浅谈高层建筑筏板基础的设计

技术与市场　第ｌ８卷第５期２０１１年　推璐凌　浅谈高层建筑筏板基础的设计　李　毅　（中铁四院集团南宁勘察设计院有限公司，广西南宁５３０００３）　摘　要：筏板基础因其良好的性能得到了建筑设计人员的青睐。针对目前高层建筑中比较常用的筏板基础的设计进行了　介绍．对相关工作人员有一定的借鉴作用。　关键词：高层建筑；筏板基础；设计　。　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０１　１．０５．０２８　０前言　高层建筑设计中，基础的选型是非常重要的一步，它的选　右，所以实际观测得到的地基变形量是计算结果的１．２倍左右。　高层建筑的基础埋深较大，使得总沉降变形中地基回弹再压缩　择要综合考虑经济、技术方面的需求。目前，高层建筑的地下部　分通常被用来做停车场，这样就不允许设置过多的墙体，箱型　基础就不适合；筏板基础不仅可以满足地基承载力的要求，又　变形占了很大一部分，有的高层建筑的地下室层数能达到４层以　上，总荷载与卸土荷载之间的关系可能是等于或者小于，这时的　地基回弹再压缩变形就是高层建筑地基的沉降变形。因而可以　可以有效地满足对地下大空间的要求，施工起来也相对简单，　使其成为高程建筑中比较理想的基础形式，得到了众多高层建　得出，在计算高层建筑地基沉降变形中，不应当忽略由于地基回　弹再压缩变形产生的沉降量，相反应当给予特别的考虑和重视。　筑人员的青睐，被广泛的应用于各种高程建筑中。　１　高层建筑筏板基础承载力以及埋深的确定　根据实验情况得出，刚性筏板基础在试验时挠曲变形很　小，主要表现出整体沉降变形：有限刚度筏板基础不仅产生整　目前，我国大中型城市用地普遍紧张，城市中的高层建筑　比较密集，因而必须设置水池、设备用房、人防工程以及车库等　体的沉降变形而且还有挠曲变形，挠曲的程度随着筏板基础的　刚度不同而不同，以矩形为例，筏板基础的厚度不变时，筏板的　地下室，并根据其功能的具体要求来确定建筑物地下室的层数　和层高，这就相应的确定了基础需要的埋深，之后根据基础的　埋深以及建筑场地土层的特点来选择基础的类型，分析是否可　刚度随着面积的增加而降低，另外，在设计过程中，可以根据实　际情况选择“独立柱基＋板式筏基”的联合基础，即在高层建筑　物中部使用筏板基础，在建筑物的四周使用联合基础或者独立　以使用天然筏板基础。因为地区的地下水位较高以及地下室需　要一定的埋置深度，天然筏板基础又是补偿性的基础，所以在　确定地基时可以有两种办法：一是根据地基承载力的设计值来　确定。它是依照有关的设计规范并结合地基承载力的标准值，　对宽度和深度进行必要的修正后得到地基承载力的设计值，使　用实验室内的土工试验与压板试验、标贯试验等原位试验相结　合，进而判断出高层地基下岩土的性质；二是根据补偿性基础　基础，可以使筏板在面积减少的同时增大刚度，这样在降低由　于沉降变形而产生的挠曲外，也可以使筏板的抗冲切能力得到　提升。与此同时，使筏板的钢筋应力降低，进而减低筏板基础中　的配筋量。为了使筏板基础各部分的变形趋于一致，可以使用　变形验算的方法来调整柱基的面积，这样在满足结构需求的同　时，也可以达到一定的经济效益。　在进行地基基础选型时，应参考高层建筑的实际情况，并考　的特点来分析地基的承载力。　２计算筏板基础变形量　建筑设计中，地基验算主要包括变形量的验算和地基承载　虑各方面因素的综合作用，尽可能的利用天然地基的承载能力，　合理的比较“板式筏基＋独立基础”与“整片筏基”的造价。使用　“板式筏基＋独立基础”可以节省３Ｏ％左右的工程费用，因而具有　力验算，而在超高层或者高层建筑中，起着决定性控制作用的　是地基的变形量验算。