1、浅析筏板基础优化设计摘要：近几年，建筑的地下空间普遍用作地下停车场，建筑空间内不允许设置太多的内墙，这就限制了箱型基础的使用。筏板基础不但能够充分发挥地基的承载能力，避免出现不均匀沉降，还能满足地下空间的使用要求，所以筏板基础成为当前最理想的基础形式。下文中，笔者将从筏板基础设计分析、优化设计方案两方面进行分析和总结。 关键词：筏板基础设计分析；优化设计 筏板基础本身是地下室的底板，厚度较大，有良好的抗渗性能。由于筏板刚度大，可以调节基础不均匀沉降。加之筏板基础不必设置很多内部墙体，可以形成较大的自由空间，便于地下室的多种用途，因而能较好地满足建筑功能的要求。 一.筏板基础设计分析 在进行基础
2、设计时，必须满足以下要求：一是基础所承受的荷重，必须小于地基允许的承载力，以保证工程的安全；二是要对基础的总沉降量和差异沉降量进行控制，将其控制在一定的限值内，避免上部结构出现损坏；三是在新建房屋时，要分析对自身和周围房屋的影响，及时采取相应的保护措施。四是以安全为前提，考虑建筑的经济效果。此外，要想建筑工期短、费用低，就不能够仅考虑基础，还要充分考虑建筑物的监造和运行。在基础选形时，必须全面考虑、分析地基、基础、上部结构的强度和施工顺序，对在施工和使用过程中可能出现的基础沉降和差异沉降做出准确的评估。 1.桩筏基础 桩筏基础是桩基础和筏板基础的合称，属于混合基础形式，桩不是结构基础，是人工地
3、基，而筏板是结构的组成部分，是基础。桩在筏板的下面，桩和筏板共同承受上部结构传来的荷载。筏板基础可成片覆盖于建筑物地基的较大面积，整体刚度大，满足软弱地基承载力的要求，减少地基的附加应力和不均匀沉降，增强建筑物的整体抗震性能。桩具有竖向承载力高、沉降量小、稳定性好、便于机械化施工、适应性强等特点。将二者结合起来，能保证在承担上部建筑结构荷载的同时，更能有效的控制基础沉降，同时可以承受风荷载和地震荷载引起的巨大水平力，抗倾覆能力强，因此桩筏基础作为承担大荷载结构一种基础形式具备较突出的优势。 2.天然地基筏板基础 根据施工场地特点以及建筑结构要求，可以采用平板式筏板基础作为建筑物基础。平板式筏板
4、基础是一块放在地基上的钢筋混凝土大平板，柱和剪力墙就布置在这块平板上，形成倒置的无梁楼盖。天然地基上的平板式筏板基础，在上部建筑荷载组合之下的总轴力和弯矩等作用下，基底所要承受的最大压应力绝对不得超过地基承载力。此类型筏板基础大多数是补偿形式的基础，只要保证基础持力层有足够承载力，且没有软弱下卧层，建筑刚度中心平面位置能够与基础形心平面位置相重合、接近的，都可以选择平板式筏板基础。 二、筏板基础优化设计方案 1. 筏板基础的土反力受力方案 沿筏板基础纵向，土反力从主体结构施工开始呈现出马鞍形分布，随着主体的不断增高，整体结构对基础的荷载也不断上升，土压力分布形式整体保持不变，各点压力值不断增加
5、。当主体施工到一定高度时，各部位土反力值最大差异达到了一点三倍左右。沿筏板基础横向，由于涉及跨度较小，土反力呈现出平稳增长的形式。混凝土墙下方地基土反力比其余区域更大，由此可以看出，基础刚度会对土反力产生一定影响。2.筏板基础的计算分析方案 建筑上部结构、地基与基础之间有着互相影响、互相制约的联系，可以将上部结构、地基与基础作为一个工作整体来进行计算。如果上部结构、基础、地基三者之间的连接处变形十分协调，则建筑体系就属于静力平衡状态。对于基础来说，考虑上部结构的作用，可以减小基础整体变形弯曲程度和降低内力，得到非常经济的效果。 3.筏板基础的平面布置方案 尽量使建筑物的重心与筏板基础的平面形心
