筏形和箱形基础-2-6.1基本要求.ppt

第六章 筏形和箱形基础,6.1 箱形及筏形基础设计的基本要求6.2 梁板式筏形基础6.3 平板式筏形基础6.4 箱形基础6.5 工程实例及实例分析6.6 筏形及箱形基础的常见设计问题,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,一、计算要求,本节说明筏形及箱形基础设计的基本要求，主要涉及：仅考虑局部弯曲（按基底反力直线分布假定）的简化计算、地基变形控制、上部结构嵌固部位的选取、后浇带的设置与处理、基础混凝土强度的确定、防水设计水位和抗浮设计水位的相互关系等问题。提出适合基础设计现状的“中点沉降调整法”及地下室结构构件（基础及地下室外墙等）的裂缝控制原则。,【要点】,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,1（地基规范第 8.4.10 条、箱筏规范第 5.3.9 条、混凝土高规第 12.2.3 条）当地基土比较均匀、上部结构刚度较好、梁板式筏基梁的高跨比（梁高取值应包括底板厚度在内）或平板式筏基板的厚跨比不小于 1/6，且相邻柱荷载及柱间距的变化不超过 20%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，筏基内力应按弹性地基梁板方法进行分析计算。,一、计算要求,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,【注意】本条要求可概括为表，当符合表中的条件时，高层建筑筏形基础可仅考虑局部弯曲作用，按倒楼盖计算（通过采取相应的构造措施考虑整体弯曲的影响）.,一、计算要求,筏形基础按倒楼盖法进行计算的条件 表,对表 6.1.1 中“比较均匀”和“刚度较好”的定量把握，应根据工程经验确定，当无可靠设计经验时，宜采用弹性地基梁板方法计算。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,一、计算要求,2（箱筏规范第 5.3.9 条）当地基比较复杂、上部结构刚度差，或柱荷载及柱间距变化较大时，筏基内力应按弹性地基梁板法进行分析。3（箱筏规范第 4.0.1 条）筏形（或箱形）基础的地基应进行承载力和变形计算，必要时应验算地基的稳定性。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,一、计算要求,4（地基规范第 8.4.2 条、箱筏规范第 4.0.5 条）筏形（或箱形）基础的基础底面应力按第二章第二节相关公式计算，非地震区不出现零应力区；地震区当基础底面地震效应组合的边缘最小压力出现零应力时，零应力区的面积不应超过基础底面面积的 25%。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,一、计算要求,5（箱筏规范第 4.0.6 条）当采用土的压缩模量计算筏形（或箱形）基础的最终沉降量 s 时，可按式（）计算：,（）,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,一、计算要求,（）,最终沉降量；,考虑回弹影响的沉降计算经验系数，无经验时取1.0;,沉降计算经验系数，按地区经验采用；当缺乏地区经验时，可按“地基规范”的有关规定采用；,基础底面处地基土的自重压力标准值；,相应于荷载效应准永久组合时，基础底面处的附加压力标准值；,回弹再压缩模量,压缩模量,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,一、计算要求,（）,相应于荷载效应准永久组合时，基础底面处的平均压力标准值；,6（箱筏规范第 4.0.7 条）当采用土的变形模量计算筏形（或箱形）基础的最终沉降量时，可按式（）计算：,基础底面宽度；,基础底面下第 i 层土变形模量，通过试验或按地区经验确定；,修正系数，可按表 6.1.3 确定。,按E 0计算沉降时的 系数 表,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,一、计算要求,7（箱筏规范第 4.0.8 条）按公式（）进行沉降计算时，沉降计算深度z n，应按式（）计算：,（）,与基础长宽比有关的经验值，按表 6.1.4 确定；,折减系数，按表 6.1.4 确定；,调整系数，按表 6.1.5 确定。,修正系数 表,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,一、计算要求,值和折减系数 表,调整系数 表,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,一、计算要求,8（箱筏规范第 4.0.9 条）筏形（或箱形）基础的整体倾斜值，可根据荷载偏心、地基的不均匀性、相邻荷载的影响和地区经验进行计算。