建筑结构设计中对筏板基础应用的思考

　　一、当前筏板基础设计存在的常见问题。 

　　1、设计人员对筏板设计影响因素考虑不足。如地基变形的影响、地下水浮力的影响、基坑开挖引起的土自重应力补偿等等。这些问题考虑不足，往往影响工程造价，本来使用天然地基筏板基础就能满足要求而却不恰当地使用了桩筏基础。 

　　2、对筏板厚度计算偏于保守。一是把上部结构和基础作为两个独立的单元分别考虑，在上部荷载作用下求得上部结构内力和基础反力，然后把反力作用在弹性地基上计算基础的内力，这种设计方法没有考虑上部结构刚度对基础的作用，从而导致基础设计偏于保守；二是传统上凭经验假定，然后再进行冲切验算，这实际上说明目前在筏板厚度确定的问题上，并没有什么方法，由此难免造成当前在高层建筑中，不少超过1.5米厚的，个别的厚度竟达4米。 

　　1、基础埋深的确定 

　　高层建筑一般均设有地下室，所以筏板基础的埋置深度往往取决于建筑高度、地下室层数及层高。如果建筑物的抗倾覆力能满足要求，就可根据该深度结合下卧土层的岩土工程性质，进行筏板基础的天然地基承载力及沉降计算。 

　　2、天然地基承载力的确定 

　　天然筏板基础属于补偿性基础，因此地基的确定有两种方法。一是地基承载力设计值的直接确定法，它是根据地基承载力标准值按照有关规范通过深度和宽度的修正得到承载力设计值，并采用原位试验（如标贯试验、压板试验等）与室内土工试验相结合的综合判断法来确定岩土的特性。二是按补偿性基础确定。深基础存在地下室开挖所引起的土自重应力补偿及地下水的浮力补偿，单位面积内上部结构对地基的压力等于上部结构的荷载重量减去挖去的土自重力再减去地下水的浮力。如果筏基底板适当向外挑出，则有更大的可靠度。 

　　3、筏板地基的沉降变形计算 

　　地基的承载力应包括地基承载力和变形两个方面，尤其对于高层或超高层建筑，变形往往起着决定性的控制作用。笔者认为，虽然目前未能从理论上对地基的变形进行精确计算，但只要能对变形的参数合理取值，选用合适的计算方法，并根据地区经验做出修正，仍能获得与实际相近的总沉降计算值。按计算参数分，可分为按压缩模量计算地基变形，按变形模量计算地基变形，和用压缩模量和变形模量一起计算地基变形，共三类方法。 

　　4、地基稳定性及整体倾斜验算 

　　地基稳定验算可用圆弧划动面法按规范GBJ7-89中5.3.1条进行。当地基受力层范围内有软弱下卧层时，应进一步进行挤出验算，可按规范GBJ7-89中5.1.6条进行。整体倾斜可根据竖向偏心荷载，地基不均匀性和相邻荷载影响，用沉降计算方法按角点法进行计算。 

　　5、基础的抗浮力设计 

　　不少设计人员担心地下水位对底板的浮托力而设置抗浮锚杆，现作如下分析： 

　　(1)施工过程中的浮托力是由于基坑内积水所致，浮托力的大小与地下室的体积和基坑内积水高度有关，只要能在地下室施工过程中有序排水和限制水位，整个基础结构就能稳定。当建至地下室结构和上部结构的重量大于水浮力时方可停止降水，若建成后仍不能大于水浮力，则须抗浮设计。 

　　（2）计算水浮力时，考虑到底板受的是地基岩土裂隙水压力和孔隙水压力，其大小与地基岩土的裂隙发育程度和孔隙率有关，实际的水压比静止水压要小。 

　　（3）要考虑底板与地基岩土粘结成整体后所能提供的粘结力，它与两者的有效粘结面积有关。 

　　（4）对必须设置抗浮锚杆的底板，可根据抗浮锚杆的设置数量适当减少底板配筋。 

　　6、筏板的结构设计 

　　（1）影响筏板厚度的因素 

　　基础沉降的不均匀性。荷载分布和地基岩土的不均匀性势必导致基础的不均匀沉降，若无法控制在允许范围内，则有必要增加基础底板的刚度和对软弱地基进行加固处理。 

　　基础和地基岩土的相对刚度。基础和地基岩土的相对刚度对该反力的大小有一定程度的影响：当基础相对地基岩土有较大的刚度时，该反力会相对较小，由抗冲切确定的板厚会相对较大，反之基础板厚会相对较小。 

　　柱和剪力墙的位置。由于基础边缘的地基反力比中间打，因此当柱底具有相同的轴力及冲切面积时，基础边缘的柱或剪力墙抗冲切确定的板厚会相对较大。这样可将柱或剪力墙处一定范围的基础底板适当加厚，以满足冲切要求。 

　　（2）筏板内力计算。 

　　筏板基础的板厚较大，应采用考虑板剪切变形的中厚板理论和三维实体单元来分析；当进行筏板基础内力分析是，宜考虑上部结构的刚度，此时会比较准确反映实际受力情况，可以减少内力节省钢筋；由于筏板基础的空间受力性强，按三维实体求得基础板的内力不仅有弯矩及剪力，而且有轴力，按该法求出的基础板的内力进行配筋计算时，应按偏心受拉或偏心受压构件进行计算。 

　　结语：筏板基础设计是结构设计的重要方面，其设计合理性与否，关系到建筑物的经济性和安全性，以上是本人参考资料基础上的一点心得，希望与同仁共同分享。