筏形基础设计

筏形基础

（1）筏形基础分为平板式和梁板式二类。平板型筏基使用较普遍，其优点是施工简便，且有利于地下室空间的利用。其缺点是当柱荷载很大、地基不均匀即差异沉降较大时板的厚度较大。

梁板型筏基与平板型相比具有材耗低、刚度大的优点。

（2）筏形基础几种常见的计算方法。

a 倒楼盖法是目前国内应用最多的简化方法。当地基比较均匀、上部结构刚度较好，且柱荷载及柱间距的变化不超过20%时可以采用。

b 美国ACI(American Concrete Institute)建议在柱荷载及柱距比较均匀（相邻柱的变化不超过20%）、上部结构为刚性时，筏形基础可采用刚性方法计算.

c 传统的弹性地基梁板方法

d 数值计算方法(有限差分法有限单元法)

(3)构造要求

筏基的构造要求与箱基有许多相同之处，设计时可以参考箱基的有关内容。

a 地下室的使用功能决定了对筏基的防渗要求越来越高。但防渗问题并未很好地解决。JGJ 6-99建议重要建筑采用自防水并设架空排水层方案。

b 梁板式筏基的板厚不应小于300mm，且板厚与板格的最小跨度之比不宜小于1/20。对12层以上的建筑，梁板式筏基的板厚不应小于400mm，且板厚与最大双向板格的短边净跨之比不得小于1/14。

梁板式筏基底板的板格应满足受冲切承载力的要求，验算时以板格为单元，用地基反力扣除底板自重作为冲切荷载，地基反力应取反力大的区域，如边角区域的反力。梁板式筏基底板受冲切承载力和斜面受剪切承载力的计算方法可参考箱基底板的冲切和剪切计算。

c 当需要扩大筏形基础底板面积时，应优先考虑沿建筑物的宽度方向扩展。对基础梁外伸的梁板式筏基，筏基底板挑出的长度，从基础梁外皮起算横向不宜大于1200mm,纵向不宜大于600mm。

d 梁板式筏基的梁的截面由正截面受弯及斜截面受剪承载力控制。据有关资料介绍，剪切应力比弯曲应力的影响更大，因此应注意抗剪切钢筋的配置。此外，尚应验算底层柱下基础梁顶面的局部受压承载力。

e 由于筏形基础的实际力学状态较难分析，而且其刚度比箱形基础要小得多。因此必须重视构造要求。对于地下室底层柱、剪力墙与梁板式筏基的基础梁的连结构造一定要符合规范的规定。

f 平板式筏基的厚度应能满足受冲切承载力的要求，尤其要注意边柱和角柱下板的抗冲切验算，板的最小厚度不宜小于400mm。对平板式筏基，扩大基础面积的原则同梁板式筏基，其挑出长度从柱外皮起算，横向不宜大于1000mm,纵向不宜大于600mm。

g 冲切问题比弯曲和剪切问题更为复杂，对其破坏机理的试验研究和理论分析至今还未得到令人满意的结果。

影响筏形基础抗冲切强度的主要因素有：

基础材料的特性与质量，包括混凝土强度和配筋率等；

冲切荷载的加荷面积、形状与筏板厚度；

地基土的性状与边界约束条件。

研究结果还表明，板的极限抗冲切强度在很大程度上与板的抗弯强度有关，就像柱的轴压与弯曲密切相关

一样。目前，规范仅以混凝土抗拉强度作为影响冲切强度的主要因素，即仅用了混凝土的弱点，而一点也不考虑钢筋的抗力，因此计算结果是偏于保守和安全的。

当柱荷载较大，等厚度筏板的受冲切承载力不能满足要求时，可在筏板上面增设柱墩或在筏板下局部增加板厚或采用抗冲切箍筋来提高受冲切承载能力。

h 地下室内外墙及其厚度和首层楼板的刚度对筏基刚度有显著影响，设计时应注意。筏基地下室外墙厚度不应<250mm，内墙厚度不应<200mm。墙体内应设置双面钢筋，钢筋配置量除满足承载力要求外，竖向和水平钢筋直径不应< 10mm，间距不应>200mm。内外墙的墙顶处也应按箱形基础那样配置两根直径≮20mm 的通长构造钢筋。

i 从室内模型试验得知，板的边角区域是刚度和强度的薄弱环节。因此，建议无论在任何条件下，都要注意对边角区域采取加强措施。可在四角适当增加辐射状配筋，在板边缘适当增大配筋量，亦可适当增大边角区域的厚度。

j 筏形基础的施工缝或后浇带等垂直接缝，应布置在剪力较小的部位。

（4）高层建筑大底盘框架厚筏基础

随着地下空间利用要求日益提高，将多幢高层建筑建在一个大底盘上的建筑结构体系得到了发展。这类建筑一般设二至三层地下室，埋深在10米左右，柱距为8米，筏厚一般超过2米，有的厚达3米。

大空间框架厚筏结构代替了刚度很大的箱基，这种基础设计的关键问题是其调整不均匀沉降及其承受相对弯曲的能力如何。它涉及到高层建筑主楼、地下室框架厚筏结构与地基的共同作用，影响因素多，难度大。

中国建筑科学研究院地基所的博士研究生们从以下问题出发对大底盘框架厚筏基础进行了较为系统的试验研究和工程实例分析：

1、沉降变形特征与基底反力分布规律；

2、裙房及其基础是否具有扩散主楼荷载的作用，其扩散的范围有多大；

3、同一个大底盘框架厚筏基础上的塔楼之间相互影响的程度如何。

?一些结论：

a 沉降和反力明显是主楼下面大：

二跨裙房时的沉降曲线

?二跨裙房时的反力曲线

?双塔楼模型试验

?双塔楼共同作用下的沉降变形曲线基本上可以看作是每个塔楼单独作用下的沉降变形曲线的叠加。

?双塔楼共同作用下的地基反力可以看作是每个塔楼单独作用下地基反力的叠加。

b 大型地下框架厚筏的变形与高层建筑的布置、荷载的大小有关。筏板变形具有以高层建

筑为变形中心的不规则变形特征，高层建筑间的相互影响与加载历程有关。高层建筑本身的变形仍具有刚性结构的特征，框架—筏板结构具有扩散高层建筑荷载的作用。

c 高层建筑下的地基反力分布具线性分布特征，连同其扩散部分为一整体弯曲面，其挠度与筏板的厚度、裙房的荷载有关，其影响范围是有限的。

d 任意组合的多组塔楼在同一大底盘框架厚筏基础上时，其地基变形特征为：各塔楼独立作用下产生的变形效应通过以各个塔楼下面一定范围内的区域为沉降中心，各自沿径向向外围衰减，并在其共同的影响范围内相互叠加。地基反力的分布规律与此相同。

e 由于主楼荷载扩散范围的有限性和地基变形的连续性，在通常的楼层范围内，对于同一大底

盘框架厚筏基础上的并列多塔楼，应用叠加原理计算基础的沉降变形和地基反力是可行的。

f 随着塔楼彼此间位置的不同以及塔楼层数的差异，对于基础筏板表现出的不规则的变形特

征，在筏板设计时需要采用整体分析的方法进行计算。

g 当裙房荷载不大，且筏板的变形满足要求，需要减薄筏板的厚度以节省材料时，可自主楼边

缘向外一跨的位置开始逐渐减薄筏板；当筏板的变形不能满足要求，需要设置后浇带时，后浇带的位置应设在自主楼边缘向外一跨处，确保地下室裙房有一跨与主楼整浇在一起，以减少高层下的附加应力，充分发挥“共同作用的有效范围”的合理受力形式。