淺談筏板基礎(chǔ)與防水板基礎(chǔ)的異同

辛庚華 王寶立

摘 要：本文分析平板式筏形基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)（條形基礎(chǔ)、樁基承臺）加防水板的基礎(chǔ)形式在計算、構(gòu)造上的不同之處，供設(shè)計人員參考。

關(guān)鍵詞：平板式筏形基礎(chǔ)；防水板

1 前言

建筑設(shè)計中，帶地下室工程中經(jīng)常會采用到筏板基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)（條形基礎(chǔ)、樁基承臺）加防水板的基礎(chǔ)形式，兩類基礎(chǔ)形式有相似之處，但其在應(yīng)用條件、計算模式以及構(gòu)造上是不同，本文介紹兩者的在計算構(gòu)造上的不同之處。

2 概念

筏板基礎(chǔ)是天然地基的一種基礎(chǔ)形式，在地基持力層上鋪設(shè)一塊整體連續(xù)的等厚（或變厚度）鋼筋混凝土基礎(chǔ)板，具有調(diào)整不均勻沉降，整體性好、基礎(chǔ)剛度大、受力均勻、施工方便等特點；適用于上部荷載較大、地基承載力較低且調(diào)整基礎(chǔ)沉降為目的的多高層建筑。防水板常被用于獨立基礎(chǔ)（或條形基礎(chǔ)）加防水板、樁基承臺加防水板的基礎(chǔ)形式，亦是在地基上鋪設(shè)一塊整體連續(xù)的鋼筋混凝土基礎(chǔ)板，但防水板只用來抵抗地下水浮力、防水板自重及其上荷載（恒+活），防水板自身不分擔(dān)地基反力。

3 筏板基礎(chǔ)

筏板基礎(chǔ)分為梁板式和平板式兩種，其選型應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、荷載分布狀況、施工條件等確定。平板式筏基較梁板式施工方便，土石開挖量少，工期短，經(jīng)濟性高，因此平板式筏基在工程中得到越來越多的應(yīng)用。

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定，筏板厚度和配筋計算中應(yīng)考慮上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基土共同作用的基礎(chǔ)變形和基底反力計算確定。工程設(shè)計中，筏板的計算方法大致分為兩種計算模型，即倒樓蓋法和彈性地基梁板法。具體為：

（1）彈性地基梁板模型采用的是文克爾假定，地基梁內(nèi)力的大小受地基土彈簧剛度的影響，而倒樓蓋模型中的梁只是鋪鋼筋混凝土梁，其內(nèi)力的大小只與板傳給它的荷載有關(guān)，而與地基土彈簧剛度無關(guān)。

（2）由于模型的不同，實際梁受到的反力也不同，彈性地基梁板模型支座反力大，跨中反力小；而倒樓蓋模型中的反力只是均布荷載。

（3）彈性地基梁板模型考慮了整體彎曲變形的影響，而倒樓蓋模型的底板只是一塊剛性板，不受整體彎曲變形的影響。

（4）由于倒樓蓋模型的底板只是一塊剛性板，因此各點的反力均相同，由此計算得到的梁端剪力無法與柱子的荷載相平衡，而彈性地基梁板模型計算出來的梁端剪力與柱子的荷載是相平衡的。

此外，基床反力系數(shù)的取值對工程的基礎(chǔ)造價影響較大，基床反力系數(shù)可根據(jù)地勘報告提供的數(shù)值或根據(jù)可靠經(jīng)驗取值，也可根據(jù)沉降試算結(jié)果進(jìn)行反算，基床反力系數(shù)越大，筏板配筋越小。

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中對平板式筏基最小厚度規(guī)定不應(yīng)小于500mm。筏板的計算厚度主要是由筏板抗沖切承載力來控制的，包含柱下沖切和內(nèi)筒沖切。當(dāng)局部柱（或墻）下的筏板，承受荷載較大且復(fù)雜，在設(shè)計中通常采用柱（或墻）下局部加厚的辦法來滿足筏板沖切要求。

