某多層商業建筑采用不同形式筏板基礎的特點及經濟性分析

代華崗

(北京東方華太建筑設計工程有限責任公司福州公司　福建福州　350001)

?

某多層商業建筑采用不同形式筏板基礎的特點及經濟性分析

代華崗

(北京東方華太建筑設計工程有限責任公司福州公司福建福州350001)

通過一個實際工程，對兩大類型筏板基礎的7種不同形式進行了橫向對比，闡述了各種形式筏板基礎的特點，以及應用于該工程中的基礎造價對比。對比可知，有柱墩的平板式筏基造價最低，而無柱墩的平板式筏基造價最高。

筏板基礎；平板式；梁板式；柱墩；造價

1　工程概況

某框架結構的商業建筑，地上4層地下2層，柱網尺寸為8.4m×8.4m，地面建筑高度為22.2m，地下室東西兩側各外擴兩跨。建筑標準層平面如圖1所示。

建筑所在場地的地層分布情況及承載力特征值fak為：①層雜填土、②層粉質粘土，fak= 100kPa、③層粉質粘土，fak= 230kPa、④層粉質粘土，fak= 140kPa、⑤層粉質粘土夾粉土，fak= 180kPa、⑥層粉土夾粉砂，fak= 200kPa、⑦層粉質粘土，fak= 180kPa、⑧層粉質粘土，fak=200kPa、⑨層強風化砂巖，fak= 350kPa、⑩層中風化砂巖，fak= 1 000kPa，如圖2為該建筑范圍內典型地層剖面(⑧～⑩層在該范圍內地質勘察未揭示)。

該建筑±0.000標高相當于黃海高程21.700m，-2層地下室地面建筑標高為-9.500m。根據地質勘察報告建議，可采用筏板基礎，選擇第②層粉質粘土作為基礎持力層，或采用預應力混凝土管樁基礎，以第⑨層強風化砂巖作為樁端持力層，樁長約30m。對比兩種基礎方案，筆者認為采用樁基礎施工周期比筏板基礎長，經濟性也比筏板基礎差，因此決定采用筏板基礎。但筏板基礎分為平板式和梁板式兩大類[1]，梁板式又存在梁向上和梁向下兩種形式，而且柱下是否設置柱墩對基礎計算結果也影響很大。本文將結合本工程的具體情況，對這幾種形式的筏板基礎的優缺點及經濟性進行一個簡要的對比分析。

2　各筏板基礎形式的特點

平板式筏基分為無柱墩的平板式筏基和有柱墩的平板式筏基，一般采用彈性地基梁模型或有限元模型進行計算分析，采用彈性地基梁模型時，需設置柱間板帶來模擬地基梁，而有限元模型計算更為準確。

無柱墩的平板式筏基采用等厚的筏板均勻布置在整個基底，一般以柱下沖切承載力控制筏板的厚度，根據筏板的受力特點將底板配筋劃分為柱下板帶和跨中板帶[2]。該筏板基礎底板平整，板厚一致，基礎墊層施工方便，底板外防水面積最小，施工速度快，模板工作量小，同時對地下室抗浮也有一定的貢獻。但存在混凝土澆筑量最大，混凝土水化熱影響較大，土方開挖量也較大的問題。本例柱距和荷載較大，經過計算，筏板厚度取1 150mm，混凝土強度等級為C35。其典型配筋截面及做法如圖3所示。

有柱墩的平板式筏基則在沖切力大的柱下增加了柱墩，柱墩總厚度按沖切計算也為1 150mm，而柱墩以外的筏板厚度降為500mm，比上述等厚筏板做法明顯減少了混凝土的用量。但柱墩也分為向上和向下兩種，柱墩向下時，土方開挖量比等厚筏板明顯減少，底板外防水面積和墊層面積略有增加；柱墩向上時，土方開挖量則基本一樣，但增加了一道室內土方回填的工作量。筏板配筋比較集中的配置在受力最大的柱墩部分，柱墩以外部分則較均勻地配置雙向鋼筋網。其典型配筋截面及做法如圖4、圖5所示。

梁板式筏基在各柱之間增設了基礎梁。基礎梁分為梁向上和梁向下兩種形式，考慮柱下基礎梁的抗剪承載能力，也可增設柱墩以減小梁高。梁板式筏基可采用彈性地基梁和筏板有限元兩種方式來計算，但設置柱墩的梁板式筏基則需采用有限元方式來計算。梁板式筏基因為增加了地基梁，從受力特點來說，筏板的反力首先傳給了基礎梁，基礎梁再把反力傳到柱下，因此其配筋也具有了明顯的梁板式結構的特點。

