某多層商業(yè)建筑采用不同形式筏板基礎(chǔ)的特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)性分析

代華崗

(北京東方華太建筑設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司福州公司　福建福州　350001)

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某多層商業(yè)建筑采用不同形式筏板基礎(chǔ)的特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)性分析

代華崗

(北京東方華太建筑設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司福州公司福建福州350001)

通過一個(gè)實(shí)際工程，對兩大類型筏板基礎(chǔ)的7種不同形式進(jìn)行了橫向?qū)Ρ龋U述了各種形式筏板基礎(chǔ)的特點(diǎn)，以及應(yīng)用于該工程中的基礎(chǔ)造價(jià)對比。對比可知，有柱墩的平板式筏基造價(jià)最低，而無柱墩的平板式筏基造價(jià)最高。

筏板基礎(chǔ)；平板式；梁板式；柱墩；造價(jià)

1　工程概況

某框架結(jié)構(gòu)的商業(yè)建筑，地上4層地下2層，柱網(wǎng)尺寸為8.4m×8.4m，地面建筑高度為22.2m，地下室東西兩側(cè)各外擴(kuò)兩跨。建筑標(biāo)準(zhǔn)層平面如圖1所示。

建筑所在場地的地層分布情況及承載力特征值fak為：①層雜填土、②層粉質(zhì)粘土，fak= 100kPa、③層粉質(zhì)粘土，fak= 230kPa、④層粉質(zhì)粘土，fak= 140kPa、⑤層粉質(zhì)粘土夾粉土，fak= 180kPa、⑥層粉土夾粉砂，fak= 200kPa、⑦層粉質(zhì)粘土，fak= 180kPa、⑧層粉質(zhì)粘土，fak=200kPa、⑨層強(qiáng)風(fēng)化砂巖，fak= 350kPa、⑩層中風(fēng)化砂巖，fak= 1 000kPa，如圖2為該建筑范圍內(nèi)典型地層剖面(⑧～⑩層在該范圍內(nèi)地質(zhì)勘察未揭示)。

該建筑±0.000標(biāo)高相當(dāng)于黃海高程21.700m，-2層地下室地面建筑標(biāo)高為-9.500m。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告建議，可采用筏板基礎(chǔ)，選擇第②層粉質(zhì)粘土作為基礎(chǔ)持力層，或采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)，以第⑨層強(qiáng)風(fēng)化砂巖作為樁端持力層，樁長約30m。對比兩種基礎(chǔ)方案，筆者認(rèn)為采用樁基礎(chǔ)施工周期比筏板基礎(chǔ)長，經(jīng)濟(jì)性也比筏板基礎(chǔ)差，因此決定采用筏板基礎(chǔ)。但筏板基礎(chǔ)分為平板式和梁板式兩大類[1]，梁板式又存在梁向上和梁向下兩種形式，而且柱下是否設(shè)置柱墩對基礎(chǔ)計(jì)算結(jié)果也影響很大。本文將結(jié)合本工程的具體情況，對這幾種形式的筏板基礎(chǔ)的優(yōu)缺點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行一個(gè)簡要的對比分析。

2　各筏板基礎(chǔ)形式的特點(diǎn)

平板式筏基分為無柱墩的平板式筏基和有柱墩的平板式筏基，一般采用彈性地基梁模型或有限元模型進(jìn)行計(jì)算分析，采用彈性地基梁模型時(shí)，需設(shè)置柱間板帶來模擬地基梁，而有限元模型計(jì)算更為準(zhǔn)確。

無柱墩的平板式筏基采用等厚的筏板均勻布置在整個(gè)基底，一般以柱下沖切承載力控制筏板的厚度，根據(jù)筏板的受力特點(diǎn)將底板配筋劃分為柱下板帶和跨中板帶[2]。該筏板基礎(chǔ)底板平整，板厚一致，基礎(chǔ)墊層施工方便，底板外防水面積最小，施工速度快，模板工作量小，同時(shí)對地下室抗浮也有一定的貢獻(xiàn)。但存在混凝土澆筑量最大，混凝土水化熱影響較大，土方開挖量也較大的問題。本例柱距和荷載較大，經(jīng)過計(jì)算，筏板厚度取1 150mm，混凝土強(qiáng)度等級為C35。其典型配筋截面及做法如圖3所示。

有柱墩的平板式筏基則在沖切力大的柱下增加了柱墩，柱墩總厚度按沖切計(jì)算也為1 150mm，而柱墩以外的筏板厚度降為500mm，比上述等厚筏板做法明顯減少了混凝土的用量。但柱墩也分為向上和向下兩種，柱墩向下時(shí)，土方開挖量比等厚筏板明顯減少，底板外防水面積和墊層面積略有增加；柱墩向上時(shí)，土方開挖量則基本一樣，但增加了一道室內(nèi)土方回填的工作量。筏板配筋比較集中的配置在受力最大的柱墩部分，柱墩以外部分則較均勻地配置雙向鋼筋網(wǎng)。其典型配筋截面及做法如圖4、圖5所示。

梁板式筏基在各柱之間增設(shè)了基礎(chǔ)梁。基礎(chǔ)梁分為梁向上和梁向下兩種形式，考慮柱下基礎(chǔ)梁的抗剪承載能力，也可增設(shè)柱墩以減小梁高。梁板式筏基可采用彈性地基梁和筏板有限元兩種方式來計(jì)算，但設(shè)置柱墩的梁板式筏基則需采用有限元方式來計(jì)算。梁板式筏基因?yàn)樵黾恿说鼗?，從受力特點(diǎn)來說，筏板的反力首先傳給了基礎(chǔ)梁，基礎(chǔ)梁再把反力傳到柱下，因此其配筋也具有了明顯的梁板式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。

