某平板式筏板基础设计的探讨

某平板式筏板基础设计的探讨

李嘉

李嘉

潮州市建筑设计院广东潮州521011

摘要：本文是对笔者设计的某一高层建筑采用平板式筏板基础结构的总结，阐述了该基础类形的结构特点及适用情况。

关键词：平板式筏式基础；冲切承载力；底平式和顶平式变厚度筏板

一、工程慨况

某一高层建筑，首层架空为停车场，2-14层为标准层，按公寓设计，层高均为3米，无地下室。抗震设防烈度为6度，场地类别为Ⅱ类。结构类型为框架剪力墙。基本地质情况如下：1、素填土，层厚0.50~1.81m，平均1.22m，主要由填砂土组成，混少量碎石。2、砂质粘性土，层厚5.55~10.60m，平均8.19m，以粉、粘粒为主，含多量中细砂，混少量石英砾。承载力特征值fak=250kPa；标贯试验平均14.9击，标准值14.4击。3、全风化花岗岩层厚0.80~2.70m，平均1.88m，为花岗岩全风化产物，保持原岩结构特征，混少量碎石块。标贯平均值28.7击，标准值28.3击，其地基承载力特征值fak=300kpa。4、强风化花岗岩层厚2.70~10.80m，平均7.20m，原岩成分为花岗岩，岩石的坚硬程度为极软岩，标贯平均值42.3击，标准值41.8击，地基承载力特征值fak=600kPa。5、中风化花岗岩，层揭露厚5.30~16.40m，平均9.62m，尚未揭穿该土层，岩石的坚硬程度为坚硬岩，其饱和抗压强度值范围值平均值frk=49.6MPa，标准值frk=37.9MPa。地基承载力特征值fa=1500kPa。本场地无液化土层。地下水位约-1.5m。

二、基础选型

考虑到筏板基础具有整体性好，承载力高，结构布置灵活等做优点，广泛用作高层建筑基础，组合地质情况，本工程可不采用桩基础，而采用筏板基础，这样可降低造价，缩短工期。筏板基础分为梁板式和平板式两大类，在基础方案选择比较下，梁板式和平板式相关主要性能比较见下表：

三、基础设计

筏基在采用有限元程序计算的前提下，结合简化法进行补充分析比较。由于地基土比较均匀，上部刚度较好，平板式筏基板厚大于平均柱距的1/6，且相临荷载及柱间距的变化不超过20%，筏式基础可只考虑局部弯曲作用，按倒楼盖计算，并通过采取相应的构造措施（加强通长钢筋）来考虑整体弯曲的影响。根据《建筑地基基础设计规范》（8.4）进行承载力和变形计算。以第二层砂质粘性土为持力层，埋深为-3m，满足H/15的要求。筏板基础板厚采用等厚度为800mm，采用局部加厚设计，基础采用C30防水密实性混凝土。

整体等厚设计，可以减少混凝土的用量，降低造价。在柱荷载较大的地方，等厚板不能满足冲切承载力要求，采取在筏板上增设柱墩，柱墩范围为在柱外围各加宽500mm，柱墩高度为局部加厚400，详见下面大样图，加厚后验算满足冲切承载力要求，柱墩加厚部份无需设置钢筋。

在电梯筒和剪力墙下，内力较大，等厚板不能满足冲切承载力要求，通过局部改变筏板厚度，增加配筋来满足要求。筏板变板厚做法有底平式和顶平式两种。（1）底平式变厚度筏板基础的特点：当变厚度范围较小时，有效刚性角范围大，筏板底部钢筋受力直接，利用率高，基底建筑防水质量有保证，当顶部设置坡面时可适量节约混凝土，施工难度小，设备管线可在房间中部穿行，相应土方量小，降水费用低。（2）顶平式变厚度筏板基础的特点：当变厚度范围较小时，有效刚性角范围小，筏板底部钢筋需多次锚固搭接，受力不直接，利用率低，基础底面建筑防水搭接量大，施工难度大，质量难保证，当底平顶面标高相同时，混凝土用量及相应土方量略有减少。比较两种做法，从结构设计角度出发，一般情况下不宜采用顶平式变厚度筏板基础，必须采用时，也应采用元宝形变厚度筏板基础。根据以上设计要点，在剪力墙下采用底平式变厚度筏板，加厚分两阶，以减少混凝土量，第阶加厚高度分别为700mm，500mm，详见下面剖面图。电梯筒下由于电梯安装的需要，做成顶平式元宝形变厚度筏板基础，筏板下部加厚500mm。变厚与原筏板做成45度斜角。两种做法均需按较小板厚度验算筏板受剪承载力。

四、构造措施

筏板基础底部钢筋和顶部钢筋均采用全通长处理，在在满足承载力的条件下，加强通长钢筋，其目的在于弥补简化计算方法未考虑整体弯曲的不足。底部，顶部各配置双向Φ20@200钢筋，局部加厚部份底筋为通长Φ20@200加Φ18~Φ20@200。令外，基础混凝土中掺入10%AEA外加剂，可减小施工温度的影响。

结语

近年来，我国高层建筑的发展迅猛，高层建筑的发展对地基基础也提出了更高的要求，基础工程对整个建筑物的安全有举足轻重的影响，其造价和工期分别占建筑物土建总造价和总工期的1/3左右，所以必须选用和高层建筑要求相适应的基础形式，如果基础存在隐患，将会造成巨大的经济损失。而对高层建筑地基基础的研究已成为业界特别重视的问题。平板式筏板由大厚板基础组成，采用整体等厚度，局部加厚或加柱墩基础，适合于复杂柱网对构，具有基础刚度大，受力均匀的特点，在中筒或荷载较大的柱底通过改变筏板截面高度和调整配筋来满足设计要求，同时板钢筋布置简单，降水及支护费用相对较低，施工难度小等优点，目前在高层和超高层建筑中应用相当普遍。

参考文献：

[1]K0s&r+B7q7e-x8T：O'c，p5i4T

[2].建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）

[3].高层建筑筏形与箱形基础技术规范（JGJ6-2011）

[4].高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）

[5].建筑地基基础设计方法及实例分析（朱炳寅著）