【名企】地基基础选型与基础底板设计2021+47P

2021.06.15内部资料，注意保密！本报告的任何部分都不可被擅自引用、复制和传播。汇报提纲P.

2Part.1Part.2Part.3地基基础选型简介防水板的设计筏板的设计1Part

1地基基础选型简介P.

3Part.1地基基础选型简介Part

1地基基础选型简介P.

4地基——本质上是岩土基础——本质上是结构地基与基础不是简单的结构与相互作用。基础的传力关系，而是存在互相影响因此，孤立的谈论基础选型很多时候没有意义，需要结合岩土地基来讨论基础选型才有意义。2Part

1地基基础选型简介P.

5《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011的基础形式分类：8基础8.1

无筋扩展基础混凝土基础毛石混凝土基础砖基础毛石基础灰土基础《工程结构设计基本术语标准》GB/T50083-2014《建筑地基基础术语标准》GB/T50941-2014三合土基础浅基础

shallowfoundation：8.2

扩展基础柱下独立基础墙下条形基础8.3

柱下条形基础柱下单向条形基础柱下交叉条形基础8.4

高层建筑筏形基础平板式筏基埋置深度不超过5m，或不超过基底最小宽度，在其承载力中不计入地基土对基础侧壁摩阻力的基础。深基础

deepfoundation：埋置深度超过5m，或超过基底最小宽度，在其承载力中计入地基土对基础侧壁摩阻力的基础。梁板式筏基8.5

桩基础混凝土预制桩混凝土灌注桩8.6

岩石锚杆基础Part

1地基基础选型简介P.

6《基础工程学》陈仲颐、叶书麟，1990年版《建筑地基与基础工程》黄熙龄，钱力航，2016年版第10章扩展基础与柱下条形基础10.1

无筋扩展基础**10.2

扩展基础10.3

柱下条形基础第11章基础梁的计算与分析11.3条形基础梁的计算11.4曲形基础梁的计算11.5交叉形基础梁的计算第12章筏形基础经典老书*老人新著*第13章箱形基础第15章桩基础第16章沉箱与沉井《基础工程》杨小平，2014年版第2章

天然地基上2.2.1

扩展基础ꢀꢀ2.2.2

联合基础ꢀꢀ2.2.3

柱下条形基础设计《基础工程》姜朋明，齐永正，2020年版第2章ꢀꢀꢀ2.2.4

柱下交叉条形基础ꢀꢀ2.2.5

筏形基础ꢀꢀ2.2.6

箱形基础ꢀꢀ2.2.7

壳体基础第3章

连续基础ꢀꢀ2.6ꢀ刚性基础ꢀꢀ2.7ꢀ扩展基础第3章ꢀ连续基础ꢀꢀ3.4ꢀ柱下条形基础ꢀꢀ3.5ꢀ筏形基础3.6

柱下条形基础ꢀꢀ3.6ꢀ箱形基础ꢀꢀ3.7

柱下交叉条形基础3.8

筏形基础与箱形基础第4章ꢀ桩基础第5章ꢀ沉井基础第4章

桩基础3Part

1地基基础选型简介P.

7一、分离式基础1.

无筋扩展基础无筋扩展基础2.

扩展基础1）柱下钢筋混凝土独立基础2）墙下钢筋混凝土条形基础Part

1地基基础选型简介P.

8二、连续基础1.

条状连续基础1）柱下单向条形基础2）柱下十字交叉条形基础2.

片状连续基础筏板基础4Part

1地基基础选型简介P.

9二、连续基础3.

箱型基础标题的基础底板是指有地下室结构的最底层结构板，包括筏板及防水板，但不包括支承防水板的基础或承台。三、桩基础箱型基础（一）按施工工艺分类（二）按承载性状分类（三）按使用功能分类（四）按挤土效应分类桩基础Part

1地基基础选型简介P.

10三、桩基础（一）

按施工工艺分类1.

预制桩1）预制钢筋混凝土桩2）预应力钢筋混凝土桩预应力空心方桩预应力管桩3）钢桩预应力空心方桩预应力管桩钢管桩H型钢桩2.

