高层建筑梁式筏板与板式筏板的应用

（北京新纪元建筑工程设计有限公司,北京,100038）

【摘 要】筏形基础具有刚度大、整体性好,以及抗震能力强等优点,近年来筏形基础由于其独特的优点在高层建筑设计中的应用也越来越多.但是很多设计或施工人员由于忽略了高层建筑自重大、结构平面复杂等特点,没有选择正确的基础类型,而影响了高层建筑的安全和使用.通过对筏板基础类型及特点的分析介绍,讨论了梁式筏板与板式筏板在设计与施工中应注意的问题,并深入研究了梁式筏板与板式筏板基础的优缺点以及在高层建筑中的应用,对于优化高层建筑的基础设计,保证人们的生命财产安全具有重要的理论和现实意义.

【关 键 词】高层建筑；筏形基础；应用

1引言

由于高层建筑可以节省大面积的建筑用地,减少市政建设投资,缩短建筑工程工期等优点,因此近年来高层建筑在建筑工程中的应用日益增多.但是多高层建筑结构与一般建筑不同,它是一种建筑面积、高度、自重大,结构平面布置、受力情况复杂的特殊性建筑,因此必须正确选择合理的高层建筑基础,以保证建筑工程的安全、投资和施工进度.目前高层建筑中比较常用的基础类型主要有箱型基础、桩基和筏型基础,桩基虽能有效满足建筑承载力和变形的要求,但是施工难度大、工期长、造价高；箱型基础由于设置了太多内墙,地下空间的利用率比较低；筏板基础由于具有刚度大、整体性强、抗震能力强、施工简便、工期短、技术质量易于保证等优点,它不仅能够有效结合地下室的埋深,利用天然地基这一补偿性基础,充分发挥地基的承载力,减小基础的沉降量,调整地基不均匀沉降,还可以满足地下大空间(如地下停车场、地下仓库、地下商场等)的要求.因此,当建筑物荷载较大,地基承载力较弱时,筏板基础逐渐成为高层建筑结构的首选基础方案.通过对筏板基础类型及特点的分析和介绍,讨论了梁式筏板与板式筏板在设计与施工中应注意的问题,并深入研究了梁式筏板与板式筏板基础在高层建筑中应用中的优缺点.

2高层建筑中的梁式与板式筏板基础

高层建筑物的基础选型应根据地基土条件,结合建筑物荷重、结构平面布置、抗震设防要求、受力特点、工期要求、施工难易及工程造价、周围建筑物和环境条件等因素,进行综合比较来确定.对于高度在60～100m的建筑物来说,上部荷载比较大,当下部地基承载力比较弱,简单的独立基础或条形基础就不能够适应地基变形的需要,而采用桩基由于入土较深,造价又较大时,可以考虑采用筏形基础.根据构造型式的不同,筏板基础的主要分为平板式筏板基础和梁板式筏板基础,筏形基础由于其底面积大,故可减小基底压力,同时也可提高地基土的承载力,并能更有效地增强基础的整体性,调整不均匀沉降,使基础可浅埋,减少了基坑开挖的土方量,施工方便,工期较短,但造价比条形基础略高.

2.1筏形基础的选用原则

对于高层建筑筏形基础的选择应按照以下几条原则.

2.1.1当上部荷载较大,地基土质软弱又不均匀,而柱下条形基础不能满足上部结构对变形和地基承载力的要求时,可采用筏形基础.

2.1.2当建筑物的柱距较小而柱的荷载又很大,或柱的荷载相差较大,可能导致基础产生较大的不均匀沉降时,可采用筏形基础.

2.1.3当建筑物需要较大的地下空间(如地下停车场、地下仓库、地下商场等)时,可考虑采用筏形基础.

2.1.4当风荷载及地震荷载对高层建筑物起主要作用,而要求基础必须有足够的刚度和稳定性时,可采用筏形基础.

2.2平板式筏板基础

平板式筏形基础的底板是一块厚度相等的钢筋混凝土平板,但在局部部位可以对筏板进行加厚处理.

平板式筏板基础适用于柱荷载不大、柱距较小且等柱距的情况,而且不受平面布置不规则的影响,较好地处理梁板式筏板基础中遇到的问题,有效提高筏板基础的整体刚度及调整应力和变形的能力.同时,平板式筏板基础还具有结构简单、内力传递简单明确、施工简便、施工工期短、施工质量易于保证、造价较低等优点,因此在工程中的应用比较广泛.

2.3梁式筏板基础

梁板式筏板基础与板式筏板基础的最大区别就是梁板式筏板基础带有肋梁.当上部建筑结构比较复杂,荷载又比较大时,而且地基软弱不均匀,平板式筏板基础不能满足这一承载力和变性要求时,可以将两根或两根以上的柱下条形基础中间用底板连接成一个整体,或是在纵、横两个方向上的柱下都布置肋梁、次梁,以扩大基础的底面积并加强基础的整体刚度.

一般来说与平板式筏基相比,梁式筏板基础受平面布置的影响较大,而且地基梁布置较复杂,节点处理不宜,而且施工工序较为复杂、施工工期较长、施工质量难于保证、造价较高.但是梁式筏板基础对于减少地基不均匀沉降,改善筏板内力分布,有效提高地基刚度都具有比较明显的优点.因此当地基承载力不均匀或者地基软弱时,或者上部荷载较大、柱网间距大的时候,可以考虑选用梁式筏形基础.

3筏板基础的结构设计与施工中应注意的问题

筏板基础的结构设计要综合考虑等多方面的因素,以保证筏板基础有较强的整体刚度、抗冲切和抗剪强度以及配筋等要求.

3.1平板式筏板基础

平板式筏板基础可近似按无梁楼盖设柱上板带和跨中板带(倒楼盖法)的计算方法进行计算.按照抗震构造要求可以在柱间设置板带,但是由于基础构件不需要太高的抗震延性所以在柱间和墙下可以不设暗梁.

3.2肋梁式筏板基础

肋梁式筏板基础在设计的时候,一般情况下宜将基础肋梁置于底板上面,如果地基不均匀或有使用要求时,可将肋梁置于板下,框架柱位于肋梁交点处.

3.3筏板基础的施工流程

筏板基础在建筑工程中并不常见,尤其在施工设备和施工工艺比较简单的条件下,要保证钢筋、模板、混凝土三部分的施工方法切实可行.因此筏板基础的施工要严格按照以下工序进行：桩基础施工→基坑开挖、同时做基坑支护→平整基坑土方→浇基坑防水垫层（如果有砖胎模也要做砖胎模）→做基筏板底防水涂→做防水保护层→绑扎筏板钢筋→浇灌筏板混凝土→养护混凝土.

4结束语

高层建筑基础的选型和设计,是整个结构设计中的重要组成部分,直接关系到整个建筑工程的施工进度和质量.因此,工程设计和施工人员应合分析拟建场地的岩土性质和上部结构特点,进行高层建筑的基础选型和设计.当上部荷载较大,地基土质软弱又不均匀,以致柱下独立基础或条形基础均不能满足地基承载力的要求时,可考虑采用筏板基础,来扩大基底面积,加强基础整体刚度,避免建筑物局部发生不均匀沉降.因此,高层建筑基础的选型应该因地制宜,选择合适的基础形式,除了要满足现行规范允许的沉降量和沉降差的限值外,整体结构应符合规范对强度、刚度和延性的要求,从而保证高层建筑的安全可靠、经济合理.