【摘要】本文主要以江蘇省蘇州市蘇里住宅小區(qū)為例，主要介紹了獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板的受力特點(diǎn)以及構(gòu)造措施，對同類工程設(shè)計(jì)具有一定的參考價值。

【關(guān)鍵詞】獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板；JCCAD有限元算法

多層及高層建筑的裙房中大量采用獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板 ，與傳統(tǒng)梁板式筏基比，具有經(jīng)濟(jì)，施工簡便等優(yōu)點(diǎn)，因此在工程中應(yīng)用相當(dāng)普遍。

在獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板設(shè)計(jì)中，有些設(shè)計(jì)者將獨(dú)立基礎(chǔ)和防水板作為兩個不相干的構(gòu)件分別計(jì)算，忽略了水浮力作用下防水板對獨(dú)立基礎(chǔ)內(nèi)力的影響。也有些設(shè)計(jì)者將其按一個完全的整體按變厚度筏板設(shè)計(jì)，造成板配筋復(fù)雜不經(jīng)濟(jì)造價高。而比較經(jīng)濟(jì)合理的獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板設(shè)計(jì)，應(yīng)結(jié)合合理的構(gòu)造作法，考慮獨(dú)立基礎(chǔ)和防水板的協(xié)調(diào)工作，采取符合力學(xué)模型的設(shè)計(jì)方法。

線結(jié)合工程實(shí)例來說明獨(dú)基加防水板的設(shè)計(jì)思路及過程。

一，工程概況

1.以太湖。蘇里住宅小區(qū)為例，本地塊共布置36幢3層住宅和1幢2層公建，。住宅分集中停車和地面車庫兩種類型。 現(xiàn)以34#住宅樓為例， 地下一層，地上3層，采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，最大軸網(wǎng) 6mX4.8m。

2.獨(dú)基加防水板設(shè)計(jì)

（1）防水板及獨(dú)立基礎(chǔ)的混凝土強(qiáng)度等級均為C30；

（2） 防水板下設(shè)50mm厚聚苯板墊層，強(qiáng)度15kPa；

（3） 柱下獨(dú)基局部如圖1所示，混凝土強(qiáng)度等級為C30，受力鋼筋采用HRB400級，以8軸交C軸ZJ-10為例，相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時，基礎(chǔ)柱底軸向壓力設(shè)計(jì)值為2600KN，基礎(chǔ)及其上填土的平均重度r=20KN/m3?；A(chǔ)做法如圖2所示：

二，利用PKPM中的JCCAD有限元法計(jì)算來實(shí)現(xiàn)防水板的計(jì)算：

由圖2所示，該基礎(chǔ)形式為倒錐形獨(dú)基，這種形式如同正放的無梁樓蓋，其最大的優(yōu)點(diǎn)是施工方便，從圖2中可以看出，這種基礎(chǔ)應(yīng)屬獨(dú)立基礎(chǔ)范疇，可以將其理解為正放的有柱帽無梁樓蓋結(jié)構(gòu) ，柱冒為獨(dú)立基礎(chǔ)中的臺階部分。其受力性能與獨(dú)立基礎(chǔ)，無梁樓蓋之間有許多的共性，獨(dú)立柱基加抗水板基礎(chǔ)是由獨(dú)立基礎(chǔ)演變來的一種特殊的獨(dú)立基礎(chǔ)。由于抗水板的存在，使獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板基礎(chǔ)具有如下特點(diǎn)：

1. 在獨(dú)基加防水板基礎(chǔ)中，防水板一般只用來抵抗水浮力，不考慮防水板的地基承載能力，獨(dú)立基礎(chǔ)承擔(dān)全部結(jié)構(gòu)荷載并考慮水浮力的影響。

2. 地基反力的分布與地基土層的分布密切相關(guān)，地基反力多集中在柱周圍區(qū)域。

3. 防水板只承受防水板自重及上覆土重qa和地下水浮力qw，不考慮地基反力作用。

4. 隨地下水浮力大小的變化，防水板受到的荷載也在變化，對獨(dú)立基礎(chǔ)產(chǎn)生的影響也在變化。當(dāng)qw≤qa時，防水板上的荷載直接傳到地基上，可認(rèn)為防水板對獨(dú)立基礎(chǔ)的計(jì)算沒影響，當(dāng)qw>qa時，防水板在水浮力作用下對獨(dú)立基礎(chǔ)產(chǎn)生附加彎矩和剪力。

防水板的設(shè)計(jì)：

1. 水浮力的分項(xiàng)系數(shù)。根據(jù)實(shí)際情況取值，當(dāng)?shù)叵滤蛔兓淮髸r，可按永久荷載考慮，取1.35。當(dāng)?shù)叵滤蛔兓^大時，按可變荷載，取1.4。

