浅谈筏形基础设计与构造

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【摘 要】:筏形基础分为平板式和梁板式二类。平板型筏基使用较普遍,其优点是施工简便,且有利于地下室空间的利用。其缺点是当柱荷载很大、地基不均匀即差异沉降较大时板的厚度较大。 梁板型筏基与平板型相比具有材耗低、刚度大的优点。

筏形基础 设计

1、筏板厚度

1.1平板式筏基的板厚应满足受冲切承载力及作用在冲切临界面重心上的不平衡力矩产生的附加剪刀的要求,而筏板弯曲对板厚不起控制作用,对高层建筑伐板的最小厚度不应小于400mm,尚应验算距内筒边缘或距柱边缘(计算截面处筏板有效高度)处筏板的受剪承载力及筏板变厚度处的受剪承载力。根据模型试验表明,筏板的裂缝首先出现在板的角部,向附近边处发展,由于板角点附近土反力的集中效应,等厚度板的边角处是强度的薄弱区,即使筏板面积已满足地基承载力与沉降要求,宜从柱(墙)边外伸1～1.5倍筏板厚度或局部增加筏板角隅板厚等有效措施。

1.2当个别柱的轴力较大,筏板厚度不足以满足该柱的冲切力,可将该柱下的板局部加厚,或配置抗冲切钢筋来提高受冲切承载力。

1.3高层建筑平板式筏板的厚跨比不小1/6,柱距及相邻柱荷载的变化不超过28%时,筏形基础可仅考虑局部弯曲作用。内力按净基底反力直线分布,倒楼盖法进行计算。当不符合上述条件时筏板内力应按弹性地基板理论进行计算。试验表明,按倒楼盖法与考虑上部结构作用的整体分析法计算结果的弯矩值是一致的且略不大于后者。

1.4多层、小高层建筑墙下平板式筏基的板厚,应满足受冲切承载力要求,板厚度与最大双向板格的短边净跨之比不宜小于1/20; 可按楼层层数每层50mm的经验计算,且不宜小于300mm,不应小于250mm,小高层平筏厚度一般不宜大于600mm。

2、平板式筏板的配筋构造要求

2.1、多高层建筑墙下筏板受力钢筋直径不宜小于12mm,钢筋网不多于两层时直径不宜大于25mm,间距不应小半150mm,不宜大于250mm,当筏板长度大于30m或厚筏收缩温度应力较大时,钢筋间距不宜大于200mm,且钢筋连接按受拉钢筋要求搭接头或机械连接。不应采用现场焊接接,板中受拉钢筋的最小配筋率不应小于0.15%,采用双向钢筋网片,配置在板的顶面和底面。钢筋网片多于一层时,各层之间的净距以不小于混凝土粗料粒径为宜,大体积混凝土石子料径达50mm,但由于大面积钢筋网片,施工无法予以支垫,一般采取各层叠加式,当钢筋直径不大于25mm时,应将上下层钢筋网片的网格水平错开,避免上下筋对齐,使净距过小,影响混凝土对钢筋的握裹力。当筏板上、下钢筋网片多于一层,遇电梯机坑或筏板变厚度处只需外层钢筋网片弯折锚固坑底板或厚度较小的板内La。

2.2、外挑筏板按悬臂板考虑其承载力,受力钢筋可由板底钢筋伸出,分布直径8～10mm,间距200mm。当荷载偏心距e≤1/60基础宽度,或基础底面边缘面边缘不产生拉应力时,外挑板上部不需配置受力钢筋,如筏板长度大于30m,宜配置双向构造钢筋,直径10mm间距200mm。

2.3、双向外悬臂板阳角应配置放射状附加钢筋,直径同相邻内跨受力钢筋,间距于悬臂板宽度中部处大宜大于200mm,置于内跨板下部钢筋网之上,自墙外皮起的锚固长度≥La,分布钢筋直径10mm,间距200～250mm。

2.4、平板式筏基地下室墙下不再设置基础梁而在门洞下设置暗梁或朝下的基础梁。

2.5、柱下筏板宜按柱下板带与跨中板带进行内力分析与配筋,板带顶部钢筋按计算配置全部贯通,内力计算仅考虑局部弯曲作用,整体弯曲的影响通过构造措施予以保证。要求柱下跨中板带的底部钢筋应有1/3～1/2贯通全跨,且配筋率不应小于0.15%。为保证板柱之间的弯矩传递及在地震作用下筏板处于弹性状态,以保证柱根处能实现预期的塑性。柱下板带中,柱宽加板h且不大于1/4板跨的有效宽度范围内,其配筋量不应小于柱下板带配筋量的一半,且应能承受板与柱之间一部分不平衡弯矩。对有抗震设防要求的无地下室或单层筏基地下,计算柱下板带截面弯承载力时,柱内力应按地震作用不利组合计算。

