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浅谈筏板基础设计的方法及注意事项

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摘要:建筑物地基土的类别和地基土层的分布情况决定了建筑物所采用哪一种类型的基础形式。而筏板基础能很好的将地基承载力充分的发挥的同时,又能使沉降不均匀得到良好的调整,因此筏板基础被广泛应用于诸多的结构类型中。本文就筏板基础设计方法及筏板基础设计中的相关注意事项进行了一些浅析。

关键字:筏形基础;筏形基础设计;筏板;基础

随着我们国家经济水平的不断提高,近些年来,国家的建筑行业也蓬勃发展起来。建筑设计的推陈出新和建筑使用性能的不断扩大,无论是从建筑的数量上还是质量上都对建筑行业提出了新的要求。筏板基础也理所当然的成为人们关注的对象,越来越多的被人们所认识和研究。筏板基础从传统的应用于大型高层的建筑开始,到现今在一些纷繁复杂的小型建筑中也得到重视,其地位和分量也不断增加,所以,我们非常有必要对筏板基础设计的方法进行探讨。

一、筏板基础

由于建筑物的地基土的类别和地基土层的分布情况决定了建筑物所采用哪一种类型的基础形式。而筏板基础不仅充分发挥了地基的承载力,也使沉降不均匀得到良好的校正,这也是筏板基础能够广泛应用于诸多结构类型之中的原因。

筏板基础刚度大,整体性好,根据上部结构形式划分,筏板基础的构造形式主要可分为两种:平板式筏板基础和肋梁式筏板基础。

在柱网相对较大的大型商业建筑施工中,往往建筑的上部所要承受的荷载最大,所以我们通常会选择肋梁式筏板基础。而平板式筏板基础则被广泛的应用在小型公共建筑或者是低层住宅建筑。而近些年来,平板式筏板基础因其施工简单的特点,在高层建筑中也得到广泛的应用。高层建筑的地下室通常被拿来建造地下的车库,因为此,这样的建筑是不被允许过多的设置内墙的,从而对箱型基础,限制了其使用。而筏板基础因其能满足停车库对空间的使用要求,而成为较理想的基础型式。

二、筏板基础埋深及承载力的确定

在城市区域,基础筏板的预埋深度取决于所需建造的建筑物地下室的层数多少和每层的高度。而地下室的层数多少和层高高度则由地下室的功能属性所决定,一般为城市里用地紧张,地价昂贵且建筑密集的高层所附带的地下停车场、基础设备用房、地下水池及人防工程。

在确定了基础筏板的埋置深度之后,我们就可以利用深度在充分分析建筑用地的岩石土层的情况下,进行基础选型。首先研究天然筏板基础的可能选取的概率。一般情况下,地下室的构造要求其地下水位相对较高,且具有一定程度的埋深。由天然筏板基础的补偿特性决定了两种选择地基的方法,即其一为按照补偿性基础分析地基承载力;另一为地基承载力设计值的直接确定法:参照国家的相关规范条文,利用地基承载力的标准值,然后用深度和宽度去修正得到承载力的设计值,最后进行原位试验和室内土工试验,两项试验结果的相结合可以综合判定出建筑持力层的承载力。

三、天然筏板基础的变形计算

地基的承载力和地基的变形程度是地基计算的两个基础方面。就目前的理论知识而言,地基的变形计算缺少精准性,在没有可靠的数据做基础的前提下,在工程中凭借经验施工,保守的进行基础设计,计算预估出过高的沉降量,导致本可以使用天然地基的工程错误的采用了桩地基,从而使工程造价提高,浪费了人力、物力和财力。而对于高层建筑和超高层建筑物,基础变形的程度计算更是起着决定性的控制作用。然而在实际工作中我们会发现,按照规范条文,运用分层综合方法进行运算,采用各向同性均质线性变形体计算模型运算出的自由沉降量与实际测量得到的地基变形量存在着一定的差异。分析这些差异的主要原因是利用公式计算的建筑物沉降量只与基础尺寸有关,而实测沉降量已受到上部结构与基础刚度的调整,采用筏板基础的高层建筑物,由于其荷载大、基础宽,因而压缩层深度大,与一般多层建筑物不同,地基不是均一持力层,因此应用规范地基变形计算与实际变形有一定的差别。