按照目前的理论水平还不能对地基的变　形做精确的计算，计算出的结果与实际情况有很大的差异，这　使得设计人员对此很难准确把握，有时计算出的结果超出了天　然地基的适用范围，这样就导致不适当的使用了桩型基础，导　致基础的设计太过保守，提高了高层建筑的造价，造成了资源　的浪费。计算时使用的各向同性变形体模型，实际测量出来的地基变形量经常与使用分层综合法计算出的地基自由沉降量　一定的经济效益。如果高层建筑作用于地基上的荷载量使得筏　板基础产生不均匀的沉降时，可以考虑使用以下办法来处理：１）　可以将地基表面的杂土挖出，填充强度等级较低的素混凝土，形　成具有一定强度和刚度的素混凝土垫块，进而调整和改变地基　的不均匀变形情况。这种换填法也可以使用卵石、碎石等材料，　经过机械的压实处理，也能在一定程度上提高地基的承载能力。　２）调整高层建筑的柱网间距或者荷载分布情况，进而减轻地基　的不均匀沉降。３）改变原有筏板基础的面积和形状，必要时使用　的值不符，这种情况的出现是多种因素相互影响的结果。　在对高层建筑的地基变形量计算时，因为开挖的基坑深度　较大，进而导致地基的回弹变形，使地基出现隆起现象。在施工　悬臂板，以便能够降低和均衡地基受到的压力。　３高层建筑筏板基础的结构设计　在高层建筑筏板基础中，主要的结构形式有肋梁式筏基和　过程中对于地基土的回弹再压缩模量的测量和计算都比较困　难，而回弹再压缩模量从经验上讲一般为计算变形量的２０％左　平板式筏基两种，包括纵横向肋梁和变厚度或者相同厚度的底　板。通常情况下底板上面设置基础肋梁，若有使用要求或者地　援隶璐凌　ＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ　ＡＮＤ　ＬＲＫＥＴ　Ｖｏ１．１８，Ｎｏ．５，２０１　１　基不均匀时，可以在底板下面设置肋梁。在进行筏板基础实际　浮托力，如果上部结构以及筏板基础的总重量大于地下水产生　时应当特别注意以下问题：１）在设计时应当尽量让筏板基础的　的浮托力，就可以保证筏板基础结构的稳定性，所以，当完成地　形心与上部结构的荷载重心重合，进而确定底板的尺寸和形　下室及上部几层结构施工时就可以抵抗地下水的浮托力作用，　状，若必须将底板设置成悬臂板时，可以综合考虑各方面因素　这时就没有必要保持对地下水位的警惕。　影响，尽量减少由于基础底部的反力值过大而导致基础承受弯　５高层建筑筏板基础的计算方法　矩作用的影响。２１底板具体的厚度可以根据抗剪强度和抗冲切　高层建筑筏板基础的设计方法很多，由于他们的假设不同，　试验确定，若柱网的间距过大，可以考虑在柱间设置暗梁来抵　因而使每种方法都有自己的适用范围，尤其需要说明的是，现在　抗冲切力的作用，进而降低底板的厚度，此外，也可以考虑使用　广泛使用的地基模型已经考虑的反力重分布，这样非线性的地　预应力钢筋来降低底板的混凝土用量，进而减低工程造价。冲　基模型就显得更加合理。目前，一些地区使用的简化计算方法有　切作用的强弱是决定底板厚度的最主要因素，因而应当对筏板　级数法、静力平衡法以及轮算法等，如果地基分布的比较均匀，　基础进行必要的抗冲切验算。３）对于无肋梁筏板基础的配筋设　各处的荷载情况相差不显著时，可以考虑使用倒楼盖法和倒梁　计，可以近似按照无梁楼盖跨中板袋带和柱上板袋的设计方法　法，对于复杂的非线性地基分析可以考虑使用有限元的方法。　进行，若要对其进行精确计算可以考虑使用有限元法进行。４１　６结语　底板的构造配筋：对于筏板基础的受力钢筋应当满足０．１５％的　高层建筑筏板基础在满足地基承载力的同时，可以满足对　最小配筋率要求，对于悬挑板应在其角处安放附加钢筋。