獨立基礎加防水板基礎的應用分析

【摘要】本文主要以江蘇省蘇州市蘇里住宅小區為例，主要介紹了獨立基礎加防水板的受力特點以及構造措施，對同類工程設計具有一定的參考價值。

【關鍵詞】獨立基礎加防水板；JCCAD有限元算法

多層及高層建筑的裙房中大量采用獨立基礎加防水板 ，與傳統梁板式筏基比，具有經濟，施工簡便等優點，因此在工程中應用相當普遍。

在獨立基礎加防水板設計中，有些設計者將獨立基礎和防水板作為兩個不相干的構件分別計算，忽略了水浮力作用下防水板對獨立基礎內力的影響。也有些設計者將其按一個完全的整體按變厚度筏板設計，造成板配筋復雜不經濟造價高。而比較經濟合理的獨立基礎加防水板設計，應結合合理的構造作法，考慮獨立基礎和防水板的協調工作，采取符合力學模型的設計方法。

線結合工程實例來說明獨基加防水板的設計思路及過程。

一，工程概況

1.以太湖。蘇里住宅小區為例，本地塊共布置36幢3層住宅和1幢2層公建，。住宅分集中停車和地面車庫兩種類型。 現以34#住宅樓為例， 地下一層，地上3層，采用鋼筋混凝土框架結構，最大軸網 6mX4.8m。

2.獨基加防水板設計

（1）防水板及獨立基礎的混凝土強度等級均為C30；

（2） 防水板下設50mm厚聚苯板墊層，強度15kPa；

（3） 柱下獨基局部如圖1所示，混凝土強度等級為C30，受力鋼筋采用HRB400級，以8軸交C軸ZJ-10為例，相應于荷載效應基本組合時，基礎柱底軸向壓力設計值為2600KN，基礎及其上填土的平均重度r=20KN/m3。基礎做法如圖2所示：

二，利用PKPM中的JCCAD有限元法計算來實現防水板的計算：

由圖2所示，該基礎形式為倒錐形獨基，這種形式如同正放的無梁樓蓋，其最大的優點是施工方便，從圖2中可以看出，這種基礎應屬獨立基礎范疇，可以將其理解為正放的有柱帽無梁樓蓋結構 ，柱冒為獨立基礎中的臺階部分。其受力性能與獨立基礎，無梁樓蓋之間有許多的共性，獨立柱基加抗水板基礎是由獨立基礎演變來的一種特殊的獨立基礎。由于抗水板的存在，使獨立基礎加防水板基礎具有如下特點：

1. 在獨基加防水板基礎中，防水板一般只用來抵抗水浮力，不考慮防水板的地基承載能力，獨立基礎承擔全部結構荷載并考慮水浮力的影響。

2. 地基反力的分布與地基土層的分布密切相關，地基反力多集中在柱周圍區域。

3. 防水板只承受防水板自重及上覆土重qa和地下水浮力qw，不考慮地基反力作用。

4. 隨地下水浮力大小的變化，防水板受到的荷載也在變化，對獨立基礎產生的影響也在變化。當qw≤qa時，防水板上的荷載直接傳到地基上，可認為防水板對獨立基礎的計算沒影響，當qw>qa時，防水板在水浮力作用下對獨立基礎產生附加彎矩和剪力。

防水板的設計：

1. 水浮力的分項系數。根據實際情況取值，當地下水位變化不大時，可按永久荷載考慮，取1.35。當地下水位變化較大時，按可變荷載，取1.4。

2. 永久荷載分項系數。根據永久荷載效應對防水板是否有利合理選用，當防水板由水浮力效應控制時，永久荷載的效應對防水板有利，分項系數取1.0。

3. 防水板計算模型。防水板實際上是四角支承于獨立基礎上的雙向板，防水板的計算采取無梁樓蓋的計算模型，按縱橫兩個方向劃分為柱上板帶和跨中板帶，板帶的寬度取垂直于計算方向柱距的一半，如圖2，內力分析采用經驗系數法。

只要算出垂直荷載作用下兩個方向板的總彎矩Mox，Moy，乘以相應的經驗系數，即可求出各板帶各截面的彎矩設計值。

Mox=qly（lx-2c/3）2/8

Moy=qlx（ly-2c/3）2/8

式中：q——垂直荷載設計值；

lx，ly——x，y方向柱網軸線尺寸，即柱子中心線之間的距離；

c——獨立基礎在計算彎矩方向的有效寬度，如圖1。

4. 防水板配筋計算。用簡化公式AS=M/0.9fyh0計算防水板配筋。

準備工作完成后，可利用PKPM中的JCCAD接口直接計算，先在基礎人機交互輸入中自動生成或者布置獨立基礎，然后采用筏板相關菜單定義，布置防水板，建立起獨立基礎，地基梁基礎，或樁承臺基礎之間加防水板的基礎模型數據。抗水板的厚度一般取250～300（但一般不得小于250，否則不滿足防水要求），然后在JCCAD中⑥防水板抗浮等計算中，進行計算，其中要對輸入的獨基處的筏板進行厚度調整，計算結果如圖3所示：

圖3

該計算結果，只是輸出防水板上的水浮力，筏板自重，板上覆土重等荷載實驗結果，不考慮上部結構的荷載。此時計算的抗浮板不考慮其整體撓曲計算，只是考慮局部彎曲。

柱子所在區域基礎周邊彎矩較大。故配筋 面積較其他地方大。

三，防水板構造措施：

1.為了使設計思路與實際受力情況相符，防水板下應該鋪設軟墊層，以確保防水板不承擔或承擔最少的地基反力，軟墊層應具有以下兩方面的特點：

1）軟墊層應具有一定的承載能力，至少應能承擔防水板混凝土澆筑時的重量及施工荷載，并確保在混凝土達到設計強度前不致產生過大的壓縮變形。

2）軟墊層應具有一定的變形能力，避免防水板承受夠大的地基反力，以保證防水板的受力狀況和設計相符。

2.軟墊層大概有以下兩種，焦渣墊層和聚苯板。

1）防水板下設置焦渣墊層

在防水板下設置焦渣墊層，利用焦渣墊層所具有的承載力承擔防水板及其施工荷載重量，并確保在防水板施工期間不知發生過大的壓縮變形，同時，在底板混凝土達到設計強度后，具有恰當的可壓縮性。

2）防水板下設置聚苯板

聚苯板施工方便，快捷 ，且價格低廉，在工程應用中獲得比較滿意的技術經濟效果。聚苯板應具有一定的強度和彈性模量，并能承擔基礎底板的自重及施工荷載。

3. 獨立基礎基底反力為直線分布，獨基臺階的高寬比小于或等于2.5

【參考文獻】

[1]建筑地基基礎設計規范GB5007-2011

[2]混凝土結構設計規范GB50010-2010

[3]土力學地基與基礎疑難釋義（第二版）

[4] 吳德安，等.建筑結構工程師手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2005