住宅建筑平板式筏形基础设计

张培军

清华大学建筑设计研究院有限公司北京市100018

摘要：高层住宅的基础设计是住宅结构设计工作的重要一项，本文结合实际工程项目，针对高层住宅平板式筏基在设计中遇到的问题和处理方法进行了讨论。

关键词：基础计算参数；修正后的地基承载力特征值fa；筏板基础底板配筋

前言：近十年中国建筑行业蓬勃发展，住宅是建筑行业的重要组成部分，对解决和改善广大人民的生活居住条件起着重要的作用。住宅基础是住宅建筑的重要组成部分，从前期的地基勘探、基础设计到施工、验槽、四方会审（甲方、质检、设计、施工），是一个各部门，各专业互相配合，协同一致的工作。文章从设计的角度，对高层住宅平板式筏基在设计中遇到的问题浅谈一下处理方法。

一、工程概况

（一）、本工程为某市房山区棚户区改造和环境整治安置房项目，其中包括高层住宅1#~4#楼\配套服务\地下车库及设备用房。

（二）、设计标准：

主体结构设计使用年限：50年；建筑结构安全等级：二级；抗震设防烈度：8度；抗震设防类别：丙类；设计地震分组：第二组；地震基本加速度值：0.20g；设计特征周期值：0.40S；

场地类别：Ⅱ类；拟建场地属对建筑抗震一般地段

二、设计参数

主楼筏板范围内的基础采用复合地基，地下车库范围内的基础采用天然地基。

提供资料:

1.《房山区长阳镇06、07街区棚户区改造土地开发五片区项目FS10-0107-0023地块岩土工程详细勘察报告》

三、yjk-F计算参数

计算时间：2019年4月1日当前版本：1.9.3.1

（一）、总参数

1.地基承载力验算采用的规范

北京地区建筑地基基础勘察设计规范DBJ01-501-2009综合法

地基承载力特征值fak=150.00；宽度修正系数ηb=0.00；深度修正系数ηd=1.00

2.覆土厚度(m)：0.0；3.基础底面以下土的重度(kN/m3)：11(浮重度）；4.基础底面以上土的重度(kN/m3)：14（加权平均重度）；5.结构重要性系数：1.0；6.拉梁承担柱弯矩比例：0.00；7.抗震规范6.2.3条柱端弯矩放大系数：不放大；8.自动按楼层折减活荷载：是；9.活荷载折减系数(第8项为“是”时，该项无效)：1.0

（二）、沉降计算参数

1.沉降计算经验系数：1.0；2.是否考虑回弹再压缩：考虑；3.回弹再压缩模量与压缩模量之比：2.0；4.考虑相邻基础影响的最大距离(m)：20.0；5.后浇带施工前的加载比例：0.50；6.桩承台沉降的计算方法：等效作用分层总和法；7.是否自动计算桩端阻力比：是；8.桩端阻力比隐含值：0.1

（三）、整体式基础有限元计算参数

1.计算方法：弹性地基梁板法；2.桩间土是否分担荷载：是；3.桩间土分担荷载比例：0.2；4.是否考虑上部刚度：考虑；5.人防荷载等级：6级(核)；6.底板等效荷载标准值(kPa)：40；7.各工况组合考虑历史最低水位的有利作用：不考虑；8.历史最低水位的水头标高：-15.0；9.底板抗浮验算：验算；10.底板抗浮验算对应的水头标高：-5.2；11.水浮力的分项系数：基本组合1.2，标准组合1.0；12.网格划分控制尺寸(m)：1.0；13.基本组合中是否考虑自重和覆土重：考虑；14.计算板元配筋时，按节点平均还是最大：平均值；15.柱底峰值弯矩是否按柱宽折减：是；16.板元变厚度区域的边界弯矩是否进行磨平处理：是；17.计算板元配筋时，是否考虑1m范围内的平均弯矩：考虑1m范围内平均弯矩

（四）、材料表

类型:筏板；混凝土等级：C35；主筋等级：HRB400；保护层厚度(mm)：底=40；顶=40；最小配筋率(%)：0.15

（五）、荷载组合

编号类型组合项

(1)准永久组合：1.0恒+0.5活；(2)标准组合：1.0恒+1.0活；(3)标准组合：1.0恒+1.0风x；(4)标准组合：1.0恒+1.0风y；(5)标准组合：1.0恒-1.0风x；(6)标准组合：1.0恒-1.0风y；(7)标准组合：1.0恒+1.0活+0.6风x；(8)标准组合：1.0恒+1.0活-0.6风x；