2. 永久荷載分項(xiàng)系數(shù)。根據(jù)永久荷載效應(yīng)對防水板是否有利合理選用，當(dāng)防水板由水浮力效應(yīng)控制時，永久荷載的效應(yīng)對防水板有利，分項(xiàng)系數(shù)取1.0。

3. 防水板計(jì)算模型。防水板實(shí)際上是四角支承于獨(dú)立基礎(chǔ)上的雙向板，防水板的計(jì)算采取無梁樓蓋的計(jì)算模型，按縱橫兩個方向劃分為柱上板帶和跨中板帶，板帶的寬度取垂直于計(jì)算方向柱距的一半，如圖2，內(nèi)力分析采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法。

只要算出垂直荷載作用下兩個方向板的總彎矩Mox，Moy，乘以相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，即可求出各板帶各截面的彎矩設(shè)計(jì)值。

Mox=qly（lx-2c/3）2/8

Moy=qlx（ly-2c/3）2/8

式中：q——垂直荷載設(shè)計(jì)值；

lx，ly——x，y方向柱網(wǎng)軸線尺寸，即柱子中心線之間的距離；

c——獨(dú)立基礎(chǔ)在計(jì)算彎矩方向的有效寬度，如圖1。

4. 防水板配筋計(jì)算。用簡化公式AS=M/0.9fyh0計(jì)算防水板配筋。

準(zhǔn)備工作完成后，可利用PKPM中的JCCAD接口直接計(jì)算，先在基礎(chǔ)人機(jī)交互輸入中自動生成或者布置獨(dú)立基礎(chǔ)，然后采用筏板相關(guān)菜單定義，布置防水板，建立起獨(dú)立基礎(chǔ)，地基梁基礎(chǔ)，或樁承臺基礎(chǔ)之間加防水板的基礎(chǔ)模型數(shù)據(jù)?？顾宓暮穸纫话闳?50～300（但一般不得小于250，否則不滿足防水要求），然后在JCCAD中⑥防水板抗浮等計(jì)算中，進(jìn)行計(jì)算，其中要對輸入的獨(dú)基處的筏板進(jìn)行厚度調(diào)整，計(jì)算結(jié)果如圖3所示：

圖3

該計(jì)算結(jié)果，只是輸出防水板上的水浮力，筏板自重，板上覆土重等荷載實(shí)驗(yàn)結(jié)果，不考慮上部結(jié)構(gòu)的荷載。此時計(jì)算的抗浮板不考慮其整體撓曲計(jì)算，只是考慮局部彎曲。

柱子所在區(qū)域基礎(chǔ)周邊彎矩較大。故配筋 面積較其他地方大。

三，防水板構(gòu)造措施：

1.為了使設(shè)計(jì)思路與實(shí)際受力情況相符，防水板下應(yīng)該鋪設(shè)軟墊層，以確保防水板不承擔(dān)或承擔(dān)最少的地基反力，軟墊層應(yīng)具有以下兩方面的特點(diǎn)：

1）軟墊層應(yīng)具有一定的承載能力，至少應(yīng)能承擔(dān)防水板混凝土澆筑時的重量及施工荷載，并確保在混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前不致產(chǎn)生過大的壓縮變形。

2）軟墊層應(yīng)具有一定的變形能力，避免防水板承受夠大的地基反力，以保證防水板的受力狀況和設(shè)計(jì)相符。

2.軟墊層大概有以下兩種，焦渣墊層和聚苯板。

1）防水板下設(shè)置焦渣墊層

在防水板下設(shè)置焦渣墊層，利用焦渣墊層所具有的承載力承擔(dān)防水板及其施工荷載重量，并確保在防水板施工期間不知發(fā)生過大的壓縮變形，同時，在底板混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，具有恰當(dāng)?shù)目蓧嚎s性。

2）防水板下設(shè)置聚苯板

聚苯板施工方便，快捷 ，且價格低廉，在工程應(yīng)用中獲得比較滿意的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。聚苯板應(yīng)具有一定的強(qiáng)度和彈性模量，并能承擔(dān)基礎(chǔ)底板的自重及施工荷載。

3. 獨(dú)立基礎(chǔ)基底反力為直線分布，獨(dú)基臺階的高寬比小于或等于2.5

【參考文獻(xiàn)】

[1]建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB5007-2011

[2]混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2010

[3]土力學(xué)地基與基礎(chǔ)疑難釋義（第二版）

[4] 吳德安，等.建筑結(jié)構(gòu)工程師手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005