摘要：隨著高層建筑如雨后春筍般拔地而起，建筑結(jié)構(gòu)上部荷載越來(lái)越大，遇到地質(zhì)條件不好時(shí)，選用筏板基礎(chǔ)不僅可以增加結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，而且可減少不均勻沉降，是較好的選擇。本文對(duì)筏板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行了分析，并結(jié)合具體案例闡述復(fù)雜情況下筏板基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化達(dá)到提高項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的目的。

　　關(guān)鍵詞：筏板基礎(chǔ);承載力;補(bǔ)償性基礎(chǔ)

　　前言

　　多層建筑和高層建筑的水平和垂直載荷都比較大，而且隨著建筑物層數(shù)的增加，由水平載荷產(chǎn)生的剪切力顯著增加，導(dǎo)致傾覆力呈指數(shù)增加，造成建筑物受力分析非常復(fù)雜。因此，就要求基礎(chǔ)可以提供較高的水平和垂直承載力，同時(shí)將沉降和傾斜度控制在合理范圍內(nèi)。筏板基礎(chǔ)具有抗彎剛度大，整體性好，可充分利用地基載力，調(diào)整上部結(jié)構(gòu)的不均勻荷載和地基的不均勻沉降。因此當(dāng)?shù)鼗痪鶆颍渌A(chǔ)形式承載力和不均勻沉降不滿足時(shí)我們多選用筏板基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)尤為重要，在整個(gè)建筑物的結(jié)構(gòu)中起著關(guān)鍵作用。有效合理的筏板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)可以為增加整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的安全性提供基礎(chǔ)保證，并且也是整體建筑質(zhì)量的基礎(chǔ)。

　　1.筏板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題分析

　　1.1確定筏板基礎(chǔ)的埋深和承載力

　　有地下室的筏形基礎(chǔ)屬于補(bǔ)償性基礎(chǔ)的一種，因此，可以通過(guò)下列方式確定基礎(chǔ)的埋深和承載力。(1)直接確定承載力設(shè)計(jì)值，是基于基準(zhǔn)承載力標(biāo)準(zhǔn)值，并根據(jù)相關(guān)規(guī)范的計(jì)算值通過(guò)通過(guò)深度和寬度的修正得到承載力設(shè)計(jì)值，并采用原位試驗(yàn)(如標(biāo)慣試驗(yàn)、壓板試驗(yàn)等)與室內(nèi)土工試驗(yàn)相結(jié)合的綜合判斷法來(lái)確定巖土的特性。(2)基于補(bǔ)償基礎(chǔ)的基礎(chǔ)承載力分析。例如：某多層建筑和高層建筑物地面以上28層，地下2層(埋深10 m)，原土往下開(kāi)挖10米其卸土壓力達(dá)到180 kPa，約相當(dāng)11層建筑負(fù)荷;如果地下水位在地下2 m，則水的浮力為80 kPa，約與5層建筑負(fù)荷相同，因此實(shí)際所需的基礎(chǔ)承載力為14層建筑負(fù)荷。也就是說(shuō)，f≥250kPa的基礎(chǔ)承載力標(biāo)準(zhǔn)值可以滿足設(shè)計(jì)要求。

　　1.2筏板基礎(chǔ)自然變形的計(jì)算

　　基礎(chǔ)的計(jì)算應(yīng)包括基礎(chǔ)承載力和變形，變形通常起決定性作用，尤其是在多層或帶裙房的多層結(jié)構(gòu)建筑中。可以說(shuō)，在目前的理論水平上，難以準(zhǔn)確計(jì)算地基的變形。這是多種因素的共同結(jié)果，主要包括：(1)該理論的假設(shè)遵循胡克定律，即應(yīng)力對(duì)變形的依賴性是線性的，并且土體不會(huì)產(chǎn)生塑性變形，這與實(shí)際狀態(tài)不同;(2)公式中將計(jì)算出的參數(shù)僅是在室內(nèi)壓實(shí)測(cè)試中測(cè)得的壓縮模量，測(cè)試條件與實(shí)際情況有所區(qū)別，尤其極限條件不同。(3)通過(guò)公式計(jì)算得出的建筑物沉降僅取決于基礎(chǔ)尺寸，而沒(méi)有考慮結(jié)構(gòu)剛度的調(diào)整。

　　對(duì)于多層建筑和高層建筑的筏板基礎(chǔ)，由于高荷載和寬基礎(chǔ)，壓縮層的深度會(huì)更深。傳統(tǒng)建筑不同，地質(zhì)承力并不均勻，所以需要在地基計(jì)算中引入經(jīng)驗(yàn)沉降系數(shù)，通過(guò)比較實(shí)際沉降量適配計(jì)算多層建筑和高層建筑的筏板基礎(chǔ)。該經(jīng)驗(yàn)沉降系數(shù)主要是由于壓力和地層條件決定，尤其是附加壓力和主壓縮層中的砂石的百分比(基礎(chǔ)寬度0.5倍之內(nèi))。由于經(jīng)驗(yàn)沉降系數(shù)僅用于校正由附加壓力引起的基礎(chǔ)沉降變形，因此規(guī)范規(guī)定可以根據(jù)區(qū)域沉降觀測(cè)和經(jīng)驗(yàn)確定該值。