(9)标准组合：1.0恒+1.0活+0.6风y；(10)标准组合：1.0恒+1.0活-0.6风y；(11)标准组合：1.0恒+0.7活+1.0风x；(12)标准组合：1.0恒+0.7活-1.0风x；(13)标准组合：1.0恒+0.7活+1.0风y；(14)标准组合：1.0恒+0.7活-1.0风y；(15)标准组合：1.0恒+0.5活+1.0震x+0.38竖震；(16)标准组合：1.0恒+0.5活-1.0震x+0.38竖震；(17)标准组合：1.0恒+0.5活+1.0震y+0.38竖震；(18)标准组合：1.0恒+0.5活-1.0震y+0.38竖震；(19)标准组合；1.0恒+0.5活+0.2风x+1.0震x+0.38竖震；(20)标准组合：1.0恒+0.5活+0.2风y+1.0震y+0.38竖震；(21)标准组合：1.0恒+0.5活-0.2风x-1.0震x+0.38竖震；(22)标准组合：1.0恒+0.5活-0.2风y-1.0震y+0.38竖震；(51)标准组合：1.0恒-1.0浮(高)；(23)基本组合：1.2恒+1.4活；(24)基本组合：1.35恒+0.98活；(25)基本组合：1.2恒+1.4风x；(26)基本组合：1.2恒+1.4风y；(27)基本组合：1.2恒-1.4风x；(28)基本组合：1.2恒-1.4风y；(29)基本组合：1.2恒+1.4活+0.84风x；(30)基本组合：1.2恒+1.4活-0.84风x；(31)基本组合：1.2恒+1.4活+0.84风y；(32)基本组合：1.2恒+1.4活-0.84风y；(33)基本组合：1.2恒+0.98活+1.4风x；(34)基本组合：1.2恒+0.98活-1.4风x；(35)基本组合：1.2恒+0.98活+1.4风y；(36)基本组合：1.2恒+0.98活-1.4风y；(37)基本组合：1.2恒+0.6活+1.3震x+0.5竖震；(38)基本组合：1.2恒+0.6活-1.3震x+0.5竖震；(39)基本组合：1.2恒+0.6活+1.3震y+0.5竖震；(40)基本组合：1.2恒+0.6活-1.3震y+0.5竖震；(41)基本组合：1.2恒+0.6活+0.28风x+1.3震x+0.5竖震；(42)基本组合：1.2恒+0.6活+0.28风y+1.3震y+0.5竖震；(43)基本组合：1.2恒+0.6活-0.28风x-1.3震x+0.5竖震；(44)基本组合：1.2恒+0.6活-0.28风y-1.3震y+0.5竖震；(45)基本组合：1.2恒+0.6活+0.28风x-1.3震x+0.5竖震；(46)基本组合：1.2恒+0.6活+0.28风y-1.3震y+0.5竖震；(47)基本组合：1.2恒+0.6活-0.28风x+1.3震x+0.5竖震；(48)基本组合：1.2恒+0.6活-0.28风y+1.3震y+0.5竖震；(49)基本组合：1.2恒+1.0人防；(50)基本组合：1.0恒+1.0人防；(52)基本组合：1.0恒-1.2浮(高)；(53)基本组合：1.2恒-1.2浮(高)

（六）、构件数目

类型数量

筏板：主筏板:2,加厚区:0,洞口:0,防水板:0；地基梁：0；独立基础：0

结点：3102；梁元：0；板元：2993

四、主楼在车库区深度修正后的地基承载力特征值fa

±0.000相对于绝对标高47.230m

抗浮设计水位标高：绝对标高42.00m，相对标高-5.23m

主楼基础底标高：1,3,4#楼-10.50m，2#楼-10.60m，统一按-10.60m计算

1、实土区土的加权平均重度

γm=[18×(5.23-0.3)+11×(10.6-5.23)]/10.3=14.35kN/m3

2、地下车库范围内的折算埋深

车库顶板恒载：

填土：20×1.8=36kN/m2

防水：20×0.075=1.5kN/m2

顶板：26×0.3=7.8kN/m2

合计：45.3kN/m2

楼板恒载：

面层：20×0.1=2kN/m2

楼板：26×0.3=7.8kN/m2

两层钢筋砼柱、梁：0.6×1.05×8.1×2/8.12=0.16m

0.6×1.1×8.1×2/8.12=0.16m

0.60×0.60×(3.83+3.87)/8.12=0.04m

26×(0.16+0.16+0.04)=9.4kN/m2

合计：19.2kN/m2

筏板恒载：

面层：20×0.1=2kN/m2

筏板：26×0.57=14.8kN/m2

合计：16.8kN/m2

主楼基础（折算土层厚度）埋深d'

