(jié)語(yǔ)

將梁板式筏基和平板式筏基進(jìn)行綜合比較，見表2。

表2 梁板式與平板式筏基綜合比較表

表2為一般常見建筑的基礎(chǔ)形式比較得出的結(jié)論，特殊建筑需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行比較并選擇適宜的基礎(chǔ)類型。

綜上闡述，筏板基礎(chǔ)類型的選擇需要根據(jù)上部結(jié)構(gòu)形式、柱網(wǎng)間距、荷載大小、工程地質(zhì)情況以及施工條件等因素綜合確定。當(dāng)柱承受的荷載太大，柱距也比較大，柱網(wǎng)又比較規(guī)則時(shí)，可以優(yōu)先采用傳力簡(jiǎn)單合理的梁板式筏基。而平板式筏基有著明顯的施工優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)，相信其將來也必會(huì)在高層和超高層建筑中擁有更廣泛的應(yīng)用。