梁板式筏板基礎(chǔ)實例分析

摘 要：結(jié)合工程實例重點分析了帶地下車庫的多層建筑梁板式筏板基礎(chǔ)的設(shè)計方法，并利用工程師的實際經(jīng)驗進(jìn)行分析和判斷，可供類似工程參考。

關(guān)鍵詞：梁板式筏板基礎(chǔ)；底板；錨桿；抗浮

隨著私家車的增多，停車難問題的嚴(yán)峻，在多層辦公樓及住宅的設(shè)計中，越來越多的要求多層樓房下做大型地下車庫。這就使常規(guī)的基礎(chǔ)設(shè)計變得復(fù)雜起來，要求設(shè)計人員在基礎(chǔ)設(shè)計中要考慮地下室大底板的作用及基礎(chǔ)設(shè)計中安全性和經(jīng)濟(jì)性的結(jié)合。

1 工程概況

溫州市鹿城區(qū)某辦公管理房，地上2層附帶地下一層車庫?？拐鹪O(shè)防烈度為6度，Ⅱ類場地。

上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，建筑結(jié)構(gòu)抗震等級框架四級。地下一層車庫為一整體，面積為1928.1m2，不設(shè)置沉降縫。

地下一層，平時為車庫及設(shè)備用房，戰(zhàn)時為人防汽車庫?！?.000相當(dāng)于黃海標(biāo)高6.000m，地下室底板面標(biāo)高為-6.330m.

2 工程地質(zhì)概況（見表1）

根據(jù)勘察報告所提供的土層數(shù)據(jù)，場地地下水位較高，綜合場地判別結(jié)果，本工程場地為不液化場地。該場地土類型為軟弱土，場地類別為Ⅱ類，局部地段為Ⅰ1類。

基礎(chǔ)持力層為第⑩-1或則⑩-3層凝灰?guī)r層，層頂高程為0.25～5.25m，揭露層厚0.40～14.20m，物理力學(xué)性質(zhì)較好，埋深適宜，可以作為建筑物的天然地基持力層。

3 基礎(chǔ)設(shè)計

3.1 基礎(chǔ)選型

該工程為地上二層，上部結(jié)構(gòu)荷載均勻，柱網(wǎng)布置規(guī)則，柱距為8m×8m，根據(jù)勘察成果綜合經(jīng)濟(jì)合理、實用可行考慮：采用梁板式筏板基礎(chǔ)，以⑩-2強風(fēng)化凝灰?guī)r為持力層，基礎(chǔ)底全面進(jìn)入持力層不少于0.5m，宜達(dá)到相對較完整的巖石，以滿足抗壓、抗滑、抗拔及地基穩(wěn)定性的要求。

3.2 基礎(chǔ)計算

3.2.1 基礎(chǔ)計算要求

當(dāng)?shù)鼗帘容^均勻、地基壓縮層范圍內(nèi)無軟弱土層或可液化土層、上部結(jié)構(gòu)剛度較好，柱網(wǎng)和荷載較均勻、相鄰柱荷載及柱間距的變化不超過20%，且梁板式筏基梁的高跨比或平板式筏基板的厚跨比不小于1/6時，筏形基礎(chǔ)可僅考慮局部彎曲作用（倒樓蓋計算）。筏形基礎(chǔ)的內(nèi)力，可按基底反力直線分布進(jìn)行計算，計算是基底反力應(yīng)扣除底板自重及其上填土的自重。當(dāng)不滿足上述要求時，筏基內(nèi)力可按彈性地基梁板方法進(jìn)行分析計算。（《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》第8.4.14條）荷載應(yīng)力求簡單，并進(jìn)行必要的歸并。

3.2.2 基礎(chǔ)計算內(nèi)容

梁板式筏基底板應(yīng)計算正截面受彎承載力，其厚度尚應(yīng)滿足受沖切承載力、受剪切承載力的要求。（《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》第8.4.11條）

