住宅建筑筏板基础冲切控制分析

毕海龙,杜肖

洲宇设计集团股份有限公司  四川成都市  610000

摘要：近年来，住宅高层建筑得到了快速发展，在体量和数量上都急速增长。在这个过程中发现了一些基础厚度明显偏大的情况，经过仔细分析发现冲切控制成为比较重要的环节，因此本文就在基础设计中,利用好基础冲切来进行厚度控制，达到结构安全同时又经济的双重效果以供参考。

关键词：筏板基础；冲切控制；经济性

引言

经济性近年已经成为工程建设工作中最重要的一个考核环节，而基础的造价和比重在整个土建总量的比重也是非常大，因此在结构设计中基础的选型和优化显得尤为重要。

1工程概况

建筑功能为住宅，总建筑面积为12336平方米；结构形式采用混凝土剪力墙结构，建筑大屋面结构高度为75.32m、地上26层、地下室1层。项目抗震设防烈度为8度二组、场地类别为II类，全埋地下室不存在开敞情况，也无不良地质情况为抗震一般地段；基本风压为0.65。地基持力层为稍密卵石层，基础天然筏板基础。在初步设计中，筏板基础采用C30抗渗混凝土，整体厚度达到1200mm，边角位置局部加厚，总厚度达到了1800mm(如下图1.1原方案)。根据设计经验，对于普通住宅来说整体偏厚，因此对此进行了深入的分析。

图1.1

2基础冲切严重影响筏板厚度

2.1存在的问题

1）由上图1.1原方案可知，筏板右侧加厚区，总厚度高达1800mm，但是筏板的北侧挑出长度为850mm、东侧挑出长度为1350mm、南侧挑出长度仅仅为800mm；同时查看冲切计算结果时仅为1.03的富余度，距离规范安全1.00红线一步之遥。至此发现了问题所在，筏板挑出长度太短导致，也就是筏板厚度h0+墙厚一半为1950mm，大于所有挑出长度，导致冲切椎体落在筏板的边界以外，从而导致冲切计算时按临截面Fl增大，只有通过不断的加厚来弥补。

2）再来看看规范的定义就更加明确了；根据《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011，8．4．7条“平板式筏基柱下冲切验算时应考虑作用在冲切临界截面重心上的不平衡弯矩产生的附加剪力。对内柱取轴力设计值减去筏板冲切破坏锥体内的基底净反力设计值，对基础边柱和角柱冲切验算时，其冲切力应分别乘以1.1和1.2的增大系数。距柱边h0/2处冲切临界截面的最大剪应力τmax应按式(8．4. 7-1)、式(8．4. 7-2)进行计算(图8．4．7)。板的最小厚度不应小于500mm。”可知筏板基本组合的冲切力Fl,规范考虑为：“对内柱取轴力设计值减去筏板冲切破坏锥体内的基底净反力设计值，对边柱和角柱，取轴力设计值减去筏板冲切临界截面范围内的基底净反力设计值；”重点就在于是按扣除冲切椎体内的基底净反力设计值，还是取临界面的净反力设计值；临界面的净反力设计值会较小Fl就会变大算出来的结果就不容易满足。

3）同时在规范的附录P.0.1第二条中规定，“当边柱外侧的悬挑长度小于或等于(h0＋0.5bc)时，冲切临界截面可计算至垂直于自由边的板端；当边柱外侧筏板的悬挑长度大于(h0＋0.5bc)时，边柱柱下筏板冲切临界截面的计算模式同内柱”。到此就发现了问题真正所在，要冲切能容易满足，最好的方法就是挑出长度足够，且按内柱计算。

2.2根据原因来解决问题

1）根据上文的分析找到了问题的原由，那么解决问题的方法就迎刃而解。如上图1.1方案一的措施，筏板北侧挑出长度改为1800mm、筏板东侧挑出长度为1900mm、筏板南侧挑出长度为1800mm，厚度减小到1400mm时；根据规范h0+墙厚的一半必须大于挑出长度，也就是1400+300/2=1550mm小于1800mm可以按内柱计算。计算冲切厚度富余一度超过了3.0，然后继续减小筏板厚度直到1000mm时，筏板的冲切计算值分别为1.09、1.35，是大于规范1.0的要求且预留有一部分富余度，此时混凝土等级为C35抗渗混凝土。由此优化过程可以看到筏板的厚度得到了极大的减少，而且结构的安全富余度还更高，起到了更经济、更安全的效益。

2）方案二:根据上文，成功的降低了筏板的厚度，但是作者并未就此止步，并根据图纸发现了第二种解决办法用于研究分析。由于项目东侧两片剪力墙太近，计算时冲切面几乎重合，也为了验证结构的安全和新的思路决定把两片墙体合并为一体。从理论分析连成一体后，基础受力更加均匀、分散，那么结构的冲切计算应该更容易满足。经过计算发现，筏板冲切计算值为1.11，比方案二中1.09富余度更大，而且更加均匀；计算结果和前面理论分析基本一致，从而也证明了分析问题的重要性。

3）两种方案的处理方式各有优势，在实际设计过程中按需要选择；如果两片墙相隔一定距离且是面内相连，则采用第二种加墙方案更有优势；因为这样会增加受力均匀，增加抗冲切面积。如果两片墙相隔较近，如本文一样则两种方案任选其一均可。同时在实际基础设计过程中需要对软件的计算结果进行复核，不能一味信任，要有一个怀疑和求证的方式，只有这样才能做的更好。

3基础经济性的把控原则

民用建筑基础形式主要以独立基础、筏板基础、桩基础(桩筏基础)、地基处理几种形式最为常见。仅从经济性角度来说独立基础优于天然筏板基础、筏板基础优于地基处理、地基处理优于桩基础。其中基础设计最为复杂的桩基础，根据加工艺、持力层、经济性又能分混凝土管桩、混凝土灌注桩、钢管桩等，经济比选又根据桩直径不同、桩持力层、抗拔抗压不同而千变万化、繁琐不堪。这些就要求在设计工作要有清晰的脉络扎实的基础，找到问题的源头，安全经济的控制点，完成高质量的基础设计工作。

结语

根据上文筏板基础厚度的优化过程可以发现，当筏板基础的厚度异常，而且超出或者小于较多时，是需要更加谨慎的对待，需要去复核是否有问题，找出异常的原因；是塔楼本身体系、平面异常、还是地基基础承载力、边界条件荷载等作用的不同，还是未理解规范的意图一味增加厚度等等原因。只有找到了问题的原由，才能更好的找到解决问题的办法。

综上所述,

参考文献

[1]建筑地基基础设计规范GB 50007-2011

[2]高层建筑混凝土结构技术规程JGJ 3-2010

[3]建筑抗震设计规范GB 50011-2010（2016局部修订）