在设　于地下大空间的要求，在设计时采取适当的方法来确定筏板基　计时，设计人员往往忽视规范对于构造筋的要求，只是注重结　础承载力以及埋深、筏板基础变形量等指标，在地基分布均匀　构钢筋的配置。　时，可以使用倒楼盖法和倒梁法，从而合理地设计高层建筑的　４高层建筑筏板基础的抗浮锚杆设置　筏板基础。　在进行筏板基础设计时，有的设计人员担心由于地下水位　参考文献：　高、底板埋深较大等因素，会使地下水对底板产生浮托力作用，　【１】朱炳寅，娄宇．建筑地基基础设计方法及实例分析【Ｍ】．北　因而设置了抗浮锚杆，根据这个问题进行简单的分析：１）在筏　京：中国建筑工业出版社，２００７，（１２）．　板基础施工过程中产生浮托力的原因是由于开挖的基坑内存　【２】原冬霞．筏板基础设计与计算方法的讨论【Ｊ】．中国西部科　在积水，对底板浮托力的大小与基坑内积水高度以及地下室的　技，２０１　１，（１）：２９—３０．　体积有关，所以，施工过程中只要能有效地排水或者控制地下　［３ｊ【石广辉．浅谈筏板基础设计　林业科技情报，２００７，０）：５９－－６０．　水位，就不会对底板产生浮托力的作用；２）地下室上浮，主要是　【４１曾荣．不同荷栽下高层建筑筏板基础设计分析【　．中外建　由于上部机构以及地下室结构的自身重量小于地下水产生的　筑，２０１０，（１）：ｌ１５—１１７．　（上接第４４页）　盘管冻裂后的维修工作量。冻裂主要发生在换热盘管底部两侧　时间。此外，还要作定期检查，发现问题，及时补救，更换零件。　的铜弯头连接处，这些地方最薄弱，结冰后首先被胀破，泄压后　这样可以避免因过度磨损等问题造成的不必要的损失。　胀破处不再扩大。最简单快捷的维修方法是不拆除新风机组换　３新风机组运行建议　热盘管的配管和阀门，直接在机箱里维修盘管。如果盘管与两　３．１　重视所有室调设备和管线的防冻　侧机箱有一定间隙，则可以直接进行现场维修，这样可大大节　管线试压冲洗时要注意室外气温，冲洗后必须保证系统彻　省抢修时间和维修费用。　底放空不留安全隐患。用新风机组临时供暖也要按正常程序施　４结语　工验收，如果没有自控措施和专人管理，建议不用新风空调设　空调设备的应用越来越广泛，对空调系统的节能工作也越　备进行临时供暖。　来越重视，做好新风机组节能与运行工作是空调节能一个重要　３．２设计时必须设置有效的防冻自控联锁监控装置　方向。但是，在空调系统中为了获得正常安全的运行，达到设计　风机运转时必须首先保证换热盘管的额定水流量，当水温　效益——舒适的工作生活环境，除对空调主要设备的维护外，　过低或水流量过小时应有报警功能并及时关闭送风机及新风　还需要做好其它方面的节能与保洁工作。　入口保温风阀，即使检修时，也应先关风机后关水泵，最后关闭　参考文献：　水阀。没有配备安全保护措施的新风机组在严寒地区冬季不能　［１】赵庆珠．空调系统节能降耗的技术措施【Ｊ］．电力需求管理，　随意投入运行。　２ｏｏ５，（５）．　３．３建立和完善运行管理制度　［２］冯圣红，张春刚，卢岩．空调水系统节能改造及分析【Ｊ】．节能，　夜间停用的新风机组也要采用定水流量或温控器，自动控　２００４，（１２）．　制水阀开启或设电加热装置，保证新风机组换热盘管的温度。　［３】崔晓慧，郭晓军．空调系统的节能探讨［Ｊ］．科技信．ｇ－（科学教　新风机组冬季运行时要定时巡查，跟踪天气变化情况，在寒冷　研），２００７，（１６）．　天气不宜安排空调系统的调试和检修，以保证空调水系统运行　［４］尤立涛．对中央空调系统节能措施的探讨【Ｊ】．科技咨询导　的安全性。　报，２００７，（９）．　３．４预留检修空间．减少维修工程　［５】李志森．某商住楼中央空调系统的节能措施［Ｊ】．中原工学院　新风机组吊装时预先考虑留有一定的检修空间，减少换热　学报。２００２，（２）．