浅谈独基加防水板基础

【摘要】独基加防水板基础形式主要应用于高层带地下室（车库）和多层带地下室（车库）的建筑形式。应用越来越广泛，本文浅谈一下此种基础形式的设计方法及注意事项。

【关键词】独基加防水板基础；应用广泛；受力特点；计算方法。

中图分类号：O434文献标识码： A

一：建筑形式的发展方向决定独基加防水板的基础形式应用越来越广泛

进入21世纪，我国城市化进度不断加快，例如北京常住人口每年新增60万，交通的不便，住房的拥挤等一系列现实问题使我国的城市土地空间资源的利用遭遇到了严峻的挑战。当地上资源已经不能满足人类的需求时，地下空间势必成为我国的城市建设发展的方向，这对城市的房展将带来不可估量的前景。重视地下工程的发展，把道路交通、工厂和仓库等建设到地下空间，有计划的使用土地资源，使其能长期为人类提供安全和舒适的生活环境。对于交通的改善，地铁、隧道等地下工程已经展示了前所未有的优势。高层带地下室（车库）和多层带地下室（车库）的建筑形式成为当今城市建筑发展的主流形式。

独基加防水板基础由于其传力简单、明确及费用较低，因此在越来越多的工程中得到应用。独基加防水板基础形式主要应用于高层带地下室（车库）和多层带地下室（车库）的建筑形式。本文借鉴相关理论研究结合本人所做的几个工程浅谈一下独立基础加防水板的设计方法及注意事项。

二：独基加防水板的受力特点

独基加防水板基础中，防水板一般只用来抵抗水浮力，不考虑防水板的地基承载力。独基承担全部结构荷载并考虑水浮力的影响。作用在防水板上的荷载主要有：地下水浮力、自重、防水板上建筑面层做法重量、及设备荷载。

在建筑物使用过程中由于地下水位变化，作用在防水板底面的地下水浮力也在不断改变，根据防水板所承担的水浮力的大小，可将独立柱基加防水板基础分为以下两种不同情况：

1、当没有地下水时，或者地下水位很深，基础设计过程中无需考虑水浮力时，即地下水浮力小于防水板自重和其上建筑做法重量(应该用荷载效应基本组合时的设计值，即水浮力起控制作用时的荷载设计值比较)，建筑物的重量由独立基础传给地基。顾无设备荷载处；防水板及其上部重量直接传给地基土，独立基础对其不起支承作用，防水板为自承重板按构造配筋。当有设备荷载且设备荷载较大时，防水板需要计算。此时：防水板可简化为四角支承在独立基础上的双向板（支承边的长度与独立基础的尺寸有关，防水板为以独立基础为支承的复杂受力板）。计算方法可采用以下几种方法：

1）、按复杂受力板用SLABCAD计算

2）、简化成筏板计算，基床系数输入为0

3）、取消软垫层按实际为筏板加柱墩计算，局部做成筏板基础。

2、当地下水浮力大于防水板自重和其上建筑做法重量(应该用荷载效应基本组合时的设计值，即水浮力起控制作用时的荷载设计值比较)；防水板对独立基础底面的地基反力起一定的分担作用，使独立基础底面的部分地基反力转移至防水板，并以水浮力的形式直接作用在防水板底面，这种地基反力的转移对独立基础的底部弯矩及剪力有加大的作用，并且随水浮力的加大而增加。此时：防水板也可简化为四角支承在独立基础上的双向板（支承边的长度与独立基础的尺寸有关，防水板为以独立基础为支承的复杂受力板）。此种情况下防水板的算法有以下几种：

1）、简化成筏板计算，基床系数输入为0，用桩筏有限元计算；

2）、采用无量楼盖的计算方法计算。

3）、按复杂受力板用SLABCAD计算

实际项目中采用哪种办法应具体分析。无梁楼盖计算方法和有限元算法属于俩种不同的算法，结果也相差较大。

3、此种情况下合理考虑防水板水浮力对独立基础的影响，是独立基础计算的关键，可以采用以下方法计算：JCCAD中交互输入的柱下独基计算配筋与按桩筏有限元计算的独立基础配筋包络设计。

三、独基加防水板设计中软垫层的设计要求

独基加防水板基础，防水板下设置软垫层以减少独基沉降对防水板的不利影响(独基下不设)确保防水板不承担或承担最少量的地基反力。软垫层应具有以下两方面的特点：

1）软垫层应具有一定的承载能力，至少应能承担防水板混凝土浇注时的重量及其施工荷载，并确保在混凝土达到设计强度前不致产生过大的压缩变形。

2）软垫层应具有一定的变形能力，避免防水板承担过大的地基反力，以保证防水板的受力状况和设计相符。

3）合理选择软垫层的抗压强度、压缩模量及厚度是设计关键。软垫层可选用焦渣垫层、粗砂垫层和聚苯板垫层。目前聚苯板来源稳定，施工方便快捷且价格低廉，工程应用更为广泛。聚苯板市场上常见的有膨胀聚苯板（EPS）与挤塑聚苯板（XPS）两类，其中膨胀聚苯板（EPS）价格相对便宜。聚苯板的抗压强度、压缩模量以及厚度h的选择，应根据地基沉降值s确定（h≥s），可粗略按胡克定律计算选择。此外防水板还应考虑地下水位变化(尤其考虑最低地下水位)、回填土回填量及速度时间的控制（满足施工过程的抗浮要求），必要时应进行地下水位监测控制，以使防水板的受力状态与设计要求相符，并满足安全经济的要求

四、独立基础设计中注意事项：

1）独基需进行冲切、抗剪验算，尤其是基底反力较大时的剪切验算。锥形基础坡度不宜大于1:3，边缘高度不小于200。

2）独基厚度不小于20d+50，d为柱纵筋直径。

3）台阶高宽比b/h不宜大于2.5，若大于2.5时且地基承载力较大时，基底反力将不遵循直线分布，规范公式偏不安全(建筑地基基础设计规范第8.2.11条)

4）基础边长≥2.5m时，可在该边长方向的底筋长度减少10%，交错布置，宜在图纸说明中注明。

5）基础净反力如出现负值（零应力区），则独立基础应配置顶筋。

五、防水板设计要点：

1）、水浮力可按抗浮设计水位取，配筋时水浮力分项系数可取1.3或1.4，防水板自重为有利荷载，分项系数取1.0；

2）、防水板只承担水浮力，当水浮力较大时，宜采用桩筏有限元计算考虑水浮力传给独基的弯矩，或将独基所需底筋面积与防水板所需面积叠加，不能直接采用JCCAD中交互输入的柱下独基计算配筋；

六、软件计算时注意要点：

1）、一般独基有地下室时应采用人工填写“单位面积覆土重”，且覆土高度应计算到地下室室内地坪处，以保证地基承载力修正计算的正确。

2）、采用桩筏有限元计算防水板及独基配筋时，需将防水板基床反力系数定义为0，可在新版V2.1中选择“筏板视为防水板”。

3）、防水板抗浮验算及配筋也可选择“防水板抗浮等计算”来计算。

本文仅就自己学到的知识和自己观点进行阐述，希望对设计者有所帮助。

参考文献:

1、GB50007-2011建筑地基基础设计规范[S]．中国建筑工业

2、独基加防水板基础的设计 朱炳寅《建筑结构》技术通讯2007.7

3、独立基础加防水板基础设计方法的分析与思考朱炳寅《建筑结构》 2001年第11期