2.6当筏板厚度大于2m时,宜在板厚中部设置水平中层双向钢筋网片,直径不小于12mm,网格200～300mm。竖向间距1m左右。

2.7墙柱纵向受力钢筋在筏板内的锚固,长度应从板面算起不应小于La和LaE,且伸入板底钢筋网内。筏板厚度满足直锚时,插筋不必伸至垫层或末端水平弯折150mm。当板厚小于La、LaE,从板面算起的插筋竖向锚固长度不应小于0.5La和LaE或20d,水平弯折长度不得大于20d。当筏板厚度大于2m,墙柱插筋末端宜置于中层钢筋网上;当筏板厚度≥1.4m,现浇柱的插筋锚固长度按《建筑地基基础设计规范》8.2.4执行。

2.8、筏板厚度≥1m端部侧面面无需采取封边配筋构造,对大体积混凝土的温度收缩裂缝应在施工时采取保温的防裂有效措施。

3、梁板式筏基

3.1、梁板式筏基底板厚度及梁截面设计

梁板式筏基的梁是按上部墙、柱轴线布置,当墙轴柱网过大,宜设置次梁使板格应满足受冲切承载力的要求。底板厚度不应小于300mm,且板厚与最大双向板格的短边净跨之比不宜小于1/20,基础底板除计算正截面受弯承载力外,其厚度尚应满足受冲切、受剪切承载力的要求。对12层以上建筑的梁板式筏基底板厚充不小于400mm,且板厚与最大双向板的短边净跨之比不应小于1/14,计算板受冲切承载力时,应取地基反力大边角区域净反力作为冲切荷载。

3.2、基础梁截面的合理设计

基础梁截面不宜过大,由正截面受弯或斜截面受剪承载力控制,设计实践经验,只需在支座处梁的受剪截面采取加腋措施以满足最大剪力设计值V≤0.25Bc(≤c50时,Bc=1),而不是整根梁的截面由此确定,对无地下室可竖向加腋,当有地下室对称水平加腋基础深高度一般可取平均柱距的1/6,宽度不宜大于500～600mm,当重直于里轴的柱边长大于400mm时,可在梁柱连接处将梁绕柱边加腋,加腋宽度规定≥50mm。设计时宜考虑施工允许误差及柱底弯矩作用方向,当柱底弯矩顺梁轴或垂直梁轴,加腋宽长宜分别取10mm或200mm,且插筋锚固长度从梁面计算,使保护层厚度不小于5倍插筋直径,以保证有效锚固。

3.3、梁板式筏基的配筋构造

底板按基底净反力计算配筋,受力钢筋直径不宜小于12mm,间距不应小于150mm,宜在150～200mm,双向配筋,受力钢筋的配筋率不应小于0.15%,钢筋连接按受拉钢筋搭接连接,各网片尽端在支座的锚固不应小于La,顶部双向钢筋应全部连通,底部纵横方向的支座钢筋尚应用1/3～1/2贯通全跨,且其配筋率不应小于 0.15%是考虑整体弯曲的影响而通过这一构造措施予以保证。

基础梁的配筋构造有抗震设防要求,除对无地下室且抗震等级为一、二级的框架结构基础梁横抗震构造要求外,地震作用对基础梁无延延性要求,梁端无需箍筋加密区、箍筋弯钩形式、间距、纵筋锚固、连接等均按非抗震设计梁的构造要求进行设计。基础梁对角部基础梁交接处梁的纵向钢筋从柱边算起应有足够的锚固长度,可按连续梁分析,以基底净反力作用于梁上的底板受荷面积计算弯矩与剪力,配筋对边跨中及第一内支座的弯矩值宜乘以1.2的增大系数,梁上部钢筋按计算配筋全部连通,底部立直支座配筋的1/3～1/2贯通全跨,且其配筋率不应小于0.15%,作为基础整体弯曲影响的构造措施。箍筋直径主梁不宜小于10mm,次梁不宜小于8mm,间距不宜大于300mm,不宜小于200mm也不应小于150mm。

墙柱纵向钢筋在基础梁的锚固要求,墙柱纵筋的锚固长充就贯通基础梁而伸入筏板中,且从梁面算起应满足锚固长度La(LaE)的要,因基础一般较高,当满足直锚时可伸至垫层或插筋末端水平弯折150mm置于筏板的钢筋网上,由于钢筋网格不小于150mm,施工时却往往落在网格内无从支承。对基础梁置于板下时,插筋伸入梁底锚固长度应从板面算起。

4 结束语

建筑物就像一尊美丽的艺术品,精美的建筑是设计师把建筑的美观设计与结构设计相互密切配合的结果。但要分清具体配合的侧重点,有些是着重艺术、美观要求的,有些着重使用功能、生产工艺等等。总之,建筑师的设计可以将优美的建筑造型,完善的使用功能与结构设计有机地结合,而不能简单地追求奇特。建筑设计重点是不能离开具体的设计对象。