独立基础(桩基承台)加防水板的地下室底板结构设计

舀囝四四　建筑结构　独立基ｔｉｌｉｌ（桩基承台）加防水板的地下室底板结构设计　钟远志　尚建筑（福建）建筑工程设计有限公司　福建福州　３５ＯＯ０１　摘要：本文通过对两种基础加无梁防水板地下室底板结构特点的分析，指出其与这两种基础加常见有梁底板形式的区别，并结　合工程实例，给出该底板结构形式的设计要点与方法。　关键词：地下室底板独立基础桩基承台无梁防水板　Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｂａｓｅｍｅｎｔ　ｆｌｏｏｒ　ｗｈａｔ　ｉｓ　ｃｏｎｓｉｓｔ　ｏｆ　ｔｗｏ　ｋｉｎｄ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｂｅａｍｌｅｓｓ　Ｗａｔｅｒ—ｐｒｏｏｆ　Ｓｌａｂ，Ｔｈｅ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｐｏｉｎｔｓ　ｏｕｔ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅｍ　ａｎｄ　ｂａｓｅｍｅｎｔ　Ｓｌａｂ　ｆｌｏｏｒ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｔｗｏ　ｋｉｎｄ　ｆｉｍｎｄａｔｉｏｎ。Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｉｔ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ山ｉｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅ。　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄ：ｂａｓｅｍｅｎｔ　ｆｌｏｏｒ，ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，ｔｈｅｐｉｌｅ　ｃａｐ，ｔｈｅ　ｂｅａｍｌｅｓｓ　Ｗａｔｅｒ—ｐｒｏｏｆ　Ｓｌａｂ　引言　近年来伴随着基础设计和施工技术的发展，地下室无梁防水底板加基础　（２）配筋计算：与普通梁板形式不同，无梁地下室底板结构中柱（墙）下的　独立基础配筋由两部分的荷载产生：１）荷载Ｉ：上部结构通过底层柱（墙）传下　来的荷载产生的地基反力；２）荷载ＩＩ：防水板底面上地下水浮力（或人防向上　结构这种新的结构形式，由于其传力简单、明确，相对于传统梁板结构的底　板，可减少砖模施工和土方开挖，方便钢筋绑扎，提高施工速度，缩短基坑暴　荷载）产生的从防水板传递到独立基础上的附加弯矩作用；因此该形式结构　中的独立基础总配筋相应由两部分叠加形成：１）由荷载Ｉ计算所需配筋面积；　作用下计算产生的附加配筋。　露的时间，在一定条件下可以提高经济效益，已经被广泛应用于地下室底板　２）由荷载ＩＩ２、防水板的设计计算　的结构设计中。本文主要介绍在工程中常见的两种形式：独立基础加防水板　和桩基承台加防水板，以下提到的防水板均指无梁防水板。　一（１）独立基础加防水板通常按倒无梁板结构设计，其中独立基础可视为柱　帽。　、受力特点　采用独立基础加防水板的做法时，在有效控制独立基础沉降的基础上，　（２）防水板的配筋应按下列均布荷载计算，并取其相应配筋较大者：１）作　用在放水板顶面向下的竖向局部荷载，包括板自重、板面建筑面层荷载和等　效均布活荷载；２）作用在防水板底面向上的竖向均布荷载，包括水浮力及防　可以假设上部结构传下来的全部荷载由独立基础单独承担，防水板不考虑地　基土反力的作用，仅按照作为地下室使用底板和防水要求设置。因此，这　空地下室底板等效荷载（无人防要求时不计此项荷载），但应扣除防水板自重　　种底板型式中，独立基础受到的反作用力可分有三部分（详图１）：第一部分为　和板面建筑面层荷载。上部柱墙传下来的荷载作用（Ｎ，Ｍ）；第二部分为基底反力ｑ；第三部分为与之　相邻的无梁防水板传来的附加力ｆ、　，ｍｏ）。实际中独立基础的沉降受很多因素　的影响，很难准确计算，因而由其沉降引起的地基土对防水板产生的附加反　对也很难准确计算。在实际工程中，为了减少独立基础沉降对防水板的不利　影响，在防水板下宜设一定厚度的易压缩材料，如聚苯板或松散炉渣等，ｆ故法　示意如图２。　