議結(jié)構防水板的做法

任 遷

(大同市二院建筑設計研究有限責任公司，山西大同 037000)

我國現(xiàn)代社會經(jīng)濟迅速發(fā)展，建設速度越來越快，而且市場上建筑越來越多樣性，結(jié)構設計應適應市場的變化和需求，同時力爭受力合理，投資最小，利益最大化。結(jié)構設計人員才能永遠立于不敗之地。高層建筑結(jié)構地下室多為鋼筋混凝土結(jié)構，其基礎多采用梁式或板式筏基，結(jié)構防水也相應由鋼筋混凝土筏基來承擔。這是我們過去常采用的方式。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民生活水平日益提高，普通民眾對汽車的購買能力越來越強，地下車庫的需求便越來越大，在一二線城市，幾乎每個小區(qū)均設置地下汽車庫。由于地下車庫挖土方量較大，相應成本就增大，于是人們都在提高品質(zhì)的同時，設法降低地下車庫的成本，在這種時代背景下柱下獨立基礎加防水板應用而生，同時當多層框架結(jié)構建有地下室且有防水要求時，由于我們許多地方地下水位不高又無抗浮設計問題，如地基較好，也可以選用獨立基礎板的地下室做法，由于它的誕生時間不算長，我們結(jié)構設計人員對它的認識還不是十分清楚，因而應用時的誤區(qū)便越來越多。有時不能將錢花在“刀刃”上，下面就防水板的問題談一下我的看法。

1 有關地下水的認識

地下室或基礎位于地下水位以下時，應作防水及抗水設計。這項設計應與地下水的類型有關。地下水的類型主要有:上層滯水、潛水、層間水(或承壓水)。1)上層滯水:由地上雨水或地下管道漏水下滲時，下滲的水受到不透水的粘性土層(即習慣上我們稱之為隔水層)的阻隔而形成的地下水，我們叫上層滯水，它一般均接近于地表處。上層滯水的特點:a.地下水的水位及水量隨著季節(jié)性變化，雨季地下水量大，地下水位上升，旱季時則相反。b.無靜水壓力，不產(chǎn)生浮力;對上層滯水的措施:地下室及防水板只需考慮防水，可不考慮水壓力、浮力;施工時的降水就可采用明排水。2)潛水:場地內(nèi)有統(tǒng)一的自由水面，有統(tǒng)一水位標高，范圍較大，一般地下臥隔水層的凹地。其特點是:a.地下水位隨季節(jié)的變化而變化;b.有靜水壓力和浮力;結(jié)構設計時應采取措施考慮靜水壓力及浮力，施工排水要有可靠的措施。3)層間承壓水:地下兩隔水層之間，該地下水一般均與河流或湖相連。其特點是:a.地下水位標高依上部隔水層的標高而定，不受季節(jié)影響;b.有水壓力及浮力。結(jié)構設計時應考慮水壓力及水浮力，施工時要有可靠的防水措施。綜上所述，當?shù)叵率椅挥跐撍虺袎核畠?nèi)時，施工時必須降水至地下室地面以下，且必須在地下室及上部結(jié)構完成至能抵消水浮力時不至于造成已施工部分上浮時，才能停止降水?？垢∮嬎惆?已建部分結(jié)構自重標準值/水浮力標準值不小于 1.0。

2 獨基加防水板的認識

獨基加防水板基礎是近年來形成的一種新型的基礎形式，由于其受力簡單、明確，且成本較低，因此受到建設單位的歡迎，在工程中的應用較為普遍，下面我們來看一下它的受力特點:

