某平板式筏板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的探討

摘要：本文是對(duì)筆者設(shè)計(jì)的某一高層建筑采用平板式筏板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的總結(jié)，闡述了該基礎(chǔ)類形的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及適用情況。

關(guān)鍵詞：平板式筏式基礎(chǔ)；沖切承載力；底平式和頂平式變厚度筏板

一、工程慨況

某一高層建筑，首層架空為停車場，2-14層為標(biāo)準(zhǔn)層，按公寓設(shè)計(jì)，層高均為3米，無地下室。抗震設(shè)防烈度為6度，場地類別為Ⅱ類。結(jié)構(gòu)類型為框架剪力墻。基本地質(zhì)情況如下：1、素填土，層厚0.50～1.81 m，平均1.22m，主要由填砂土組成，混少量碎石。2、砂質(zhì)粘性土，層厚5.55～10.60m，平均8.19m，以粉、粘粒為主，含多量中細(xì)砂，混少量石英礫。承載力特征值fak=250kPa；標(biāo)貫試驗(yàn)平均14.9擊，標(biāo)準(zhǔn)值14.4擊。3、全風(fēng)化花崗巖層厚0.80～2.70m，平均1.88m，為花崗巖全風(fēng)化產(chǎn)物，保持原巖結(jié)構(gòu)特征，混少量碎石塊。標(biāo)貫平均值28.7擊，標(biāo)準(zhǔn)值28.3擊，其地基承載力特征值fak=300kpa。4、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層厚2.70～10.80m，平均7.20m，原巖成分為花崗巖，巖石的堅(jiān)硬程度為極軟巖，標(biāo)貫平均值42.3擊，標(biāo)準(zhǔn)值41.8擊，地基承載力特征值fak= 600kPa。5、中風(fēng)化花崗巖，層揭露厚5.30～16.40m，平均9.62m，尚未揭穿該土層，巖石的堅(jiān)硬程度為堅(jiān)硬巖，其飽和抗壓強(qiáng)度值范圍值平均值frk=49.6MPa，標(biāo)準(zhǔn)值frk=37.9 MPa。地基承載力特征值fa=1500kPa。本場地?zé)o液化土層。地下水位約-1.5m。

二、基礎(chǔ)選型

考慮到筏板基礎(chǔ)具有整體性好，承載力高，結(jié)構(gòu)布置靈活等做優(yōu)點(diǎn)，廣泛用作高層建筑基礎(chǔ)，組合地質(zhì)情況，本工程可不采用樁基礎(chǔ)，而采用筏板基礎(chǔ)，這樣可降低造價(jià)，縮短工期。筏板基礎(chǔ)分為梁板式和平板式兩大類，在基礎(chǔ)方案選擇比較下，梁板式和平板式相關(guān)主要性能比較見下表：

筏基

類型基礎(chǔ)

剛度地基

反力柱網(wǎng)

布置混凝

土量鋼筋

用量土方量降水

費(fèi)用施工

難度綜合

費(fèi)用

梁板式有突變有突變嚴(yán)格較少較大較大較大較大較高

平板式均勻均勻變化靈活較大較小較小較小較小較低

根據(jù)此建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過比較兩種筏基類型后，決定采用平板式筏式基礎(chǔ)。

三、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

筏基在采用有限元程序計(jì)算的前提下，結(jié)合簡化法進(jìn)行補(bǔ)充分析比較。由于地基土比較均勻，上部剛度較好，平板式筏基板厚大于平均柱距的1/6，且相臨荷載及柱間距的變化不超過20%，筏式基礎(chǔ)可只考慮局部彎曲作用，按倒樓蓋計(jì)算，并通過采取相應(yīng)的構(gòu)造措施（加強(qiáng)通長鋼筋）來考慮整體彎曲的影響。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（8.4）進(jìn)行承載力和變形計(jì)算。以第二層砂質(zhì)粘性土為持力層，埋深為-3m，滿足H/15的要求。筏板基礎(chǔ)板厚采用等厚度為800mm，采用局部加厚設(shè)計(jì)，基礎(chǔ)采用C30防水密實(shí)性混凝土。

