影響筏板基礎底板厚度因素分析

摘 要：筏板基礎常用于高層或小高層建筑，其合理設計關系到建筑的安全性與經濟性，本文對比了淺基礎筏板基礎與深基礎樁筏基礎中筏板厚度的影響因素，并分析各影響因素對厚度影響的重要性，為實際工程應用提供了參考。

關鍵詞：筏板；樁基；荷載

笩板型基礎，由底板、梁等整體組成，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，廣泛用于高層結構建筑中，當地基承載力不足、剛度較弱時可以在筏板下增加樁基礎組合成樁筏基礎。但不論是筏板基礎與樁筏基礎都繞不開筏板厚度設計，實際工程中常采用經驗方法導致其厚度越來越大，造成極其嚴重的浪費，本文就厚度影響因素作一探討。

筏板厚度影響因素

筏板厚度主要解決三個問題：抗沖切、抗彎、抗剪，以淺基礎平板型筏板基礎為例，平板式筏基底板除計算正截面受彎承載力外，其厚度尚應滿足受沖切承載力、受剪切承載力的要求以下是規范對這三方面的規定：

（1）抗沖切：平板式筏基進行抗沖切驗算時應考慮作用在沖切臨界面重心上的不平衡彎矩產生的附加剪力。對基礎的邊柱和角柱進行沖切驗算時，其沖切力應分別乘以1.1和1.2的增大系數。距柱邊h0/2處沖切臨界截面的最大剪應力τmax應按以下公式進行計算。板的最小厚度不應小于500mm。

τmax=Flumho+asMunbcABIs

τmax≤ 0.7（0.4+1.2/βs）βhpft

式中：Fl ——相應于作用的基本組合時的沖切力（kN），對內柱取軸力設計值減去筏板沖切破壞錐體內的基底凈反力設計值；對邊柱和角柱，取軸力設計值減去筏板沖切臨界截面范圍內的基底凈反力設計值；

Munb——作用在沖切臨界截面重心上的不平衡彎矩設計值（kN·m）；

受沖切承載力應按下式進行計算：

Fl/umh0

SymbolcB@ 0.7βhpft/η

（2）抗剪：平板式筏基受剪承載力應按下式驗算，當筏板的厚度大于2000mm時，宜在板厚中間部位設置直徑不小于12mm、間距不大于300mm的雙向鋼筋網。

Vs≤ 0.7βhsftbwh0

式中：Vs——相應于作用的基本組合時，基底凈反力平均值產生的距內筒或柱邊緣h0處筏板單位寬度的剪力設計值（kN）；

（3）抗彎：當地基土比較均勻、地基壓縮層范圍內無軟弱土層或可液化土層、上部結構剛度較好，柱網和荷載較均勻、相鄰柱荷載及柱間距的變化不超過20%，且梁板式筏基梁的高跨比或平板式筏基板的厚跨比不小于1/6時，筏形基礎可僅考慮局部彎曲作用。筏形基礎的內力，可按基底反力直線分布進行計算，計算時基底反力應扣除底板自重及其上填土的自重。當不滿足上述要求時，筏基內力可按彈性地基梁板方法進行分析計算。

綜上可以看出：影響筏板基礎厚度的主要因素為上部結構荷載、混凝土強度、筏板抗彎強度（鋼筋抗拉強度）、柱跨度四個。因此，在進行結構設計時，在混凝土強度、鋼筋抗拉強度不變的情況下，合理減輕上部結構荷載，合理布置柱間距成為減少基礎底板厚度的關鍵。

就樁筏基礎而言，筏板厚度的確定原則也是根據底板抗沖切能力、抗彎剛度、抗剪強度來計算。為了突出對比性，同樣以平板式筏基進行探討。

（1）底板抗沖切能力。底板抗沖切分兩部分，一是抵抗筏板上柱和剪力墻或核心筒對筏板的沖切力。二是抵抗筏板下樁基對筏板的沖切力。當進行樁基布置的時候，通常的做法是在上部荷載作用點處布樁，這樣就消除了筏板上柱和剪力墻或核心筒對筏板的沖切力，這樣樁筏底板的抗沖切驗算主要就體現在樁基對筏板的沖切力上。假設樁為邊長b的方樁，混凝土抗拉強度ft ，底板厚h，有效高度為h0，則板的沖切抗力為0.6 ft um h0。其中um 是樁基作用點面積周邊h0/2處周長，um =4（b+ h0）在這個范圍內通過混凝土的抗拉強度來抵抗沖切。假設一根樁的平均沖切力是p1，則p1 = p0 n/m，式中p0 為每層樓面凈活載折算重量，n為層數，m為樁基總數。根據文獻[3]對實際工程研究得出的經驗式結果：為使底板不破壞，建議每個樁基平均沖切力乘以1.5倍安全系數。即

1.5 p1

SymbolcB@ 0.6 ft umh0

由此可得由抗沖切能力需要的底板厚度。

（2）底板抗彎能力。底板抗彎必須由鋼筋來抵抗，即底板產生的彎矩M

SymbolcB@ fyAs h0，其中M=q L2/10（假設兩端都是嵌固），L為底板受彎方向的跨度，即把底板看成倒置的樓板，L為均布荷載作用的兩端嵌固點間距，q為底板受到的折算總平均反力，即q= p0n/mc2，其中c為樁間距，假設樁基按照正方形布置。為使底板不破壞，把上面參數值帶入M

SymbolcB@ fyAsho即可算抗彎能力需要的底板厚度。

（3）底板抗剪能力。樁筏基礎與筏板基礎不同，通常不必驗算抗剪強度，構造可以通過增加腋與增加抗剪鋼筋來實現。

綜上所見：樁筏基礎底板厚度受以下幾大因素影響：上部結構荷載、樁數、樁邊長、混凝土抗拉強度、鋼筋抗拉強度、受彎方向的跨度等。對比淺基礎平板型筏板基礎，可以得出影響筏板厚度的共性因素：即上部結構荷載、混凝土抗拉強度、鋼筋抗拉強度、受彎方向跨度（柱跨度L）。根據文獻[3]統計，跨度L小于等于3m時，彎矩對底板厚度影響程度小于沖切。跨度大于3m時，彎矩對底板厚度影響程度大于沖切。混凝土強度及跨度一定時，樁基截面尺寸對底板厚度影響不大，起不了控制作用。同樣是上部結構荷載，此共性因素在兩種基礎的計算時候也不同，Fl在計算的時候為軸力設計值減去筏板沖切破壞錐體內的基底凈反力設計值，而基底凈反力又由軸力設計值、上部結構傳來彎矩產生，為基底土體對上部結構荷載所做出的反應，也就是說基底土體參與了沖切作用。反觀樁筏基礎上部結構荷載計算中p0僅為每層樓面凈活載折算重量，基底土體并沒有參與沖切作用，分析其中原因，筏板基礎下只有土體，故要考慮基礎與土體的共同作用及位移，樁筏基礎底板下還有樁基，底板下土體與底板脫離也不影響其樁基受力性能。

參考文獻：

[1]楊小平.[M].土力學及地基基礎，2005，26（3）：241.244.

[2]《建筑地基基礎設計規范》（GB50007.2011）.66.86.

[3]馬云鳳，呂西林.高層建筑基礎底板合理厚度的探討，2014，4.7.

作者簡介：萬瑜，男，江西宜春人，碩士，中級，研究方向為巖土地下結構。