灌注桩1）钻（冲）孔灌注桩干作业成孔灌注桩长螺旋钻成孔灌注桩旋挖钻机成孔灌注桩（*）泥浆护壁成孔灌注桩潜水钻机成孔灌注桩回转钻机成孔灌注桩旋挖钻机成孔灌注桩（*）2）人工挖孔灌注桩3）沉管灌注桩和夯扩桩挖孔桩的护壁形式及空心桩构造5Part

1地基基础选型简介P.

11三、桩基础（二）按承载性状分类1.

摩擦型桩2.

端承型桩（三）按使用功能分类1.

竖向抗压柱2.

竖向抗拔桩3.

水平受荷桩4.

复合受荷桩（四）按挤土效应分类1.

挤土桩沉管灌注桩：（a）打桩机就位-（b）沉管-（c）浇筑混凝土-（d）边拔管边振动-（e）安放钢筋笼，继续浇筑混凝土-（f）成型；夯扩桩：（c'）浇筑扩底混凝土-（d'）内夯扩底

-（e'）安放钢筋笼，继续浇筑混凝土-（f'）成型2.

部分挤土桩3.

非挤土桩沉管灌注桩与夯扩桩的施工顺序四、沉箱与沉井（略）Part

1地基基础选型简介P.

12一、任何地基基础选型原则都必须服从因地制宜的原则•

当地材料、设备供应情况•

当地设计与施工经验•

特殊岩土地质情况•

抗浮设防水位的高低•

甲方诉求的优先级要点：示例：•

多方案全面的技术经济比较•

长春某项目非常适合采用CFG桩复合地基但采用了预应力管桩•

贵阳某售楼处甲方及勘察单位倾向采用人工挖孔桩•

张家口某项目采用1.5~2.0m深换填取代强夯来消除湿陷性6Part

1地基基础选型简介P.

13二、有条件的情况下，优先选择天然地基上的分离式浅基础•

天然地基•

分离式•

浅基础要点：•

天然地基承载力与变形参数•

上部结构的荷载水平条件：•

与基础相连竖向构件的类型与分布•

无地下室的正负零标高或地下室底标高与第一持力层的竖向关系•

抗浮设防水位的高低•

天然地基上的柱下独立基础（有地下室为独立基础+防水板）•

天然地基上的墙下条形基础（有地下室为条形基础+防水板）•

上二者混合的基础形式（有地下室为独立/条形基础+防水板）示例：Part

1地基基础选型简介P.

14三、仅当独立基础/条形基础的天然地基承载力或变形不满足要求时，可改为天然地基上的整体式基础•

整体式基础可满足承载力与变形要求•

在所有可行方案中具有比较优势要点：•

有梁板式筏基与平板式筏基及上返与下返之分•

独立/条形基础不满足承载力或变形要求•

独立/条形基础平面尺寸过大，几乎连成一片•

存在抗漂浮稳定问题或水浮力超过基底平均压力•

比较独基/条基下局部地基处理及短桩方案（预应力管桩与人工挖孔桩，尤其是无地下室的情况）条件：•

梁下返梁板式筏基：一般情况下不推荐采用•

梁上返梁板式筏基：一般情况下不推荐采用•

柱墩下返平板式筏基：一般情况下推荐采用示例：•

柱墩上返平板式筏基：需配重抗浮时、需在地面下走管线可采用7Part

1地基基础选型简介P.

15四、当独立基础/条形基础的天然地基承载力或变形不满足要求时，可考虑在独立基础/条形基础下进行局部地基处理的方案•

独立/条形基础（+防水板）+局部地基处理需优于整体式筏基•

局部地基处理可选择换填垫层与复合地基，有条件时可采用强夯•

当桩长较短且承载力较高时（中风化岩埋藏浅）桩基可能有优势要点：•

独立/条形基础下局部地基处理可满足承载力与变形要求•

无地下室结构（无需结构底板）更具优势•

无地下室结构水浮力对防水板的设计不起控制作用•

短桩方案（预应力管桩与人工挖孔桩）可能带来挑战条件：•

独立柱基下布CFG桩（哈尔滨某综合体裙房基础）•

剪力墙条基下布CFG桩（北京海淀冷泉某住宅项目）•

独立/条形基础下3:7灰土或级配砂石换填示例：•

建筑物范围内满夯+独立/条形基础下强夯置换（贵州修文某项目）Part

1地基基础选型简介P.

