獨(dú)立基礎(chǔ)加抗水板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求

(成都景成建筑設(shè)計(jì)有限公司, 四川 成都 610000)

1 獨(dú)立基礎(chǔ)加構(gòu)造防水板的基底反力分配

獨(dú)立基礎(chǔ)加構(gòu)造防水板是一個(gè)共同受力的整體，防水板會承擔(dān)一定的基礎(chǔ)反力，但一般其地基反力的分配情況往往很難明確。研究表明，獨(dú)立基礎(chǔ)加構(gòu)造防水板的基底反力分布具有一定的空間變化特點(diǎn)和分布規(guī)律。

1.1 無地下水或地下水位較低時(shí)防水底板對獨(dú)立基礎(chǔ)的影響

在無地下水時(shí)，防水底板與獨(dú)立基礎(chǔ)整澆，武崇福和馮潔等通過有限元分析獨(dú)立基礎(chǔ)和防水板的共同作用，得到：隨著防水板板厚的增加，其分擔(dān)的基底反力就越多，獨(dú)立基礎(chǔ)的配筋就減小越多。但是防水板板厚增加到一定程度時(shí)，獨(dú)立基礎(chǔ)的配筋就不再減小，因?yàn)楠?dú)立基礎(chǔ)已經(jīng)達(dá)到了構(gòu)造配筋，所以并不是防水板板厚越厚，對結(jié)構(gòu)配筋越省，盲目的增加防水板板厚，反而會造成一定的浪費(fèi)。同時(shí)防水板由于分擔(dān)了一部分基底反力，是有計(jì)算配筋的，若只是按照構(gòu)造進(jìn)行配筋是不安全的，應(yīng)當(dāng)根據(jù)其受力計(jì)算進(jìn)行配筋。

1.2 有地下水且地下水位較高時(shí)防水板對獨(dú)立基礎(chǔ)的影響

在地下水位較高時(shí)，由于水頭壓力較大，此時(shí)防水底板不僅要考慮整體抗浮的問題，還要考慮防水板自身的強(qiáng)度能否抵抗水壓力的作用。以往的設(shè)計(jì)對于水壓力的考慮，通常只是計(jì)算防水底板的承載力，沒有考慮此時(shí)水壓力對獨(dú)立基礎(chǔ)的影響。而實(shí)際情況是獨(dú)立基礎(chǔ)與防水底板是共同作用，在這種情況下，較大的水壓力會對防水底板產(chǎn)生較大的彎矩，而防水底板的計(jì)算模型是以獨(dú)立基礎(chǔ)為支座的復(fù)雜雙向板，這就使得防水底板的彎矩會在獨(dú)立基礎(chǔ)處進(jìn)行傳遞，這就會加大獨(dú)立基礎(chǔ)的受力，若不考慮這部分彎矩，對于獨(dú)立基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)是不安全的。根據(jù)相關(guān)分析，在有水頭壓力的作用下，當(dāng)防水板較薄時(shí)，會使得獨(dú)基邊防水板配筋加大，若只是按構(gòu)造配筋顯然不夠安全，同樣防水板也并不是越厚越好，達(dá)到一定程度后獨(dú)立基礎(chǔ)和防水板都只是構(gòu)造配筋。

馮潔還得出當(dāng)防水板離得基礎(chǔ)底面越遠(yuǎn),獨(dú)立基礎(chǔ)承擔(dān)的荷載越大, 設(shè)計(jì)時(shí)可以適當(dāng)提高防水板的位置,高于基礎(chǔ)頂面1m 比較合適，但此種做法在工程應(yīng)用中較少。李純，朱浮聲等采用GYH-2 型單膜式壓力盒對遼寧文化藝術(shù)中心、省博物館新館的獨(dú)立基礎(chǔ)加構(gòu)造防水板的地基反力進(jìn)行測試,也得到了較為類似的結(jié)果。

2 獨(dú)立基礎(chǔ)加構(gòu)造防水板受力特點(diǎn)分析

（1）獨(dú)立基礎(chǔ)加構(gòu)造防水板的設(shè)計(jì)設(shè)想是獨(dú)立基礎(chǔ)承擔(dān)全部的結(jié)構(gòu)荷載并考慮水浮力的影響，防水板一般只用來抵抗水浮力，不考慮防水板的地基承載能力。

（2）作用在防水板上的荷載有地下水浮力，防水板自重及其上建筑做法重量。在建筑物使用過程中由于地下水位變化作用在防水板底面的地下水浮力也在不斷改變，根據(jù)防水板所承擔(dān)的水浮力的大小，可分為兩種受力情況：a、防水板水浮力小于防水板自重與其上建筑做法重量之和，在這種情況下，地基將會承載建筑物的全部重量；b、當(dāng)防水板水浮力大于防水板自重與其上建筑做法重量之和時(shí)，防水板對獨(dú)立基礎(chǔ)底面的地基反力起一定的分擔(dān)作用，并且這種作用力會伴隨著浮力的增加而提高。

3 設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1 柱下獨(dú)立柱基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算

