防水板下设聚苯板

1、谈独立基础加防水板的设计摘要：本文主要从构造及受力介绍两类独立基础加防水板的基础形式，并着重介绍设软垫层的独立基础加防水板的基础形式，借以明晰该两类基础的异同优劣，并以实例佐证设软垫层（主要是聚苯板）的独立基础加防水板的基础是值得推广应用。关键词：高层带地下室（车库）和多层带地下室（车库）；独立基础加防水板的基础；软垫层；聚苯板；费用较低；推广应用。随着人们生活水平提高，近年来出现了愈来愈多的高层带地下室（车库）和多层带地下室（车库）的建筑形式。这种建筑形式常会遇到防水问题，基础最初常采用筏形基础或箱形基础，近年来随着工程探索，对于高层裙房及多层地下室，尤其是在较好地基土上，出现了独立基础加防

2、水板的基础形式。这种基础传力简单、明确及费用较低，工程应用越来越普遍，但这种基础形式暂未列入相关结构设计规范，本文借鉴已有工程及相关理论研究结合本人所做的几个工程谈一下独立基础加防水板的设计，借以抛砖引玉。独立基础加防水板的基础是独立基础防水板整浇在一起的，只要二者存在变形差异，就必将相互影响，产生协调变形，存在内力重分布再平衡受力状态。该基础根据构造形式及受力特点，可分为二类：第一类是防水板与独立基础一样通过素砼垫层与地基相连，相互影响（见图一）。实际上这类基础是一种局部加厚的平板式筏形基础，其受力计算可采用弹性地基梁板分析程序计算（如PKPM08版桩筏筏版有限元计算程序），也可按无梁倒楼盖

3、计算配筋。根据实测值，该类防水板一般能承担30%左右的上部荷载，其实际承担荷载值与柱距大小有关，与独立基础尺寸大小、间距有关，还与地基土的压缩模量有关。根据工程地质情况，防水板及独立基础持力层为坚硬粘土时，地下室底板一般可按下列组合作为防水板反力进行防水板的抗弯、抗剪及裂缝验算：1).浮力+10%（上部结构的竖向荷载-浮力）；2).30%所有结构荷载（地面以上及地下室重量），取两者较大值。对于柱下独基为确保结构安全，取所有结构荷载（不包括防水板）进行设计和验算。这类独立基础加防水板的基础受力复杂，影响因素较多，若上部荷载较大，地基土承载力不高时，防水板会承受更大更多的荷载，防水板板厚、配筋将会

4、很大，不太经济，目前这类基础做法应用将会受到制约。第二类是防水板通过软垫层与地基相连相互作用，独立基础通过素砼垫层与地基相连相互作用；防水板与独立基础一起整浇，二者相互作用，协调变形（见图二）。这类基础的设计关键是通过调整软垫层达到在竖向向下合力作用下防水板的变形与独立基础沉降变形相对沉降差为零或最小，从而使防水板不承担或承担最少量地基反力。这种地基形式传力更简单、明确及费用较低，是近年来伴随基础设计与施工发展起来的一种新的形式，目前在工程中应用相当普遍，是一类成熟的，值得广泛应用的形式，下面着重对这类基础设计进行介绍。对于防水板下设软垫层的独立基础加防水板设计的目标是防水板只用来抵抗水浮力，

5、不考虑防水板的地基承载能力，独立基础承担全部结构重量并考虑水浮力的影响。合理选择软垫层的抗压强度、压缩模量及厚度是设计关键。软垫层可选用焦渣垫层、粗砂垫层和聚苯板垫层。目前聚苯板来源稳定，施工方便快捷且价格低廉，工程应用更为广泛。聚苯板市场上常见的有膨胀聚苯板（EPS）与挤塑聚苯板（XPS）两类，其中膨胀聚苯板（EPS）价格相对便宜。EPS的弹性模量通常是3到7Mpa，XPS的弹性模量通常是6到8Mpa。作为防水板下软垫层的聚苯板应是密度不小于18Kg/M3,厚度通常为80mm150mm，同时应具有以下两方面特点：1）.应具有一定的承载能力，至少应能承担防水板砼浇注时的重量及其施工荷载，并确保