9（箱筏规范第 4.0.10 条）筏形（或箱形）基础的允许沉降量和允许整体倾斜值应根据建筑物的使用要求及其对相邻建筑物可能造成的影响按地区经验确定。但横向整体倾斜的计算值,（）,筏形（或箱形）基础宽度；,建筑物高度，指室外地面至檐口高度。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,一、计算要求,10（箱筏规范第 5.1.3 条）当高层建筑的地下室采用筏形（或箱形）基础，且地下室四周回填土为分层夯实时，上部结构的嵌固部位可按表 6.1.6 的原则确定：,箱基规范和高层建筑混凝土结构技术规程要求不同！,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,一、计算要求,上部结构的嵌固部位确定原则 表,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,一、计算要求,地下室间距 表,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,二、构造要求,1（地基规范第 8.4.2 条、箱筏规范第、5.1.2 条）筏形基础的平面尺寸，应根据地基土的承载力、上部结构的布置及荷载分布等因素确定。对单幢建筑物，在地基土比较均匀的条件下，基底平面形心宜与结构竖向永久荷载重心重合。当不能重合时，在荷载效应准永久组合下，偏心距宜符合下式要求：,（）,与偏心距方向一致的基础底面边缘抵抗矩；,基础底面积。,【注意】,对基础偏心距e q的限制，其本质就是控制基础底面的压力和基础的整体倾斜，对于不同的建筑、不同类型的基础，其控制的重点各不相同。,与偏心距方向一致的基础底面边缘抵抗矩；,基础底面积。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,二、构造要求,1）对高层建筑由于其楼身质心高、荷载重，当整体式基础（筏形或箱形）开始产生倾斜后，建筑物总重对基础底面形心将产生新的倾覆力矩增量，而倾覆力矩的增量又产生新的倾斜增量，倾斜可能伴随时间而增长，直至地基变形稳定为止。为限制基础在永久荷载下的倾斜而提出基础偏心距的限值要求，采用的是荷载效应的准永久组合（当高层建筑采用非整体式基础时，建议也应考虑本条要求编者注）。,2）对其他类型的基础（非整体式基础编者注），则通过对基底偏心距的控制，实现对基底压力和整体倾斜的双重控制，采用的是荷载效应的标准组合。,3）比较式（）与式（）可以发现，规范对整体式基础（筏基及箱基）的偏心距限值,较非整体式基础的偏心距限值,严格得多，仅为后者的10%。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,二、构造要求,2（混凝土高规第 12.1.9 条、地基规范第 8.4.3 条、箱筏规范第 5.1.6 条）高层建筑基础的混凝土强度等级不宜低于 C30。当有防水要求时，混凝土抗渗等级应根据地下水最大水头与防水混凝土厚度的比值按表 6.1.8 采用，且不应小于 0.6Mpa。必要时可设置架空排水层。,基础防水混凝土的抗渗等级 表,表6.1.8 为老高规，按水头确定！新规范按埋深确定（过于粗）！,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,二、构造要求,3（地基规范第 8.4.14 条）筏板与地下室外墙的接缝、地下室外墙沿高度处的水平接缝应严格按施工缝要求施工，必要时可设通长止水带（图）。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,二、构造要求,【注意】,筏板与地下室外墙的接缝、地下室外墙沿高度处的其他水平接缝（梁板顶、梁板底）做法，应区别地下水位的不同情况，当筏板与地下室外墙的接缝、外墙与地下室楼层的接缝在地下水位以下，且水头较高时，应严格执行规范的本条规定（图）；当地下水头较低，或无地下水时，可采用混凝土墙内设置凹槽的方法（图）。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,二、构造要求,4（地基规范第 8.4.15 条）高层建筑筏形基础与裙房基础之间的构造应符合下列要求：1）当高层建筑与相连的裙房之间设置沉降缝时，高层建筑的基础埋深应大于裙房基础的埋深至少 2m。当不满足要求时必须采取有效措施。沉降缝地面以下处应用粗砂填实（图）；,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,二、构造要求,4（地基规范第 8.4.15 条）高层建筑筏形基础与裙房基础之间的构造应符合下列要求：,2）当高层建筑与相连的裙房之间不设置沉降缝时，宜在裙房一侧设置后浇带，后浇带的位置宜设在距主楼边柱的第一跨内。