（３）防水板应双层双向配筋，其截面面积除满足计算要求外，尚应满足受　弯构件最小配筋率的要求（包括人防的与非人防的）。　（二）桩基承台加防水板型式　１、桩基承台的设计计算　（１）荷载组合确定：桩基础中布桩设计的荷载取值　及荷载组合与前面的独立基础类似，方法与其他结构型式的相同，这里　不做赘述。　（２）配筋计算：防水板桩基承台中最终配筋同样由两部分组成，第一部分　为常规桩基础中桩基反力产生的弯矩配筋；第二部分同前面独立基础加防水　板类似，为防水板底面上地下水浮力（或人防向上荷载）产生的从防水板传递　到承台上的附加弯矩产生的配筋。　２、防水板的设计计算　该部分与独立基础加防水板基础相同。　三、实际工程应用　图１独立基础受力示意图　图２独立基础加防水板的做法　（一）工程概况　在桩基础承台加防水板的做法中，上部结构传下来的荷载也全部由桩基　承担，类似的承台主要受力也由三部分组成，除了常见有梁板底板的桩基承　本工程位于永安市含笑大道路西侧，主体结构部分为１５栋高层主楼均为　１８层框剪结构，具体详总平图３。地　下室为２．０万平方米单层甲类核六　台受到的底层柱墙传下来的上部结构荷载和承台内的桩基反作用力两者外，　还要考虑承台相邻无梁防水板传来附加力（ｖ０，ＭＯ）。由于桩基础为深基础，在　常六级人防地下室，地下室顶板面　３ｍ，最高设计水位高度　满足设计要求的情况下，承台的沉降量相对都比较小，防水板的受力特点基　覆土最厚１．本上同独立基础加防水板的情况。　为３．５ｍ（自地下室底板底标高以　上）。　二、设计计算　（一）独立基础加防水板型式　场地内的具有代表性的土层　分布见下表１，按照地下室底板的　设计标高，除了局部小面积外基本　上都已经进入第④层中风化粉砂　（砾）岩，经过估算柱墙底内力，主楼　１、独立基础的设计计算　（１）荷载组合确定：独立基础的面积尺寸、高度和配筋，均应按结构整体计　算后输出的底层柱（墙）底组合内力设计值中的不利组合进行设计计算，不可　采用Ｄ＋Ｌ的组合内力来进行设计计算。下设易压缩材料时，柱（墙）下独立基　础除承受上部结构荷载和柱（墙）基础自重外，还应按照柱子的负荷面积考虑　地下室底板也及防水板的自重、板面建筑面层荷载和板面的使用活荷载。这　些荷载使柱子的轴向压力增加。当独立基础的设计由Ｎｍｉｎ组合内力设计值控　制时，根据不利原则可不考虑作用在防水板面上的使用荷载参与。　‘９０。　和单层地下室部分均可采用独立　基础形式。　（二）计算配筋　图３项目总平图　电算采用ＰＫＰＭ系列软件（２０１１版）复杂楼板分析与设计软件ＳＬＡＢＣＡＤ进　行，由于本工程单层地下室部分柱网比较规则，主要柱跨为８ｍ×８ｍ，所以可　建筑结构　表１各土层主要设计参数表　层　次　①　岩土层名称　素填土　承载力特征值　基础深宽承载力调整系数　冲钻孔灌注桩　（ＫＰａ）　ｎｈ　”ａ　Ｑ。　（ＫＰ　ａ】　Ｑｐｋ（ＫＰａ）　６０　０　１　１５　２００　３３０　圈墨髓　四　②　粉砂（砑０岩残积粘性土　③　强风化粉砂（砾）岩　０　５　１　３　２　２　８　４０　９０　２２００　区域采取附加钢筋的形式，具体做法如图７。　独立基础配筋计算中，应取柱（墙）底部荷载叠加上防水板传来的附加力　进行配筋，该附加力可取图８（ａ）中柱上板带柱边缘包络弯矩值；设计中为方　便，有配筋近似取柱（墙）底部荷载单独作用配筋与图８ｆｂ）中柱上板带柱边缘　配筋两者叠加，考虑到混凝土截面弯矩和配筋为非线性对应关系，最后应该　进行复核。　④　中风化粉砂（砾）岩　１０００　ｌ２Ｏ　４５００　￣１６３７　９８　—１６３７．９７由ＳＬＡＢＣＡＤ提供的第④程序组“板带交互设计及经验”进行设计，对于不规　则的板块，ＳＬＡＢＣＡＤ中应采用针对复杂楼板有限元计算的第②程序“楼板分　．／　一、Ａ５７５－，Ｅ０—５７５／＂　ｌ　哟　　／　／　析与配筋设计”计算结果进行设计（结果在③“分析结果输出与图形”中）。　第④板带设计程序其核心理论是采用板带划分方法，提取ＳＡＴＷＥ水平　荷载作用下的内力与ＳＬＡＢＣＡＤ竖向荷载作用下有限元分析的结果进行组合　得到计算设计内力，并进而进行板带设计和验算。①在信息输入钟独立基础　应按照等代柱帽输入；②板带划分：对于柱上板带一般建议取两侧间距的Ｌ／　４，本工程柱上板带宽度取四桩承台的宽度，如下图４所示。