独基+防水板基础设计建议

独基+防水板基础设计建议

根据广西基础勘察工程有限责任公司4月1日提供的《南宁骋望地产有限公司骋望剑桥郡居住小区工程岩土工程详细勘察报告》，本工程抗浮设计水位较高，需进行防水及抗浮设计。最后的抗浮设计水位取值确定为绝对高程75m，我们对基础形式的选择做了较细致的论证工作。在比较了桩承台+防水板（梁板式）、独立基础+防水板、筏板+柱帽等多种基础型式后，我们觉得无论是经济型还是施工的方便性上，独立基础+防水板都是本工程较好的基础形式。

结合北京市设计院成功的经验及工程案例，对本工程的独立基础+防水板的设计作了进一步的分析。 一、分析模型： 1、按北京市院方法

①采用SAP2000建立5x5跨的无梁楼盖模型，跨度8m；单元板格按1mx1m；设计时取中间跨的效应组合；

②混凝土标号C35，钢筋采用HRB400钢筋；

③荷载分项系数：水浮力的荷载分项系数取1.35，有利恒荷载的荷载分项系数取1.0。 ④防水板计算时，对基础范围内的节点均采用固端约束；

⑤基础按照《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）8.2.11-1式计算底板弯矩，并与防水板传来的弯矩组合；

⑥防水板传给基础的荷载分为两部分：一是扣除底板及面层有利恒荷载的水浮力传至基础边均匀布置的线荷载，二是传至板边的弯矩（按防水板支座弯矩的平均值）； ⑦独立基础采用等厚平板，按基础设计后叠加防水板传过来的荷载产生的内力。 2、采用SAP2000按实际约束情况整体计算 ①模型、材料、荷载分项系数同上； ②仅在柱位置采用固端约束； ③防水板上水浮力按抗浮设防水位；

④独立基础下基底反力按“柱轴力+底板及面层荷载-底板水浮力”考虑；

二、独基+防水板设计：

（一）防水板应力（弯矩）分布如下图：

防水板应力（弯矩）分布有如下特点： 1、 在独立基础角点有应力集中； 2、 跨中板带的跨中弯矩分布较均匀；

3、 跨中板带的支座弯矩除应力集中部位外，均很小；

4、 支座板带的跨中弯矩分布较均匀，且比跨中板带的跨中弯矩略小； 5、 支座板带的支座弯矩除应力集中部位分布较均匀，且比跨中弯矩小；

6、 板弯矩均很小，即使在极高的78m水位下，除应力集中部位外，采用12@200的钢筋均

能满足受力要求；

7、 由于设置外防水，裂缝宽度按0.3mm控制，很容易满足； 8、 板变形极小，很容易满足变形控制条件。

设计条件 计算位置 柱下板带 节点号 弯矩值 配筋 弯矩值 配筋 弯矩值 配筋 弯矩值 配筋 1 9.6 12@200 -11.8 12@200 24.1 12@200 -15.4 12@200 2 10.5 裂缝 -14.3 裂缝 6.1 裂缝 -15.1 裂缝 3 24.1 0.24 -15.4 0.17 2.6 0.11 -14.3 0.18 基本平均 13.7 承载能力 -14.0 承载能力 9.7 承载能力 -15.0 承载能力 标准平均 50.2 54.3 50.2 54.3 水位：75 支座 柱下板带 板厚:250 跨中 跨中板带 支座 跨中板带 跨中 （二）独立基础设计： 1、防水板荷载的计算：

防水板及其面层标准值0.25x25+4=10.25kN/㎡；

防水板水浮力标准值20kN/㎡(筏板底标高73m，抗浮设计水位75m)； 防水板的荷载设计值为：1.35*20-10.25=16.75kN/㎡； 2、防水板传给独立基础的等效弯矩计算：

在独立基础板边作用线荷载设计值（即防水板柱下板带支座弯矩平均值）很小，考虑独立柱基宽度略有差异，统一取为：M1=15kN.m/m； 3、在独立基础板边作用线荷载设计值：

