獨立柱基加防水板的設計

劉俊平

核工業第五研究設計院（450000）

1 受力分析

1）在獨立柱基防水板基礎中，防水板只用作防水，不考慮如一般筏板傳遞荷載給地基。獨立柱基承擔全部結構重量并考慮水浮力的影響。

2）作用在防水板上的荷載有地下水浮力qw，防水板自重qs及其上覆土和建筑做法重量qa。在建筑物使用過程中，由于地下水位變化，作用在防水板底面的水浮力也在變化，根據防水板所承擔的水浮力的大小，可將獨立柱基加防水板基礎分為以下兩種不同情況:1）當qw≤qs＋qa時，建筑物的重量將全部由獨立基礎傳給地基（圖 1a）；2）當 qw＞qs＋qa時，防水板自重及其上覆土和建筑做法不足以抵抗水浮力，這時候獨立基礎則成了防水板的一個支承點，分擔防水板一部分水浮力，這就加大了獨立基礎的底部彎矩和剪力（圖 1b）。

圖 1（a） 獨立基礎

圖 1（b） 獨立基礎的底部彎矩和剪力

3）在獨基加防水板基礎中，防水板是一種隨荷載情況變化而變換支承情況的復雜板類構件，當qw≤qs＋qa時（圖 1a），防水板及其上部重量直接傳給地基土，獨立基礎對其不起支承作用；當qw＞qs＋qa時（圖1b）,防水板在水浮力的作用下,將凈水浮力（qw-（qs＋qa））傳給獨立基礎，并加大了獨立基礎的彎矩數值。所以說當地下水位較高時，忽略防水板對獨立基礎內力的影響是不安全的。這就要求我們在實際工程設計中具體情況具體分析，采取相應的計算方法。

2 計算原則

在獨立基礎加防水板基礎中，獨基和防水板一般可以分開來單獨計算。

2.1 防水板的計算

1）防水板是支承在四周獨基上的復雜雙向板，其計算可按復雜樓板模式或無梁樓蓋雙向板計算。

2）防水板上的荷載:恒載有板自重、覆土重、建筑地面做法重量以及地下室地面的設備重量；活載有地下室地面的活載。水浮力可以按照抗浮設計水位來確定。

3）對水浮力設計值的分項系數取值，當地下水位比較穩定時，按永久荷載考慮，取 1.35；當地下水位經常變化時，按可變荷載考慮，取1.4。

4）對水浮力控制的組合中，自重分項系數取1.0。

2.2 獨立基礎的計算

獨立基礎的計算關鍵之處在是否要考慮浮力較大時抗水板對獨立基礎內力的影響。這就要求我們在設計時要自己甄別，合理把握。

1）qw≤qs＋qa時，獨立基礎單獨計算，只考慮上部結構荷載，按照建筑地基基礎設計規范8.2.7計算即可。

2）qw＞qs＋qa時,要合理考慮水浮力對獨基的影響,即要把防水板與獨立基礎相交處的水浮力代換為沿獨立基礎周邊的線荷載和線彎矩；再計算出上部結構傳來的荷載形成的地基反力作用下的剪力和彎矩；然后根據矢量疊加原理再進行獨立基礎的配筋計算。

3 構造要求

1）獨立柱基防水板的混凝土強度易取C30～C40,為控制裂縫不宜大于C40。

2）為了使防水板不承受地基反力，又能約束柱基周圍的土，在其下部鋪設聚苯板，聚苯板的厚度既不能太厚也不能太薄，當密度為15kg/m3時，壓縮厚度可達60%（聚苯板厚度50mm可壓縮成20mm），所需厚度應根據柱基與主樓基礎差異沉降值達到規范要求確定，并應注意柱基及主樓基礎計算得到的沉降值乘以系數0.5～0.6后來確定世紀沉降差異值。

3）防水板鋼筋與獨基的連接詳見國標圖集《混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖》(11G101-3)96頁。

4 設計建議

1）當地下水位在基礎底面以下或高出基礎頂面不多時,可不考慮防水板對獨立基礎的影響，單獨計算各自的內力。

2）當抗浮水位較高,防水板不僅要承擔水浮力，還會對獨立基礎的內力和配筋產生影響，這就要求我們在計算中要根據實際的受力狀態，作出相應的調整。

3）考慮水浮力時應采用地質勘察報告中的抗浮設計水位值;若勘察報告中未提供明確的抗浮設計水位，則應采用當地歷史最高水位。

[1]GB50007—2011,建筑地基基礎設計規范[S].

[2]建筑地基基礎設計方法及實例分析[M].中國建筑工業出版社,2007,12.