【關(guān)鍵詞】獨(dú)基加防水底板 抗浮設(shè)計(jì) 軟墊層 

　　前言 

　　獨(dú)基加防水底板基礎(chǔ)是近年來(lái)建筑工程中出現(xiàn)的一種新的基礎(chǔ)形式，由于其傳力簡(jiǎn)單、明確，施工方便且費(fèi)用較低，因此應(yīng)用越來(lái)越普遍。 

　　1、受力特點(diǎn)分析 

　　1.1軟墊層的設(shè)置 

　　在獨(dú)基加防水底板基礎(chǔ)中，防水底板主要是為了抵抗水浮力，一般不考慮其對(duì)上部荷載的傳遞，獨(dú)立基礎(chǔ)承擔(dān)全部的上部荷載和水浮力。這種處理，防水板和獨(dú)立基礎(chǔ)可以分開(kāi)考慮，不僅傳力簡(jiǎn)單直接，受力分析模型也比較準(zhǔn)確。 

　　為了實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)構(gòu)想，一般在防水板下設(shè)置一定厚度有壓縮能力的軟墊層，比如焦渣、聚乙烯苯板等。其目的是為了利用軟墊層的壓縮能力使防水底板不承擔(dān)或盡可能承擔(dān)最少的地反力；另外也可減少獨(dú)立基礎(chǔ)的沉降對(duì)防水板的影響。由此可見(jiàn)，軟墊層必須具備以下兩個(gè)特點(diǎn)：（1）具有一定的承載能力和剛度，能承擔(dān)防水底板的自重及混凝土澆筑時(shí)的施工荷載，確保底板在混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前不發(fā)生過(guò)大的變形；（2）具有一定的變形能力，確保防水底板不承受過(guò)大的地反力。所以軟墊層的厚度h最小應(yīng)滿足h≥s，s為地基沉降值，一般根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)選用，常用h=100mm。 

　　目前常用的軟墊層材料是焦渣和苯板。焦渣性能比較穩(wěn)定，工程經(jīng)驗(yàn)表明其自身的剛度和壓縮性比較容易滿足墊層的要求，但由于近年來(lái)原材料的供應(yīng)和價(jià)格因素，工程應(yīng)用逐步減少。苯板由于來(lái)源穩(wěn)定、施工方便快捷、價(jià)格低廉，在工程應(yīng)用中越來(lái)越廣泛，但由于其是二次加工制造，性質(zhì)差異較大，加之目前并沒(méi)有相關(guān)規(guī)范對(duì)其特性參數(shù)進(jìn)行歸類(lèi)劃分，在使用過(guò)程中可能出現(xiàn)不滿足剛度和變形要求的現(xiàn)象。 

　　1.2防水底板不作抗浮計(jì)算： 

　　當(dāng)?shù)叵滤�位較低或地下水浮力 小于防水底板自重 及其以上地面做法重量 之和時(shí)，防水底板不做抗浮計(jì)算，一般為了防潮只按構(gòu)造設(shè)置250mm厚鋼筋混凝土板。構(gòu)造板及其上部重量直接傳給地基土，獨(dú)立基礎(chǔ)對(duì)其不起支承作用。如果地下水位比較低，基礎(chǔ)本身并不需要考慮水浮力，建筑使用對(duì)防潮也沒(méi)有較高要求時(shí)，為了節(jié)約成本，也可不設(shè)防水底板。 

　　1.3防水底板考慮抗浮計(jì)算： 

　　當(dāng) 時(shí)，防水底板受水浮力作用，此時(shí)對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)而言，由于上部荷載較大，水浮力與其自重和上部荷載之和相比，其值較小。換而言之，同樣水位下，防水底板和獨(dú)立基礎(chǔ)底部水浮力雖然一樣大，但對(duì)二者的內(nèi)力影響卻并不相同，隨著抗浮水位的提高，防水底板內(nèi)力變化要比獨(dú)立基礎(chǔ)大。由于二者是整體澆筑，防水板對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)底面的地基反力會(huì)有一定的分擔(dān)作用，使獨(dú)立基礎(chǔ)底面的部分地基反力轉(zhuǎn)移至防水板，并以水浮力的形式直接作用在防水板底面，這種地基反力的轉(zhuǎn)移對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)的底部彎矩及剪力有增大的作用，并且隨水浮力的增大而增加。 

　　2、基礎(chǔ)計(jì)算 

　　2.1防水底板的計(jì)算： 

　　2.1.1關(guān)于荷載及分項(xiàng)系數(shù) 

　　防水底板的荷載包括重力荷載（自重、填土及建筑地面做法）、地面活載（如車(chē)、設(shè)備等）及水浮力。其中水浮力作為恒載考慮還是活載考慮，規(guī)范上并沒(méi)有明確說(shuō)明，一般認(rèn)為，當(dāng)?shù)叵滤�位變化劇烈時(shí)按活荷載考慮，分項(xiàng)系數(shù)取1.4，當(dāng)?shù)叵滤�位比較穩(wěn)定時(shí)按恒載考慮，分項(xiàng)系數(shù)去1.35。另外要注意重力荷載的分項(xiàng)系數(shù)按有利或不利取值，當(dāng)防水板由水浮力效應(yīng)控制時(shí)，重力荷載分項(xiàng)系數(shù)按有利取1.0。 

　　2.1.2防水板的計(jì)算 

　　防水板不做抗浮計(jì)算時(shí)，一般可按基礎(chǔ)類(lèi)構(gòu)件的最小配筋率0.15%進(jìn)行構(gòu)造配筋，并雙層雙向布筋。當(dāng)需進(jìn)行抗浮計(jì)算時(shí)，可以按無(wú)梁樓蓋模型考慮，對(duì)柱網(wǎng)比較規(guī)則且變化不大時(shí)，可以用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法，柱網(wǎng)不規(guī)則時(shí)可以用有限元計(jì)算。 