式（1）、（2）、（3）為《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中對平板式筏基柱下沖切的驗算公式。由式（1）、（2）可以看出筏板厚度增大，致使有效板厚（h0）和臨界截面周長（um）變大，從而抗沖切承載力增大，且增大的幅度與有效板厚近似平方關(guān)系。

4 防水板基礎(chǔ)

在獨基加防水板（見圖1）、條基加防水板、樁承臺加防水板基礎(chǔ)中，防水板一般只用來抵抗水浮力，不考慮其地基承載能力，上部結(jié)構(gòu)荷重全部由基礎(chǔ)承擔(dān)。施工中，防水板下需設(shè)置軟墊層，為避免防水底板受附加力，在其地下設(shè)置聚苯板軟墊層，以使防水板只抵抗水浮力不能承受地基反力。

作用在防水板上的荷載有：地下水浮力、防水板自重及其上建筑做法重量，以及人防荷載，均為荷載效應(yīng)基本組合時的設(shè)計值，即水浮力起控制作用時的荷載設(shè)計值，而不是荷載標(biāo)準(zhǔn)值。在建筑使用過程中由于地下水位變化，作用在防水板底面的地下水浮力也在不斷改變，因此防水板是一種隨荷載情況變化而變換支承情況的復(fù)雜板類構(gòu)件。隨地下水浮力大小的變化，防水板受到的荷載也在變化，對獨立基礎(chǔ)產(chǎn)生的影響也在變化。當(dāng)qw（水浮力）≤qa（建筑做法重）+qG（防水板自重）時，可認(rèn)為防水板對獨立基礎(chǔ)的計算沒影響，當(dāng)qw≥qa+qG時，防水板的凈水浮力傳給基礎(chǔ)，防水板在水浮力作用下對獨立基礎(chǔ)產(chǎn)生附加彎矩和剪力。

因此計算此類基礎(chǔ)時，應(yīng)分二步進(jìn)行計算：第一步計算將柱、墻作為支撐防水板的不動支座，對防水板進(jìn)行計算；第二步計算非防水板基礎(chǔ)，如獨立基礎(chǔ)、樁承臺等，此時應(yīng)考慮防水板傳遞過來的荷載。如果水浮力大于防水板自重+防水板上的覆土重，應(yīng)將該部分反力施加到其它基礎(chǔ)上，計算出防水板對其它基礎(chǔ)的彎矩和剪力的增大值。

防水板的厚度根據(jù)《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，地下防水混凝土結(jié)構(gòu)厚度不應(yīng)小于250mm；裂縫寬度控制不得大于0.2mm，并不得貫通。防水板的厚度也應(yīng)按照沖切承載力要求、配筋計算及局部抗浮等條件確定。

5 結(jié)語

平板式筏板基礎(chǔ)與獨立基礎(chǔ)（條形基礎(chǔ)、樁基承臺）加防水板的基礎(chǔ)形式，作為常用的基礎(chǔ)形式，其異同可以總結(jié)如下：

（1）防水板不能作為基礎(chǔ)形式單獨存在，不能分擔(dān)地基反力，防水板的恒活不包括上部計算的恒活，只是板自身的恒活，獨立基礎(chǔ)（條形基礎(chǔ)、樁基承臺）作為防水板的支撐，防水板的荷載傳遞到獨立基礎(chǔ)（條形基礎(chǔ)、樁基承臺），防水板計算簡單，費用低；筏板是一種基礎(chǔ)形式，既可以承擔(dān)上部荷載，也可承擔(dān)水浮力，基礎(chǔ)整體剛度大，計算復(fù)雜，費用高。

（2）構(gòu)造要求不同，但其都需要計算抗沖切、抗剪、抗彎承載力。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB 50007-2011.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

[2] GB 50108-2008.地下工程防水技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 焦柯，吳文勇.高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法、案例及軟件應(yīng)用[M].北京：中國城市出版社，2016.