高层建筑平板式筏板基础设计计算

高层建筑平板式筏板基础设计计算

作者：赛里曼.海切木汉

来源：《城市建设理论研究》2013年第23期

摘要：高层建筑基础选型是整个结构设计中的一个重要组成部分，直接关系到工程造价、施工难度和工期。本文以湖北某高层住宅楼的基础设计为例，介绍高层建筑基础的选型和筏板基础的设计方法。

关键词：高层建筑；基础选型；筏板基础设计

中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：

1引言

高层建筑地下室通常作为地下停车库，建筑上不允许设置过多的内墙，筏板基础能充分发挥其地基承载力，刚度大整体性好，调整不均匀沉降，更好的满足停车库的空间使用要求，同时施工难度小，缩短工期，降水及支护费用相对较低等优点，在高层建筑中广泛应用。本文以湖北某高层住宅楼的基础设计为例，介绍高层建筑基础的选型和筏板基础的设计方法。

2筏板基础结构设计

2.1 工程地质概况

本工程地下室1层，地上17层，采用框架-核心筒结构。根据岩土工程勘察报告，场地土分布自上而下分别为：①素填土层，厚度1.7~2.6m;

②粘土层，厚度6.4～7.1m, 标贯击数为15~17击;

③粉质粘土层，厚度2.7～4.0m, 标贯击数为10~11击;④粘土层，厚度2.6～19.8m, 标贯击数为12~17击;

2.2 基础结构方案选择

根据地基土质、上部结构体系、柱距、荷载大小、使用要求以及施工条件等因素的不同，筏形基础可分为梁板式和平板式两种类型。与梁板式筏基相比，平板式筏基具有抗冲切及抗剪切能力强的特点，且构造简单，施工便捷；对于框架-核心筒结构宜采用平板式筏形基础。本工程基础占地面积为1142m2，总荷载为210792KN，即要求地基平均承载力为185kPa。从地层剖面分析，地下室开挖后板底标高下的土层为硬-坚硬状粘土，标贯击数为15~17击，经深度及宽度修正后，地基承载力特征值fa≥300kPa，可满足要求。地基的验算包括地基承载力和

变形两个方面，对于高层建筑，变形往往起着决定性的控制作用。本工程初步分析结果表明，建筑物沉降也可满足要求，因此，本工程框架-核心筒结构决定采用天然地基的平板式筏板基础，既可以避免因打桩引起的试桩、排污等问题，又可以加快施工进度，还能适当降低工程造价。

2.3 筏板基础的平面布置

尽量使结构竖向永久荷载重心与筏板基础平面的形心重合。当不能重合时，在作用的准永久组合下，偏心距e宜符合下式规定：e≤0.1W/A，式中，W为与偏心距方向一致的基础底面边缘抵抗矩；A为基础底面积。筏板基础边缘宜外挑，通过悬挑长度减少偏心，均衡和降低基底压力。平板式筏基挑出长度不宜小于1.0倍~1.5倍的板厚。

2.4 筏板厚度的确定

平板式筏基的板厚由抗冲切和抗剪强度来确定，同时满足抗渗要求。局部柱距及柱荷载较大时，等厚度筏板的受冲切承载力不能满足要求，可在筏板上面增设柱墩、在筏板下局部增加板厚、设置暗梁且配置抗冲切箍筋来提高抗冲切承载力，避免因少数柱而将整个筏板加厚。筏板厚度的控制原则为厚跨比不小于1/6，且应满足核心筒和框架柱荷载的冲切及剪切要求。本工程地上17层，筏板厚度取1600mm。

2.5 平板式筏基的内力分析

1)筏板基础的板厚通常较大，其空间受力性强，普通的薄板理论已不再适用，而应采用考虑板剪切变形的中厚板理论或二维实体单元来分析。可将其模拟为板元或壳元，采用有限元法进行分析。

2)筏板内力计算时，宜考虑上部结构的刚度，上部结构刚度一般取底部三层高度。

3)采用有限元法计算基础内力时，应先计算基础的总沉降，然后计算地基土的基床系数，再根据地基士的不均匀性对基床系数进行修正。在计算基础内力的过程中考虑地基土的相互影响，这种做法切实可行。

对于筏板基础程序可按弹性地基梁有限元法计算，也可按MINDLIN理论的中厚板有限元法计算,或按一般薄板理论的三角形板有限元法分析。对筏板的沉降计算程序提供了规范的假设附加压应力已知的方法，和刚性底板假定、附加应力为未知的计算方法。

本工程基础计算采用PKPM CAD工程部编写的JCCAD进行计算，对筏板按有限元网格进行自动划分，将筏板基础划分1m x1m的板单元，并按板元法计算。上部结构用SATWE计

算时点取“生成传给基础的刚度”选项，考虑上部结构刚度凝聚，在基础计算时迭加上部结构凝聚刚度和荷载向量，进行筏板基础内力分析。

2.6 构造要求

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；筏板厚度变化处或标高变化处，宜采用放斜角平滑过渡，避免应力集中。为了加强底板的刚度和强度，在大跨度柱间设置加强板带或暗梁等。

3 结束语

高层建筑基础选型是整个结构设计中的一个重要组成部分，直接关系到工程造价、施工难度和工期，因此应认真研究场地土性质和上部结构特点，通过综合技术经济比较确定。对于场地简单、承载力高的土层，可选用筏板基础，并选择合理的计算模型分析计算，达到安全可靠、经济合理的目标。

参考文献

1. 建筑地基基础设计规范 GB50007-2011

2. 建筑桩基础规范 JGJ94-2008

3. 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2010

4. 中国建筑科学研究院 PKPM CAD工程部独立基础、条形基础、钢筋混凝土地基梁板基础、桩基础、桩筏基础设计软件。2012.