高層建筑中筏板基礎(chǔ)應(yīng)用研究

王小東 王國興 蔣敏敏

1江蘇省大豐市水利局（224100） 2河南工業(yè)大學(xué)土木建筑學(xué)院（450001）

1 筏板基礎(chǔ)優(yōu)點(diǎn)

筏板基礎(chǔ)是典型的淺基礎(chǔ)形式，用于承擔(dān)上部建筑物荷載。然而由于高層建筑的荷載通常較大，不少工程的設(shè)計施工中極少使用筏板基礎(chǔ)，而改用樁筏基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)等基礎(chǔ)形式。

然而在部分情況下，通過深入的研究，將樁筏基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)采用筏板基礎(chǔ)來代替，將具有很多優(yōu)點(diǎn)∶

1）筏板基礎(chǔ)通常具有較大的整體剛度，能調(diào)節(jié)地基不均勻沉降。

2）殘積層較厚時，樁基礎(chǔ)投資較大，且施工時間較長。

3）樁基礎(chǔ)的施工對周圍環(huán)境影響較大。

4）樁基礎(chǔ)通常需要檢測，檢測不合格還需進(jìn)行加固。

5）筏板基礎(chǔ)安全系數(shù)通常大于4，而樁基礎(chǔ)安全系數(shù)通常為2。

6）筏板可作為地下室使用。

7）筏板基礎(chǔ)的慣性矩通常較大，在風(fēng)荷載等橫向荷載作用下，地基應(yīng)力增量較小。

8）筏板基礎(chǔ)的固定點(diǎn)在基礎(chǔ)板位置，而樁基礎(chǔ)固定點(diǎn)在承臺下方，因此地震引起的水平力對筏板基礎(chǔ)的影響較小。

9）樁基礎(chǔ)在地震中會產(chǎn)生相互激擾不同步的問題，容易產(chǎn)生相互影響而破壞。

10）筏板基礎(chǔ)抗震剛度比樁基礎(chǔ)大。

2 筏板基礎(chǔ)應(yīng)用研究

高層建筑中筏板基礎(chǔ)的應(yīng)用，需要從多方面對其進(jìn)行研究。

1）需要對工程場地及一定范圍內(nèi)，建筑物應(yīng)力影響深度內(nèi)的土體進(jìn)行試驗(yàn)，系統(tǒng)了解地基土體的物理力學(xué)性質(zhì)，為地基基礎(chǔ)計算提供參數(shù)。承載力是工程中的重要參數(shù)，承載力參數(shù)的準(zhǔn)確性直接影響到工程設(shè)計施工方案，必要時可通過平板載荷試驗(yàn)確定不同土層的承載力。如河南工業(yè)大學(xué)師生周轉(zhuǎn)房工程中，通過勘察發(fā)現(xiàn)地基中深度7 m處的粉質(zhì)黏土層為軟弱下臥層,承載力特征值為90 kPa,使用筏板基礎(chǔ)不能滿足承載力要求；之后經(jīng)過詳細(xì)的平板載荷試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)粉質(zhì)黏土層的實(shí)際承載力達(dá)130 kPa，可滿足筏板基礎(chǔ)承載力要求。

2）根據(jù)土力學(xué)參數(shù)，依據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范等確定地基承載力和沉降量、驗(yàn)算下臥層承載力等方面。

3）為保證建筑物的安全和穩(wěn)定，在施工中和運(yùn)行期，需要對筏板底部土壓力、筏板鋼筋應(yīng)力、建筑物沉降、建筑物水平位移、建筑物不均勻沉降和地基深層沉降等方面進(jìn)行全面監(jiān)測。工程實(shí)踐表明，運(yùn)行期筏形箱形基礎(chǔ)的沉降量可達(dá)總沉降量的30%，因此工后監(jiān)測與施工期監(jiān)測具有同樣的重要性。總結(jié)地基基礎(chǔ)的受力變形特征，并可為后繼筏板基礎(chǔ)的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計提供可靠的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)。

4）通過有限元等數(shù)值方法對高層建筑筏板基礎(chǔ)問題進(jìn)行模擬，數(shù)值模擬結(jié)果可與現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果相對比分析，同時數(shù)值模擬方法可對不同筏板基礎(chǔ)方案進(jìn)行模擬,評價各種基礎(chǔ)方案的承載變形特性。

3 總結(jié)

探討了高層建筑中筏板基礎(chǔ)的應(yīng)用問題。由于建筑物荷載越來越大，使得實(shí)際工程中筏板基礎(chǔ)的應(yīng)用越來越少。但筏板基礎(chǔ)相對于樁基礎(chǔ)和樁筏基礎(chǔ)具有眾多技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和工期上的優(yōu)越性，因此合理使用筏板基礎(chǔ)具有重要意義。從土工試驗(yàn)、承載力沉降的計算驗(yàn)算、原位監(jiān)測和數(shù)值模擬等方面探討筏板基礎(chǔ)的應(yīng)用研究。