獨立基礎加抗水板設計探討及應用論文
摘要：
透過工程例項介紹了獨立基礎加抗水板的設計過程，結合遇到的實際問題指出注意事項，並提出解決方法。
關鍵詞：
獨立基礎；抗水板；設計
0引言
獨立基礎加防水板基礎是近幾年來伴隨基礎設計和施工發展而形成的一種新的基礎形式。它與傳統的梁板式或平板式筏形基礎相比具有傳力簡單明確、節省投資、施工簡便等優點，常用於帶地下室的多層框架建築和高層建築的裙房。在當前工程中應用相當普遍。
1受力分析
(1)基底地基反力的分佈規律主要取決於基礎的剛度和地基的變形條件，獨基的厚度要比防水板大好幾倍，因此對獨基加防水板基礎可分開單獨分析。防水板一般只用來承受水浮力，不考慮其的地基承載力；獨立基礎承擔全部荷載並考慮水浮力的影響。
圖1獨基加防水板受力圖
(2)防水板所受到的荷載有：地下水浮力F、防水板自重及其上覆土、建築面層做法重G、地下室地面活載Q。隨著地下水位的變化，水浮力亦隨之改變，防水板與獨立基礎之間的傳力關係也不斷髮生改變，這是一個很複雜的受力體系。根據水浮力的大小可以分為兩種情況：
①當水浮力比較小，即F＜G時，柱下獨立基礎僅受其底面積範圍內地基反力和水浮力作用。
②當水浮力比較大，即F＞G時，防水板受到水浮力的作用，對獨立基礎的地基反力起到了一定的'分擔作用。同時防水板的水浮力又對獨立基礎產生附加彎矩和剪力。注意，以上荷載均為設計值。
2計算簡化方法
按上述分析，獨基加防水板基礎，一般獨基和防水板可分開單獨計算。
2.1防水板計算
(1)防水板是支承在四周獨基上的複雜雙向板，其計算可按複雜樓板模式或無樑樓蓋雙向板計算。
(2)對水浮力設計值的分項係數取值，當地下水位比較穩定時，按永久荷載考慮，取1.35；當地下水位經常變化時，按可變荷載考慮，取1.4。
(3)對水浮力控制的組合中，自重分項係數取1.0。
2.2獨立基礎計算
(1)當水浮力比較小，即F＜G時，按常規獨基計算。
(2)當水浮力比較大，即F＞G時(水浮力F按抗浮水位取)，應將防水板支座所受的彎矩、剪力反作用於獨立基礎。
3構造要求
(1)為了實現符合受力分析中所述的受力狀況，常在防水板下敷設軟墊層(見圖2做法1和做法2)，軟墊層要求具有一定的抗壓能力和變形能力。常用的軟墊層材料為焦渣和聚苯板，聚苯板採購方便、價格低廉、施工快捷，在實際工程中應用較為普遍。
(2)軟墊層的厚度應稍大於地基沉降值。如果厚度過小則成為變厚度筏形基礎。
(3)防水板儘量採用較小的厚度，但不應小於250 mm，當地下水位較高時可適當增加厚度。
(4)防水板混凝土強度等級不應低於C25；採用雙層雙向配筋，鋼筋宜採用HRB400級，間距採用150～200 mm。
(5)按《抗震規範》規定，框架單獨柱基有下列情況之一時，宜沿兩個主軸方向設定基礎系梁：
①一級框架和IV類場地的二級框架；
②各柱基承受的重力荷載代表值差別較大；
③基礎埋置較深，或各基礎埋置深度差別較大；
④地基主要受力層範圍內存在軟弱粘性土層、液化土層和嚴重不均勻土層；若加基礎系梁，基礎成為梁板式筏形基礎，改變獨基與防水板間的傳力途徑，受力更為複雜。針對這種情況，可在防水板內設定暗梁，暗梁的箍筋不小於8@200，縱筋可採用防水板鋼筋，但上下不得小於214。
(6)防水板鋼筋與獨立基礎的連線詳見國標圖集《混凝土結構施工鋼筋排布規則與構造詳圖》(09G901-3)第3-23和3-24頁。
4工程例項
某裝置用房，地下和地上各一層，框架結構，軸網為6.6 m×6.6 m。
4.1基本資料
柱截面0.5 m×0.5 m，獨立基礎基底相對標高為-3.3 m，根據勘察報告，地下水位穩定，抗浮水位折算成相對標高為-1.2 m，地下室覆土厚0.5 m，混凝土強度等級為C30，鋼筋採用HRB400，基礎及其以上回填土平均容重γ=20 kN/m3，作用在基頂柱底的軸力設計值為1 680 kN，Mx=60 kN/m2，My=-40 kN/m2。基礎如圖3、4所示。4.2防水板計算(1)恆載標準值：G=25×0.3+18×0.5=16.5 kN/m2；
(2)水浮力標準值：Fw=10×(3.3-1.2)=21 kN/m2。水浮力控制組合時，防水板荷載設計值為：F=1.4×21-16.5=13 kN/m2。
(3)防水板配筋計算：按無樑樓蓋或複雜樓板計算，本工程採用理正工具箱進行計算，計算得面積為600 mm2，配筋採用12@180(628 mm2)。
(4)根據文獻[1]中的公式計算得在獨基邊緣處防水板傳給柱下獨基的等效荷載：線剪力f=13×(6.6×6.6-3.2×3.2)/(4×3.2)=33.84 kN/m，線彎矩Mf=0.025×13×6.6×6.6=14.16 kN·m。
4.3柱下獨基計算
(1)上部結構作用在基底的平均淨反力：pj=1 680/(3.2×3.2)=164 kN/m2。
(2)扣除防水板分擔後的基底平均淨反力：q=164-33.84×4×3.2/(3.2×3.2)=121.7 kN/m2，根據地基基礎規範，由此產生的彎矩：M1=246.03 kN·m。
(3)地基邊緣處線剪力、線彎矩產生的附加彎矩：(上接第64頁)M2=33.84×3.2×(1.6-0.25)+14.16×3.2=191.5 k N·m，總彎矩：M=M1+M2=437.53 kN·m。
(4)基礎配筋：As=M/(0.9×fy×h0)=437.53×106/(0.9×360×460)=2 935 mm2。
最小配筋率Asmin=0.15%×1 000×500=750 mm2。
在3.2 m寬範圍內，基礎配筋選用16@200(配筋面積為3 216 mm2＞2 935 mm2＞Asmin=750×3.2=2 400 mm2)。
4.4特別說明
本工程如果水位較低或無地下水時，按常規柱下獨基計算得到彎矩值為382 kN·m，配筋為810 mm2，比水位較高時減少了13.2%，具體過程讀者可自行計算。從本例計算可以看出，當地下水位較高時，不考慮防水板對獨立基礎的影響是偏不安全的，應引起設計人員的注意！
5結語
透過上述，對獨基加抗水板的基礎設計方法做了基本的介紹。對一個工程例項的分析結果表明，當地下水位較高時，防水板對柱下獨基的影響不能忽略。
參考文獻：
[1]朱炳寅.對獨基加防水板基礎的設計.建築結構-技術通訊,2007(7).
[2]GB5007-2002,建築地基基礎設計規範[S].