②内力计算：计算　地下室底板时不考虑水平地震作用，仅考虑竖向荷载作用下的内力，程序对　板采用有限元分析方法得到各个单元节点的内力值，根据各单元节点的值通　过插值得到与截面相交的各个交点的内力值，之后通过这些点的值进行积分　得到截面的内力。　本工程为人防地下室（核六常六），底板人防荷载取２５ＫＮ／ｎｆ，水浮力为：　…　夕／　／　／　＝４６　・０７　￣１６３７．９８　—４６４　＝　…　—１６３７．９８　／　／　／　／　５７５　．０￣５７．５／　Ｉ　二Ｊ　？／　／　　／　，－，　／　（ａ　Ｊ　ｘ向板带弯矩包络图（ＫＮ　ｍ）　Ｊ　ｘ向板带配筋ｍ（ｃｒｎ：）　图８水浮力＋人防荷载工况　注：此处仅给出起控制作用的本工况　（三）其他要点说明　３．５×１０—２５×０．３５—１２×０．２（建筑面层）＝２３．８ＫＮ／ｎ￣，其中底板厚度取为３５０ｒａｍ。　在满足冲切验算的情况下，独立基础的厚度取１０００ｍｍ。在ＳＬＡＢＣＡＤ中按倒　楼盖分别对（１）水浮力单独作用下控制底板裂缝≤０．２ｍｍ和（２）水浮力＋人防　１、独立基础形式中，地下室设计水位较高时，要注意进行地下室的抗浮　验算；　２、要进行防水板和基础（或承台）交接处的冲切验算，该冲切验算往往决　　荷载组合作用下不控制裂缝两种工况进行计算，配筋取大者。以下图５、图６给　定着防水板的厚度；３、独立基础形式中当独立基础为上凸（即独基底与防水板底同一平面）　出ｘ向板带计算结果。　时，独立基础中的附加钢筋和防水板的附加钢筋可以取两者大，合二为一。　　Ｉ１＝　：　：　限于文章篇幅，同时考虑到桩基承台加防水板与独立基础加防水板结构　：　ｊ＼　／　１　…　～　形式的相似性，本文就不给出前者的具体工程例子了，在实际设计计算中，只　＿、＼、　：／，；　／；一，　／独　＼基　尊　：　、　上差　　：甄　窭钉／哆　一蠡　。　二Ｊ　／　／　要把前面例子中的独立基础改成桩基础承台，其余的设计步骤基本可以通用。　四、总结　…　，　／　，　　．～Ｌ　，　／　ｕｙ－＂　本文通过对地下室底板中两种基础加防水板（无梁）结构形式的分析，同　时结合一个具体的工程例子，给出了该类型结构形式的一种设计方法，同时点　出与其他常见类似结构形式的设计不同之处，可供实际同类工程设计参考。　参考文献：　田中国建筑科学研究院ＧＢＳ０００７—２００２建筑地基基础设计规范【ｓ】．北京：　中国建筑工业出版社，２００２．　［２】中国建筑科学研究院．ＧＢ５００１０—２０１０混凝土结构设计规范［ｓ】．北京：中　国建筑工业出版社，２０１１　『３］中国建筑标准设计研究院．　全国民用建筑工程设计技术措施／结构分册　柱　辟中磷８０００柱中　ｘ向扳带弯矩包络口络　口　脚　　脚图５水浮力控制裂缝工况　图４无梁板板带划分示意图　／一：　～　‘‘！　ＬＩ；　＿０７　：　—４６‘　；　‘００　高　河一　一　］　…／　　～Ｌ　２－１　柏　／　／　：　二Ｊ／、　／　口　．北京：中国计划出版社．　［４Ｊ中国建筑科学研究院等Ｊｑ９４—２ｏｏ８建筑桩基技术规范［ｓｌｌ北京：中国　建筑工业出版社．２００８　图７独立基础受力示意图　注：图中附加钢均为　１０＠１８０　图６水浮力＋人防荷载工况　［５】中国建筑科学研究院ｐｋｐｍ工程部　ＳＬＡＢＣＡＤ复杂楼板分析与设计软件　用手手册ｆＭ１．北京，２０１１　作者简介：　钟远志，男，１９８１年１２Ｐ］出生，硕士，国家一级注册结构工程师，国家注册岩土　工程师．工程师。　计算完上面两种工况以后，原则上还应进行无梁底板在正面向下底板自　重（包括面层荷载）和使用活荷组合情况下的板块配筋（由于正面向下荷载相　对于底板这种厚度来说算较小，所以一般为构造配筋）。结合以上计算结果，　最终本地下室防水板的配筋为１４＠１８０双层双向拉通，在ｘ、Ｙ向柱上板带交叉　（上接第８９页）５结束语　建筑ｌ丁程的设计是个综合的学科，既要保证业主的要求的同时还要保证　结构设计的质量，结构设计质量在建筑工程中直接影响到建筑工程施工周期　及工程的成本，所以在建设工程的设计质量管理中要做好全面的质量管理，　萎喜雯　质量’这也是设计单位在行业竞争中设计能力的全面体玑　［１】陈峻帆．建筑结构设计过程的质量管理ｕ　Ｊｌ建筑科学．２０１２．　【２ｊ关欣高层建筑结构设计理念与实例分析　工程技术２００６．　［３】徐氢清．高层房屋建筑结构设计分析与探讨Ⅱ１ｌ中国新技术新产品２０１０　‘９１‘