16五、当天然地基承载力或变形不满足整体式基础的要求时，分离式基础下局部处理也将不可行，可考虑整体式筏型基础下地基处理方案•

有适合的地基处理方案（强夯、换填、复合地基）•

与可选择的桩基方案相比有综合优势要点：•

当桩长较短且承载力较高时（中风化岩埋藏浅）桩基可能有优势•

局部地基处理方案不可行•

天然地基+整体式基础方案不可行•

筏基下地基处理方案可行且经济条件：•

存在抗漂浮稳定问题或水浮力超过基底平均压力时优选•

柱下或墙下布桩的桩基方案可能带来挑战•

剪力墙结构筏形基础下满堂均匀布CFG桩（大量项目）•

框架-核心筒结构筏基下按变刚度调平原则布CFG桩（威海某项目）•

特殊条件下的多桩型复合地基（北京朝阳区某项目长短桩复合地基）示例：8Part

1地基基础选型简介P.

17六、当天然地基或地基处理不满足承载力或变形要求，或其经济性受到桩基方案的挑战时，应可考虑桩基方案•

首先需因地制宜地选择2~3中适用的桩基类型•

结合当地市场情况进行多种桩基类型的技术经济比较要点：条件：•

结合地质剖面及当地规定考虑采用复合桩基的可能性•

优选柱下单桩或墙下单排桩的布桩方式（有地下室时加防水板）•

机械成孔灌注桩优先采用后注浆工艺•

天然地基或地基处理方案不可行•

天然地基或地基处理方案不具有经济性•

有适合于当地可行且经济的桩基方案•

基岩埋藏较浅地区的人工挖孔桩（重庆、贵阳等地）•

东南沿海省份的预应力管桩（上海、宁波、珠海等地）•

平原地区常用的长螺旋钻孔灌注桩（北京及河北平原地区）•

含卵石/碎石土层的旋挖成孔灌注桩（三门峡地区）示例：•

潜水钻、回转钻成孔的大直径超长灌注桩（超高层及沿海地区高层）Part

1地基基础选型简介P.

18小结：ü

天然地基方案VS地基处理方案X：首选天然地基方案；ü

局部地基处理方案VS满堂地基处理方案X：首选局部地基处理方案；ü

独立基础+防水板方案VS筏板基础方案X：首选独立基础+防水板方案；ü

平板式筏基方案VS梁板式筏基方案X：首选平板式筏基方案；ü

顶平下返式基础方案VS底平上返式基础方案X：首选下返式基础方案；ü

地基处理方案VS桩基方案X：首选地基处理方案；ü

墙下承台梁+防水板方案VS桩筏基础方案X：首选墙下承台梁+防水板方案；ü

桩筏墙下集中布桩方案VS桩筏均匀布桩方案X：首选墙柱下集中布桩方案。9Part

2防水板的设计P.

19Part.2防水板的设计Part

2防水板的设计P.

20防水板防水板是直接或间接卧置于地基土上、与其它基础类构件形成一个连续的基础底板，但不参与承受地基反力的板式构件。《建筑工程抗浮技术标准》JGJ

476-2019称为‘抗浮板’，鉴于防水板因抗浮水位高低而有不同功能，并非仅为抗浮，故本人沿用防水板。防水板常用于有地下室的建筑，与分离式基础、条状连续基础或桩基承台（梁）共同构成闭合的基础底板，形成‘独立基础/条形基础/桩基承台（梁）+防水板’的基础底板体系，其中独立基础/条形基础+防水板’是筏形基础的有力挑战者。10Part

2防水板的设计P.

