淺談筏板基礎(chǔ)的簡(jiǎn)化計(jì)算方法

劉 溯

(大連熱電工程設(shè)計(jì)有限公司，遼寧 大連 116021)

淺談筏板基礎(chǔ)的簡(jiǎn)化計(jì)算方法

劉 溯

(大連熱電工程設(shè)計(jì)有限公司，遼寧 大連 116021)

筏型基礎(chǔ)又叫笩板型基礎(chǔ)，即滿堂基礎(chǔ)。筏板基礎(chǔ)的厚度由抗沖切和抗剪強(qiáng)度確定，同時(shí)要滿足抗?jié)B要求，局部柱距及柱荷載較大時(shí)，可在柱下板底加墩或設(shè)置暗梁且配置抗沖切箍筋，來(lái)增加板的局部抗剪切能力，避免因少數(shù)柱而將整個(gè)筏板加厚。

懸臂法 倒樓蓋法 柔性基礎(chǔ)簡(jiǎn)化計(jì)算法 彈簧地基梁法 彈性地基板法 有限子結(jié)構(gòu)法

筏型基礎(chǔ)又叫笩板型基礎(chǔ)，即滿堂基礎(chǔ)。是把柱下獨(dú)立基礎(chǔ)或者條形基礎(chǔ)全部用聯(lián)系梁聯(lián)系起來(lái)，下面再整體澆注底板。由底板、梁等整體組成。建筑物荷載較大，地基承載力較弱，常采用砼底板，承受建筑物荷載，形成筏基，其整體性好，能很好的抵抗地基不均勻沉降。筏板基礎(chǔ)分為平板式筏基和梁板式筏基，平板式筏基支持局部加厚筏板類型；梁板式筏基支持肋梁上平及下平兩種形式。一般說(shuō)來(lái)地基承載力不均勻或者地基軟弱的時(shí)候用筏板型基礎(chǔ)。而且筏板型基礎(chǔ)埋深比較淺，甚至可以做不埋深式基礎(chǔ)?；A(chǔ)的簡(jiǎn)化計(jì)算方法如下：

1.懸臂法

方法概述——就是傳統(tǒng)的墻下鋼混條基計(jì)算法。

計(jì)算特點(diǎn)——假定基底土反力為均勻分布，為了減小基底壓力使之滿足軟弱地基承載力的要求而將基底加寬到互相連通的程度，但不作為連續(xù)的整板去分析。

方法缺點(diǎn)——基礎(chǔ)寬度加大后，基底土的反力分布實(shí)際上是不均勻的。計(jì)算時(shí)，基底已經(jīng)連成了一體卻不考慮其連續(xù)性，因此很不合理，計(jì)算的結(jié)果是不經(jīng)濟(jì)的。

2.倒樓蓋法

方法概述——假定筏板為一塊倒置于地基上的連續(xù)板，由縱橫墻支承。

計(jì)算特點(diǎn)——假定基底土反力為均勻分布，按普通的樓蓋計(jì)算。

方法缺點(diǎn)——考慮了筏板的整體性，計(jì)算結(jié)果較懸臂法經(jīng)濟(jì)。但此法仍然沒(méi)有考慮到基底土的反力分布實(shí)際上是不均勻的，所以各墻支座處所算得的負(fù)彎矩偏小，甚至出現(xiàn)小于實(shí)際彎矩而偏于不安全。

3.柔性基礎(chǔ)簡(jiǎn)化計(jì)算法

方法概述——將在柱荷載作用下的十字交叉條形基礎(chǔ)簡(jiǎn)化為各條單向連續(xù)條形基礎(chǔ)的計(jì)算方法。

計(jì)算特點(diǎn)——將柱荷載的總值先按兩個(gè)方向交叉連續(xù)的條形基礎(chǔ)（板）的剛度比值進(jìn)行分配以作為各向的柱荷載，然后分別按單向連續(xù)條形基礎(chǔ)（板）計(jì)算。

方法缺點(diǎn)——此方法的一般假定為基底反力是按線性分布的，柱下最大，跨中最小，計(jì)算結(jié)果較倒樓蓋法還要經(jīng)濟(jì)。但該方法只適用于柱下十字交叉條形基礎(chǔ)和柱下筏板基礎(chǔ)的簡(jiǎn)化計(jì)算，不適用于橫墻承重的筏板基礎(chǔ)。

4.彈簧地基梁法

方法概述——假定筏板沿橫向被截分為單位寬的條板，置于文克爾假設(shè)的彈簧低級(jí)上，并假定板底面任一點(diǎn)的單位壓力p與地基沉降S成正比，即p=kS。

計(jì)算特點(diǎn)——條板按受有一組橫墻集中荷載作用的無(wú)限長(zhǎng)梁計(jì)算。由于地基沉降S與基礎(chǔ)撓度y接觸協(xié)調(diào)相等，有p(x)=kS=ky.