（1）梁板式筏基底板受沖切承載力應(yīng)按下式進(jìn)行計算：

F1≦0.7βhpftumho

式中：F1——底板沖切設(shè)計值（kN）；

ho——基礎(chǔ)底板沖切破壞錐體的有效高度（m）；

ft——混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值；

um——距基礎(chǔ)梁邊ho/2處沖切臨界截面的周長（m）。

（2）梁板式筏基雙向底板受剪承載力應(yīng)按下式進(jìn)行計算：

Vs≦0.7βhsft（ln2-2ho）ho

式中：Vs——底板剪力設(shè)計值（kN）；

βhs——受剪沖切承載力截面高度影響系數(shù)。

（3）梁板式筏基的基礎(chǔ)梁除了滿足正截面受彎及斜截面受剪承載力外，還應(yīng)驗算底層柱下基礎(chǔ)梁頂面的局部受壓承載力。（《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第6.6.1條）

F1≦1.35βcβlfcAin

式中：F1——局部受壓面上作用的局部荷載或局部壓力設(shè)計值（kN）；

fc——混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值（kN）；

βc——混凝土強度影響系數(shù)；

Ain——混凝土局部受壓凈面積（m2）。

3.2.3 基礎(chǔ)計算注意

（1）有抗震設(shè)防要求的結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)叵乱粚咏Y(jié)構(gòu)頂板作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位時，嵌固處的底層框架柱下端截面組合彎距設(shè)計值應(yīng)按《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定乘以與其抗震等級相應(yīng)的增大系數(shù)。

（2）當(dāng)梁板式筏基滿足基礎(chǔ)計算相關(guān)要求時，筏基的內(nèi)衣可按基底反力直線分布的連續(xù)梁計算，邊跨跨中彎距以及第一內(nèi)支座的彎距值乘以1.2的系數(shù)。

（3）在同一大面積整體筏板基礎(chǔ)上建多幢高層和低層建筑時，筏板厚度和配筋宜按上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基土共同作用的基礎(chǔ)變形和基底反力計算確定。

3.3 基礎(chǔ)構(gòu)造要求

（1）筏形基礎(chǔ)的混凝土強度等級不應(yīng)低于C30。當(dāng)有地下室時，應(yīng)采用防水混凝土，其抗?jié)B等級應(yīng)根據(jù)《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》確定，并不應(yīng)小于P6。必要時宜設(shè)架空排水層，并做好防水處理。

（2）基礎(chǔ)梁寬度不宜過大，在滿足設(shè)計剪力不大于0.25βcfcbho的條件下，當(dāng)柱寬不大于400時，梁寬可大于柱寬；當(dāng)梁寬小于柱寬時，可將基礎(chǔ)梁在柱邊加腋以滿足構(gòu)造要求。墻柱的縱向受力鋼筋插入筏板中，并滿足錨固長度的要求。

（3）底部鋼筋應(yīng)有1/2～1/3貫穿全跨，且鋼筋配筋率不應(yīng)小于0.15%，頂部鋼筋按計算配筋全部貫穿。受力鋼筋最小直徑不宜小于12cm，間距不宜太大，一般可取150～200。

（4）梁板式筏形基礎(chǔ)角部基礎(chǔ)梁的縱向鋼筋，在基礎(chǔ)梁交接處應(yīng)有足夠的錨固長度。

（5）剪力墻、地下室側(cè)墻的鋼筋應(yīng)可靠地錨入基礎(chǔ)梁中。

（6）當(dāng)滿足承載力要求時，筏形基礎(chǔ)的周邊不宜向外有較大的挑出擴(kuò)大。懸臂板應(yīng)上下配置鋼筋，雙向挑出的懸臂板，應(yīng)在角部配放射附加鋼筋，直徑同邊跨受力鋼筋，間距不宜大于200mm.

（7）地下室底層柱、剪力墻與梁板式筏形基礎(chǔ)的基礎(chǔ)梁連接的構(gòu)造要求，柱、墻的邊緣至基礎(chǔ)梁邊緣的距離不應(yīng)小于50mm。

（8）筏形基礎(chǔ)地下室施工完畢后，應(yīng)及時進(jìn)行基坑回填工作?；靥顣r必須先清除基坑中的雜物，在相對的兩側(cè)或則四周同時回填并分層夯實。