　　在多層建筑和高層建筑中，由于深坑開(kāi)挖較深卸土層較厚，通常會(huì)導(dǎo)致基礎(chǔ)回彈變形，從而使基礎(chǔ)略微升高。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)回彈量約為公式計(jì)算的變形量的10%至30%。因此，多層建筑和高層建筑的沉降實(shí)際結(jié)果大約是上述計(jì)算值的1.1-1.3倍。值得注意的是，由于多層建筑和高層建筑的基礎(chǔ)太深，回彈和壓縮變形在整個(gè)沉降過(guò)程中起著重要作用。

　　多層建筑和高層建筑的筏板基礎(chǔ)的計(jì)算與普通的中小型建筑計(jì)算不同。如上所述，除了地下大面積和多層建筑和高層建筑物的埋深之外，還有地基回彈等影響，有時(shí)會(huì)成為補(bǔ)償性基礎(chǔ)，附加壓力被認(rèn)為非常小或等于零與實(shí)際情況不符。設(shè)計(jì)者可以根據(jù)具體工程情況選擇沉降計(jì)算方法。根據(jù)樓層平面規(guī)則，高度大致一致的建筑物，當(dāng)基礎(chǔ)層的壓實(shí)土層中的垂直土層和水平土層更加均勻時(shí)，建筑物周?chē)總€(gè)點(diǎn)的沉降較少受到其他點(diǎn)的荷載的影響，而中間的每個(gè)點(diǎn)的沉降則對(duì)每個(gè)點(diǎn)的荷載影響更大;如果將基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為整片筏板基礎(chǔ)，且具有相同的基礎(chǔ)承載力，則不可避免地會(huì)在中部產(chǎn)生大的沉降，而周?chē)某两禃?huì)很小。

　　當(dāng)筏板基礎(chǔ)的厚度相同時(shí)，筏板基礎(chǔ)的剛度隨著長(zhǎng)度×寬度(例如矩形)的增加而減小。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)可以選擇筏板基礎(chǔ)+獨(dú)立柱基的組合。換句話說(shuō)，在中間(例如電梯井)使用筏板基礎(chǔ)，而周?chē)鶆t采用獨(dú)立基礎(chǔ)或聯(lián)合基礎(chǔ)。減小筏板基礎(chǔ)長(zhǎng)度×寬度，增加剛性，這不僅減小了沉降變形的撓度，提高了筏板基礎(chǔ)的抗沖性，還減小了筏板基礎(chǔ)中鋼筋的應(yīng)力。為了協(xié)調(diào)變形并使之一致，還可以使用變形檢查調(diào)整獨(dú)立柱基。這樣不僅滿足建設(shè)使用的要求，而且有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在選擇和設(shè)計(jì)筏板基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)考慮項(xiàng)目的具體情況，包括各種因素的影響，并充分利用自然基礎(chǔ)的承載力。比較不同方案的工程成本，選擇合適的方案。當(dāng)由于筏板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上的載荷分布不均而導(dǎo)致筏板基礎(chǔ)各部分的沉降差異較大時(shí)，可以綜合考慮以下處理措施：(1)開(kāi)挖不良地基，并用低強(qiáng)度混凝土代替，形成厚墊層，以改變和調(diào)節(jié)不均勻的基礎(chǔ)變形，提高基礎(chǔ)的承受力;(2)調(diào)整上部結(jié)構(gòu)載荷或柱間距以減少壓力差;(3)調(diào)整筏板基礎(chǔ)的形狀和面積，正確安裝懸臂板，平衡并減輕基礎(chǔ)壓力;(4)增強(qiáng)底板的剛度和強(qiáng)度，并在大跨度柱間安裝暗梁。

　　1.3筏板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　筏板基礎(chǔ)的主要結(jié)構(gòu)形式是平板式或者肋梁式，包括厚度相等或可變厚度底板以及垂直和水平帶肋梁。在設(shè)計(jì)筏板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)時(shí)，必須考慮以下幾點(diǎn)：(1)使上部結(jié)構(gòu)荷載的重心與筏板基礎(chǔ)的中心重合，以確定底板的形狀和尺寸。當(dāng)將底板設(shè)計(jì)為懸臂板時(shí)，應(yīng)考慮多方因素以減少基礎(chǔ)反作用力過(guò)大對(duì)基礎(chǔ)彎距的影響;(2)底板的厚度由抗沖壓和抗剪強(qiáng)度的驗(yàn)證計(jì)算確定。當(dāng)立柱間距較大時(shí)，可以在立柱之間安裝加強(qiáng)帶(暗梁)，以增加抗沖切強(qiáng)度并減小板厚度。沖切是確定板厚的關(guān)鍵因素，必須在筏板基礎(chǔ)上進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算;(3)無(wú)肋梁筏板基礎(chǔ)的加固可以使用有限元法精確計(jì)算;肋梁筏板基礎(chǔ)的高度遠(yuǎn)大于板厚度時(shí)，可以分別計(jì)算底板和肋梁的配筋，即底板將梁作為固定支撐根據(jù)雙向板計(jì)算支架的跨度和彎矩，并適當(dāng)調(diào)整支架的跨度和配筋;(4)筏板基礎(chǔ)配筋受力必須滿足規(guī)范中0.15%的要求。

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