浅谈筏板基础在某工程中的应用

阎卫超 周 岩

0 引言

多高层建筑结构的基础在建筑工程中的地位是非常重要的,它直接关系到建筑工程的安全、投资和施工进度,也是衡量工程设计合理与否的重要部分。筏板基础具有刚度大、整体性强、抗震能力好等优点,不仅能充分发挥地基承载力,减小基础沉降量,调整地基不均匀沉降,而且可以满足地下大空间(如地下停车场、地下仓库、地下商场等)的要求[1]。因此,筏板基础作为建筑结构首选的基础方案,应用越来越广泛。

1 工程概况

本工程位于内蒙古自治区鄂尔多斯市,总建筑面积27.9万m2,其中地上建筑面积20.6万m2,由16栋多高层住宅、商业用房及相关配套服务设施(幼儿园等)组成;带有底商的住宅楼选用底部框支剪力墙结构,一般住宅楼选用剪力墙结构,幼儿园选用框架结构;地下部分建筑面积7.3万m2,为大底盘连通车库(框架结构)。抗震设防烈度7度(0.10g),设计地震分组第三组,场地类别Ⅱ类;场地标准冻深1.5m。

2 工程地质情况

本工程场地区域属鄂尔多斯高原,无任何的控制性断裂及新构造运动存在,地形较陡,整个场地西南高东北低,场地内未经平整。根据地质资料介绍,本场地钻探深度范围内各层土的分布及岩性如表1所示。

表1 地层岩性表

故选定为基础持力层的④粉质黏土层,分布广泛,顶层起伏一般较小,地层厚度大,变化小,强度高,变形量低,平面及垂向均一性较好,属于较均匀地基。

场地在勘探深度内局部见有地下水,属上层滞水,地下水对混凝土没有腐蚀,水位标高1416.77 m～1421.69 m(基础底板标高约为1422.40m),抗浮设计水位取1423.00m,与基础板面基本持平,故基础设计时仅对结构构件进行防水设计。勘察报告认为本场地岩土种类较多,均匀性较好,性质变化比较小,又无特殊性岩土,无软弱土层,场地和地基稳定,适宜进行本工程的建设。

3 基础结构方案的选择

3.1 基础结构形式的选择

根据工程地质勘探报告,本工程中①耕土和②素填土结构松软,未经处理不能作为建筑物的天然地基。③细砂地基承载力较低,本工程1号～4号楼及之间的车库选定④粉质黏土层或⑤粗砾砂层作为基础持力层,地基承载力特征值 fak=240kPa,且压缩系数较 a0.1～0.2小,同时地下水位较低,故选定基础形式如下:

1)1号～4号楼(包含底部框支剪力墙结构体系)采用筏板基础。2)1号～4号楼之间地下车库及附属服务设施(有地下室)采用独立柱基+防水板。3号,4号楼以北约8m,地下车库根据建筑专业要求,其基础底标高即高于所选定的持力层(最大高度为7 m左右),综合考虑结构安全、工程造价与施工难易程度后确定采用清除耕土层及部分素填土层后,柱下采用CFG桩地基处理方案,要求处理后地基承载力特征值级配砂石换填的地基处理方案,要求处理后地基承载力设计值满足结构设计要求。5号～14号楼根据建筑专业要求基础底标高位于选定的持力层之上2.0m～7.0m,综合考虑结构安全、工程造价与施工难易程度后确定采用以下地基处理方案:于各住宅楼范围内采用CFG桩进行地基处理,要求处理后各住宅楼最大沉降和中点沉降满足结构设计要求。3)幼儿园的附属服务设施(无地下室)采用独立柱基。

3.2 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肋梁式筏基,包括等厚度或变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[2]。筏板基础的厚度由抗冲切和抗剪强度确定,同时要满足抗渗要求,局部柱距及柱荷载较大时,可在柱下板底加墩或设置暗梁且配置抗冲切箍筋,来增加板的局部抗剪切能力,避免因少数柱而将整个筏板加厚。除强度验算控制外,还要求筏板基础有较强的整体刚度。一般经验是筏板的厚度按地面上楼层数估算,每层约需板厚50mm～80mm[3]。

本工程中基础采用等厚度无肋梁筏板基础,计算采用JCCAD程序,对于主楼基础按倒楼盖模型,不考虑上部结构影响。地基基床系数按中等密实黏土取值10000kN/m3～20000kN/m3。根据GB 50007-2002建筑地基基础设计规范第3.0.2条规定,本工程应计算主楼沉降和主裙差异沉降。本工程主裙间设置沉降后浇带,基础底板配筋时按后浇带能消除主裙差异沉降的50%控制。

本工程地下水位较低,与基础顶面标高相当,因此1号～4号楼之间地下车库基础采用独立柱基+防水板,构件设计时应考虑地下水的影响,进行防水设计。对于1号～4号住宅楼则采用筏板基础,筏板厚度取500mm～800mm(根据各楼高度计算确定);对于底部框支的住宅楼,则柱下筏板厚度按冲切要求确定。其余各楼因基础底标高位于持力层以上,甚至高于自然地面,故仅进行防水设计。

4 结语

实践表明,当上部荷载较大,地基土质软弱又不均匀,以致柱下独立基础或条形基础均不能满足地基承载力的要求时,可采用筏板基础,用以扩大基底面积,加强基础整体刚度,避免建筑物局部发生不均匀沉降。因此,高层建筑基础的选型应该因地制宜,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,选择适合的基础形式,而安全可靠、经济合理才是基础选型的标准。

[1]黄 柯,袁桂波.筏板基础设计与计算方法的讨论与研究[J].山西建筑,2008,34(35):134-135.

[2]石广辉.浅谈筏板基础设计[J].林业科技情报,2007(3):59-61.

[3]丁少润,程少彬.浅谈高层建筑筏板基础的设计[J].安徽建筑,2006(4):116-120.