F=45.3+19.2+16.8=81.3kN/m2

d'=F/γm=81.3/14.35=5.67m

3、主楼与车库连接处，主楼深度修正后的地基承载力特征值fa

1、3、4#楼

主楼与车库连接处：

fa=310+14.35×1.0×(5.67-1.5)=310+60=370kpa

1.2fa=1.2×370=444kpa

2#楼

主楼与车库连接处：

fa=350+14.35×1.0×(5.67-1.5)=350+60=410kpa

1.2fa=1.2×410=492kpa

五、主楼在实土区深度修正后的地基承载力特征值fa

基础埋置深度d（米）:

天然地面标高：《04-23地块剖面图DP1汇总》工程地质剖面图4-----4'剖23-21孔点

天然地面绝对标高46.12m,相对标高-1.11m

复合地基经深度修正后的地基承载力特征值：

fa=fak+ηbγ（b-3）+ηdγm（d-1.5）

ηb=0，ηd=1.0，γm=14.35kN/m3，d=10.6-1.11=9.49m

主楼在实土区：

1、3、4#楼

fa=310+14.35×1.0×(5.67-1.5)=310+60=370kpa

1.2fa=1.2×370=444kpa

2#楼

fa=350+14.35×1.0×(5.67-1.5)=350+60=410kpa

1.2fa=1.2×410=492kpa

六、根据yjk-F计算软件的基底压力反算“考虑车库侧限削弱影响的深度修正”

FS10-0107-0044地块地基承载力计算

（一）、车库地基承载力计算

1、044地块车库采用带柱墩的平板式筏形基础，

正负0.000=47.400m；

抗浮水位绝对标高42.000（相对标高-5.400），室外地坪相对标高-0.300，

地下车库底板底标高-10.300=（绝对标高37.100），地下车库底板室外埋深10.3-0.3=10米

2、根据《房山区长阳镇06、07街区棚户区改造土地开发六片区项目FS10-0107-0044地块

岩土工程详细勘察报告》地下车库基底土层为

④粉质黏土～重粉质黏土及④1砂质粉土～黏质粉土，局部为③细砂

天然地基承载力标准值fka=150kPa

3、根据《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》7.3.7条公式

fa=fka+ηbγ(b-3)+ηdγ0(d-1.5)

根据表7.3.7，重粉质粘土，黏土：ηb=0.3，ηd=1.5

Y0=【18x（5.40-0.3）+11x（10.3-5.40）】/10=14.57kN/m3

Y=11kN/m3

fa=150+0.3x11x(6-3)+1.5x14.57x(10-1.5)=345kpa

（二）、住宅楼考虑车库侧限削弱影响的深度修正计算

1、住宅楼采用复合地基，ηb=0，ηd=1.0，d采用车库基底以上荷载折算土层厚度。

2、车库基底压力标准值按65kpa,d=65/18=3.6m

3、fspk—复合地基承载力标准值

fspa—深度修正后复合地基承载力标准值

fspa=fspk+ηdγ0(d-1.5)

4、住宅楼未经深度修正的复合地基承载力标准值不应小于下值：

fspk=fspa-ηdγ0(d-1.5)

=fspa-18(3.6-1.5)

=（fspa-38）kpa

七、筏板基础底板配筋

《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2015年版）

9.2.3

钢筋混凝土梁支座截面负弯矩纵向受拉钢筋不宜在受拉区截断，当需要截断时，应符合以下规定：

3.若按本条第1、2款确定的截断点仍位于负弯矩对应的受拉区内，则应延伸至按正截面受弯承载力计算不需要该钢筋的截面以外不小于1.3h0且不小于20d处截断，且从该钢筋强度充分利用截面伸出的长度不应小于1.2la与1.7h0之和。

主楼筏板顶标高除标注外均为-9.800m，筏板厚为800mm。

主楼筏板范围设d20@200（三级钢）双层双向通长筋,图中所画钢筋均为附加钢筋，附加钢筋与通常筋间隔布置。

八、结语

平板式筏形基础是住宅建筑中常用的一种基础形式，当地基承载力不足或地基存在软弱土层时，常对地基进行处理，采用复合地基等。在进行基础承载力验算时，如在整体式基础有限元计算参数的计算方法中选择弹性地基梁板法，筏板基础的飞边常会出现非地震组合:pk,avg>fa或pk,max>1.2fa的情况。如果简单的提高处理后复合地基承载力标准值fspk，会使基础的经济效益较差。这时可采用主楼在实土区地基承载力补充计算，或计算方法采用倒楼盖，地基承载力验算结果即可满足计算要求。