梁向下的梁板式筏基明顯減少了底板混凝土的用量，土方的開挖量也明顯減少，但基礎(chǔ)梁向下需開挖梁的基槽，對地基持力層的擾動較大，同時(shí)還需設(shè)置基礎(chǔ)梁磚模，也增加了底板外防水的面積，施工難度和時(shí)間也明顯增加。因此從考慮地基持力層的可靠性角度來講，一般較少采用梁向下的梁板式筏基方式。其典型配筋截面及做法如圖6、圖7所示。

梁向上的梁板式筏基與梁向下的混凝土及鋼筋用量上相當(dāng)，減少了底板外防水面積，施工對地基土擾動小，施工速度快。但土方開挖量增加，如果采用無柱墩的梁板式筏基，因?yàn)榱焊弑绕桨迨椒せ穸却螅练搅可踔链筮^平板式筏基，也加大了基坑支護(hù)的壓力；此外，梁向上增加了掛模，也加大了混凝土澆筑難度，同時(shí)還增加了一道室內(nèi)回填的工作量。但因其施工前期施工速度較快，對地基土擾動小，還是比梁向下的梁板式筏基應(yīng)用要多一些。其典型配筋截面及做法如圖8、圖9所示。

3　各筏板基礎(chǔ)形式的工程量對比

綜上，介紹了筏板基礎(chǔ)的幾種形式，并結(jié)合本工程確定了各種形式的筏板厚度和基礎(chǔ)梁高度。下文擬就本工程各種形式筏板基礎(chǔ)的相關(guān)工程量及造價(jià)進(jìn)行一個(gè)對比，以更清晰地體現(xiàn)不同筏板基礎(chǔ)形式的優(yōu)缺點(diǎn)。

筏板基礎(chǔ)長145.0m，寬61.8m，局部外凸，底面積為9 008m2，表1中的土方量為底板結(jié)構(gòu)面標(biāo)高至底板墊層底的土方量(墊層厚度100mm)，鋼筋用量未統(tǒng)計(jì)搭接、馬凳筋等構(gòu)造所需鋼筋的用量。估算造價(jià)套用的各單項(xiàng)價(jià)格為機(jī)械土方開挖外運(yùn)23元/m3，C15素混凝土墊層300元/m3，C35抗?jié)B商品混凝土380元/m3，底板卷材防水25元/m2，鋼筋及加工費(fèi)2 800元/t，磚模及單面粉刷305元/m3，木掛模49元/m2，人工土方回填及壓實(shí)52元/m3。

表1　筏板基礎(chǔ)工程量及造價(jià)對比表

表1顯示，造價(jià)最高的筏板基礎(chǔ)形式為無柱墩的平板式筏形基礎(chǔ)，混凝土用量大是其造價(jià)高的主要原因；造價(jià)最低的是柱墩向下的平板式筏形基礎(chǔ)，雖然與柱墩向上的平板式筏形基礎(chǔ)相比，其在混凝土用量、鋼筋用量、防水面積等方面略高，但在土方開挖和回填方面有明顯優(yōu)勢，且不需要柱墩側(cè)面的木掛模，因此總造價(jià)略低于柱墩向上的平板式筏基，應(yīng)該是最經(jīng)濟(jì)方便的筏板基礎(chǔ)形式。不過有柱墩的平板式筏基的整體剛度較小，對不均勻沉降的調(diào)節(jié)能力稍差，梁板式筏基在這方面則會更好一些。表1還顯示，在梁板式筏形基礎(chǔ)中，造價(jià)最高的是無柱墩梁向上的形式，其在土方開挖、鋼筋用量、木掛模和回填土量上都最大，故其造價(jià)明顯高出其他幾種形式，而其他3種形式的造價(jià)比較接近，以無柱墩梁向下的形式造價(jià)最低。但正如前述，這種形式的基槽開挖復(fù)雜，對原狀土擾動較大，較少采用，有柱墩梁向下的形式梁高減少了些，施工難度略小，但也存在原狀土擾動問題，因此有柱墩梁向上的形式更適合一些。

4　結(jié)語

綜上，基于本工程的經(jīng)驗(yàn)，筆者以為：對于與本文類似的柱網(wǎng)規(guī)則、受力均勻的結(jié)構(gòu)比較適宜采用有柱墩的平板式筏基；而對于一些柱網(wǎng)不規(guī)則，荷載不均勻的框架結(jié)構(gòu)、框剪或是剪力墻結(jié)構(gòu)則選擇梁向上的梁板式筏形基礎(chǔ)或無柱墩的平板式筏基更適合一些。當(dāng)然，對于不同的結(jié)構(gòu)類型和地質(zhì)條件，需要具體問題具體分析，對比選用適合的筏板基礎(chǔ)形式，也可以將不同的筏板基礎(chǔ)形式結(jié)合采用。

[1]GB50007-2011 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]11G101-3 混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖(獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)和樁基承臺)[S]. 北京：中國計(jì)劃出版社，2011.

Characteristics and economic analysis of a multi story commercial building with different forms of raft foundation

DAIHuagang

(Beijing SINO-SUN Architectural Design Engineering Co., Ltd,Fuzhou 350001)

This essay stated the characteristics of different raft foundations on analysis of horizontal comparison of seven different forms in two types through an actual project. This essay also analyzed the cost difference in this project and clearly stated upon comparison that,plate raft foundation with column piers is the most economic while that without column piers is the most expensive.

Raft foundation; Plate type; Beam-Slab type; Column pier; Cost

代華崗(1975.07-),男，工程師。

E-mail:364813314@qq.com

2016-06-12

TU47

A

1004-6135(2016)07-0072-05