8.4.1 筏形基础分为梁板式和平板式两种类型,其选型应根据地基土质、上部结构体系、柱距、荷载大小、使用要求以及施工条件等因素确定。框架-核心筒结构和筒中筒结构宜采用平板式筏形基础。 e≤0.1W/A (8.4.2)
式中:W——与偏心距方向一致的基础底面边缘抵抗矩(m3);
表8.4.4 防水混凝土抗渗等级
8.4.5 采用筏形基础的地下室,钢筋混凝土外墙厚度不应小于250mm,内墙厚度不宜小于200mm。墙的截面设计除满足承载力要求外,尚应考虑变形、抗裂及外墙防渗等要求。墙体内应设置双面钢筋,钢筋不宜采用光面圆钢筋,水平钢筋的直径不应小于12mm,竖向钢筋的直径不应小于10mm,间距不应大于200mm。
τmax=(Fl/umh0)+αs(MunbcAB/Is) (8.4. 7-1)
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; Fl/umh0 ≤0.7βhpƒt/η(8.4.8)
式中:Fl——相应于作用的基本组合时,内筒所承受的轴力设计值减去内筒下筏板冲切破坏锥体内的基底净反力设计值(kN);
8.4.9 平板式筏基应验算距内筒和柱边缘h0处截面的受剪承载力,当筏板变厚度时,尚应验算变厚度处筏板的受剪承载力。 Vs≤0.7βhsƒtbwh0 (8.4.10)
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); Fl≤0.7βhpƒtumh0 (8.4.12-1)
式中:Fl——作用的基本组合时,图8.4.12-1中阴影部分面积上的基底平均净反力设计值(kN);
图8.4.12-1 底板的冲切计算示意 2. 当底板区格为矩形双向板时,底板受冲切所需的厚度h0应按式(8.4.12-2)进行计算,其底板厚度与最大双向板格的短边净跨之比不应小于1/14,且板厚不应小于400mm。
式中:ln1、ln2——计算板格的短边和长边的净长度(m); Vs≤0.7βhsƒt(ln2-2h0)h0 (8.4.12-3)
式中:Vs——距梁边缘h0处,作用在图8.4.12-2中阴影部分面积上的基底平均净反力产生的剪力设计值(kN)
8.4.14 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。 αm=1-αs (8.4.16)
式中:αm——不平衡弯矩通过弯曲来传递的分配系数; ![]() (图8.4.20a) 高层建筑与裙房间的沉降缝、后浇带处理示意 1—高层建筑;2—裙房及地下室; 3—室外地坪以下用粗砂填实;4一后浇带
2. 当高层建筑与相连的裙房之间不设置沉降缝时,宜在裙房一侧设置用于控制沉降差的后浇带,当沉降实测值和计算确定的后期沉降差满足设计要求后,方可进行后浇带混凝土浇筑。当高层建筑基础面积满足地基承载力和变形要求时,后浇带宜设在与高层建筑相邻裙房的第一跨内。当需要满足高层建筑地基承载力、降低高层建筑沉降量、减小高层建筑与裙房间的沉降差而增大高层建筑基础面积时,后浇带可设在距主楼边柱的第二跨内,此时应满足以下条件:
1)地基土质较均匀; 2)裙房结构刚度较好且基础以上的地下室和裙房结构层数不少于两层; 3)后浇带一侧与主楼连接的裙房基础底板厚度与高层建筑的基础底板厚度相同(图8.4.20b)。 3. 当高层建筑与相连的裙房之间不设沉降缝和后浇带时,高层建筑及与其紧邻一跨裙房的筏板应采用相同厚度,裙房筏板的厚度宜从第二跨裙房开始逐渐变化,应同时满足主、裙楼基础整体性和基础板的变形要求;应进行地基变形和基础内力的验算,验算时应分析地基与结构间变形的相互影响,并采取有效措施防止产生有不利影响的差异沉降。 8.4.21 在同一大面积整体筏形基础上建有多幢高层和低层建筑时,筏板厚度和配筋宜按上部结构、基础与地基土共同作用的基础变形和基底反力计算确定。 8.4.22 带裙房的高层建筑下的整体筏形基础,其主楼下筏板的整体挠度值不宜大于0.05%,主楼与相邻的裙房柱的差异沉降不应大于其跨度的0.1%。 