经宽深修正后4层土地基承载力特征值取180kN/㎡,考虑水浮力基本上和独立基础自重及其上荷载达到226 kN/㎡；

则基础宽度为B=（N/226）**0.5，按200mm间距取整；

独立基础板边作用线荷载设计值：q0=16.75x（8x8-B*B）/(4*B)； 该部分线荷载在基础边形成的弯矩设计值：

M2=q0*（B-b）/2，b为柱边长，可按最小柱边取0.5； 4、独立柱弯矩计算：

这样，独立基础的柱边弯矩简化为与柱底轴力标准值相关的一个量； 每延米弯矩设计值： M=M0+M1+M2；

M0为扣除“底板水浮力-底板荷载”后的独基柱边弯矩；

柱轴力标准值（kN） 独基宽度 （m） 独基高度 （m） M0 M1 M2 M 冲切力 抗冲切力 计算配筋 实配钢筋 145 15 97 199 1765 1879 1267 16@140 169 15 96 222 2014 2198 1268 16@140 199 15 95 251 2324 2539 1301 16@140 228 15 94 280 2628 2901 1328 16@140 259 15 92 309 2926 3286 1351 16@140 294 15 90 343 3286 3693 1391 16@140 329 15 88 378 3640 4121 1429 16@140 0.5 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 1750 2000 2300 2600 2900 3250 3600

三、按实际约束情况整体计算：

前述设计方法采用设置支座约束的方法将防水板和独立基础割裂开来分析，与实际情况有较大差异。通过释放独基周边的约束，按筏板进行计算，使受力状况与实际更为吻合。

各位置弯矩及配筋如下：

设计条件 计算位置 柱下板带 支座 柱下板带 板厚:250 跨中 轴力标准值：3600 柱边 配筋 18@110 裂缝 0.26 承载能力 662 跨中板带 支座 跨中板带 跨中 配筋 弯矩值 配筋 弯矩值 配筋 弯矩值 12@200 23.7 12@200 -21.8 12@200 194 裂缝 8.4 裂缝 -20.4 裂缝 543 0.12 6.4 0.29 -18.5 0.10 1101 承载能力 11.8 承载能力 -20.3 承载能力 595 44.3 40.2 44.3 406 节点号 弯矩值 配筋 弯矩值 1 28.0 12@200 -21.7 2 11.9 裂缝 -22.5 3 23.7 0.18 -21.8 基本平均 18.9 承载能力 -22.1 标准平均 40.2 水位：75

四、对比分析及设计建议

1、设防水位采用75m，柱底轴力标准组合3600kN时，两种方法的计算结果对比如下表：

计算位置 柱下板带支座 柱下板带跨中 跨中板带支座 跨中板带跨中 柱边 方法1平均弯矩 13.7 -14.0 9.7 -15.0 432 方法2平均弯矩 18.9 -22.1 11.8 -20.3 595 方法2/方法1 1.38 1.58 1.22 1.35 1.38 备注 从上表可知，完全按筏板考虑时，弯矩均比“独立基础+防水板”模型大，但防水板按构造配筋均满足要求。

对于独立基础弯矩的差异，主要是计算模型本生产生的，比如对于4x4米的独立基础，有效反力200 kN/㎡时，按照《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）8.2.11-1式计算柱边弯矩为293kN.m/m；如果采用有限元方法计算为则为411kN.m/m，是前者的1.40倍。 2、设计建议：

无论是经济型还是施工的方便性上，独立基础+防水板都是本工程较好的基础形式。 设计中，根据结构传至基础的柱底轴力以及修正后的地基承载力标准值确定独立基础截面（包括宽度和高度）。

防水板厚度250mm，采用12@200双层双向配筋。

独立基础配筋计算时，应考虑防水板传过来的弯矩、剪力的影响，按照《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）8.2.11-1式计算柱边弯矩。

五、与筏板经济性比较

采用JCCAD按筏板设计时，柱下板带支座及柱帽的配筋都会增加：

计算位置 柱下板带支座 柱下板其它位置 独立基础（柱帽） 独立基础+防水板 12@200 12@200 16@140 24.8kg/㎡ 含钢量 筏板 12@150 12@200 20@115 33.7 kg/㎡ 含钢量