梁向下的梁板式筏基明顯減少了底板混凝土的用量，土方的開挖量也明顯減少，但基礎梁向下需開挖梁的基槽，對地基持力層的擾動較大，同時還需設置基礎梁磚模，也增加了底板外防水的面積，施工難度和時間也明顯增加。因此從考慮地基持力層的可靠性角度來講，一般較少采用梁向下的梁板式筏基方式。其典型配筋截面及做法如圖6、圖7所示。

梁向上的梁板式筏基與梁向下的混凝土及鋼筋用量上相當，減少了底板外防水面積，施工對地基土擾動小，施工速度快。但土方開挖量增加，如果采用無柱墩的梁板式筏基，因為梁高比平板式筏基厚度大，土方量甚至大過平板式筏基，也加大了基坑支護的壓力；此外，梁向上增加了掛模，也加大了混凝土澆筑難度，同時還增加了一道室內回填的工作量。但因其施工前期施工速度較快，對地基土擾動小，還是比梁向下的梁板式筏基應用要多一些。其典型配筋截面及做法如圖8、圖9所示。

3　各筏板基礎形式的工程量對比

綜上，介紹了筏板基礎的幾種形式，并結合本工程確定了各種形式的筏板厚度和基礎梁高度。下文擬就本工程各種形式筏板基礎的相關工程量及造價進行一個對比，以更清晰地體現不同筏板基礎形式的優缺點。

筏板基礎長145.0m，寬61.8m，局部外凸，底面積為9 008m2，表1中的土方量為底板結構面標高至底板墊層底的土方量(墊層厚度100mm)，鋼筋用量未統計搭接、馬凳筋等構造所需鋼筋的用量。估算造價套用的各單項價格為機械土方開挖外運23元/m3，C15素混凝土墊層300元/m3，C35抗滲商品混凝土380元/m3，底板卷材防水25元/m2，鋼筋及加工費2 800元/t，磚模及單面粉刷305元/m3，木掛模49元/m2，人工土方回填及壓實52元/m3。

表1　筏板基礎工程量及造價對比表

表1顯示，造價最高的筏板基礎形式為無柱墩的平板式筏形基礎，混凝土用量大是其造價高的主要原因；造價最低的是柱墩向下的平板式筏形基礎，雖然與柱墩向上的平板式筏形基礎相比，其在混凝土用量、鋼筋用量、防水面積等方面略高，但在土方開挖和回填方面有明顯優勢，且不需要柱墩側面的木掛模，因此總造價略低于柱墩向上的平板式筏基，應該是最經濟方便的筏板基礎形式。不過有柱墩的平板式筏基的整體剛度較小，對不均勻沉降的調節能力稍差，梁板式筏基在這方面則會更好一些。表1還顯示，在梁板式筏形基礎中，造價最高的是無柱墩梁向上的形式，其在土方開挖、鋼筋用量、木掛模和回填土量上都最大，故其造價明顯高出其他幾種形式，而其他3種形式的造價比較接近，以無柱墩梁向下的形式造價最低。但正如前述，這種形式的基槽開挖復雜，對原狀土擾動較大，較少采用，有柱墩梁向下的形式梁高減少了些，施工難度略小，但也存在原狀土擾動問題，因此有柱墩梁向上的形式更適合一些。

4　結語

綜上，基于本工程的經驗，筆者以為：對于與本文類似的柱網規則、受力均勻的結構比較適宜采用有柱墩的平板式筏基；而對于一些柱網不規則，荷載不均勻的框架結構、框剪或是剪力墻結構則選擇梁向上的梁板式筏形基礎或無柱墩的平板式筏基更適合一些。當然，對于不同的結構類型和地質條件，需要具體問題具體分析，對比選用適合的筏板基礎形式，也可以將不同的筏板基礎形式結合采用。

[1]GB50007-2011 建筑地基基礎設計規范[S]. 北京：中國建筑工業出版社，2011.

[2]11G101-3 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(獨立基礎、條形基礎、筏形基礎和樁基承臺)[S]. 北京：中國計劃出版社，2011.

Characteristics and economic analysis of a multi story commercial building with different forms of raft foundation

DAIHuagang

(Beijing SINO-SUN Architectural Design Engineering Co., Ltd,Fuzhou 350001)

This essay stated the characteristics of different raft foundations on analysis of horizontal comparison of seven different forms in two types through an actual project. This essay also analyzed the cost difference in this project and clearly stated upon comparison that,plate raft foundation with column piers is the most economic while that without column piers is the most expensive.

Raft foundation; Plate type; Beam-Slab type; Column pier; Cost

代華崗(1975.07-),男，工程師。

E-mail:364813314@qq.com

2016-06-12

TU47

A

1004-6135(2016)07-0072-05