1)獨基加防水板結(jié)構，上部結(jié)構的荷載全部由獨立基礎承擔，防水板只用來抵抗水的浮力，按防水要求設置，不考慮防水板的地基承載力。這時在結(jié)構設計時應采取相應的措施減少柱基沉降對防水板的不利影響，在防水板下宜設一定厚度的易壓縮材料，我們在施工上常采用聚苯板或松散焦渣等，實際上松散焦渣材料不好找到，所以我們用聚苯板的比較多。我們常見許多工程概念不明確，防水板下沒有任何易壓縮材料，這時的防水板實際上是受力的，由于獨基的沉降受到諸多因素的影響，我們還無法從理論上算得清楚防水板的附加反力，因此有的資料上說防水板承受上部建筑自重的10%加水浮力，有的人則說防水板受上部建筑自重的20%加水浮力，說法不一，而且又無從考證，結(jié)構受力不明確，我們還是不建議采取的。我們認為結(jié)構設計決不搞一些似是而非的東西。2)作用在防水板上的荷載:地下水浮力qw、防水板自重qs及其上建筑重量qa，建筑物在使用的過程中，地下水位是變化的，防水板所受的浮力是變化的，它的大小將防水板分為以下幾種情況:a.當qw≤(qs+qa)時，建筑物的重量將全部由獨立基礎傳給地基。此時要注意荷載應為基本組合的設計值，水浮力起控制作用是設計值，而不是標準值。b.當qw＞(qs+qa)時，此時防水板對獨立基礎底面的地基反力起一定的分擔作用，使獨立基礎底面的部分地基反力轉(zhuǎn)移到防水板上面，并以水浮力的形式直接作用在防水板上面，但要注意此時的獨立基礎的底部彎矩和剪力有增大的作用，水的浮力越大，這種作用越大。c.在獨立基礎加防水板的受力中，防水板是一種復雜的板類結(jié)構，它隨著荷載情況的變化而支撐情況變化。當qw≤(qs+qa)時，獨立基礎對其不起支撐作用，防水板的重量及其上部建筑重量均直接傳給地基。當qw＞(qs+qa)時防水板在水的浮力作用下，將凈水浮力qw－(qs+qa)傳給獨立基礎，并加大了獨立基礎的彎矩數(shù)值。3)計算方法:在獨立基礎加防水板的計算中，我們應將獨立基礎及防水板分開單獨計算。a.防水板的計算，防水板的簡化計算可將防水板看成是四角支撐在獨立基礎的雙向板，支撐長度與獨立基礎的尺寸有關，此時防水板可看作為支撐在獨立基礎的復雜受力的雙向板，此時應注意分項系數(shù)的確定，當?shù)叵滤蛔兓淮髸r，水浮力就按永久荷載考慮，按1.35取用，當?shù)叵滤蛔兓^大時，水浮力按活荷載考慮，取用1.4，重力荷載按不利情況取用。計算理論的選用:選用復雜樓板有限元計算，無梁樓蓋雙向板計算。b.獨立基礎的計算，這項計算主要是當qw＞(qs+qa)時，實際上獨立基礎由兩部分組成，一是基底均布荷載作用下獨立基礎的內(nèi)力，二是計算防水板對獨立基礎的基底邊緣反力引起的附加內(nèi)力的計算，根據(jù)結(jié)構力學的原理，結(jié)合獨立基礎底面反力的分塊原則，進行周邊荷載作用下獨立基礎的內(nèi)力計算，MA=［qe(b－d)/2+me］l，剪力 Va=qel。

3 構造要求

實際施工時應確保構造上與設計相符，實現(xiàn)設計構想，防水板設軟墊層，促使防水板不承擔或承擔最少量的地基反力，同時還應具有以下特點:1)軟墊層應能承擔防水板混凝土澆灌時的重量及其施工荷載，并確保在混凝土凝固前不產(chǎn)生過大的變形。2)軟墊層應具有一定的變形能力，避免防水板承擔過大的地基反力，近年來由于聚苯板的應用普遍，貨源充足，施工方便且價格低廉，在工程中獲得比較滿意的技術效果。軟墊層的厚度可根據(jù)獨立基礎邊緣的地基沉降數(shù)值確定。

4 設計誤區(qū)及建議

1)現(xiàn)在最大的設計誤區(qū)就是地基承載力的深度修正的問題，現(xiàn)在不少資料上有這樣一種說法:筏基及有整體防水板的獨立基礎，其深度修正一律從室外地面算起，其修正的原理是地基承載力修正實際上對基礎周邊超載的壓重作用，它能夠有效約束基礎周邊土的隆起，抵抗土體向兩邊滑出。因為規(guī)范原來的計算公式是在淺層平板載荷試驗的基礎上得出的。再看我們防水板的受力，我們采取的措施是使防水板不受力或少受力，這時如果我們采取從室外地面修正的做法是錯誤的，這個深度應是軟墊層下實際反力標準值QK來確定基礎的等效埋深，而實際反力標準值為防水板自重、地下室地面建筑重量及地下室地面的活荷載。這個值是沒有多少的，不能按室外地面來修正的。2)我們許多地方的地下水位較高，這種基礎實際上是防潮板加獨立基礎，防潮板的標高可根據(jù)具體情況而定，當防潮板的位置在地下室地面標高處時，與獨基脫離，防潮板變?yōu)榉墙Y(jié)構構件，可不考慮其對獨立基礎的影響，框架柱在相應標高處留“胡子筋”。綜上所述，正確理解獨基加防水板的受力，合適的計算理論并采取相應的構造措施，才能設計、計算、施工相互配合，降低工程造價，才能做到事半功倍的效果，才能取得好的社會及經(jīng)濟效益。

［1］GB 50007-2011，建筑地基與基礎設計規(guī)范［S］.

［2］李國勝.混凝土結(jié)構設計禁忌及實例［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2010.

［3］張維斌.多層及高層鋼筋混凝土結(jié)構設計釋疑及工程實例［M］.第2版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2012.

［4］建筑地基與基礎設計規(guī)范理解與應用［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.

［5］朱炳寅.建筑結(jié)構設計問答及分析［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.

［6］姜學詩.混凝土結(jié)構設計問答實錄［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2012.