21【工程中常见的两种形式】独立柱基/墙下条基+防水板体系承台（承台梁）+防水板体系与整体式筏型基础相比，防水板体系具有以下优势：1.

明显的成本优势2.

受力明确3.

传力路线简短直接4.

施工简便5.

有利于控制主楼与裙房（地下车库）间的差异沉降Part

2防水板的设计【实际优化案例】P.

22原设计梁板式筏基剖面图工程量计算单元示意钢筋用量基础底板方案计算单元量

单位面积量

总量优化设计独立柱基+防水板剖面图（kg）（kg/m2）（t）原梁板式筏基87491244034新独立柱基+防水板新方案节省4396435362.361.720272007仅钢筋工程即可节省造价1000多万元土方开挖及外运、室内回填及建筑面层可节省500万元原方案与新方案配筋示意11Part

2防水板的设计P.

23几何模型与边界条件建议采用通用有限元软件进行计算，并将柱下独基及墙下条基一同模拟进去，将墙、柱作为刚性支座，而将抗浮桩/抗浮锚杆当做防水板的弹性支座。123荷载与荷载组合防水板的荷载与边界条件均比较复杂，应全面考虑荷载及荷载组合，进行包络设计。地基土支承条件及支承刚度地基土对独立基础与防水板的支承刚度对防水板的受力状态也有很大的影响。与基础间的相对位移独立基础与防水板间的相对位移也是影响防水板受力状态的因素之一。4Part

2防水板的设计P.

24防水板自重经常性作用条件性作用偶然性作用板上附加恒载板上活荷载各种可能作用可能的水浮力可能的地基反力人防荷载相邻基础差异沉降12Part

2防水板的设计P.

25【防水板设计的典型问题】<典型问题1>水浮力控制的荷载组合：将独立基础与防水板作为两个独立构件分别计算（如图1），忽略了防水板对独立基础内力的影响（如图2），使基础设计偏于不安全。√图1

按独立构件的计算模型图2

水浮力控制时计算模型需要核查独立基础在水浮力组合下的配筋，并与静力荷载组合下的独立基础配筋进行比较，二者取大但不是叠加关系，即按包络设计。Part

2防水板的设计P.

26【防水板设计的典型问题】<典型问题2>恒活荷载控制的荷载组合：直接按变厚度筏板整体进行设计（如图1），导致防水板内力大幅增加，造成防水板设计偏于浪费。√图1

按变厚度筏板整体计算模型图2

独立基础与防水板在恒活工况下理想计算模型图1中平均基底净反力p远大于图2中防水板底反力p1独立基础与防水板分开设计，独立基础按常规设计，防水板按构造设计。13Part

2防水板的设计P.

27当出现以下四种情况之一者，防水板厚度及配筋应由计算确定：1）水浮力较大；2）板上恒活荷载较大；3）板跨较大且板下接近悬空；4）有人防荷载。水浮力控制的荷载组合——‘向上’的工况12一、有水浮力的防水板恒活荷载控制的荷载组合——‘向下’的工况零内力状态123二、无水浮力的防水板防水板相对于基础向下挠曲防水板相对于基础向上挠曲Part

2防水板的设计P.

28①水浮力控制的荷载组合“向上”工况q

0u净水浮力设计值荷载基本组合表达式：14Part

2防水板的设计P.

29①水浮力控制的荷载组合分析方法水浮力控制下的防水板计算模型1）等代框架梁法当独立基础的刚度远大于防水板刚度时，结果失真几何模型与边界条件2）有限元法利用有限元软件，同时模拟独立柱基与防水板的整体模型独立基础+防水板体系在水浮力控制下的整体模型3）简化分析方法防水板在净水浮力作用下受弯，此时独立基础相当于倒置无梁楼盖的托板（柱帽）而发挥作用，而上部结构的墙柱则作为倒置无梁楼盖的支座。仅适用于独立基础的刚度远大于防水板刚度的情况Part

2防水板的设计P.