6、重合。筏板基础的边缘尽量外挑，使筏板基础面积稍大于上部结构的单层面积。挑出宽度应由建筑物场地条件、地基条件、柱距与轴力这些使地基反力与建筑重心相重合或是尽量减少偏心等因素综合确定。一般情况下，挑出的宽度应为边跨柱距的四分之一或者三分之一，最小不能小于伸出外墙 1 米左右。 4.筏板基础的厚度确定方案 根据柱距的不同和传至基础的柱端弯矩与剪力的大小，筏板的厚度，一般从 200mm 到 3000mm 不等。要确定筏板基础的厚度，就必须综合考虑筏板基础抗冲切强度和抗剪强度，同时要满足抗渗的要求。当局部柱轴力较大时，为了使筏板受力均匀，将柱和剪力墙周围局部加厚，形成墩座式筏板。或者设置暗梁，同时要配置
7、抗冲切箍筋，以此来加强板局部的抗剪切能力，避免因部分柱基础高度增高而加厚整个筏板，墩座式筏板又分成下墩座式筏板和上墩座式筏板两种。除了要对筏板基础的强度进行验算控制外，筏板基础还必须有较大的整体刚度，筏板的厚度可以按照建筑物结构总层数进行估算。 5.筏板基础内的钢筋应力方案 筏板基础浇筑工作完成后，由于混凝土会发生收缩，筏板顶部和底部的钢筋都会产生一定的压应力，这部分压应力对基础的设计十分有利。在施工过程中，随着建筑整体荷载的增加，钢筋的压应力会逐渐降低，当建筑主体施工高度逐渐增高时，部分钢筋开始受拉，当主体施工到一定高度时，所有钢筋基本全部处于受拉状态。通过计算发现，钢筋应力变化的绝对值较小
8、，远远低于设计要求上限，在此情况下，可以适当降低筏板基础的配筋率，这能够有效降低工程成本。 6. 筏板基础的构造设计方案 一是降低水泥水化热。通过降低筏板基础混凝土水泥水化热，可以预防和控制筏板基础混凝土由水泥水化热引起的裂缝。具体措施有：选用水化热低和安定性好的水泥，如中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥；在满足设计要求的情况下，尽可能减少单位体积混凝土中水泥的用量，以减少水泥水化热的产生。二是养护混凝土。筏板基础混凝土浇筑完毕后，及时采取保温保湿的养护措施，这样既可以防止混凝土因水分流失产生收缩裂缝，又可避免混凝土表面散热太快，使混凝土表面保持较高温度，降低混凝土内外温度应力。三是优选材料。为预防
9、和控制筏板基础混凝土由于材料选择不符合要求引起的裂缝，可采取优选材料、严守进货关，认真做好混凝土的材料选择及配合比试验等工作。筏板配筋通常使用双向、双层通长钢筋，当墙柱下方板底处的配筋量不够时，就需要额外附加一定数量的短筋，保证墙柱下方板底处计算所需的配筋量区域大于 1/3柱距范围， 。筏板的厚度较高，无法有效控制混凝土前期的水化热和收缩开裂程度，可以用在混凝土中加入膨胀抗裂剂的方法来影响，使混凝土在凝结初期会出现轻微的膨胀，能够与混凝土凝结初期的收缩变化相互抵消，避免裂缝出现，提高了筏板结构的抗渗能力；还可以选择无缝技术进行施工，使筏板混凝土可以一次性完成浇筑，这样不但缩短了施工工期，还减小
10、了有缝施工给整体结构带来的不利影响。此外还要加强无缝施工筏板的养护工作，养护时间不得低于 14 天。与平板式筏板基础类似，梁板式筏板基础又称肋梁式筏板基础，肋梁可以正放在筏板下，也可以反放在筏板上。当采用筏板上梁时，梁应预留出排水孔。肋梁式筏板基础与平板式筏板基础相比较，其刚度比平板式筏板基础大，调节不均匀沉降能力更强，有更大的适用范围和更明确的受力性能。 综上所述，在对结构进行整体设计的过程中，基础设计是非常重要的一个环节，设计的合理性对建筑物的安全、使用与施工工期和投资的额度有着直接的影响。设计人员应当科学分析建筑的上部结构、地基和基础的作用，适当增加筏板面积，以降低地基土反力，降低筏板内钢筋的应力，减少配筋量，不断提高工程的经济效益，为建筑施工打下良好的基础。 参考文献： 1 鲁智.试论高层建筑筏板基础设计J. 四川建材. 2014（03）
