影响筏板基础底板厚度因素分析

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摘 要：筏板基础常用于高层或小高层建筑，其合理设计关系到建筑的安全性与经济性，本文对比了浅基础筏板基础与深基础桩筏基础中筏板厚度的影响因素，并分析各影响因素对厚度影响的重要性，为实际工程应用提供了参考。

关键词：筏板；桩基；荷载

笩板型基础，由底板、梁等整体组成，常采用砼底板，承受建筑物荷载，形成筏基，其整体性好，能很好的抵抗地基不均匀沉降，广泛用于高层结构建筑中，当地基承载力不足、刚度较弱时可以在筏板下增加桩基础组合成桩筏基础。但不论是筏板基础与桩筏基础都绕不开筏板厚度设计，实际工程中常采用经验方法导致其厚度越来越大，造成极其严重的浪费，本文就厚度影响因素作一探讨。

筏板厚度影响因素

筏板厚度主要解决三个问题：抗冲切、抗弯、抗剪，以浅基础平板型筏板基础为例，平板式筏基底板除计算正截面受弯承载力外，其厚度尚应满足受冲切承载力、受剪切承载力的要求以下是规范对这三方面的规定：

（1）抗冲切：平板式筏基进行抗冲切验算时应考虑作用在冲切临界面重心上的不平衡弯矩产生的附加剪力。对基础的边柱和角柱进行冲切验算时，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应按以下公式进行计算。板的最小厚度不应小于500mm。

τmax=Flumho+asMunbcABIs

τmax≤ 0.7（0.4+1.2/βs）βhpft

式中：Fl ——相应于作用的基本组合时的冲切力（kN），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；

Munb——作用在冲切临界截面重心上的不平衡弯矩设计值（kN·m）；

受冲切承载力应按下式进行计算：

Fl/umh0

SymbolcB@ 0.7βhpft/η

（2）抗剪：平板式筏基受剪承载力应按下式验算，当筏板的厚度大于2000mm时，宜在板厚中间部位设置直径不小于12mm、间距不大于300mm的双向钢筋网。

Vs≤ 0.7βhsftbwh0

式中：Vs——相应于作用的基本组合时，基底净反力平均值产生的距内筒或柱边缘h0处筏板单位宽度的剪力设计值（kN）；

（3）抗弯：当地基土比较均匀、地基压缩层范围内无软弱土层或可液化土层、上部结构刚度较好，柱网和荷载较均匀、相邻柱荷载及柱间距的变化不超过20%，且梁板式筏基梁的高跨比或平板式筏基板的厚跨比不小于1/6时，筏形基础可仅考虑局部弯曲作用。筏形基础的内力，可按基底反力直线分布进行计算，计算时基底反力应扣除底板自重及其上填土的自重。当不满足上述要求时，筏基内力可按弹性地基梁板方法进行分析计算。

综上可以看出：影响筏板基础厚度的主要因素为上部结构荷载、混凝土强度、筏板抗弯强度（钢筋抗拉强度）、柱跨度四个。因此，在进行结构设计时，在混凝土强度、钢筋抗拉强度不变的情况下，合理减轻上部结构荷载，合理布置柱间距成为减少基础底板厚度的关键。

就桩筏基础而言，筏板厚度的确定原则也是根据底板抗冲切能力、抗弯刚度、抗剪强度来计算。为了突出对比性，同样以平板式筏基进行探讨。

（1）底板抗冲切能力。底板抗冲切分两部分，一是抵抗筏板上柱和剪力墙或核心筒对筏板的冲切力。二是抵抗筏板下桩基对筏板的冲切力。当进行桩基布置的时候，通常的做法是在上部荷载作用点处布桩，这样就消除了筏板上柱和剪力墙或核心筒对筏板的冲切力，这样桩筏底板的抗冲切验算主要就体现在桩基对筏板的冲切力上。假设桩为边长b的方桩，混凝土抗拉强度ft ，底板厚h，有效高度为h0，则板的冲切抗力为0.6 ft um h0。其中um 是桩基作用点面积周边h0/2处周长，um =4（b+ h0）在这个范围内通过混凝土的抗拉强度来抵抗冲切。假设一根桩的平均冲切力是p1，则p1 = p0 n/m，式中p0 为每层楼面净活载折算重量，n为层数，m为桩基总数。根据文献[3]对实际工程研究得出的经验式结果：为使底板不破坏，建议每个桩基平均冲切力乘以1.5倍安全系数。即

1.5 p1

SymbolcB@ 0.6 ft umh0

由此可得由抗冲切能力需要的底板厚度。

（2）底板抗弯能力。底板抗弯必须由钢筋来抵抗，即底板产生的弯矩M

SymbolcB@ fyAs h0，其中M=q L2/10（假设两端都是嵌固），L为底板受弯方向的跨度，即把底板看成倒置的楼板，L为均布荷载作用的两端嵌固点间距，q为底板受到的折算总平均反力，即q= p0n/mc2，其中c为桩间距，假设桩基按照正方形布置。为使底板不破坏，把上面参数值带入M

SymbolcB@ fyAsho即可算抗弯能力需要的底板厚度。

（3）底板抗剪能力。桩筏基础与筏板基础不同，通常不必验算抗剪强度，构造可以通过增加腋与增加抗剪钢筋来实现。

综上所见：桩筏基础底板厚度受以下几大因素影响：上部结构荷载、桩数、桩边长、混凝土抗拉强度、钢筋抗拉强度、受弯方向的跨度等。对比浅基础平板型筏板基础，可以得出影响筏板厚度的共性因素：即上部结构荷载、混凝土抗拉强度、钢筋抗拉强度、受弯方向跨度（柱跨度L）。根据文献[3]统计，跨度L小于等于3m时，弯矩对底板厚度影响程度小于冲切。跨度大于3m时，弯矩对底板厚度影响程度大于冲切。混凝土强度及跨度一定时，桩基截面尺寸对底板厚度影响不大，起不了控制作用。同样是上部结构荷载，此共性因素在两种基础的计算时候也不同，Fl在计算的时候为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，而基底净反力又由轴力设计值、上部结构传来弯矩产生，为基底土体对上部结构荷载所做出的反应，也就是说基底土体参与了冲切作用。反观桩筏基础上部结构荷载计算中p0仅为每层楼面净活载折算重量，基底土体并没有参与冲切作用，分析其中原因，筏板基础下只有土体，故要考虑基础与土体的共同作用及位移，桩筏基础底板下还有桩基，底板下土体与底板脱离也不影响其桩基受力性能。

参考文献：

[1]杨小平.[M].土力学及地基基础，2005，26（3）：241.244.

[2]《建筑地基基礎设计规范》（GB50007.2011）.66.86.

[3]马云凤，吕西林.高层建筑基础底板合理厚度的探讨，2014，4.7.

作者简介：万瑜，男，江西宜春人，硕士，中级，研究方向为岩土地下结构。