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筏板基础设计分析

筏板基础埋深及承载力的确定

天然筏板基础属于补偿性基础,因此地基的确定有两种方法.一是地基承载力设计值的直接确定法.它是根据地基承载力标准值按照有关规范通过深度和宽度的修正得到承载力设计值,并采用原位试验(如标惯试验、压板试验等)与室内土工试验相结合的综合判断法来确定岩土的特性.二是按照补偿性基础分析地基承载力.例如:某栋地上28层、地下2层(底板埋深10m)的高层建筑,由于将原地面下10m厚的原土挖去建造地下室,则卸土土压力达180kpa,约相当于11层楼的荷载重量;如果地下水位为地面下2m,则水的浮托力为80kpa,约相当于5层楼的荷载重量,因此实际需要的地基承载力为14层楼的荷载.即当地基承载力标准值f≥250kpa时就能满足设计要求,如果筏基底板适当向外挑出,则有更大的可靠度.

天然筏板基础的变形计算

地基的验算应包括地基承载力和变形两个方面,尤其对于高层或超高层建筑,变形往往起着决定性的控制作用.目前的理论水平可以说对地基变形的精确计算还比较困难,计算结果误差较大,往往使工程设计人员难以把握,有时由于计算沉降量偏大,导致原来可以采用天然地基的高层建筑,不适当地采用了桩基础,使基础设计过于保守,造价提高,造成浪费.采用各向同性均质线性变形体计算模型,用分层总和法计算出的自由沉降量往往同实测的地基变形量不同,这是受多种因素的影响造成的.试验表明[4]:刚性筏板在试验荷载下主要是整体沉降,挠曲变形极小,最大也未超过3‰;而有限刚度筏板基础则除了整体沉降外还产生挠曲变形,筏板刚度不同,挠曲程度也不同.在筏板厚度相同的情况下,随着长×宽(以矩形为例)的增加,筏板的刚度随之降低.因此设计中可选取“板式筏基+独立柱基”相结合的基础形式,即中部(电梯井等剪力墙集中处)用筏基,四周柱基础采用独立基础或联合基础.使筏板的长×宽尺寸减小、刚度增大,这不仅降低沉降变形的挠曲程度,提高筏板的抗冲切能力,同时,减低了板中钢筋应力,减少筏基的配筋量.为协调各部分的变形,使其趋于一致,还可通过变形验算调整独立柱基的面积.既满足结构使用要求,又达到相当可观的经济效益.在基础选型设计中,应结合工程的具体情况,考虑多方面的因素影响,充分利用天然地基的承载能力,通过比较“整片筏基”与“板式筏基+独立柱基”的工程造价.以上2种不同基础形式,后者较前者节省约30%～40%的费用,经济效益显著.当由于地层分布不均匀、上部结构荷载在筏板基础上分布不均匀而引起筏板基础各部分的差异沉降较大时,可综合考虑采用以下处理措施:

将出露地质较差的土层挖出一部分,换填低强度等级的素混凝土形成素混凝土厚垫块,以改变和调整地基的不均匀变形.也可以采用“换填法”,垫层采用碎石、卵石等材料,经碾压或振密处理,提高基础的承载能力；

调整上部结构荷载或柱网间距,减小基底压力差；

调整筏板基础形状和面积,适当设置悬臂板,均衡和降低基底压

板厚度1600mm,顶板单位荷重为1600kg,则单位面积的浮托力T和地下室结构重量W分别为:T=80×(50%～100%)=40.0kpa～80.0kpaW=1.6×25+16×2=72.0kpa从以上分析和讨论可见,即使按K=1计算使浮托力T最大,T与W的差值也只有8.0kpa,待地面上再施工1～

高层建筑基础选型是整个结构设计中的一个重要组成部分,直接关系到工程造价、施工难度和工期,因此应认真研究场地岩土性质和上部结构特点,通过综合技术经济比较确定.高层建筑的基础选型应因地制宜,除基础应满足现行规范允许的沉降量和沉降差的限值外,整体结构应符合规范对强度、刚度和延性的要求,选用桩基或筏基都不是绝对的,而安全可靠、经济合理才是基础选型的标准