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独立基础加抗水板设计探讨及应用论文

时间：2022-06-21 06:38:07 设计我要投稿

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独立基础加抗水板设计探讨及应用论文

　　摘要：

独立基础加抗水板设计探讨及应用论文

　　通过工程实例介绍了独立基础加抗水板的设计过程，结合遇到的实际问题指出注意事项，并提出解决方法。

　　关键词：

　　独立基础；抗水板；设计

　　0引言

　　独立基础加防水板基础是近几年来伴随基础设计和施工发展而形成的一种新的基础形式。它与传统的梁板式或平板式筏形基础相比具有传力简单明确、节省投资、施工简便等优点，常用于带地下室的多层框架建筑和高层建筑的裙房。在当前工程中应用相当普遍。

　　1受力分析

　　(1)基底地基反力的分布规律主要取决于基础的刚度和地基的变形条件，独基的厚度要比防水板大好几倍，因此对独基加防水板基础可分开单独分析。防水板一般只用来承受水浮力，不考虑其的地基承载力；独立基础承担全部荷载并考虑水浮力的影响。

　　图1独基加防水板受力图

　　(2)防水板所受到的荷载有：地下水浮力F、防水板自重及其上覆土、建筑面层做法重G、地下室地面活载Q。随着地下水位的变化，水浮力亦随之改变，防水板与独立基础之间的传力关系也不断发生改变，这是一个很复杂的受力体系。根据水浮力的大小可以分为两种情况：

　　①当水浮力比较小，即F＜G时，柱下独立基础仅受其底面积范围内地基反力和水浮力作用。

　　②当水浮力比较大，即F＞G时，防水板受到水浮力的作用，对独立基础的地基反力起到了一定的分担作用。同时防水板的水浮力又对独立基础产生附加弯矩和剪力。注意，以上荷载均为设计值。

　　2计算简化方法

　　按上述分析，独基加防水板基础，一般独基和防水板可分开单独计算。

　　2.1防水板计算

　　(1)防水板是支承在四周独基上的复杂双向板，其计算可按复杂楼板模式或无梁楼盖双向板计算。

　　(2)对水浮力设计值的分项系数取值，当地下水位比较稳定时，按永久荷载考虑，取1.35；当地下水位经常变化时，按可变荷载考虑，取1.4。

　　(3)对水浮力控制的组合中，自重分项系数取1.0。

　　2.2独立基础计算

　　(1)当水浮力比较小，即F＜G时，按常规独基计算。

　　(2)当水浮力比较大，即F＞G时(水浮力F按抗浮水位取)，应将防水板支座所受的弯矩、剪力反作用于独立基础。

　　3构造要求

　　(1)为了实现符合受力分析中所述的受力状况，常在防水板下敷设软垫层(见图2做法1和做法2)，软垫层要求具有一定的抗压能力和变形能力。常用的软垫层材料为焦渣和聚苯板，聚苯板采购方便、价格低廉、施工快捷，在实际工程中应用较为普遍。

　　(2)软垫层的厚度应稍大于地基沉降值。如果厚度过小则成为变厚度筏形基础。

　　(3)防水板尽量采用较小的厚度，但不应小于250 mm，当地下水位较高时可适当增加厚度。

　　(4)防水板混凝土强度等级不应低于C25；采用双层双向配筋，钢筋宜采用HRB400级，间距采用150～200 mm。

　　(5)按《抗震规范》规定，框架单独柱基有下列情况之一时，宜沿两个主轴方向设置基础系梁：

　　①一级框架和IV类场地的二级框架；

　　②各柱基承受的重力荷载代表值差别较大；

　　③基础埋置较深，或各基础埋置深度差别较大；

　　④地基主要受力层范围内存在软弱粘性土层、液化土层和严重不均匀土层；若加基础系梁，基础成为梁板式筏形基础，改变独基与防水板间的传力途径，受力更为复杂。针对这种情况，可在防水板内设置暗梁，暗梁的箍筋不小于8@200，纵筋可采用防水板钢筋，但上下不得小于214。

　　(6)防水板钢筋与独立基础的连接详见国标图集《混凝土结构施工钢筋排布规则与构造详图》(09G901-3)第3-23和3-24页。

　　4工程实例

　　某设备用房，地下和地上各一层，框架结构，轴网为6.6 m×6.6 m。

　　4.1基本资料

　　柱截面0.5 m×0.5 m，独立基础基底相对标高为-3.3 m，根据勘察报告，地下水位稳定，抗浮水位折算成相对标高为-1.2 m，地下室覆土厚0.5 m，混凝土强度等级为C30，钢筋采用HRB400，基础及其以上回填土平均容重γ=20 kN/m3，作用在基顶柱底的轴力设计值为1 680 kN，Mx=60 kN/m2，My=-40 kN/m2。基础如图3、4所示。4.2防水板计算(1)恒载标准值：G=25×0.3+18×0.5=16.5 kN/m2；

　　(2)水浮力标准值：Fw=10×(3.3-1.2)=21 kN/m2。水浮力控制组合时，防水板荷载设计值为：F=1.4×21-16.5=13 kN/m2。

　　(3)防水板配筋计算：按无梁楼盖或复杂楼板计算，本工程采用理正工具箱进行计算，计算得面积为600 mm2，配筋采用12@180(628 mm2)。

　　(4)根据文献[1]中的公式计算得在独基边缘处防水板传给柱下独基的等效荷载：线剪力f=13×(6.6×6.6-3.2×3.2)/(4×3.2)=33.84 kN/m，线弯矩Mf=0.025×13×6.6×6.6=14.16 kN·m。

　　4.3柱下独基计算

　　(1)上部结构作用在基底的平均净反力：pj=1 680/(3.2×3.2)=164 kN/m2。

　　(2)扣除防水板分担后的基底平均净反力：q=164-33.84×4×3.2/(3.2×3.2)=121.7 kN/m2，根据地基基础规范，由此产生的弯矩：M1=246.03 kN·m。

　　(3)地基边缘处线剪力、线弯矩产生的附加弯矩：(上接第64页)M2=33.84×3.2×(1.6-0.25)+14.16×3.2=191.5 k N·m，总弯矩：M=M1+M2=437.53 kN·m。

　　(4)基础配筋：As=M/(0.9×fy×h0)=437.53×106/(0.9×360×460)=2 935 mm2。

　　最小配筋率Asmin=0.15%×1 000×500=750 mm2。

　　在3.2 m宽范围内，基础配筋选用16@200(配筋面积为3 216 mm2＞2 935 mm2＞Asmin=750×3.2=2 400 mm2)。

　　4.4特别说明

　　本工程如果水位较低或无地下水时，按常规柱下独基计算得到弯矩值为382 kN·m，配筋为810 mm2，比水位较高时减少了13.2%，具体过程读者可自行计算。从本例计算可以看出，当地下水位较高时，不考虑防水板对独立基础的影响是偏不安全的，应引起设计人员的注意！