6、在砼达到设计强度前不致产生过大的压缩变形；2）.应具有一定的变形能力，避免防水板承担过大的地基反力，以保证防水板的受力状况和设计相符。聚苯板的抗压强度、压缩模量以及厚度h的选择，应根据地基沉降值s确定（hs），可粗略按胡克定律计算选择。此外防水板还应考虑地下水位变化(尤其考虑最低地下水位)、回填土回填量及速度时间的控制（满足施工过程的抗浮要求），必要时应进行地下水位监测控制，以使防水板的受力状态与设计要求相符，并满足安全经济的要求。对于该类基础的防水板设计应采用相关程序按复杂楼板计算，也可按无梁倒置楼盖双向板计算；独立基础的计算，应合理考虑防水板水浮力影响（必要时适当考虑防水板及其上覆土、地面

7、做法，甚至地下室地面活荷载的影响），可以分两类情况设计（见图三）：其一，qwqs+qa（地下水浮力qw，防水板自重qs及其上建筑做法重量qa）时可直接按地基规范的相关规范进行计算；其二，qwqs+qa时将防水板的支承反力（取最大水浮力计算）按四角支承的实际长度转化为沿独立基础周边线性分布的等效线qsqa时q1不变（b）当qw（a）当qwqsqa时q2随qw增加而减小图三独基加防水板基础的受力特点荷载qe等效线弯矩me,然后根据矢量叠加原理，进行在普通均布荷载及周边线荷载共同作用下的独立基础计算。该部分具图四倒锥形独基（元宝式独基）体理论及计算可详参对独基加防水板基础的设计（朱炳寅建筑结构.技术

8、通讯2007年7月）。至于独立基础与防水板相交形式推荐采用底平形（即独立基础与防水板的底面在同一标高，见图一三），这样可便于施工检查控制，提高钢筋的使用效率，比较经济合理。当然，防水板受荷不大时也可采用倒锥形（即俗称元宝式基础）（见图四）。设软垫层的独立基础加防水板基础设计曾大面积应用于日照市东关南社区城中村拆迁改造安置楼工程中，该工程东西长约216米，南北宽约38.4米，一层地下车库（超长无缝）,地上三层裙房商业，再上为五座十七层高层，地下车库地面覆土约4.5米，地下顶板无覆土，二OO九年五月竣工至今未发现任何质量安全问题，达到了预期设计目标，获得了良好的经济效益。此法还将应用于日照星河湾小

9、区高层住宅楼（33层剪力墙结构）地下车库（已设计完成）、河东花园高层住宅地下车库（十七层框剪结构已设计完成）和京泰.盘龙湾高层群带大型地下车库（约六万平米，正在设计），也必将获得良好的经济效益。综上所述：随着工程实践的发展，在地基土较好的高层带地下室（车库）和多层带地下室（车库）的基础将会愈来愈多采用独立基础加防水板的基础设计形式，并以设软垫层的独立基础加防水板基础设计为主导。工程实践证明：其性能可靠、传力简单明确，费用较低，值得广泛推广使用。主要参考文献1.独立基础加防水板的地基反力分配分析吴春萍，白东丽工程与建设2008年第22卷第3期2.构造板独立基础地基反力测试李纯，朱浮声辽宁工程技术

