關(guān)于高層建筑筏板基礎(chǔ)設(shè)計的探討

蔣祎 郭小寶

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

關(guān)鍵詞：高層建筑；筏板基礎(chǔ)；設(shè)計

1 高層建筑結(jié)構(gòu)筏板基礎(chǔ)設(shè)計簡述

筏型基礎(chǔ)又叫板型基礎(chǔ)，即滿堂基礎(chǔ)。是把柱下獨立基礎(chǔ)或者條形基礎(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)。而且筏板型基礎(chǔ)埋深比較淺，甚至可以做不埋深式基礎(chǔ)。天然筏板基礎(chǔ)屬于補償性基礎(chǔ)，因此地基的確定有兩種方法。一是地基承載力設(shè)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(guān)規(guī)范通過深度和寬度的修正得到承載力設(shè)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(jié)合的綜合判斷法來確定巖土的特性。二是按照補償性基礎(chǔ)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(shè)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(jié)構(gòu)筏板設(shè)計相關(guān)問題

筏板基礎(chǔ)的主要結(jié)構(gòu)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(chǔ)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(shè)計時應(yīng)著重考慮如下問題。

（1）應(yīng)盡量使上部結(jié)構(gòu)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(shè)計成懸挑板時，要綜合考慮上述多方面因素以減小基礎(chǔ)端部基底反力過大而對基礎(chǔ)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(shè)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(yīng)力鋼筋法來減少混凝土用量和造價。決定板厚的關(guān)鍵因素是沖切，應(yīng)對筏基進行詳細的沖切驗算。

（3）無肋梁筏板基礎(chǔ)的配筋可近似按無梁樓蓋設(shè)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(diào)整板跨中和支座的配筋。

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

3 高層建筑基礎(chǔ)選型

基礎(chǔ)設(shè)計的首要任務(wù)是選定基礎(chǔ)方案和基礎(chǔ)形式，需要根據(jù)上部結(jié)構(gòu)形式，建筑物場地的工程地質(zhì)條件、施工條件、材料供應(yīng)以及其他有關(guān)情況進行綜合考慮。高層建筑基礎(chǔ)選型是整個結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一個重要組成部分，直接關(guān)系到工程造價、施工難度和工期，因此應(yīng)認真研究場地巖土性質(zhì)和上部結(jié)構(gòu)特點，通過綜合技術(shù)經(jīng)濟比較確定。高層建筑的基礎(chǔ)選型應(yīng)因地制宜，除基礎(chǔ)應(yīng)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(jié)構(gòu)應(yīng)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(chǔ)選型的標準。高層建筑的基礎(chǔ)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(zhì)條件的影響。地質(zhì)條件是影響高層基礎(chǔ)選型的一個非常重要因素，雖然建設(shè)場地的地質(zhì)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(shù)手段，一般能做到相對的準確。作為設(shè)計人員，對提供的地質(zhì)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(chǔ)設(shè)計，并在施工過程中根據(jù)具體的地質(zhì)條件變化修改設(shè)計。

（2）上部建筑結(jié)構(gòu)形式的影響。不同的上部結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，則應(yīng)選擇剛度較大的基礎(chǔ)形式。因此要根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的不同結(jié)構(gòu)形式（框架、框架剪力墻、剪力墻結(jié)構(gòu)等）選配合理的基礎(chǔ)型式。

（3）要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)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(chǔ)形式。

（4）高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)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(chǔ)設(shè)計還要滿足構(gòu)造的要求。例如箱型基礎(chǔ)，要滿足埋深、高度，基底平面形心與結(jié)構(gòu)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(chǔ)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(chǔ)可能出現(xiàn)過大變形、不均勻沉降和傾覆，所以在基礎(chǔ)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(chǔ)選型的影響。周圍已有建筑物對基礎(chǔ)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(chǔ)，在深基坑開挖時，是否會對已有建筑物的基礎(chǔ)或主體造成局部下沉、開裂等；如基礎(chǔ)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(gòu)件的傾覆、倒塌、墜落等。

（8）施工條件對基礎(chǔ)選型的影響。施工隊伍素質(zhì)能否保證施工質(zhì)量；材料、設(shè)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(chǔ)選型的因素。

（9）工程造價對基礎(chǔ)選型的影響。應(yīng)在滿足功能的前提下，選用造價最經(jīng)濟的基礎(chǔ)設(shè)計方案。

高層建筑基礎(chǔ)選型是整個結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一個重要組成部分，直接關(guān)系到工程造價、施工難度和工期，因此應(yīng)認真研究場地巖土性質(zhì)和上部結(jié)構(gòu)特點，通過綜合技術(shù)經(jīng)濟比較確定。高層建筑的基礎(chǔ)選型應(yīng)因地制宜，除基礎(chǔ)應(yīng)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(jié)構(gòu)應(yīng)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(chǔ)選型的標準。

4 總結(jié)

高層建筑基礎(chǔ)選型是整個結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一個重要組成部分，直接關(guān)系到工程造價、施工難度和工期，因此應(yīng)認真研究場地巖土性質(zhì)和上部結(jié)構(gòu)特點，通過綜合技術(shù)經(jīng)濟比較確定.高層建筑的基礎(chǔ)選型應(yīng)因地制宜，除基礎(chǔ)應(yīng)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(jié)構(gòu)應(yīng)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(chǔ)選型的標準。

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