独立基础加防水板、地下室外墙的设计

1、.防独立基础板地下室外墙的设计检定：李绪华审查：苑清山编制：订嘉市北京牌京诚华宇建筑设修研究院有限公司构造所二九年八月第一部分：独立基础防水板独立基础和防水板的基础形式，近年来广泛应用于民用建筑单层和多层地下室结构及负荷小的高层结构，本文只针对施工图常用的修订方法，结合我院工程的具体应用情况，交流其中的技术细节，为其他修订提供参考。1 .独立基础防水板的由来和概念在大面积地下停车库中，柱间距通常在6m9m之间，我院工程常用柱网为8.4m8.4m。 由于摇镜头大，采用整体筏板并不经济，而且对上部结构的负荷传递也没有营销对象，通常采用独立基础和防水板的基础方案。在独立基础防水板，即柱下采用独立基础

2、，为了达到防水的目的，在独立基础之间设置了薄板，该板与地下室地坪板起到防水的作用，而不承担地面反作用力。 这样除了可以降低成本外，还可以增大独立基础的沉降，与主楼的基础变形取得协调。有地下室，有防水要求时，地基承载力高，可采用在独立基础上安装防水板的形式。独立基础防水板的基本形式如下图所示地基承载力低，可考虑采用筏形基础，筏形基础可选择南朝梁式或南朝梁式。 筏形基础尚未满足地基承载力要求的，或存在较大的净浮力的，修订应根据地基的承载力状况和抗浮要求，考虑是否采用综合桩基础。 基础形式为独立承台加防水板，如烟台世茂地下室、南京河西新城区莲花村中低价房地下室等。抗浮问题比较复杂，涉及荷载取值、重量

3、经济性、基坑降水、施工顺序、抗浮桩设置修订、不均匀沉降控制等诸因素，本文主要对天然地基独立基础加防水板进行论述。二.地基承载力根据建筑资料确定基础板的顶部高度，估计基础厚度，查阅岩土工程调研报告，确定有基础板的基础持力层是否满足基础压力要求。地基承载力的修正公式参照建筑地基基础设计规范 5.2.4条、(5.2.4)北京地区建筑地基基础勘察设计规范中的地基承载力修正公式在确定地基承载力fa的过程中，最让修订者把握的是基础的埋入深度d。 使用独立或条形基础时，取以下值外墙基础埋入深度： d=(d1 d2)/2。2、内柱基础：一般第四纪沉积土： d=(3d1 d2)/4；式中的d1、d2分别是距离地

4、下室地面的基础深度和距离室外地面的基础深度。值得注意的是，北京牌市基础规范规定，当停车库基础与本体高层建筑整体基础相连时，应尽量提高停车库基础土的纠算承载力，以免停车库沉降量过小。 此时，基础埋设深度与内外壁(柱)无关，一般设为d=(d1 d2)/2如果修改后的地基承载力fa仍不满足上部结构荷载的需要，则应考虑打桩、CFG地基处理等。3 .确定独立基础平面尺寸主要依据北京市建筑地基基础勘察设计规范 5.2.15.2.2条轴心负荷作用(1)偏心负荷作用(2)及偏心负荷作用(3)在实际操作时，对于纯地下室，只要不考虑风荷载和地震作用而满足(1)式即可，中Fk Gk可取得1.0一定1.0的活性。另一

5、方面，对于小高层的半身裙，通常需要考虑恒、活、风的各种负荷效果的标准组合，采取各种不利的状况，需要使上述(1)(3)式满足云同步。4 .独立基础组件的校正计算独立基础的零部件补正算主要包括底板的冲孔补正算和弯曲补正算。1 .接受审查预算冲裁修正算法决定基础的厚度，其基本修正算法的概略图如下荷载组合采用基本的组合(包括区段系数)，从非人防和人防的情况分别取较大的值，请参照修正算例。柱底弯曲力矩较大时，还需要考虑弯曲力矩的冲裁修正算法，请参照国标建筑地基基础设计规范附录p。2 .弯曲的铁元素肌的修正计算荷载效应的组合取基本的组合(包括分项系数)，从非人防和人防的情况分别取大的值，参照修正算例。5

6、.负荷的修正算法有关地基承载力的修正算法取负荷效果基准的组合，有关构件设定修正算法取负荷效果的基本组合。非人防工况的负荷效应标准的组合、基本的组合可以从JCCAD中读取，但JCCAD没有施加柱底剪力。 关于纯地下室，为了考虑风荷载和地震的作用，也可以不考虑柱底剪断力。 在多层地下室中，即使地面以上存在多层构造，经过多层地下室层的衰减，到基础上面的剪切力变小，可以忽略。 如果没有自信心，可以用SATWE检查柱底剪断力。在基础的冲裁和弯曲防止订正算法中，需要考虑人防负荷。 人防负荷的柱底内力不能由JCCAD读取，只能由SATWE读取标准箱内力。 人防的组合可以只考虑两种情况，即1.0恒1.0人防和

