筏板基础选型和设计分析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 筏板基础选型和设计分析 摘 要：建筑设计的人员之所以 青睐筏板基础，是因为它具有良好的使 用性能。针对现在在高层建筑中使用比 较频繁的筏板基础的一些设计进行详细 的介绍，也希望能对相关人员在工作上 一定的帮助。 中国论文网 /2/view-12792359.htm 关键词：高层建筑；筏板基础； 设计 中图分类号：TU208.3 文献标 识码：A 文章编号： 0 前言 在目前的一些高层建筑的设计中， 其中很重要的一步就的设计的基础选型， 在选择的时候，我们需要综合考虑，要 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 考虑到经济、技术等等这些方面的需求。 就目前来说，高层建筑的最底下那一部 分，通常都是被设计者设计为地下停车 场的，这样子就不允许当中设计过多的 墙体，像箱型这样的基础就不适合了； 筏板基础在施工过程中，是相对来说比 较简单的，它不仅能够满足地基的承受 能力，又可以满足到人们对地下大空间 的需求，因此也等到了许多高层建筑设 计师和人员的青睐，让它也成为了高层 建筑中相对来说比较理想的一种基础建 筑形式，被广泛地应用到各种高层的建 筑当中。 1 高层建筑筏板基础承载力以及 埋深的确定 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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 的特点来选择基础的类型，分析是否可 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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 降变形。因而可以得出，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。 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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 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 30%左右的 工程费用，因而具有一定的经济效益。 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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 和形状，必要时使用悬臂板，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 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矩作用的影 响。2) 底板具体的厚度可以根据抗剪强 度和抗冲切试验确定，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，也可以考虑使用预应力钢筋来降低 底板的混凝土用量，进而减低工程造价。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 冲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进行， 若要对其进行精确计算可以考虑使用有 限元法进行。4)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 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 注重结构钢筋的配置。 4 高层建筑筏板基础的抗浮锚杆 设置 在进行筏板基础设计时，有的设 计人员担心由于地下水位高、底板埋深 较大等因素，会使地下水对底板产生浮 托力作用，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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 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，这时就没有必要保 持对地下水位的警惕。 5 高层建筑筏板基础的计算方法 高层建筑筏板基础的设计方法很 多，由于他们的假设不同，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，各处的荷载情况相差不显著时， 可以考虑使用倒楼