303）简化分析方法Ø

当独立基础的刚度远大于防水板刚度时，可将独立基础视为防水板的支座；Ø

防水板被独立柱基分隔成的区格，按两种简化模①水浮力控制的荷载组合型计算，如右图所示。防水板简化计算模型（平面示意）两对边支承单向板模型四角支承双向板模型简化模型1简化模型1简化模型2两对边支承于基础：四角支承于基础：根据基础与防水板的厚度比决定采用固接或铰接查静力计算手册的弯矩系数即可求得内力完成配筋设计防水板简化计算模型（隔离体）简化模型20.1117ql20.1505ql2四角点支承的双向板模型的弯矩远大于两对边固结于基础的单向板的弯矩15Part

2防水板的设计P.

31①水浮力控制的荷载组合当水浮力控制且水浮力与结构自重相差不大时，常采用配重抗浮方案，此时防水板的附加恒载较大。有配重的抗浮设计若防水板下的天然土质较好，或经强夯、换填或复合地基处理过时，地基土可能具备平衡防水板上附加恒载与活荷载的能力，则防水板的弯曲效应可能并不突出。但当防水板下的地基土较差、或虚铺、或铺设易压缩材料时，则防水板在恒活荷载下的弯曲效应显著，且会造成防水板上荷载传递路径的改变（从竖向传递给岩土改为横向传递给基础），导致基础下的基底压力增大，造成地基承载力或基础强度不足等安全隐患。u

在采用配重抗浮的防水板下铺设聚苯板是既不安全又不经济的低劣操作！u

需确保防水板下的土质坚硬密实，且不应在防水板下铺设易压缩材料！Part

2防水板的设计P.

32①水浮力控制的荷载组合水浮力控制的抗浮设计水浮力控制，且水浮力较结构自重相差较大时，常需采用抗拔锚杆或抗拔桩的方案进行抗浮设计。此时抗拔锚杆或抗拔桩对抗水板的作用，可简化为抗水板的弹性支座，建议按有限元法进行计算。建议抗拔锚杆或抗拔桩尽量布置在跨中板带和柱上板带中部，可减小抗水板水浮力的作用效应。不建议增加配重法与抗拔锚杆法同时采用。采用抗拔锚杆进行抗浮设计的抗水板16Part

2防水板的设计P.

33②恒活荷载控制的荷载组合“向下”工况q向下工况荷载设计值dq

1.3q

1.5q荷载基本组合表达式：注：式中qw按最低水位取值，无最低水位时应取零！dalq

1.3q

1.5q

1.5qdalwPart

2防水板的设计P.

34②恒活荷载控制的荷载组合防水板自重不参与“向下”工况荷载组合类似于平放在桌面上的玻璃板防水板不会在自重下产生弯矩及剪力《地规》8.2.11条，基础底板弯矩计算未考虑基础自重及上土重17Part

2防水板的设计P.

35②恒活荷载控制的荷载组合分析方法恒活荷载控制的防水板计算模型1）有限元法Ø

考虑土与结构相互作用2）简化计算模型Ø

仅适用于“防水板相对于基础向下挠曲的受力状态“几何模型与边界条件独立基础+防水板体系在恒活荷载组合下的整体模型上部柱、墙以荷载的形式作用于基础顶面；地基土作为独立基础和防水板的面支承。仅当独立基础下地基土的面支承刚度不足而发生相对于防水板的沉降时，防水板下的地基土才以地基反力的形式作用于防水板，有点类似于水浮力的浮托作用。Part

2防水板的设计P.

36防水板下是否铺设聚苯板？②恒活荷载控制的荷载组合对于无配重抗浮的防水板，因建筑面层荷载量值有限，活荷载一般也不大（地下车库为2.5~4.0kN/m2），而且作为地下室底板的防水板一般较厚（一般不小于250mm），因此防水板的计算配筋大都较小，防水板配筋基本为构造控制，此种情况下是否铺设聚苯板对防水板的配筋影响不大。无配重抗浮防水板下易压缩材料对防水板的支承刚度不足，使防水板在附加恒载及活载作用下受弯（此时附加恒载可能会较大，计算配筋相应也较大），也会增加独立基础下的地基反力，对独立柱基下的地基承载力验算也有影响。因此当水浮力组合起控制作用且采用填充配重材料进行抗浮时，不应在防水板下铺设易压缩材料。配重抗浮18Part

2防水板的设计P.