后浇带混凝土宜根据实测沉降值并计算后期沉降差能满足设计要求后方可进行浇注；,3）当高层建筑与相连的裙房之间不允许设置沉降缝和后浇带时，应进行地基变形验算，验算时需考虑地基与结构变形的相互影响并采取相应的有效措施。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,二、构造要求,1）本条第 2 款中规定：“当高层建筑与相连的裙房之间不设置沉降缝时，宜在裙房一侧设置后浇带，后浇带的位置宜设在距主楼边柱的第一跨内”。这样不仅可以消除施工期间主楼与裙房的差异沉降，还可避免设置后浇带所带来的与主楼相连处裙房基础的过大内力问题；,2）本条第 3 款规定容易误解为，只有当高层建筑与相连的裙房之间不允许设置沉降缝和后浇带时，才应进行地基变形验算。事实上，允许设置沉降缝和后浇带时，也应进行地基变形验算。当允许设置沉降缝时，应考虑相邻建筑对地基变形的影响；当允许设置沉降后浇带时，也应验算地基的变形，以考虑后浇带封带后地基的后续变形对结构的影响；,3）为保证高层与裙房之间粗砂回填密实，一般情况下缝宽不宜小于 500mm。,【注意】,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,二、构造要求,【注意】关于筏形基础钢筋间距“不应小于 150mm，宜为 200300mm”的规定，可理解为为确保混凝土施工质量而对基础顶面钢筋的布置要求，对基础底面钢筋的间距则可适当缩小（一般可取100mm）。,5（混凝土高规第 12.2.7 条）当满足地基承载力时，筏形基础的周边不宜向外有较大的伸挑扩大。当需要外挑时，有肋梁的筏基宜将梁一同挑出。周边有墙体的筏基，筏板可不外伸。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,二、构造要求,6（混凝土高规第 12.2.7 条）当满足地基承载力时，筏形基础的周边不宜向外有较大的伸挑扩大。当需要外挑时，有肋梁的筏基宜将梁一同挑出。周边有墙体的筏基，筏板可不外伸。,【注意】规范关于筏形基础周边不宜向外有较大的伸挑扩大的规定，主要是考虑防水施工要求。然而从结构受力角度看，适量的悬挑可以避免基础受力的突变，使基础受力均匀合理。因此，对本条规定应结合工程实际情况综合考虑。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,二、构造要求,7（箱筏规范第 4.0.2 条、混凝土高规第 12.1.7 条、地基规范第 5.1.3 条）在确定高层建筑的基础埋置深度时，应考虑建筑物的高度、体型、地基土质、抗震设防烈度等因素，并应满足抗倾覆和抗滑移的要求。,1）抗震设防区天然土质地基上的箱形和筏形基础，其埋深不宜小于建筑物高度的 1/15；2）当桩与箱基底板或筏板连接的构造符合规定时，桩箱或桩筏基础的埋置深度（不计桩长）不宜小于建筑物高度的 1/181/20；3）当建筑物采用岩石地基或采取有效措施时，在满足地基承载力、稳定性及基础底面零应力区要求的前提下，基础埋深可不受上述限制。当地基可能产生滑移时，应采取有效的抗滑移措施。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,二、构造要求,8（箱筏规范第 4.0.11 条、混凝土高规第 13.2.9 条、地基规范第 10.2.9 条）建在非岩石地基上的地基基础设计等级为甲级的高层建筑，均应进行沉降观测；对重要和复杂的高层建筑，尚宜进行基坑回弹、地基反力、基础内力和地基变形等的实测。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,9关于后浇带问题,后浇带的主要作用在于减小施工区段的结构长度，减少混凝土的收缩应力及消除施工期间的差异沉降等；习惯上可将后浇带分为沉降后浇带和伸缩后浇带。后浇带的设置要求见表。,二、构造要求,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,9关于后浇带问题,二、构造要求,后浇带的设置要求 表,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,9关于后浇带问题,【注意】1）基础后浇带的平面位置应结合基础以上结构布置综合考虑，宜设置在柱距三等分线附近（当后浇带位置可以上、下错开时，基础的后浇带宜设置在柱距的中部），以避开上部梁板的最大受力部位。