3.4 筏板基礎(chǔ)的抗浮設(shè)計

3.4.1 抗浮措施的選取

目前國內(nèi)抗浮設(shè)計采用的方法有很多，主要包括盲溝疏水截排、壓重抗浮、抗拔錨樁和錨桿。盲溝疏水截排屬于主動抗浮，由于受諸多因素影響，該措施目前應(yīng)用較少。而后兩種措施為被動抗浮，屬于抗力平衡型措施，為人們所熟識，被廣泛采用。其中壓重抗浮措施，即通過在地下車庫的基礎(chǔ)底板、防水板、地下室樓板或則頂板上設(shè)置重度較大的混凝土或則回填層來增加自重，從而達(dá)到平衡浮力的目的，為首選抗浮措施。但是雖然每1m厚混凝土的壓重能夠抵抗2.2m水浮力，但是增加的工程埋深也使浮力隨之增大，因此，當(dāng)作用與地下建筑物水浮力比較大時，該措施不一定經(jīng)濟(jì)，此時采用抗拔樁或抗浮錨桿更合適。

抗拔樁主要是利用樁體自重和樁側(cè)阻力起抗浮作用，其抗浮能力和樁型、樁徑、樁長及周圍地質(zhì)條件有關(guān)，常用樁型為預(yù)制樁、沉管灌注樁和鉆孔灌注樁。由于抗拔樁直徑較大，樁多與柱子相連，使抗拔樁間距太大，需要較厚的底板才能抵抗浮力產(chǎn)生的附加彎距和剪力，因此抗拔樁多結(jié)合工程樁基采用，單純作為抗拔樁造價往往較高。

抗浮錨桿則是利用錨桿與砂漿組成的錨固體與巖石層的粘結(jié)力作為抗浮力。其造價低廉、施工技術(shù)簡單、布置靈活、錨固效率高、施工周期短等優(yōu)點，在許多工程中得到了應(yīng)用，在多數(shù)條件下這一抗浮措施優(yōu)于壓重和抗浮樁方案。

本工程地下一層車庫，車庫頂由于綠化及人防要求設(shè)置室外1.0m的覆土，室內(nèi)0.8m的覆土，室內(nèi)外高差0.5m.柱網(wǎng)8m×8m。根據(jù)周邊道路標(biāo)高及常年水位，抗浮計算中，取水位為黃海高程4.500m即室外標(biāo)高-1.000m，作用于車庫基礎(chǔ)底面水浮力為52.5kPa，而結(jié)構(gòu)自重為48kPa，因此抗浮驗算不能滿足要求，需采取抗浮措施。結(jié)合本工程的基礎(chǔ)特點及地質(zhì)情況，最終采用錨桿抗浮措施。

3.4.2 抗浮錨桿的計算

目前對抗浮錨桿的計算和設(shè)計還沒有專門針對的規(guī)范可循，主要還是參照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2011）8.6巖石錨桿基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計。工程持力層為強風(fēng)化凝灰?guī)r和中分化凝灰?guī)r，巖石與錨固體粘結(jié)強度特征值分別為300kPa和500kPa。

本工程擬采用二級鋼筋直徑25mm，錨桿孔直徑為75mm，錨桿下端進(jìn)入巖石的有效錨固長度為1100mm。在強風(fēng)化凝灰?guī)r區(qū)域，以1.1m×1.1m方格網(wǎng)布置，單根錨桿抗拔承載力特征值為56kN，錨桿單根抗拔試驗的豎向極限承載力為112kN；在中風(fēng)化凝灰?guī)r區(qū)域，以1.4m×1.4m方格網(wǎng)布置，單根錨桿抗拔承載力特征值為94kN，錨桿單根抗拔試驗的豎向極限承載力為188kN。施工前應(yīng)進(jìn)行錨桿抗拔試驗。

4 結(jié) 論

通過梁板式筏板基礎(chǔ)實例分析，得出以下幾點結(jié)論，值得進(jìn)一步去探討：

（1）在設(shè)計計算中，應(yīng)重視對筏板的簡化。

（2）在施工中，應(yīng)注意筏板基礎(chǔ)中鋼筋的布置。

（3）抗浮措施中，關(guān)鍵是抗浮水位的取值和措施的選用。

（4）錨桿抗浮具有較多優(yōu)點，是一項具有較好的應(yīng)用前景的技術(shù)措施。

參考文獻(xiàn)

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[2]混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50010-2010）.

[3]全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施結(jié)構(gòu)2003.

[4]建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計方法及實例分析（第二版）.

作者簡介：陳書意（1979-），女，本科，中級工程師，主要從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面工作。