柱下独基加防水板的地下室设计浅论

王 灿

（蚌埠市建筑设计研究院，安徽 蚌埠 233000）

柱下独基加防水板的地下室设计浅论

王 灿

（蚌埠市建筑设计研究院，安徽 蚌埠 233000）

从柱下独基加防水板的受力特点、设计原则、构造要求以及结构设计的相关问题，阐述了柱下独立基础加防水板的有关设计问题。

地下室；柱下独立基础；防水板

当多层框架结构建有地下室且有防水要求时，如地基较好，也可以用独立基础加防水板的地下室做法。此做法也可用于高层建筑的裙房。

多层框架结构柱下独立基础承受上部结构的全部荷载，防水板仅按防水要求设置。为了减少柱基础沉降对防水板的不利影响，应在防水板下设置一定厚度的易压缩材料，如聚苯板或松散炉渣等。这时，防水板仅考虑地下水的浮力作用，不考虑地基土反力作用。柱下独立基础加防水板做法自上而下为：1.防水板，厚度大于等于250；2.防水层；3.混凝土垫层；4.聚本板。

多层框架结构地下室采用独立基础加防水板的做法时，设计中还要注意以下一些问题。

（一）柱下独立基础设计计算

1.地下室采用柱下独立基础加防水板时，柱下独立基础的计算方法与无地下室的多层框架结构相同。基础的底面积、基础的高度和基础的配筋，均应按上部结构整体计算后输出的底层柱底组合内力设计值中的最不利组合进行设计计算，不可采用D+L的组合内力来进行设计计算。

2.基础下部设置易压缩材料时，柱下独立基础除承受上部结构荷载及柱基自重外，还应考虑防水板的自重、板面建筑装修荷载和板面使用荷载。这些荷载使柱子的轴向内力增加，可以近似地按柱子的负荷面积计算。当独立基础的设计由Nmin组合内力设计值控制时，则可以不考虑作用在防水板上的使用荷载。

3.当防水板按无梁楼板进行计算时，柱下独立基础的最终配筋应取按柱下独立基础计算所需钢筋截面面积与防水板底面向上的竖向荷载作用下柱下板带支座所需钢筋截面面积之和。

（二）防水板的设计计算

1.防水板通常按无梁楼板设计，此时柱基础可以视为托板式柱帽。

2.防水板的配筋应按以下均布荷载计算，并取其配筋较大者：（1）作用在防水板顶面向下的竖向均布荷载，包括板自重、板面装修荷载和等效均布荷载；（2）作用在防水板底面向上的竖向均布荷载，包括水浮力及防空地下室底板等效静荷载（无人防要求时不计算此项荷载），但应扣除防水板自重和板面装修荷载。

3.防水板应双向双层配筋，其截面面积除满足计算要求外，尚应满足受弯构件最小配筋率的要求。包括人防和非人防的。

4.防水板的厚度不应小于250mm，混凝土强度等级不应低于C25，宜采用HRB335级或HRB400级钢筋配筋，钢筋直径不宜小于12mm，间距宜采用150～200mm。

（三）独立基础

独立基础符合下列情况需在两个主轴方向设置基础系梁时，可在防水板内设置暗梁来代替基础系梁。1.一级框架和二级框架；2.各柱基础承受的重力荷载代表值差别较大；3.基础埋深较大，或各基础埋深差别较大；4.地基主要受力层范围内存在软弱粘土层、液化土层和严重不均匀土层。

暗梁的断面尺寸可以取250乘于防水板厚度；暗梁的纵向钢筋看取所连的两根柱子中轴力较大者的1/10作为拉力来计算，且配筋总量不少于4根14(上下根不少于2根14)，箍筋不少于园6@200。暗梁配筋可以同时作为防水板的配筋。

为了保证带防水板的柱下独立基础有必要的埋深，基础底面至防水板顶面(地下室底板顶面)的距离不宜小于1.0m。对于防水要求较高的地下室，宜在防水板下铺设较好的防水材料，或在防水板上增设架空层。

（四）构造要求

为了实现结构设计的构想，防水板下应设置软垫层，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；软垫层还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。

工程设计中软垫层的做法大致如下：1.防水板下设置焦渣垫层，利用焦渣垫层所具有的承载力来承担防水板及其施工荷载重量，并确保在防水板施工期间不致发生过大的压缩变形，同时，在底板混凝土达到设计强度后，具有恰当的可压缩性。受焦渣材料供应及其价格因素的影响，焦渣垫层的应用正在逐渐减少。2.防水板下设置聚本板。近年来随着独立柱基础加防水板应用的普及，聚板板的应用也相当广泛，由于其来源稳定，施工方便快捷且价格低廉，在工程应用中获得比较满意的技术经济效果。但聚本板应具有一定的强度和弹性模量，以能承担基础底板的自重及施工荷载。