方法缺點(diǎn)——同文克爾彈簧地基法假設(shè)。

5.彈性地基板法

方法概述——以雙向受力的彈性地基板理論為依據(jù)來(lái)分析筏板的內(nèi)力和變形。

計(jì)算特點(diǎn)——假設(shè)筏板置于文克爾彈簧地基上，并將不埋筏板四周邊梁埋板的作用歸結(jié)為：不產(chǎn)生剪力、有約束彎矩、撓度不等于零、轉(zhuǎn)角等于零的半自由邊界條件，從而推導(dǎo)出彈性曲面的撓度方程式，建立配筋彎矩的計(jì)算公式。

方法缺點(diǎn)——夸大了實(shí)際淺埋邊梁的邊固作用，且與一般彈性地基梁、板理論的缺陷一樣，只考慮地基與基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)變形工作，而實(shí)際上，上部結(jié)構(gòu)剛度的影響是不能忽略的。

6.有限子結(jié)構(gòu)法

此方法是將整塊筏板視做一根梁，整幢上部結(jié)構(gòu)視做一個(gè)鉸接于筏板的壁式框架（窗間墻視為框架柱、窗上墻視為框架梁），整個(gè)地基視做一組彈簧支座，上部結(jié)構(gòu)和筏板支承在這組彈簧地基上。在此假設(shè)下，可借助子結(jié)構(gòu)法解得整個(gè)上部結(jié)構(gòu)在筏板接口處的剛度，運(yùn)用有限元法求解筏板考慮上部結(jié)構(gòu)與地基、基礎(chǔ)共同工作的整體彎曲內(nèi)力和地基反力，再以彈簧地基梁法解筏板的局部彎曲內(nèi)力。

筏板基礎(chǔ)厚度的確定，筏板基礎(chǔ)的厚度由抗沖切和抗剪強(qiáng)度確定，同時(shí)要滿足抗?jié)B要求，局部柱距及柱荷載較大時(shí)，可在柱下板底加墩或設(shè)置暗梁且配置抗沖切箍筋，來(lái)增加板的局部抗剪切能力，避免因少數(shù)柱而將整個(gè)筏板加厚。除強(qiáng)度驗(yàn)算控制外，還要求筏板基礎(chǔ)有較強(qiáng)的整體剛度。一般經(jīng)驗(yàn)是筏板的厚度按地面上樓層數(shù)估算，每層約需板厚50mm～80mm。本工程塔樓地上21層，筏板厚度為1100mm；部分軸力較大的柱，柱下板底加墩，柱墩厚度為1600mm。

7.彈性理論截條法

方法概述——將筏板橫向截分為單位寬的條板并置于均質(zhì)半空間彈性地基上。

計(jì)算特點(diǎn)——由于積分上的困難，基底地基反力與沉降之間的關(guān)系很難用解析函數(shù)表達(dá)。目前是利用郭爾布諾夫-波薩多夫的《彈性地基上結(jié)構(gòu)物的計(jì)算》中的計(jì)算表格來(lái)簡(jiǎn)化計(jì)算。

方法缺點(diǎn)——雖然克服了文克爾彈簧地基法假設(shè)的基本缺點(diǎn)，具有能夠擴(kuò)散應(yīng)力和變形的優(yōu)點(diǎn)，但是，它的擴(kuò)散能力往往超過(guò)實(shí)際情況。由于計(jì)算所得的沉降量和地表沉降范圍較實(shí)測(cè)值為大，而實(shí)際地基壓縮層厚度是有限的，壓縮層范圍內(nèi)土質(zhì)往往是非均質(zhì)的，即使是同一種土層組成，變形參數(shù)也有隨深度而增長(zhǎng)的情況。按半空間彈性理論所得的地基反力分布一般呈馬鞍形和集中在梁端和板的邊緣處，這是半空間彈性理論所算得的梁板彎矩大的主要原因。

平板式筏基內(nèi)筒下的板厚應(yīng)滿足受沖切承載力的要求，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

1 受沖切承載力應(yīng)按下式進(jìn)行計(jì)算：

式中：Fl——相應(yīng)于作用的基本組合時(shí)，內(nèi)筒所承受的軸力設(shè)計(jì)值減去內(nèi)筒下筏板沖切破壞錐體內(nèi)的基底凈反力設(shè)計(jì)值（kN）。

um——距內(nèi)筒外表面h0/2處沖切臨界截面的周長(zhǎng)（m）

h0——距內(nèi)筒外表面h0/2處筏板的截面有效高度（m）

η——內(nèi)筒沖切臨界截面周長(zhǎng)影響系數(shù)，取1.25。

2 當(dāng)需要考慮內(nèi)筒根部彎矩的影響時(shí)，距內(nèi)筒外表面h0/2處沖切臨界截面的最大剪應(yīng)力可按公式計(jì)算，此時(shí)τmax≤0.7βhpft/η。

[1] 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007-2011） 中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011．

[2]建筑地基處理規(guī)范（JGJ79-2012） 中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012．

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1007-6344（2015）05-0311-01