37l

当不考虑人防荷载时，无水浮力的防水板存在三种可能的受力状态01021零内力状态032

相对于基础向下挠曲的受力状态3

相对于基础向上挠曲的受力状态Part

2防水板的设计P.

38①零内力状态对应于独立基础与防水板下的地基土密实且防水板能与独立基础同步沉降的情况。此时防水板既不会因底部悬空而发生在恒活荷载作用下的向下挠曲，也不会因基础沉降大于防水板沉降而使防水板承受向上的地基反力。此种情况的防水板厚度及配筋均可按构造取用。防水板构造厚度，一般取200~300mm不等，其中以250mm厚的居多；构造配筋一般从8@200到12@200不等。19Part

2防水板的设计P.

39②相对于基础向下挠曲的受力状态对应于防水板下的地基土虚铺或防水板下铺设聚苯板的情况，此时防水板下的地基土不能为防水板提供竖向支承作用，故防水板变成支承于独立基础而跨间无竖向支承的“悬空”板，类似于无梁楼盖的受力状态。此种情况无需配重抗浮。鉴于防水板厚度大且附加恒载与活荷载都不大，故此种情况的防水板厚度及配筋一般可直接按构造要求取用。当防水板厚度较薄或填充了较厚的覆土垫层时，需要进行向下工况的计算。Part

2防水板的设计P.

40③相对于基础向上挠曲的受力状态对应于基础相对于防水板发生明显沉降的情况。当地基土为中高压缩性土时，独立基础在传至基础顶部竖向荷载作用下发生下沉，同时带动防水板一起沉降的趋势，防水板下的地基土阻止防水板的沉降而产生地基反力，类似于平板式筏形基础的受传力模式。20Part

2防水板的设计P.

41③相对于基础向上挠曲的受力状态1）此种情况一般均由基础沉降偏大所致，应首先复核基础的绝对沉降与基础间的差异沉降是否满足规范要求，并采取降低基础沉降的措施；2）独立/条形基础+防水板体系假定上部荷载全部由独立/条形基础下的地基反力平衡，防水板因基础沉降而加载地基反力的过程伴随着基础下地基反力向防水板转移而卸载的过程，基础下基底压力的降低必然导致基础沉降的降低，客观上抑制了地基反力从基础向防水板的转移；可根据防水板的常用厚度、配筋及简化计算模型反推其容许荷载。如上图所示的简化模型，当防水板按厚250mm、配筋采用12@200时，反算抗弯承载力设计值为36.6kN*m，对应18.3kN/m2的外加荷载标准值。3）防水板在地基反力作用下向上挠曲变形的过程伴随着防水板与地基土脱离而卸荷的过程，客观上抑制了防水板下地基反力的增长；4）在防水板反作用力下地基土的塑性压缩变形会产生卸荷效应，客观上抑制了防水板下地基反力的增长；当防水板厚度不低于250mm时，其抗弯能力一般能抵抗地基反力导致的局部弯矩，无需在防水板下铺设聚苯板来对防水板进行卸载，但防水板下的土质应弱化而不应强化。5）根据塑性内力重分布理论，即便防水板在足够大的地基反力下达到塑性极限弯矩，也会因丧失继续承载更大地基反力的能力而将基底压力向基础转移。Part

2防水板的设计P.

42原则当防水板没有净水浮力作用且防水板上没有覆土层时，防水板实质是防潮板，其厚度及配筋均可按构造取用，双层双向通长配筋。构造厚度：无统一规定；一般取200~300mm，其中取250mm较为常见。构造配筋：一般从8@200到12@200不等。经验持力层为低压缩性土时（例如较为密实的粗砂、圆砾、卵石或岩层），防水板可取偏薄的厚度及偏小的配筋，而且此种情况也无设聚苯板的必要。反之，当地基持力层为高压缩性土时，则建议采用偏厚的厚度及偏大的配筋。建议21Part

2防水板的设计P.