7、1.2恒1.0人防，人工订正累计。负荷修正计算的考虑事项：1 .根据基础承载力决定基础底面大小时，只读取PKPM软柱底的最大内力，容易忽略基础自身的自重。另外，防水板的自重和其上的活荷载，是否应该改正基础自重，现在也有很大的争论。 在我院的一些工程中，烟台世茂和南京中廉价的房间在独立桩基础支座上加了防水板，桩基础刚度明显大于防水板下的天然地基，而且南京中廉价的防水板下是泥质土，不稳定，因而在订正时将防水板的恒、活荷载传至支座，传递给桩基础。 京诚亦庄二的项目工程、天然地基持力层为粉质粘土、fka=150kPa，考虑到土质比较好，防水板自重和其上的负荷直接传到地基，所以不再引入独立基础。 但是，

8、在修正地基反作用力时，请修正基础本身的自重。2 .关于消防车载荷，对于柱和基础，作为间受力部件，板顶等效载荷可以用消防车的实际重量除以柱网面积来决定。 正如我院常用的柱网8.4m8.4m那样，纠正柱和基础时300kN消防车的等效板顶荷载可取4.2kN/m2，近似取4kN/m2。 使用PKPM软件修正柱和基础时，建议使用上述载荷分别对载荷进行建模。6 .其他注意事项1 .独立基础厚度台阶的屏幕纵横比最好在2.5以下。 在修正独立基础配筋时，由于大多直接应用建筑地基基础设计规范的式8.2.7-45，因此该式的压曲修正运算假定独立基础侧的梯形面积的负荷相对于柱根(变级)的弯曲力矩，如果基础台阶的屏幕

9、纵横比大于2.5，则基础的刚性小，受力状态为悬臂2、基础标准组合内力偏心距离Mmax/N必须小于1/6基础宽度，由于一般发生在外墙基础上，存在水、土压力，偏心距离容易过大。3 .独立基础没有最小配筋率，结构要求在10200以上即可4 .在防水板下面设置多晶大板块：在概念设定上，在防水板下面设置减震垫层，使防水板不承担或不承担最小量的地基反作用力。 一个减震垫层应具有一定的承载能力(即承担防水板混凝土浇筑时的重量及其施工负荷)，另一个层应发挥一定的变形能力即缓冲变形的作用，避免防水板承担过大的地基反作用力。 防水板下的减震垫层的做法，通常有焦炭和聚大板块，也有中粗砂的(南京莲花村a组的区划使用中

10、粗砂作为减震垫层)。 在我院修订的几项工程中，如烟台世茂、南京中的廉价房，由于独立基础为桩基础承台，沉降少或几乎没有沉降，承台就没有拉防水板沉降受力的问题，故研究方案在防水板下废除了减震垫层。5 .在独立基础和防水板强度修正计算由水浮力控制的情况下，结构自重定负荷部分系数可定为1.0，但对水浮力部分系数的处理方法有不同的意见。 国标地基规范中水土荷载占主导作用时，相当于定荷载发挥主导作用，细目系数为1.35，工业设施修订中的水工规范为1.27，朱丙寅建筑地基基础设计规范中的取水浮力细目系数为1.4(187页)。7 .防水板的修订：防水板的修改计算方法基本上有三种第一种方法是等代信息帧法：将防水

11、板模拟在信息帧架梁上，南朝梁宽度为半柱距离，南朝梁高度为防水板厚，独立基础模拟在柱帽上，施加水浮力，用PKPM订正。第二种方法是SAP2000建模修正算法。 可以认为是比较正确的修正算法。 将独立承台和防水板分别指定为不同厚度的壳体，输入水浮力或人防负荷，根据规范指定的负荷效果的组合情况得到弯矩云图，根据每个延米的弯矩云图手工修正计算进行配筋。 该方法由于独立基础和防水板边界处壳针织面料厚度突变，在有限元弯矩或应力计算结果中存在明显应力集中现象(尤其是独立桩承台对桩身建模时)，在对应力或弯矩计算结果进行适当填平处理之后，应用于施工图钢筋. 如下图所示第三种方法是无南朝梁楼盖人工修正计算，该方法

12、概念简单，是传统的修正计算方法。 在烟台世茂项目工程下，SAP2000的修正结果在进行局部应力平均后，与该方法的修正结果基本吻合。防水板的水浮力对独立基础的影响：在独立柱基础和防水板的内力计算方面，以往有分别对独立基础和防水板进行内力计算的设置修正。 具体来说，将独立柱化学基和防水板人为地分割为两部分，通过地下水浮力用柱帽的无梁地板盖来修正防水板，只考虑此时的水浮力作用于防水板。 与防水板的作用无关，独立基础被修正为和通常的独立基础完全一样。 也就是说，承担所有的垂直负荷。 实际上，当地下水大于等于基础平板时，防水板和基座都受到水浮力的作用，由于力的平衡关系，独立基座下的地基反作用力p减少，一

