摘要：筏板基础因具有埋深深、刚度大、整体型强、抗震能力好等优点而被广泛应用，鉴于关于筏板基础设计的理论不是太完整而存在许多设计不合理的地方，简要介绍了建筑基础选用筏形基础的优势,从筏板类型、厚度、地基计算模型、内力分析、构造要求等方面 阐述了筏形基础结构设计,并对其在具体工程实例中的应用 进行了说明,为类似项目的基础设计计算积累了一定经验。
关键词：筏板基础；建筑；设计
引言
随着现代产业化的发展，高层建筑如雨后春笋办涌现出来。建筑物高度的增加，引起水平荷载产生的弯矩饿剪力迅速增大，导致倾覆力距成倍增长，甚至起着控制设计的作用。因此，基础设计就显得至关重要，需要根据上部结构形式，建筑场地的工程地质条件、施工条件、材料供应条件及其他相关条件进行综合考虑。筏板基础由整块钢筋混凝土平板或板与梁等组成。这类基础，整体性好，抗弯刚度大，可调整和避免结构物局部发生显著的不均匀沉降。筏板基础在许多结构类型中得到广泛应用，无论是多层还是高层建筑，也无论是住宅还是公建等商业建筑。筏板基础刚度大，整体性好，根据上部结构形式分为板式和梁式。在大型商业建筑中，因柱网较大，上部建筑荷载较大，常常采用梁式筏板；而小型公建或者低层住宅可以采用板式。不同形式有不同的设计计算方法，规范也有相应的规定与构造。笔者通过不同结构类型的筏板设计，简单介绍一下筏板基础的设计。
1.筏板基础的选择依据
基础选型除了应满足现行规范允许的沉降量和沉降差的限制外，整体结构也应符合规范对强度、刚度和延性的要求，其中最主要的则是选型要安全可靠、经济合理。
筏板基础适用于低级很软弱，承载能力低，而上部结构传来的荷载又很大的情况，采用十字条形基础无法提供足够的底面积，而采用桩基又明显超过工程的实际需要。
一般的高层建筑，常需在地下设置车库、人防工程、设备用房和水池等地下室，并有其适用功能要求决定地下室的层高和层数，这就基本确定了基础底板的埋置深度，然后，在更加改深度结合建筑场地的岩土工程特点减小基础选型，研究选择筏板基础的可能性。
2.筏板基础承载力的确定
天然筏板基础属于补偿式基础，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。二是按照补偿式基础分析地基承载力。一般的建筑都设有地下室，施工时地下部分土体将被挖除，地基承载力可考虑结构自重减掉被挖出土体的重量，即地基附加应力。只要地基承载力大于附加应力，再考虑规范的提高系数，即满足设计要求，如果筏基底板适当向外挑出,则有更大的可靠度。
3.筏板基础地基变形的规律
通过对建筑物沉降结果的观察，我们可以发现，基础的纵向挠曲曲线的形状呈“U”形状。因此，对于筏板基础来说，如果看成是许多点的组合，说明建筑物四周个点沉降量受到其他各点荷载的影响较小，中不各点沉降量受到其他各点荷载的影响较大；如果把筏板基础看成一个整体的话，则是在相同的地基承载力下，中部沉降量大于四周的沉降量。
从筏板基础的刚性上来看：刚性筏板在荷载下主要是整体沉降，挠曲变形很小，一般小于3‰；而对于有线刚度的筏板基础除了整体沉降以外还会产生不小的挠曲变形，其挠曲程度随筏板的刚度而变化。
对于相同厚度的筏板基础，随着其表面积的增大，筏板的刚度也随之下降，挠曲变形也随之增大。因此，在实际设计中，应该在满足结构使用要求的前提下，尽量减小筏板的表面积，增大刚度，降低挠曲程度，提高筏板的抗冲切能力。
4、筏板的内力分析
(1)筏板基础的板厚通常较大,其空间受力性强,普通的薄 板理论已不再适用,而应采用考虑板剪切变形的中厚板理论 或三维实体单元来分析。 可将其模拟为板元或壳元,采用有限 元法进行分析。
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（2)筏板内力计算时,宜考虑上部结构的刚度,上部结构刚 度一般取底部三层高度。