后浇带应设置在钢筋最简单的部位，避免与梁位置重叠，上部框架结构后浇带可与基础后浇带平面位置错开，但必须在同一跨内（见图）；,图 6.1.4 后浇带的设置要点,二、构造要求,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,9关于后浇带问题,2）后浇带混凝土的浇注时机：（1）沉降后浇带，主要用以消除施工期间建筑物差异沉降对结构的影响，后浇带混凝土与其两侧混凝土的浇筑时间间隔应有足够的保证。（2）伸缩后浇带，主要用以减少混凝土收缩对结构的影响，后浇带的浇筑时间可适当前移；,图 6.1.4 后浇带的设置要点,二、构造要求,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,9关于后浇带问题,图 6.1.4 后浇带的设置要点,3）防水规范第 5.2.2 条规定：“后浇带处结构主筋不宜在缝中断开，如必须断开，则主筋搭接长度应大于 45 倍主筋直径，并应按设计要求加设附加钢筋”。上述规定与混凝土高规不完全一致，可按混凝土高规设计，同时防水规范的“按设计要求加设附加钢筋”可理解为为满足防水要求的而增设的细钢筋（如钢筋网片等），而不应是对两侧混凝土有较强约束作用的粗钢筋。,二、构造要求,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,（混凝土高规第 12.1.12 条）筏型基础及箱型基础，当采用粉煤灰混凝土时，其设计强度等级的龄期宜为 60 天或 90天。在满足设计要求的条件下，地下室内、外墙和柱子采用粉煤灰混凝土时，其设计强度等级的龄期可采用相应的较长龄期。,10关于基础混凝土,二、构造要求,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,三、结构设计的相关问题,1关于地下室防水混凝土的抗渗等级，地基规范与防水规范的规定不一致，此处一并列出，供比较分析。,1）地基规范的相关规定（第 8.4.3 条，注意：此条规定前后不一致）：筏形基础的混凝土强度等级不应低于 C30。当有地下室时应采用防水混凝土，防水混凝土的抗渗等级应根据地下水的最大水头与防渗混凝土厚度的比值，按现行地下工程防水技术规范选用，但不应小于 0.6MPa。必要时宜设架空排水层。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,三、结构设计的相关问题,2）防水规范的相关规定（第 4.1.3 条）：,注：1 本表适用于、级围岩（土层及软弱围岩）。2 山岭隧道防水混凝土的抗渗等级可按铁道部门的有关规范执行。,防水混凝土设计抗渗等级 表,1关于地下室防水混凝土的抗渗等级，地基规范与防水规范的规定不一致，此处一并列出，供比较分析。,该表用埋深确定抗渗等级！,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,三、结构设计的相关问题,2在确定上部结构的嵌固部位时，箱筏规范与抗震规范对地下室的层间侧移刚度与上部结构层间侧移刚度的比值要求不完全一致。,3当地下室顶板不能作为上部结构嵌固部位时，要求“上部结构嵌固在箱基或筏基的顶部”，对多层地下室欠合理。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,三、结构设计的相关问题,4防水设计水位和抗浮设计水位的相互关系,在结构设计中，经常会遇到防水设计水位和抗浮设计水位，其定义和适用范围及相互之间的关系见表。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,三、结构设计的相关问题,防水设计水位和抗浮设计水位的定义及相互关系 表,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,三、结构设计的相关问题,防水设计水位（也称设防水位）应综合分析历年水位地质资料、根据工程重要性、工程建成后地下水位变化的可能性等因素综合确定，对附建式的全地下或半地下工程的抗渗设计水位，应高出室外地坪标高 500mm（其中的 500mm 和表 6.1.11 中的 1m 为毛细水上升的高度）以上，其目的是为确保工程的正常使用。,1）防水设计水位（也称设防水位）,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,三、结构设计的相关问题,北京地区建筑地基基础勘察设计规范（DBJ 01-501-92）第 4.1.5 条规定：对防水要求严格的地下室或地下构筑物，其设防水位可按历年最高地下水位设计；对防水要求不严格的地下室或地下构筑物，其设防水位可按参照 35 年的最高地下水位及勘察时的实测静止地下水位确定。