關于高層建筑筏板基礎設計的探討

蔣祎 郭小寶

摘 要：本文主要結合工程實例對高層建筑筏板基礎選型和設計中的地基承載力確定、變形控制計算、筏板結構計算、防滲等問題作一探討，供同行參考。

關鍵詞：高層建筑；筏板基礎；設計

1 高層建筑結構筏板基礎設計簡述

筏型基礎又叫板型基礎，即滿堂基礎。是把柱下獨立基礎或者條形基礎全部用聯(lián)系梁聯(lián)系起來，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。一般說來地基承載力不均勻或者地基軟弱的時候用筏板型基礎。而且筏板型基礎埋深比較淺，甚至可以做不埋深式基礎。天然筏板基礎屬于補償性基礎，因此地基的確定有兩種方法。一是地基承載力設計值的直接確定法。它是根據(jù)地基承載力標準值按照有關規(guī)范通過深度和寬度的修正得到承載力設計值，并采用原位試驗（如標慣試驗、壓板試驗等） 與室內(nèi)土工試驗相結合的綜合判斷法來確定巖土的特性。二是按照補償性基礎分析地基承載力。例如：某棟地上28 層、地下2層（底板埋深10m）的高層建筑，由于將原地面下10m厚的原土挖去建造地下室，則卸土土壓力達180kpa，約相當于11層樓的荷載重量；如果地下水位為地面下2m，則水的浮托力為80kPa，約相當于5層樓的荷載重量，因此實際需要的地基承載力為14層樓的荷載。即當?shù)鼗休d力標準值f ≥ 250kpa時就能滿足設計要求，如果筏基底板適當向外挑出，則有更大的可靠度。

2 高層建筑結構筏板設計相關問題

筏板基礎的主要結構形式有平板式筏基和肋梁式筏基，包括等厚度或變厚度底板和縱橫向肋梁。一般情況下宜將基礎肋梁置于底板上面，如果地基不均勻或有使用要求時，可將肋梁置于板下，框架柱位于肋梁交點處。在具體筏基設計時應著重考慮如下問題。

（1）應盡量使上部結構的荷載合力重心與筏基形心相重合，從而確定底板的形狀和尺寸。當需要將底板設計成懸挑板時，要綜合考慮上述多方面因素以減小基礎端部基底反力過大而對基礎彎距的影響。

（2）底板厚度由抗沖切和抗剪強度驗算確定.柱網(wǎng)間距較大時可在柱間設置加強板帶（暗梁加配箍筋） 來提高抗沖切強度以減少板厚，也可采用后張預應力鋼筋法來減少混凝土用量和造價。決定板厚的關鍵因素是沖切，應對筏基進行詳細的沖切驗算。

（3）無肋梁筏板基礎的配筋可近似按無梁樓蓋設柱上板帶和跨中板帶（倒樓蓋法） 的計算方法進行，精確計算可用有限元法；對肋梁式筏基，當肋梁高度比板厚大得較多時，可分別計算底板和肋梁的配筋，即底板以肋梁為固定支座按雙向板計算跨中和支座彎矩，并適當調整板跨中和支座的配筋。

（4）構造配筋要求：筏板受力筋應滿足規(guī)范中0.15%的配筋率要求，懸挑板角處應設置放射狀附加鋼筋等。設計人員往往配置受力鋼筋有余，構造鋼筋卻配置不足。

3 高層建筑基礎選型

基礎設計的首要任務是選定基礎方案和基礎形式，需要根據(jù)上部結構形式，建筑物場地的工程地質條件、施工條件、材料供應以及其他有關情況進行綜合考慮。高層建筑基礎選型是整個結構設計中的一個重要組成部分，直接關系到工程造價、施工難度和工期，因此應認真研究場地巖土性質和上部結構特點，通過綜合技術經(jīng)濟比較確定。高層建筑的基礎選型應因地制宜，除基礎應滿足現(xiàn)行規(guī)范允許的沉降量和沉降差的限值外，整體結構應符合規(guī)范對強度、剛度和延性的要求，選用樁基或筏基都不是絕對的，而安全可靠、經(jīng)濟合理才是基礎選型的標準。高層建筑的基礎除直接建于堅硬的巖石上外，一般有如下幾種類型影響：

（1）地質條件的影響。地質條件是影響高層基礎選型的一個非常重要因素，雖然建設場地的地質條件在多數(shù)情況下是隱蔽的、復雜的和可變的，但目前的工程勘察和技術手段，一般能做到相對的準確。作為設計人員，對提供的地質資料要能夠進行準確分析和正確判斷，進而能夠合理地進行基礎設計，并在施工過程中根據(jù)具體的地質條件變化修改設計。

（2）上部建筑結構形式的影響。不同的上部結構，對地基不均勻沉降的敏感程度也不相同，對地基不均勻沉降越敏感的上部結構，則應選擇剛度較大的基礎形式。因此要根據(jù)上部結構的不同結構形式（框架、框架剪力墻、剪力墻結構等）選配合理的基礎型式。

（3）要根據(jù)建筑結構的特點，荷載大小，建筑物層數(shù)，高度、跨度大小等因素來選擇最佳的基礎形式。

（4）高層建筑基礎設計應滿足建筑物使用上的具體要求。例如要滿足人防、地下車庫、地下商場等各種建筑類型的具體要求。

（5）高層建筑基礎設計還要滿足構造的要求。例如箱型基礎，要滿足埋深、高度，基底平面形心與結構豎向靜荷載重心相重合，偏心距、沉降控制等要求。

（6）抗震性能對基礎選型的影響。高層建筑對地震作用更加敏感，在地震作用下，基礎可能出現(xiàn)過大變形、不均勻沉降和傾覆，所以在基礎選型時，一定要充分考慮到地震作用的影響。

（7）周圍已有建筑物對基礎選型的影響。周圍已有建筑物對基礎選型影響也很大，如與已建建筑物間距過小時，若采用筏型或箱型基礎，在深基坑開挖時，是否會對已有建筑物的基礎或主體造成局部下沉、開裂等；如基礎采用預制樁，打樁時的震動能否造成已有建筑物開裂或女兒墻、雨篷等構件的傾覆、倒塌、墜落等。

（8）施工條件對基礎選型的影響。施工隊伍素質能否保證施工質量；材料、設備、機具等能否就近購買或租賃；施工期間的氣候條件等都是影響基礎選型的因素。

（9）工程造價對基礎選型的影響。應在滿足功能的前提下，選用造價最經(jīng)濟的基礎設計方案。

高層建筑基礎選型是整個結構設計中的一個重要組成部分，直接關系到工程造價、施工難度和工期，因此應認真研究場地巖土性質和上部結構特點，通過綜合技術經(jīng)濟比較確定。高層建筑的基礎選型應因地制宜，除基礎應滿足現(xiàn)行規(guī)范允許的沉降量和沉降差的限值外，整體結構應符合規(guī)范對強度、剛度和延性的要求，選用樁基或筏基都不是絕對的，而安全可靠、經(jīng)濟合理才是基礎選型的標準。

4 總結

高層建筑基礎選型是整個結構設計中的一個重要組成部分，直接關系到工程造價、施工難度和工期，因此應認真研究場地巖土性質和上部結構特點，通過綜合技術經(jīng)濟比較確定.高層建筑的基礎選型應因地制宜，除基礎應滿足現(xiàn)行規(guī)范允許的沉降量和沉降差的限值外，整體結構應符合規(guī)范對強度、剛度和延性的要求，選用樁基或筏基都不是絕對的，而安全可靠、經(jīng)濟合理才是基礎選型的標準。

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