13、部分是由于水浮力的作用而使防水板向基座传递的剪断力v (作用于基座的边缘)，很明显，v的力臂比基座反作用力p的形心力臂大，水的浮力大关于独立基础基础反作用力，业界也认为，独立基础防水板为一体，基础反作用力只作用于独立基础范围内是错误的。 特别是独立基础周边的防水板，关于其受力特性还有很大的争论，有待于进一步的研究。 在这种情况下，与水浮力的作用不同，如果水头真实存在，则水浮力的大小被决定，另一方面，在没有水浮力的情况下，防水板与基础受力有多大关系，实际上是基础应力扩散的问题。 目前常用的手段是使用SAP2000等校正软件进行整体建模分析，但这并不是精确的校正方法，而是像基础土弹簧的模拟那样，基

14、础地板系数是比较粗略的范围值，其可能的值本身结合工程场地土的特性，对经验和多次试验有很大的影响并不是统一PKPM的通常的20，另外，关于防水板自身，在下面是否设置土弹簧，弹簧系数是否与独立基础统一也应该讨论的补正算的详细。 如果防水板的土弹簧与独立基础相同的话，独立基础防水板的订正实际上就是改变了厚度的整体筏板(只是在柱的附近增加了箱针织面料的厚度)，并与最初提出的独立基础防水板的设定订正理念完全背离。八、典型防水板配筋图第二部分：地下室外墙1 .修正计算模型地下室外墙基本修订模型为宽1m的墙体针织面料，各楼层作为支撑台的连续南朝梁，其中上部各楼层为简支台，底板为固定支撑台。 修正算法模型可以

15、用修正软件实现，简单方便。2 .负荷的修正算法地下室的外墙一般来说刚性大，土的侧压取静止土的压力，系数一般取0.5，调研报告特别注明的情况下，调研报告显示，南京中廉价房间的静止土的压力系数为0.7。外墙强度修订时分项系数的取值，北京牌地基规范第8.1.6条规定为1.3，李国胜建筑地基基础设计方法及实例分析提出外墙修订时水土负载分项系数定为1.2 (184页)。地下室采用护坡桩进行支护，考虑护坡桩的有利作用，地下室外墙可以用有限土压力进行修订，原来的土压力乘以0.66的系数，而水压并未减小。地面过载通常为10kN/m2。对于人防外墙，必须考虑人防负荷。4 .截面的合理性断面的合理性判断：外墙铁元

16、素筋的修订时，纵铁元素筋的单面单向式配筋率为0.3%1.0%； 配筋率超过这个范围的话，认为有必要调整壁厚。 本院修订的若干工程地下室外墙的基本信息如下所示项目工程名称地下室的楼层高度(m )水头高度(米)壁厚(毫米)烟台世茂7.2/4.5/4.514.0600，400，400天津于家堡5.65/4.2/4.214.50600，600，500南京中低价的房间3.95.0350亦庄二做4.150.6归纳四百块钱5 .长条处理超长地下室外墙抗裂的基本措施是：水平通长铁元素筋单面单向式配筋率在0.25%以上，设置后浇带，减少混凝土水热，外墙混凝土的强度等级超过C35要不得。外墙铁元素筋：校正后的垂直

17、方向是外墙的主要受力方向，但是为了得到更有利的断面有效高度h0，以前大多将垂直铁元素筋设置在外侧。 在实际工程中，外墙长时，裂缝大多为纵向裂缝，非负荷重要因素造成的裂缝，考虑到这一事实，建议将水平铁元素筋放在外侧。6 .壁底力矩处理论墙底弯矩与底板的关系：墙下布桩时墙底弯矩传递到底板，不传递到桩，使桩不弯曲。 为了保证底板对墙壁的嵌合作用，底板通常比外壁厚，至少要以相同的厚度，保证墙底弯矩传递到底板。 如果防水板的厚度小于外墙底部的厚度，则建议在烟台世茂项目工程的节点处理过程中安装切口板，如下图所示7 .地下室外墙裂缝控制一般来说，在断面合理和经济配筋率的范围内，对于负荷类别相同的负荷组合，如

18、果用标准组合进行弯曲龟裂管理(龟裂界限值0.2mm )，用基本组合进行弯曲强度管理，则龟裂补正算所需的铁元素筋比刚度补正算通常会提高20%30%。关于裂纹的修正，目前工程界有很大争议，对于规范裂纹式的精准性和适用性，很多专门人才提出了疑问。 但是，无论如何，在未承认更正确的龟裂公式之前，作为施工图设定修正，是根据现在的规范以及各地的工程的设定修正审查要求，构件的龟裂管理依然是根据混凝土规范的龟裂公式来进行。 我院修订的若干工程外墙裂缝要求如下：项目工程名称裂纹限制值mm组件受到的力的类型备考烟台世茂0.2弯曲部件优化铁元素肌天津于家堡没有要求弯曲部件技术会议的结论南京中低价的房间0.2弯曲部件地方审查图强亦庄二做0.4弯曲部件裂缝控制不了钢筋1 .裂纹修正公式裂缝的修正公式。 根据多高层钢筋混凝土