,1）防水设计水位（也称设防水位）,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,三、结构设计的相关问题,北京市建筑设计技术细则（结构专业）第 3.1.8 条规定：凡地下室内设有重要机电设备，或存放贵重物质等，一旦进水将使建筑物的使用受到重大影响或造成巨大损失者，其地下水位标高应按该地区 7173 年最高水位（包括上层滞水）确定；凡地下室为一般人防或车库等，万一进水不致有重大影响者，其地下水位标高可取 7173 年最高水位（包括上层滞水）与最近 35 年的最高水位（包括上层滞水）的平均值。防水设计水位主要用于建筑的外防水和确定地下结构的抗渗等级，重在建筑物的防渗设计，与抗浮设计及结构构件设计无关。,1）防水设计水位（也称设防水位）,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,三、结构设计的相关问题,抗浮设计水位（也称抗浮水位），国家规范没有明确规定，一般可按当地标准确定。在我国长江以南的丰水地区，地下水位高，对重要工程的抗浮设计应予以高度的重视。福建省防洪设计的暂行规定要求，对重大工程按室外地面以上 500mm 高度确定地下室的抗浮设计水位；而在我国北方的广大缺水地区，应根据水文地质情况及其地下水位的变化规律综合确定抗浮设计水位。对重大工程，一般宜进行抗浮设计水位的专项论证。,2）抗浮设计水位（也称抗浮水位）,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,三、结构设计的相关问题,抗浮设计水位重在结构整体的稳定验算及结构构件的设计计算，是影响结构设计的重要条件。北京市建筑设计技术细则（结构专业）第 3.1.8 条规定：地下室外墙、独立基础加防水板基础中的防水板等结构构件进行承载力计算时，结构设防水位（即抗浮设计水位）取最近 35 年的最高水位（包括上层滞水）。,2）抗浮设计水位（也称抗浮水位）,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,四、设计建议,1筏形基础的底部钢筋，其间距不宜小于 100mm。2地基规范的规定与防水规范的规定不完全一致，民用建筑工程的防水混凝土抗渗等级宜按混凝土高规确定。3按混凝土高规规定，表 6.1.8 仅适用于基础，对除基础以外的其他防水混凝土的抗渗等级，规范未予以明确，建议可参照表 6.1.8 确定。4防水规范第 4.1.3 条规定按工程埋深确定抗渗等级（表），未考虑混凝土构件厚度的影响，其做法过于粗放，建议不执行此条规定。5在基础混凝土抗渗等级、钢筋土保护层等确定过程中，凡相关结构设计规范有规定者，不宜按防水规范选用。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,四、设计建议,6在确定上部结构的嵌固部位时，应注意下列几点：,1）关于地下室的层间侧移刚度与上部结构层间侧移刚度的比值要求对地下室的层间侧移刚度与上部结构层间侧移刚度的比值（注意：楼层侧向刚度比计算时，不考虑地下室外围填土的作用）要求，筏基规范要求不小于 1.5，而抗震规范提出宜不小于 2 的要求，文献10 建议“可按有效数字控制”，使两本规范规定趋于一致。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,四、设计建议,6在确定上部结构的嵌固部位时，应注意下列几点：,2）地下室顶面不能作为上部结构嵌固部位时的嵌固部位确定问题,“抗震规范”未明确要求，而“箱筏规范”直接提出将上部结构嵌固“在箱基或筏基的顶部”的要求，编者认为“箱筏规范”的本条规定适合于地下室层数不多之情形，对多层地下室时，上部结构嵌固过深，概念不清晰，常导致设计不合理也很不经济。建议可按图 的要求，当地下室某层（图 6.1.1b 中为-2 层）的层间侧移刚度与上部结构首层的层间侧移刚度比值满足规范要求时，即可确定上部结构的嵌固位置（图 6.1.1b 中在-2 层顶面）。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,四、设计建议,7关于上部结构嵌固部位的问题讨论,2）从纯力学角度看，嵌固部位是一个点或一条线（如果拿这一死标准去衡量工程实际中的嵌固部位，显然很难满足），而从工程角度看，嵌固部位是一个区域，只有相对的嵌固，没有绝对的固定（实际工程中不存在纯理论的绝对嵌固部位）。,1）上部结构的嵌固部位，理论上应具备下列两个基本条件：,3）地下室顶面通常具备满足上述嵌固部位要求的基本条件，有条件时，应尽量将上部结构的嵌固部位选择在此。,（1）该部位的水平位移为零；（2）该部位的转角为零。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,四、设计建议,4）当地下室顶面无法作为上部结构的嵌固部位时：,（1）当为一层地下室时，可按“箱筏规范”的要求将嵌固部位取在基础顶面；（2）当为多层地下室时，可按图 6.1.1b的建议确定上部结构的嵌固部位。