（五）结构设计的相关问题

1.在软垫层设计中，采取控制软垫层强度和变形的结构措施，根据设计需要提出聚苯板的抗压强度和压缩模量指标(抗压强度一般取压缩量为试件总厚度的10%时的强度值)。2.软垫层厚度h可根据地基沉降数值s确定，且应满足h＞=s。3.当地下水位较高(qw＞qs+qa)时，应考虑防水板承担的水浮力对独立基础弯矩的增大作用，并可采用矢量叠加原理进行简单计算。4.应特别注意对基础计算深度的修正。5.应注意独立基础加防水板基础与变厚度筏板基础的区别。6.当地下水位不高时，应尽量采取较小厚度的防水板，以控制防水板的配筋约对于防水板的构造配筋为宜。

（六）特别说明

1.独立基础加防水板基础暂时未列入相关结构设计规范中，上述结构设计的原则和做法均为笔者对实际工作所做的工程的总结和体会，仅供读者在设计中参考。

2.在可不考虑地下水对建筑物影响时，对防潮要求比较高的建筑，常可采用独立基础加防潮板，防潮板的位置(标高)可根据工程具体情况而定：当防潮板的位置在独立基础高度范围内时，上述独立基础加防水板设计方法同样可以适用。当防潮板在地下室地面标高处时，防潮板变成非结构构件，一般可以不考虑其对独立基础的影响，当注意框架柱在防潮层标高处应留有与防潮板相连接的“胡子筋”。

3.结构设计应采用抗浮设计水位，而不是防水设计水位。

4.有关结构的抗浮设计。抗浮设计常用的方法有：（1）自重平衡法：采用回填土、石或混凝土等手段，来平衡地下水浮力；（2）抗力平衡法：设置抗拨锚杆或抗拨桩，来消除或部分消除地下水浮力对结构的影响；（3）浮力消除法：即采取疏、排水措施，使地下水保持在预定的标高之下，减小或消除地下水对建筑物的浮力，从而达到建筑物抗浮的目的；（4）综合设计:根据工程需要采用上述两种方法或多种抗浮设计方法，采取综合处理措施，实现建筑物的抗浮。

方法（1）和（2），从工程角度是属于“抗”的范畴，能解决大部分工程的抗浮问题但对地下水浮力很大的工程，投资大，费用高。而设计方法（3）属于“消”的范畴，处理得当，可以获得比较满意的经济和技术效果。一般情况下，当地下水位较高，建筑物长期处在地下水浮力作用下时，宜采用自重或抗力平衡法；当地下水位较低，建筑物长期没有地下水浮力作用或地下水浮力作用的时间很短、概率很小时，宜采用浮力消除法。采用“抗”和“消”相结合的设计方法，对于防水要求不是很高的大面积地下车库等建筑尤为合适。

5.采用浮力消除法的相关问题：（1）地下室底板宜位于弱透水层；（2）地下室四周及底板应设置截水盲沟，并在适当位置设置集水井及排水设备；（3）设置排水盲沟，应具有成熟的地方经验，必要时应进行相关水工试验。应采取确保盲沟不淤塞的技术措施(如设置砂石反滤层，铺设土工布等)，并加以定期监测和维护，保证排水系统的有效运转。

（七）通过已建的几个工程分析

1.独立基础和防水板的配筋可根据基础设计的实际情况统一考虑，当基础底面和防水板的底面位于同一标高时，可考虑防水板钢筋通长布置，独立基础下配筋不足部分用短钢筋配足。

2.通过工程实例分析可以发现,在独立基础加防水板中，独立基础和防水板不一定同时由相同的荷载效应组合起控制作用，如：防水板常按水浮力控制的效应组合设计（当地下水变动幅度较大时，水浮力的荷载分项系数按可变荷载考虑；当地下水变动幅度较小时，水浮力的荷载分项系数按永久荷载考虑），独立基础则按由永久荷载效应控制的组合设计，两者采用不同的荷载效应设计值，而在独立基础的设计中又离不开防水板传来的荷载，因此，在独立基础加防水板的设计中，要严格分清荷载是不同效应组合是困难的，同时从工程设计角度看也无必要。从工程设计实际出发，采用适当的包络设计方法，其结果相差不大，故可以按个自最不利情况计算并简化设计。在特定的条件下，考虑与不考虑防水板对独立基础内力的影响，其计算结果相差较大，因此当地下水位较高时，不考虑防水板对独立基础的影响是不合适的，也是不安全的。

[1] GB50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].

[2] GB500010-2002,混凝土结构设计规范[S].

[3] 土力学地基与基础疑难释义(第二版)[M].

[4] 钢筋混凝土建筑结构与特种结构[M].四川科学技术出版社.

TU471.1+1

A

1008-1151(2010)04-0070-02

2010-01-13

王灿（1959－），男，江苏太仓人，蚌埠市建筑设计研究院设计三所主任工程师。