(3)采用有限元计算基础内力时,应先计算基础的总沉降, 然后计算地基土的基床系数,再根据地基土的不均匀性对基 床系数进行修正。在计算基础内力的过程中考虑地基土的相 互影响,这种做法切实可行。
5、筏板基础的结构设计
筏板基础的主要结构形式有平板式筏基和梁板式筏基，包括等厚度或变厚度底板和纵横向肋梁。一般情况下宜将基础肋梁置于底板上面，如果地基不均匀或有使用要求时，可将肋梁置于板下。框架柱位于肋梁交点处，在具体筏基设计时应着重考虑如下问题：
(1)应尽量使上部结构的荷载合力重心与筏基形心相重合，从而确定底板的形状和尺寸。当需要将底板设计成悬挑板时，要综合考虑上述多方面因素以减小基础端部基底反力过大而对基础弯距的影响；
(2)底板厚度由抗冲切和抗剪强度验算确定。柱网间距较大时可在柱间设置加强板带(暗梁加配箍筋)来提高抗冲切强度以减少板厚，决定板厚的关键因素是冲切，应对筏基进行详细的冲切验算；
(3)无肋梁筏板基础的配筋可近似按无梁楼盖设柱上板带和跨中板带(倒楼盖法)的计算方法进行，精确计算可用有限元法。对梁式筏基，当肋梁高度比板厚大得较多时，可分别计算底板和肋梁的配筋，即底板以肋梁为固定支座按双向板计算跨中和支座弯矩，并适当调整板跨中和支座的配筋；
(4)构造配筋要求：筏板受力筋应满足规范中0.15%的配筋率要求，悬挑板角处应设置放射状附加钢筋等。设计人员往往配置受力钢筋有余,构造钢筋却配置不足。
6、筏板基础施工操作
（1）地坑开挖，如有地下水，应采用人工降低地下水位至基坑底50㎝以下部位，保持在无水的情况下进行土方开挖和基础结构施工。基坑土方开挖注意保持基坑底上的原状结构，如采用机械开挖时，基坑底面以上20～40㎝厚的土层，应采用人工清除，避免超挖或破坏基土。如局部有软弱土层或超挖，应进行换填，并夯实。基坑开挖应连续进行，如基坑挖好后不能立即进行下一道工序，应在基底以上留置150～200㎜一层不挖，待下道工序施工时再挖至设计基坑底标高，以免基土被扰动。
（2）筏板基础施工，可根据结构情况和施工具体条件及要求，采用以下两种方法之一：（1）先在垫层上绑扎底板、梁的钢筋和上部柱插筋，先浇筑底板混凝土，待达到25%以上强度后，再在底板上支梁侧模板，浇筑完梁部分混凝土；（2）采取底板和梁钢筋、模板一次同时支好，梁侧模板用混凝土支墩或钢支脚支承，并固定牢固，混凝土一次连续浇筑完成。但两种方法都应注意保证梁位置和柱插筋位置正确，混凝土应一次连续浇筑完成。
（3）混凝土浇筑，应先清除地基或垫层上淤泥和垃圾，基坑内不得存有积水；木模应浇水湿润，板缝和孔洞应予堵严。浇筑混凝土时，应经常注意观察模板、钢筋、预埋铁件、预留孔洞和管道有无走动情况，发现变形或位移时，应停止浇筑，在混凝土初凝前处理完后，再继续浇筑。混凝土浇筑振捣密实后，应用木抹子搓平或用铁抹子压光。基础浇筑完毕，表面应覆盖和洒水养护，时间不少于7d，必要时应采取保温养护措施，并防止浸泡地基。在基础底板上埋设好沉降观测点，定期进行观测、分析，作好记录。
7、结束语
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。选用筏板基础不是绝对的，而安全可靠、经济合理才是基础选型的标准。
参考文献:
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[3]李兰. 高层建筑结构筏板基础设计与研究[M]. 合肥工业大学，2008
论文作者:李广海
论文发表刊物:《基层建设》2016年32期
论文发表时间:2017/1/18
标签：基础论文; 底板论文; 刚度论文; 结构论文; 基坑论文; 地基论文; 荷载论文; 《基层建设》2016年32期论文;