图 6.1.1b中的要求，就是在一定区域内满足对上部结构的侧向刚度比要求。而在结构设计时，应考虑地下室外围填土对地下室刚度的贡献及地下一层对上部结构实际存在嵌固作用，对地下室顶板采取相应的加强措施，对首层及地下一层的抗侧力构件采取适当的加强措施，必要时可采取包络设计方法12。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,四、设计建议,5）当地下室顶面无法作为上部结构的嵌固部位时，对上部结构嵌固部位的确定工程界争议较大，主要观点如下：,（1）套用“抗震规范”的规定，当下层的抗侧刚度与上层的抗侧刚度比,时，则才认为第i层为上部结构的嵌固部。,粗看起来上述观点似乎很有道理，其实不然，地下室的抗侧刚度之所以在通常情况下能大于首层许多，是因为，地下室通常设有刚度很大的周边挡土墙，一般情况下很容易满足,的要求，但是，在地下室平面没有很大突变、不增加很多剪力墙的情况下，要实现地下二层或以下各层其下层的侧向刚度大于上层 2 倍，则几乎是不可能的，最后的结果只有一个，就是嵌固在基础（或箱基）顶面；,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,四、设计建议,（2）套用“箱筏规范”的规定，直接将嵌固端取在基础（或箱基）顶面，或采用计算手段考虑土对地下室刚度的贡献。文献11第 4.3.1 条的规定为：“进行结构的内力与位移分析时，结构的计算嵌固端宜设于基础面。有地下室时可考虑地下室外墙的影响，用壳元或其他合适的单元模拟地下室外墙。当地下室层数较多时，可于地下二层及以下楼层设置土弹簧考虑土侧向约束的影响。土弹簧刚度的选取宜与室外岩土的工程性质匹配”。上述做法将带来诸多不确定问题：,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,四、设计建议,结构总的地震作用效应被放大（作为地方标准若其目的就是要高于国家规范，则可以理解）；嵌固端取在基础顶面，导致上部结构固定端的下移，抗震设计的强柱根在基础顶面位置，极不合理。把地下室对首层的实际约束作用，等同于刚度变化的一般部位，不安全；嵌固端取在基础顶面时，地下室的抗震等级如何合理确定的问题；嵌固端取在基础顶面，则对地下室各层的楼板是否应考虑加强问题，加强的原则如何准确确定；规定过于原则，不方便使用，如：地下一层模拟地下室外墙是否应考虑土对地下室的约束作用、土体弹簧的刚度取值等。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,四、设计建议,（3）要求在计算楼层侧向刚度比时考虑地下室外围填土对地下室刚度的贡献，这同样是一个似是而非的问题，若在计算楼层侧向刚度比时考虑地下室外围填土对地下室刚度的贡献（通常取回填土对结构约束作用的刚度放大系数为 35），则任何时候均能满足,的要求，而无须进行楼层侧向刚度比的验算。很明显这一观点是有问题的。,因此，在作为确定嵌固部位量化指标的楼层侧向刚度比计算中，只考虑结构的侧向刚度比（不考虑地下室外围填土对地下室刚度的贡献）是合理的，而在结构构件设计中，应考虑地下室外围填土对地下室刚度的贡献，并进行相关的设计计算。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,四、设计建议,8关于筏板计算,当采用弹性地基梁板法进行筏板设计计算时，其计算结果常不能令人满意。为此，编者提出如下设计建议，供读者参考：1）现有条件下，地基基础的设计计算在理论上还不很严密，基础计算的基本数据很粗糙，取值幅度很大，从严格意义上说，地基基础的计算属于估算的范畴，基础设计的最重要工作不仅仅是计算本身，因此，基础设计应以概念设计为主，在结构设计中不应追求过高的计算精度；,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,四、设计建议,8关于筏板计算,2）在设计计算中，应重视对筏板的简化：（1）当符合采用简化计算方法条件时，应优先考虑采用简化计算方法；（2）当可以不考虑地下室及上部结构刚度时，尽量不要采用考虑上部结构刚度影响的计算模型；（3）必须考虑地下室及上部结构刚度时，应尽量采用上部结构为刚性的倒楼盖设计法和上部结构刚度等代梁法等简单估算方法（注意：目前程序中采用的上部结构的刚度与荷载凝聚法，如：矩阵位移法与子结构法、上部结构刚度静力凝聚法和薄壁杆件到剪力墙的刚度回归法等，受使用条件的限制其计算结果均不理想，同时，在目前理论研究不十分成熟的情况下，从工程设计角度看，采用所谓的高精度计算法实无必要）；,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,四、设计建议,8关于筏板计算,（4）一般可不考虑剪力墙对基础刚度的贡献，可考虑上部结构对基础只传递荷载不传递刚度；（5）必须考虑剪力墙对基础刚度的贡献时，对剪力墙应进行必要的归并，应尽量在轴网上设置完整剪力墙（满跨或满格，不能采用无规律开洞墙等）；（6）荷载应力求简单，并进行必要的归并。