當(dāng)防水板底土層同獨(dú)立基礎(chǔ)時(shí), 柱下獨(dú)立基礎(chǔ)可不考慮防水板自重及底板面荷載；當(dāng)防水板底土層擾動，承載力較小，變形較大時(shí)，柱下獨(dú)基除承受上部結(jié)構(gòu)荷載及獨(dú)基自重外，還需要額外的對防水板自身的重量、板面上部負(fù)載等重量進(jìn)行考量。又因?yàn)檫@一部分負(fù)載會使柱子的軸向壓力上升，因此在計(jì)算時(shí)可以以柱子的負(fù)荷面積進(jìn)行計(jì)算。

3.2 防水板的設(shè)計(jì)計(jì)算

（1）防水板設(shè)計(jì)荷載分向下的重力荷載設(shè)計(jì)值和向上水浮力。向下重力荷載設(shè)計(jì)值包括防水板自重、防水板上部建筑地面做法及活荷載；抗浮設(shè)計(jì)時(shí)，防水板所受到的向上的力為按抗浮設(shè)計(jì)水位確定的水浮力設(shè)計(jì)值減去防水板自重及其上部建筑做法標(biāo)準(zhǔn)值。

（2）當(dāng)防水板底土層同獨(dú)立基礎(chǔ)時(shí)，底板為自承重底板，向下作用下為構(gòu)造配筋；反之防水板在重力荷載作用下，可按無梁樓蓋雙向板經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法計(jì)算。

（3）防水板向上浮力作用下應(yīng)連同獨(dú)立柱基按倒無梁樓蓋計(jì)算。

4 常用獨(dú)基加防水板形式

正錐型是常見的防水設(shè)計(jì)形式。該種形式同普通獨(dú)立基礎(chǔ)，就是在下部增加了防水板，其最大的優(yōu)點(diǎn)就是施工簡便。類似的獨(dú)立基礎(chǔ)防水形式，在日常實(shí)際中把這種形式理解為倒置的有柱帽無梁樓蓋結(jié)構(gòu), 柱帽為柱下獨(dú)立基礎(chǔ)中的臺階部分。這種結(jié)構(gòu)的受力性能和獨(dú)立柱基、無梁樓蓋等形式有非常多的相似之處，獨(dú)立柱基加防水板基礎(chǔ)是在獨(dú)立柱基基礎(chǔ)上逐漸延伸而來的一種較為特殊的形式。

5 構(gòu)造要求

（1）獨(dú)立基礎(chǔ)加防水底板中的防水底板主要是為了抵抗水浮力，這樣防水板和獨(dú)立基礎(chǔ)可以分開考慮，其不僅傳力簡單直接，受力分析模型也比較準(zhǔn)確。為了實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)構(gòu)想，一般在防水板下設(shè)置一定厚度有壓縮能力的軟墊層，比如焦渣、聚乙烯苯板等。其目的是為了利用軟墊層的壓縮能力使防水底板不承擔(dān)或盡可能承擔(dān)最少的地反力；另外也可減少獨(dú)立基礎(chǔ)的沉降對防水板的影響。由此可見，軟墊層應(yīng)該具有一定的變形能力，確保防水底板不承受過大的地反力。所以軟墊層的厚度h 最小應(yīng)滿足h ≥ s，s 為地基沉降值，一般根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)選用，常用h=100mm。目前常用的軟墊層材料是焦渣和苯板。焦渣性能比較穩(wěn)定，相關(guān)實(shí)踐表明其自身的剛度和壓縮性比較容易滿足墊層的要求，但由于近年來原材料的供應(yīng)和價(jià)格因素，工程應(yīng)用正在變得越來越少。苯板本身具備廣泛的來源，且實(shí)際施工較為簡便，成本較低，所以得到了廣泛的運(yùn)用，然而由于其是二次加工制造，性質(zhì)差異較大，加之目前并沒有相關(guān)規(guī)范對其特性參數(shù)進(jìn)行歸類劃分，在使用過程中可能出現(xiàn)不滿足剛度和變形要求的現(xiàn)象。

（2）獨(dú)立柱基加防水板的混凝土強(qiáng)度等級宜為C30-C40，為了盡可能的避免出現(xiàn)裂縫，混凝土的強(qiáng)度應(yīng)低于C40。當(dāng)防水板的配筋由水浮力控制時(shí)，防水板受力鋼筋的最小配筋率按照混凝土規(guī)范的第8.5.1條確定；當(dāng)為其他情況時(shí)，防水板受力鋼筋的最小配筋率按混凝土規(guī)范第8.5.2條確定，不小于0.15%。防水板的厚度不應(yīng)小于250mm，宜采用HRB400 級鋼筋，鋼筋直徑不宜小于12mm，間距宜采用100 ～ 200mm。

（3）防水板上部鋼筋在獨(dú)立基礎(chǔ)范圍拉通，下部鋼筋在獨(dú)立柱基礎(chǔ)邊按搭接長度伸入柱基內(nèi)，柱基下部鋼筋在柱基邊上錨入防水板按搭接長度，也可按柱下板帶支座彎矩包絡(luò)在基底截?cái)嘁话搿?/p>

6 結(jié)語

綜上所述，防水板不受地基反力，只承受板自重及板上部的恒載和活載，類似無梁樓蓋，防水板應(yīng)和獨(dú)基聯(lián)合進(jìn)行澆筑。本文所闡述的獨(dú)立防水板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方式以及構(gòu)造要求，都來自于筆者長期工作中的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合相關(guān)參考文獻(xiàn)，作出的總結(jié)和體會，旨在供結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中參考。

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