8.4.23 采用大面积整体筏形基础时,与主楼连接的外扩地下室其角隅处的楼板板角,除配置两个垂直方向的上部钢筋外,尚应布置斜向上部构造钢筋,钢筋直径不应小于10mm、间距不应大于200mm。该钢筋伸入板内的长度不宜小于1/4的短边跨度;与基础整体弯曲方向一致的垂直于外墙的楼板上部钢筋以及主裙楼交界处的楼板上部钢筋,钢筋直径不应小于10mm、间距不应大于200mm,且钢筋的面积不应小于现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010中受弯构件的最小配筋率,钢筋的锚固长度不应小于30d。 8.4.24 筏形基础地下室施工完毕后,应及时进行基坑回填工作。填土应按设计要求选料,回填时应先清除基坑中的杂物,在相对的两侧或四周同时回填并分层夯实,回填土的压实系数不应小于0.94。 8.4.25 采用筏形基础带地下室的高层和低层建筑、地下室四周外墙与土层紧密接触且土层为非松散填土、松散粉细砂土、软塑流塑黏性土,上部结构为框架、框剪或框架-核心筒结构,当地下一层结构顶板作为上部结构嵌固部位时,应符合下列规定: 1. 地下一层的结构侧向刚度大于或等于与其相连的上部结构底层楼层侧向刚度的1.5倍。 2. 地下一层结构顶板应采用梁板式楼盖,板厚不应小于180mm,其混凝土强度等级不宜小于C30;楼面应采用双层双向配筋,且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25%。 3. 地下室外墙和内墙边缘的板面不应有大洞口,以保证将上部结构的地震作用或水平力传递到地下室抗侧力构件中。 4. 当地下室内、外墙与主体结构墙体之间的距离符合表8.4.25的要求时,该范围内的地下室内、外墙可计入地下一层的结构侧向刚度,但此范围内的侧向刚度不能重叠使用于相邻建筑。当不符合上述要求时,建筑物的嵌固部位可设在筏形基础的顶面,此时宜考虑基侧土和基底土对地下室的抗力。
表8.4.25 地下室墙与主体结构墙之间的最大间距d 8.4.26 地下室的抗震等级、构件的截面设计以及抗震构造措施应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定。剪力墙底部加强部位的高度应从地下室顶板算起;当结构嵌固在基础顶面时,剪力墙底部加强部位的范围尚应延伸至基础顶面。
条文说明
8.4.1 筏形基础分为平板式和梁板式两种类型,其选型应根据工程具体条件确定。与梁板式筏基相比,平板式筏基具有抗冲切及抗剪切能力强的特点,且构造简单,施工便捷,经大量工程实践和部分工程事故分析,平板式筏基具有更好的适应性。
式中:
表19 e/B值与整体倾斜的关系
高层建筑由于楼身质心高,荷载重,当筏形基础开始产生倾斜后,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,倾斜可能随时间而增长,直至地基变形稳定为止。因此,为避免基础产生倾斜,应尽量使结构竖向荷载合力作用点与基础平面形心重合,当偏心难以避免时,则应规定竖向合力偏心距的限值。本规范根据实测资料并参考交通部(公路桥涵设计规范)对桥墩合力偏心距的限制,规定了在作用的准永久组合时,e≤0.1W/A。从实测结果来看,这个限制对硬土地区稍严格,当有可靠依据时可适当放松。
关于公式(8.4.7-1)中冲切力取值的问题,国内外大量试验结果表明,内柱的冲切破坏呈完整的锥体状,我国工程实践中一直沿用柱所承受的轴向力设计值减去冲切破坏锥体范围内相应的地基净反力作为冲切力;对边柱和角柱,中国建筑科学研究院地基所试验结果表明,其冲切破坏锥体近似为1/2和1/4圆台体,本规范参考了国外经验,取柱轴力设计值减去冲切临界截面范围内相应的地基净反力作为冲切力设计值。 Munb=NeN-Pep±Mc
对于内柱,由于对称关系,柱截面形心与冲切临界截面重心重合,eN=ep=0,因此冲切临界截面重心上的弯矩,取柱根弯矩设计值。
对有抗震设防要求的平板式筏基,尚应验算地震作用组合的临界截面的最大剪应力τE,max,此时公式(8.4.7-1)和式(8.4.7-2)应改写为:
VsE ME
0.7 1.2
式中:
表20 内筒下筏板厚度比较