当采用程序自动导荷的接力运行时，应对上部结构计算进行必要的归纳整理，消除那些对基础设计影响不大且有可能造成计算结果奇异的因素。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,四、设计建议,3）对墙、柱根局部加厚的筏板基础，程序只考虑局部加厚的抗冲切作用，而在弯矩作用下的配筋计算仍采用局部加厚前的筏板厚度，设计时应根据筏板的实际厚度进行局部调整；4）应注意对程序计算结果的归并整理，当局部计算位置（计算点）配筋很大时，应考虑基础各部位的共同工作，合理确定配筋范围，必要时与简化计算进行比较分析，综合取值。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,四、设计建议,1）设置施工后浇带的作用在于减少混凝土强度产生过程中的收缩应力，但其并不直接减少温度应力，不宜采用施工后浇带来解决结构超长的温度应力问题；2）施工后浇带应从受力影响较小的部位通过（如梁、板 1/3 跨度处，连梁的跨中等），不必设置在同一截面位置上，可曲折而行；应特别注意地下室与上部结构设缝位置的一致性问题；3）混凝土收缩需要相当长的时间才能完成，在其浇注完 60 天时，大致可完成收缩量的70%（注意：“防水规范”指出：混凝土的收缩变形在龄期为 6 周后才能基本稳定）；,9关于后浇带,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,四、设计建议,4）在后浇带内设置附加钢筋（大直径的纵向受力钢筋）的做法，加大了对后浇带两侧混凝土的约束，与设置后浇带的初衷相违背，不应采用；5）由于后浇带的存在时间比较长，在此期间，施工垃圾进入带内不可避免，因此施工图设计时，应留出空隙，便于清理（图）；,9关于后浇带,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,四、设计建议,9关于后浇带,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,9关于后浇带,6）当地下水位较高时，应考虑在基础施工完成后适当减少降水抬高地下水位（以节约降水费用，并减小因降水对周围已有建筑的影响等）的可能性，在基础后浇带下及地下室外墙后浇带侧采取加强措施：（1）以基础底板自重平衡上升的地下水位，当仅考虑基础底板作为地下水平衡重量（基础底板上未采取其他的压重措施）时，其地下水上升的高度:,从基础板底起算的地下水上升高度（m）,为后浇带两侧基础底板的厚度（m）；,四、设计建议,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,9关于后浇带,（2）基础底板后浇带下钢筋混凝土抗水板，按两端支承在基础底板上的钢筋混凝土单向板计算，其计算跨度（m）可取后浇带宽度+0.2，按水压为,设计计算；,（3）应确定施工期间的安全水位和警戒水位值，施工过程中应加强监测，当遇有突发事件时，应采取相应加大降水或增加基础底板压重的技术措施，确保安全；,（4）后浇带抗水板做法见图。,四、设计建议,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,9关于后浇带,（4）后浇带抗水板做法见图。,四、设计建议,图6.1.6 基础底板及外墙后浇带抗水做法,强调：问题比较多，属于薄弱环节，做不好会留下隐患。要求放松：板里面的钢筋要断，梁里面的钢筋可不断（不方便）。可配小而密的分布钢筋。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,10关于基础混凝土强度等级,1）基础为卧置于地面上的混凝土构件，其受力状态和上部结构构件有明显的不同，同时上部结构对基础的强度要求是伴随结构的施工过程而逐步提高的（高层建筑基础要达到满荷载，需一个较长的施工工期），基础的这一受力特点为基础采用长龄期混凝土提供了条件；2）由于基础的受力很大，有时需要较高的混凝土强度等级（如 C40），当混凝土强度高、体积大时，混凝土硬化过程中产生的水化热很大，同时由于水泥用量的增加，混凝土的干缩量也加大，处理不好极容易导致基础构件的开裂；,四、设计建议,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,10关于基础混凝土强度等级,3）基础设计中，可规定采用龄期为 45 天、60 天或 90 天的混凝土，这样在同一混凝土最终强度条件下，可以减少水泥用量，从而减小水化热，减少收缩量；4）可在混凝土中掺粉煤灰，并采用 60 天强度；5）在大厚板基础施工图中，应明确基础混凝土的龄期，取 60 天或 90 天；6）国内外资料显示，大厚板基础采用长龄期混凝土可获得较好的技术经济效果。