四、基础的结构设计

平板式筏基和肋梁式筏基是筏板基础的两大构成形式,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)为确定底板的尺寸大小和底板的形状,宜让筏板基础的几何中心点与上部结构的荷载合力的重心点重合起来。

(2)抗冲切和抗剪强度的验算决定了底板的厚度。而其中冲切又是决定底板厚度的关键所在,所以应该进行详细的筏板基础冲切验算。柱网间距较大时可在柱网设置加强板带(暗梁加配箍筋)来提高抗冲切强度以减少板厚,也可采用后张预应力钢筋法来减少混凝土用量和造价。

(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:当肋梁式筏板基础中的肋梁高度明显大于筏板高度时,我们对底板和肋梁的配筋进行分别计算。

(4)在现实的施工工作中,往往对于构造钢筋的配置不够充分。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。

五、筏板基础抗浮锚杆的设置

设置抗浮锚杆的作用是为了防止因地下水位过高,深埋的底板会产生浮力作用。其实,当筏板基础底板上的结构重量大于实际上浮力后,整个基础结构就是稳定的。在地下室和地面上相应有限几层的结构完成后,就可以克服地下水的上浮力。加上在施工过程中,按时有序的对地下室内的积水及时清理,注意雨季防水措施,及时抽水清淤,是不必担心基坑内积水产生的浮托力。

六、裙房基础的设计

在考虑裙房基础设计选取时,我们往往运用薄板配柱下独立扩展基础来代替厚筏基础,这是因为相较于高层主体的荷载而言,裙房的单柱荷载要小很多。在这里我们只需强调一点:控制沉降差在允许值范围内,即裙楼独立柱基的沉降与主楼筏板基础的沉降要相协调。应根据公式计算主楼沉降量S,再按各柱的荷载N值和S值反算出各独立柱基础的面积A(尚应验算地基承载力)。

七、筏板基础的注意事项

在模板支架施工方面,要做好施工前的必要准备工作。保持干净整齐的现场施工环境,利于设备材料的现场运输,避免不必要的人员擦伤等事故;对施工作业队进行现场情况和技术的交底工作,以减少施工人员重复作业和错误作业的概率;对进出安装的构配件进行验收后方可使用,以确保工程的质量安全。验收合格后按施工方案的要求放线定位。由于支撑搭设在斜道上,坡度为14.6%,因此,搭设立杆前,要先根据支模平面图放出每根立杆的位置,然后在斜道上凿平不小于150x150平面,以确保放置底座面水平,保证立杆垂直。

在安全管理方面,施工单位要对施工人员进行安全培训,需经安全培训合格后方可上岗。施工现场要有专人负责施工安全的监督防护工作。现场安全责任人监管到位,定职定责。在进行支模搭设、拆除和混凝土浇筑等施工工作之前,要有专业技术人员进行安全交底,务必按照施工组织方案进行施工,不得擅自修改或变更施工方案。在支模分段或整体搭设安装完毕以后,要经技术、安全负责人及施工监理检查合格后才能进一步开展钢筋安装工作。支模施工现场应搭设工作梯,施工人员严格按照施工安全规范进行安全作业。在支模搭设、拆除和混凝土浇筑期间,无关人员不得进入支模底下,并由安全员在现场监护。

按照规范要求,对模板系统的计算是采用概率极限状态设计法的要求,采用分项系数设计表达式进行的。因此,在高支模设计中,各种参数的取值是否合理,将影响计算数据的准确性和支撑系统的安全性。当高、重、大跨度梁板模板支架支承在下层结构楼面上时,则要考虑下层楼面的结构承载力,必要时要进行加固处理。当模板支架支承在泥土地面上时,应在平整、夯实后加设满足承载力要求的垫块支承立杆,并采取排水措施。