整體等厚設(shè)計(jì)，可以減少混凝土的用量，降低造價(jià)。在柱荷載較大的地方，等厚板不能滿足沖切承載力要求，采取在筏板上增設(shè)柱墩，柱墩范圍為在柱外圍各加寬500mm，柱墩高度為局部加厚400，詳見下面大樣圖，加厚后驗(yàn)算滿足沖切承載力要求，柱墩加厚部份無需設(shè)置鋼筋。

在電梯筒和剪力墻下，內(nèi)力較大，等厚板不能滿足沖切承載力要求，通過局部改變筏板厚度，增加配筋來滿足要求。筏板變板厚做法有底平式和頂平式兩種。（1）底平式變厚度筏板基礎(chǔ)的特點(diǎn)：當(dāng)變厚度范圍較小時(shí)，有效剛性角范圍大，筏板底部鋼筋受力直接，利用率高，基底建筑防水質(zhì)量有保證，當(dāng)頂部設(shè)置坡面時(shí)可適量節(jié)約混凝土，施工難度小，設(shè)備管線可在房間中部穿行，相應(yīng)土方量小，降水費(fèi)用低。（2）頂平式變厚度筏板基礎(chǔ)的特點(diǎn)：當(dāng)變厚度范圍較小時(shí)，有效剛性角范圍小，筏板底部鋼筋需多次錨固搭接，受力不直接，利用率低，基礎(chǔ)底面建筑防水搭接量大，施工難度大，質(zhì)量難保證，當(dāng)?shù)灼巾斆鏄?biāo)高相同時(shí)，混凝土用量及相應(yīng)土方量略有減少。比較兩種做法，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度出發(fā)，一般情況下不宜采用頂平式變厚度筏板基礎(chǔ)，必須采用時(shí)，也應(yīng)采用元寶形變厚度筏板基礎(chǔ)。根據(jù)以上設(shè)計(jì)要點(diǎn)，在剪力墻下采用底平式變厚度筏板，加厚分兩階，以減少混凝土量，第階加厚高度分別為700mm，500mm，詳見下面剖面圖。電梯筒下由于電梯安裝的需要，做成頂平式元寶形變厚度筏板基礎(chǔ)，筏板下部加厚500mm。變厚與原筏板做成45度斜角。兩種做法均需按較小板厚度驗(yàn)算筏板受剪承載力。

四、構(gòu)造措施

筏板基礎(chǔ)底部鋼筋和頂部鋼筋均采用全通長處理，在在滿足承載力的條件下，加強(qiáng)通長鋼筋，其目的在于彌補(bǔ)簡化計(jì)算方法未考慮整體彎曲的不足。底部，頂部各配置雙向Φ20@200鋼筋，局部加厚部份底筋為通長Φ20@200加Φ18～Φ20@200。令外，基礎(chǔ)混凝土中摻入10%AEA外加劑，可減小施工溫度的影響。

結(jié)語

近年來，我國高層建筑的發(fā)展迅猛，高層建筑的發(fā)展對(duì)地基基礎(chǔ)也提出了更高的要求，基礎(chǔ)工程對(duì)整個(gè)建筑物的安全有舉足輕重的影響，其造價(jià)和工期分別占建筑物土建總造價(jià)和總工期的1/3左右，所以必須選用和高層建筑要求相適應(yīng)的基礎(chǔ)形式，如果基礎(chǔ)存在隱患，將會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。而對(duì)高層建筑地基基礎(chǔ)的研究已成為業(yè)界特別重視的問題。平板式筏板由大厚板基礎(chǔ)組成，采用整體等厚度，局部加厚或加柱墩基礎(chǔ)，適合于復(fù)雜柱網(wǎng)對(duì)構(gòu)，具有基礎(chǔ)剛度大，受力均勻的特點(diǎn)，在中筒或荷載較大的柱底通過改變筏板截面高度和調(diào)整配筋來滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)板鋼筋布置簡單，降水及支護(hù)費(fèi)用相對(duì)較低，施工難度小等優(yōu)點(diǎn)，目前在高層和超高層建筑中應(yīng)用相當(dāng)普遍。

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