,四、设计建议,地下室外墙的作用：抵抗土压力。地下室外墙中，龄期可以稍短，控制好回填时间。,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,11关于地下室的裂缝控制问题,1）对使用要求很高的重要地下室（如贵重设备间，使用中严禁进水的场所等），宜采取以下设计措施：（1）应严格要求基础及地下室外墙的防水质量；（2）控制基础及地下室外墙的裂缝宽度，当按构件边缘内力计算时，裂缝宽度应0.2mm；（3）必要时可设置地下室室内架空层或采取其他内部紧急排水措施，确保使用安全。,四、设计建议,规范里面没提，规范要求满足相关规范要求！,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,11关于地下室的裂缝控制问题,2）对使用要求不高的一般地下室（如地下车库等），可采取以下设计措施：（1）设计中考虑基础及地下室外墙的外防水作用，按一类环境确定基础及地下室外墙外表面的混凝土裂缝控制标准，裂缝宽度可控制在 0.3mm（确有把握时也可取 0.4mm），但外墙外表面的混凝土保护层厚度（即耐久性设计标准）可按二类环境确定。（2）基础及地下室外墙等结构构件按塑性设计方法设计；（3）构件的裂缝宽度验算中，采用支座边缘的内力；（4）在设计总说明中，明确提出地下室外墙外表面防水层的可更换要求。,四、设计建议,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,12“中点沉降调整法”,在基础设计计算中，由于选择不同的地基模型，会带来不同的计算结果，有时结果差异很大，而采用“中点沉降调整法”计算可避免基础设计计算中的模型化误差，其计算过程框图如下：,在“中点沉降调整法”中，基础的最终沉降量sc的确定是关键，应根据当地经验结合沉降计算综合确定。,四、设计建议,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,13关于地下室的抗浮验算问题,关于地下室的抗浮验算，国家规范和各地方规范及相关专门规范提出了不同的要求，应根据工程所在地和工程的具体情况执行相应的规定。当工程所在地无具体规定时，可参考执行下列相关规定：,1）建筑结构荷载规范GB 50009-2001 的规定：,2006 年版“荷载规范”第 3.2.5 条第 3 款规定：“对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，荷载的分项系数应按有关的结构设计规范的规定采用”。,在倾覆、滑移或漂浮等有关结构整体稳定性的验算中，永久荷载一般对结构有利，荷载分项系数一般应取小于 1。目前在其他结构设计中仍沿用单一的安全系数进行设计，因此，当其他结构设计规范对结构的倾覆、滑移或漂移的验算有具体规定时，应执行规范的规定，当没有具体规定时，对永久荷载的分项系数应按工程经验确定。,四、设计建议,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,13关于地下室的抗浮验算问题,2）新地基规范及广东省标准的规定：,广东省标准建筑地基基础设计规范DBJ 15-31-2003 第 5.2.1 条规定，地下室抗浮稳定性验算应满足式 6.1.6 的要求：,W地下室自重及其上作用的永久荷载标准值的总和；,F地下水浮力（标准值）。,四、设计建议,（）,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,13关于地下室的抗浮验算问题,北京市建筑设计技术细则（结构专业）第 3.1.8 条第 5 款规定：在验算建筑物之抗浮能力时，应不考虑活载，抗浮安全系数取 1.0。即满足式 6.1.7 的要求：,建筑物重量及水浮力的分项系数取 1.0。,建筑物重量（不包括活载）/水浮力1.0（）,四、设计建议,3）北京市技术细则,第一节筏形及箱形基础设计的基本要求,第六章 筏形和箱形基础,13关于地下室的抗浮验算问题,4）水池设计规程的规定,给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程CECS 138：2002 第 5.2.4 条规定：当水池承受地下水（含上层滞水）浮力时，应进行抗浮稳定验算。验算时作用均取标准值，抵抗力只计算不包括池内盛水的永久作用和水池侧壁上的摩擦力，抗力系数不应小于 1.05。,四、设计建议,