独立基础加防水板
地下室外墙的设计
审定:李绪华
审核:苑清山
编制:覃嘉仕
北京京诚华宇建筑设计研究院有限公司
结构所
二○○九年八月
第一部分:独立基础加防水板
独立基础加防水板的基础形式,近年来在民用建筑的单层与多层地下室结构以及荷载不大的小高层结构中应用十分广泛,本文仅就施工图中常用的设计方法,结合我院工程的具体应用情况,对其中的技术细节进行交流,为其她设计提供参考。
一.独立基础加防水板的由来及概念
在大面积地下车库中,柱距通常在6m～9m之间,我院的工程常用柱网为8、4m×8、4m。因跨度较大,采用整体筏板不经济,对上部结构的荷载传递也缺乏针对性,通常采用独立基础加防水板这种基础方案。
独立基础加防水板,即在柱下采用独立基础,为实现防水的目的,在独立基础之间设较薄的板,此板仅起地下室地坪板与防水的作用,不承担地基反力。如此除可降低造价外,还可加大独立基础的沉降,以取得与主楼地基变形的协调。
有地下室且有防水要求时,如地基承载力较高,可采用独立基础加防水
板的形式。
独立基础加防水板基本形式如下图
若地基承载力较低,则可考虑采用筏形基础,筏形基础可选用有梁式或
无梁式。若筏形基础仍无法满足地基承载力要求,或就是存在较大的净浮力,设计应根据地基承载力情况与抗浮要求来综合考虑就是否采用桩基。则基础形式变为独立承台加防水板,如烟台世茂地下室、南京河西新城区莲花村中低价房地下室等。
因抗浮问题比较复杂,涉及到荷载取值、配重经济性、基坑降水、施
工顺序、抗浮桩设计、不均匀沉降控制等诸多因素,本文主要就天然地基的独立基础加防水板加以论述。
二.地基承载力
根据建筑资料确定基础板顶标高,预估基础厚度,查阅岩土工程勘察报
告,确定基础底板所在地基持力层就是否满足基底压力的要求。
地基承载力的修正计算公式见《建筑地基基础设计规范》5、2、4条,
(3)(0.5)a ak b d m f f b d ηγηγ=+-+- (5、2、4)
《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》中地基承载力修正公式为
0(3)( 1.5)a ka b d f f b d ηγηγ=+-+-
在确定地基承载力fa 的过程中,最让设计者把握不定的就是基础的埋置深度d 。当采用独立基础或条形基础时,按下列规定取值:
1.外墙基础埋置深度:d ＝(d1＋d2)/2。
2.内柱基础:一般第四纪沉积土:d ＝(3d1＋d2)/4;
式中d1、d2分别为地下室地面起与室外地面起算时的基础深度。 需要指出的就是:北京市地基规范特别规定当车库基础与主体高层建筑之基础整体相连时,为使车库沉降量不致过小,应尽量提高车库地基土的计算承载力,此时,基础埋置深度不分内、外墙(柱),一般取:d ＝(d1＋d2)/2,详见《北京市建筑地基基础勘察设计规范》8、7、1条。
若经修正后的地基承载力fa 仍无法满足上部结构荷载的需要,则需考虑打桩或者就是CFG 地基处理等。
三.独立基础平面尺寸的确定
主要依据《建筑地基基础设计规范》5、2、1~5、2、2条,即 轴心荷载作用k k k a F G p f A
+=
≤ (1) 偏心荷载作用max 1.2k k k k a F G M p f A W
+=+≤ (2) 以及偏心荷载作用min 0k k k k F G M p A W +=-> (3) 实际操作时,对于纯地下室,不需考虑风荷载与地震作用,可满足(1)式即可,当中Fk+Gk 可取1、0恒+1、0活。
而对于小高层的裙房,通常需考虑恒、活、风各种荷载效应的标准组合,取各种不利工况,需同时满足上述(1)~(3)式。
四.独立基础构件计算
独立基础的构件计算主要包括底板的受冲切计算与受弯计算。
1.受冲切计算
冲切计算决定基础的厚度,其基本计算简图如下:
荷载组合应取基本组合(含分项系数),由非人防与人防工况分别计算取较大值,见算例。
当柱底弯矩较大时,还需考虑弯矩作用下的冲切计算,可参见国标《建筑地基基础设计规范》附录P。
2.受弯钢筋计算
荷载效应组合应取基本组合(含分项系数),由非人防与人防工况分别计算取较大值,见算例。
五.计算荷载
与地基承载力相关的计算取荷载效应标准组合,与构件设计相关的计算取荷载效应基本组合,如上所述。
非人防工况的的荷载效应标准组合、基本组合均可从JCCAD中读取,但就是JCCAD中没有给出柱底剪力。对于纯地下室,由于不考虑风荷载与地震作用,可不考虑柱底剪力。对于多层地下室,即使地面以上存在多层结构,经过多层地下室层层衰减后,到基础顶面的剪力已很小,亦可忽略。若无把握,可到SATWE中查取柱底剪力。
在基础的冲切与抗弯计算时,需要考虑人防荷载。人防荷载的柱底内力在JCCAD中无法读取,只能在SATWE中读取标准工况内力。人防组合
只考虑两种工况,即1、0恒+1、0人防与1、2恒+1、0人防,可以人工计算累加。
荷载计算注意事项:
1.按地基承载力确定基础底面大小时,只读取PKPM软件柱底最大内力,容易漏掉基础本身的自重。
此外,防水板自重及其上的活荷载,就是否应计入基础自重,目前也存在较大的争议。我院的几个工程中,烟台世茂与南京中低价房为独立桩基承台加防水板,桩基刚度明显较防水板下的天然地基要大得多,而且南京中低价防水板下为淤泥质土,不稳定,因此在计算时将防水板上的恒、活荷载考虑传到承台上,再传给桩基。京诚亦庄二办项目,天然地基持力层为粉质粘土,fka=150kPa,认为土质相对较好,防水板自重及其上面的荷载考虑直接传给地基,不再导入独立基础上。但就是计算地基反力时,应计入基础本身的自重。
2.关于消防车荷载,对于柱子与基础而言,属于间接受力构件,板顶等效荷载可按消防车实际重量除以柱网面积确定。如我院常用的柱网8、4m ×8、4m,计算柱子与基础时300kN消防车等效板顶荷载可取为4、2kN/m2,近似取4kN/m2。建议在使用PKPM软件计算柱子与基础时可按以上荷载单独建模导荷。
六.其她注意事项
1.独立基础的厚度宜满足台阶的宽高比不大于2、5。因在计算独立基础配筋时往往直接套用《建筑地基基础设计规范》中公式8、2、7-4～5,该公式的受弯计算假定为独立基础一侧梯形面积的荷载对柱根(变阶)处