8.4.9 本条为强制性条文。平板式筏基内筒、柱边缘处以及筏板变厚度处剪力较大,应进行抗剪承载力验算。
对于上部为框架-核心筒结构的平板式筏形基础,设计人应根据工程的具体情况采用符合实际的计算模型或根据实测确定的地基反力来验算距核心筒h0处的筏板受剪承载力。当边柱与核心筒之间的距离较大时,式(8.4.10)中的Vs即作用在图38中阴影面积上的地基平均净反力设计值与边柱轴力设计值之差除以b,b取核心筒两侧紧邻跨的跨中分线之间的距离。当主楼核心筒外侧有两排以上框架柱或边柱与核心筒之间的距离较小时,设计人应根据工程具体情况慎重确定筏板受剪承载力验算单元的计算宽度。
图38 框架-核心筒下筏板受剪承载力计算截面位置和计算
关于厚筏基础板厚中部设置双向钢筋网的规定,同国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的要求。日本Shioya等通过对无腹筋构件的截面高度变化试验,结果表明,梁的有效高度从200mm变化到3000mm时,其名义抗剪强度(V/bh0)降低64%。加拿大M.P.Collins等研究了配有中间纵向钢筋的无腹筋梁的抗剪承载力,试验研究表明,构件中部的纵向钢筋对限制斜裂缝的发展,改善其抗剪性能是有效的。
表21 已建工程箱形基础双向底板信息表
表22 已建工程箱形基础双向底板剪切计算分析 8.4.14 中国建筑科学研究院地基所黄熙龄和郭天强在他们的框架柱-筏基础模型试验报告中指出,在均匀地基上,上部结构刚度较好,柱网和荷载分布较均匀,且基础梁的截面高度大于或等于1/6的梁板式筏基基础,可不考虑筏板的整体弯曲,只按局部弯曲计算,地基反力可按直线分布。试验是在粉质黏土和碎石土两种不同类型的土层上进行的,筏基平面尺寸为3220mm×2200mm,厚度为150mm(图39),其上为三榀单层框架(图40)。试验结果表明,土质无论是粉质黏土还是碎石土,沉降都相当均匀(图41),筏板的整体挠曲度约为万分之三。基础内力的分布规律,按整体分析法(考虑上部结构作用)与倒梁法是一致的,且倒梁板法计算出来的弯矩值还略大于整体分析法(图42)。
对单幢平板式筏基,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%,上部结构刚度较好,筏板厚度满足受冲切承载力要求,且筏板的厚跨比不小于1/6时,平板式筏基可仅考虑局部弯曲作用。筏形基础的内力,可按直线分布进行计算。当不满足上述条件时,宜按弹性地基理论计算内力,分析时采用的地基模型应结合地区经验进行选择。
图43 柱两侧有效宽度范围的示意
8.4.18 本条为强制性条文。梁板式筏基基础梁和平板式筏基的顶面处与结构柱、剪力墙交界处承受较大的竖向力,设计时应进行局部受压承载力计算。
图44 平面呈L形的高层建筑后浇带示意
8.4.21 室内模型试验和工程沉降观察以及反算结果表明,在同一大面积整体筏形基础上有多幢高层和低层建筑时,筏形基础的结构分析宜考虑上部结构、基础与地基土的共同作用,否则将得到与沉降测试结果不符的较小的基础边缘沉降值和较大的基础挠曲度。
图45 四幢地下仓库平板式筏基的整体挠曲变形曲线及柱子裂缝示意 图46 大底盘结构试验模型平面及剖面
8.4.23 中国建筑科学研究院地基所滕延京和石金龙对大底盘框架-核心筒结构筏板基础进行了室内模型试验,试验基坑内为人工换填的均匀粉土,深2.5m,其下为天然地基老土。通过载荷板试验,地基土承载力特征值为100kPa。试验模型比例i=6,上部结构为8层框架-核心筒结构,其左右两侧各带1跨2层裙房,筏板厚度为220mm,楼板厚度:1层为35mm,2层为50mm,框架柱尺寸为150mm×150mm,大底盘结构模型平面及剖面见图46。
图47 一层楼板板面裂缝位置图 图48 二层楼板板面裂缝位置图
8.4.24 试验资料和理论分析都表明,回填土的质量影响着基础的埋置作用,如果不能保证填土和地下室外墙之间的有效接触,将减弱土对基础的约束作用,降低基侧土对地下结构的阻抗。因此,应注意地下室四周回填土应均匀分层夯实。 |
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