10、大学学报2006年第25卷第2期3.独立基础加防水板基础设计方法的分析与思考朱炳寅建筑结构2001年第11期4.对独基加防水板基础的设计朱炳寅建筑结构.技术通 关于柱下独立基础和防水板作为联合基础的安全问题 柱下独立基础加防水板作为基础形式，为了简化计算，防水板都不作为受力构件，仅由独立基础承受上部压力，此时，为了实现这一计算模型，即，在实际受理情况中，防水板也不受基底反力的作用，理想的方法是防水板下是空的，防水板完全搁置在基础底板上，但是，在实际工程中，这样的做法很难实现，因此，在防水板下，放置可压缩性能很强的材料作为结构缓冲，这就对这一可压缩性材料有一定的要求，如果材料太柔，在施工过程中，

11、进行防水板砼的浇筑时，这一材料就会受到压缩，而如此一来，就失去了使用这一材料的意义。因此，这一材料首先在防水板自重作用下的压缩变形不是很大，在本工程中，采用聚苯板作为这一缓冲材料。 对于聚苯板，由于以前对它的了解还不是很深入，为了了解这一材料的力学性能，进行抗压试验。取聚苯板密度15kg/m3，大小200X200mm，厚度50mm，试验结果如下表： 荷载(KN) 剩余厚度(mm) 弹性模量 4 36 5.5 3 8.5 2 12.5 1.5 20 10 卸载 29 在试验过程中发现，当荷载为7.5KN时，材料的压缩急剧增加，而荷载读数不再增长，按照以往经验，此时，荷载是在不停增加的，即，聚苯板

12、所承受的荷载也是在不停增加的，但是，由于仪器精度的影响，无法准确读取这一数值，故可以结合到实际工程中，当独立基础沉降时，防水板没有破坏，即可以假定防水板和独立基础的连接处的刚度无限大，此时，防水板也随着基础一起下沉，从而对防水板下的聚苯板产生影响，按照计算假定，防水板是不承受基底反力的，也就是说，聚苯板要缓冲掉基底土向上的反力，当基础沉降时，如果聚苯板不压缩，防水板下基底土对聚苯板将有一个反力，此时，力在不停的增加，而聚苯板本身是有一定压缩性能的，即，聚苯板受到压缩，如此，基底反力将不再传递到防水板上。由试验可知，当荷载小于一定数值时，聚苯板不受到压缩，此时，上部由多大荷载传递下来，防水板就要

13、和基础一起承担这些荷载，当荷载继续增大时，聚苯板开始压缩，防水板所承受的荷载将不再继续增加，当荷载大于一定荷载时，聚苯板压缩，防水板所受的荷载也继续增大，此时，可以根据，聚苯板此时的弹性模量值，聚苯板此时的压缩量计算出聚苯板所受的荷载，即防水板所承受的荷载，而聚苯板的压缩量等于基础的沉降量，同时，基础和防水板一同抵抗上部荷载产生的压力，防水板和基础所承受的压力就可以有计算产生，即，防水板对基础土还是有约束作用，此时，基础土的承载力可否进行深度修正呢，由规范理解可知，修正可以按照防水板受力大小折算成土的实际埋深，进行修正，此时，相对应的地基土的承载力将提高，对地基承载力验算来说，使有利的，同时，

14、由于防水板分摊了部分荷载，基础也是有利的。而进行基础承载力计算时，是没有考虑防水板受力的，即基础底面积本身的大小就足以承受上部荷载，当防水板分摊部分荷载时，基础受力也就小了，基础也是安全的。同时，防水板的受力大小也可以从聚苯板的厚度，弹性模量，基础沉降大小而得到一个定值，地基土承载力的修正也可以从这里计算得出。只要聚苯板的压缩性能有保证，防水板受力就不是很大，此时，可以对地基承载力进行修正，但是从安全角度出发，使不希望防水板受力过大的，对地基承载力的修正可以不予考虑。对于由试验得出的不同荷载下聚苯板的压缩模量可以定量的对防水板和基础在承受上部荷载时，承载力分配起一定的控制作用。 通过以上分析，对于柱下联合基础加防水板作为基础形式时，只需控制防水板下传力材料的力学性能，即弹性、可压缩性和材料的厚