　　2.2獨(dú)立基礎(chǔ)的計(jì)算： 

　　當(dāng)不做抗浮計(jì)算時(shí)，獨(dú)立基礎(chǔ)與普通獨(dú) 

　　立基礎(chǔ)沒(méi)有區(qū)別。當(dāng)需要考慮水浮力作用時(shí)，獨(dú)立基礎(chǔ)計(jì)算的關(guān)鍵是如何計(jì)入防水板水浮力對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)彎矩和剪力的增大作用。計(jì)算時(shí)，可以認(rèn)為防水板計(jì)算單元內(nèi)的凈水反力 通過(guò)獨(dú)立基礎(chǔ)的支承邊傳遞給獨(dú)立基礎(chǔ)。 

　　對(duì)于柱網(wǎng)規(guī)則荷載均勻的框架，獨(dú)立基礎(chǔ)底面積基本相同或相差不大，計(jì)算 和 時(shí)可近似按相同尺寸基礎(chǔ)考慮： 

　�。�1） 計(jì)算： 

　�。�2）關(guān)于 理論分析計(jì)算比較復(fù)雜， 

　　有關(guān)資料提出其主要取決于基礎(chǔ)寬度 與柱網(wǎng) 的比值，中國(guó)建研院的朱炳寅教授曾提出過(guò)相關(guān)有限元分析的統(tǒng)計(jì)計(jì)算式： ，其中k為防水板的平均固端彎矩系數(shù)，與 相關(guān)，且隨 的增大而減小，其值一般為0.05～0.025（相應(yīng) 值為0.35～0.5），相對(duì)較小。另外，根據(jù)無(wú)梁樓蓋柱帽設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，柱帽所受彎矩值相對(duì)較小，一般按構(gòu)造配筋即可滿足要求，此處獨(dú)立基礎(chǔ)受力類(lèi)似于無(wú)梁樓蓋中的柱帽， 相對(duì)于 來(lái)說(shuō)對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)影響沒(méi)有那么明顯。 

　　（3）獨(dú)基計(jì)算 求得 、 后，獨(dú)立基礎(chǔ)的反力就可全部求的，其中 和 是不考慮水浮力時(shí)基底最大反力 、最小反力 扣除水 浮力 后的應(yīng)力值。由此，依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》8.2.11條即可計(jì)算獨(dú)立基礎(chǔ)在反力 、 、 、 下各截面的彎矩值，進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)。需要注意的是，由于水浮力作用，獨(dú)立基礎(chǔ)基底反力會(huì)減小，即使有 、 對(duì)截面彎矩和剪力的增大作用，控制截面的最終彎矩值不一定就比不考慮水浮力時(shí)的大，只有地下水位與基底標(biāo)高的差值超過(guò)一定值， 、 的作用才會(huì)占主導(dǎo)地位，所以獨(dú)立基礎(chǔ)的配筋計(jì)算應(yīng)分別計(jì)算，包絡(luò)設(shè)計(jì)。 

　　3、構(gòu)造設(shè)計(jì) 

　　1、防水底板鋼筋的布置根據(jù)軟墊層的設(shè)置位置不同而有所區(qū)別。當(dāng)軟墊層設(shè)置于防水板與混凝土墊層之間時(shí)，防水板底與獨(dú)基底不平，此時(shí)可以將板頂鋼筋拉通增強(qiáng)整體性，板底鋼筋伸入獨(dú)基內(nèi)錨固；當(dāng)軟墊層設(shè)置在素混凝土墊層底時(shí)，防水板底可與獨(dú)基底做平，此時(shí)板頂、板底鋼筋均可拉通，板底筋可兼做獨(dú)基受力鋼筋，不足部分增設(shè)鋼筋，以達(dá)到節(jié)省獨(dú)基受力鋼筋的目的。 

　　2、在北方大部分地區(qū)，地下水位較低，基礎(chǔ)一般不抗浮，地下室只做一定厚度的構(gòu)造板與獨(dú)立基礎(chǔ)相連，并且不設(shè)置軟墊層。在這種情況下，如果選擇防水板頂與獨(dú)立基礎(chǔ)頂平的基礎(chǔ)形式，應(yīng)在獨(dú)立基礎(chǔ)面積范圍內(nèi)保留一定厚度的苯板，一方面減小獨(dú)基以外一定范圍內(nèi)的地面荷載對(duì)獨(dú)基的影響。 

　　結(jié)語(yǔ) 

　　通過(guò)以上分析，對(duì)獨(dú)基加防水底板這種基礎(chǔ)形式，當(dāng)需要進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)時(shí)，一定要考慮防水板的水浮力對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)的影響，尤其是地下水位較高、水浮力較大時(shí)，忽略這種影響可能會(huì)使獨(dú)立基礎(chǔ)存在不安全因素。另外，由于考慮水浮力時(shí)獨(dú)立基礎(chǔ)基底反力會(huì)減小，如果只按抗浮計(jì)算其配筋，當(dāng)?shù)叵滤�位下降時(shí)，受力鋼筋可能會(huì)不滿足要求，所以獨(dú)立基礎(chǔ)要進(jìn)行考慮水浮力和不考慮水浮力的雙重包絡(luò)設(shè)計(jì)。 

　　參考文獻(xiàn)： 

　　[1] 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010。北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010 

　　[2] 《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB500072010。北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011 

　　[3] 朱丙寅，獨(dú)基加防水板基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，《建筑結(jié)構(gòu)》技術(shù)通訊，2007