43【案例】湖南长沙某商业项目地下室防水板配筋设计两层地下室，独立基础+抗水板，抗浮设计水头约为8.0m。基底持力层为强风化岩，承载力特征值fak=450KPa。优化前：抗水板厚度500mm，配筋12@100（0.23%）；优化后：抗水板厚度400mm，配筋12@140（0.20%）。图独立基础及抗拔锚杆布置图Part

2防水板的设计P.

44通长钢筋按构造配置，配筋率一般取0.15%~0.1%；阴影区范围内不满足计算配筋的采用附加短筋补足。22Part

2防水板的设计P.

45【独立柱基+防水板方案】的另一优势：当底层地下室为人防地下室时，可大幅降低作用于防水板上的人防等效静荷载。作用于防水板上的人防荷载取值《人民防空地下室设计规范》GB50038-20054.8.16

当甲类防空地下室基础采用条形基础或独立柱基加防水底板时，底板上的等效静荷载标准值，对核6B级可取15kN/m2，对核6级可取25

kN/m2，对核5级可取50

kN/m2。与同抗力级别的筏型基础相比约降低一半左右，设计时建议充分考虑这一有利因素。Part

2防水板的设计P.

460102防水板配筋由计算控制时••防水板上、下部钢筋需锚入基础一个锚固长度防水板配筋由构造控制时优化前防水板与筏板连接构造理论上将防水板钢筋锚入基础5d以上即可03基础钢筋不需锚入防水板优化后防水板与筏板连接构造23Part

3筏板的设计P.

47Part.3筏板的设计Part

3筏板的设计P.

4824Part

3筏板的设计P.

491）平板式筏基的结构总高度小于梁板式筏基的结构总高度2）平板式筏基较梁板式筏基的配筋量可大幅降低3）平板式筏基构造简单、施工方便梁板式筏基上返梁6.2.1

平板式筏形基础和梁板式筏形基础的选型应根据地基上质、上部结构体系、柱距、荷载大小、使用要求以及施工等条件确定。框架一核心筒结构和筒中筒结构宜采用平板式筏形基础。1）墙下平板式筏基一般采用无柱墩平板式筏基2）当筏板厚度由构造控制而非由冲切控制时，应选用无柱墩平板式筏基，否则应增设柱墩来控制板厚6.2.1

框架—核心筒结构和筒中筒结构的核心筒竖向刚度大，荷载集中，需要基础具有足够的刚度和承载能力将核心筒的荷载扩散至地基。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。1）可取消底板顶面以上的房心回填土及其质量隐患2）降低基坑开挖深度，减少挖填土方量3）地下室墙柱高度缩短，减少混凝土、钢筋与模板工程量4）挡土外墙及人防墙计算跨度减小，故内力及配筋减小5）地下室外墙外防水工程量降低6）房心回填土上的混凝土面层及配筋网片具备取消的可能***当采用配重抗浮时，应优选上返柱墩平板式筏基***平板式筏基下柱墩Part

3筏板的设计P.

501）用于抗冲切的柱墩平面尺寸较小2）土方开挖施工方便3）免砖胎膜4）垫层施工方便5）底板防水施工方便1）采用配重抗浮时1）用于抗冲切的下柱墩平面尺寸偏大2）需要人工修坡并需砌筑砖胎模3）垫层与防水施工相对复杂2）地面需要留设管沟时3）需检修的设备管线需走地面以下时4）业态不定的商业空间在没有配重抗浮的情况下，下返柱墩的综合经济性优于上返柱墩，因此越来越多的有识之士采用下返柱墩。25Part

3筏板的设计P.

51优化建议：将车库底板由梁板式筏基上返梁结构改为平板式筏基加下柱墩结构，将筏板顶标高抬高800mm，并取消地下车库底板顶面以上的覆土层及建筑面层，直接在结构层上做耐磨地面。优化建议车库基础底板优化前后两种方案对比示意图经甲方及顾问造价咨询公司测算，按上述优化措施改变基础形式、取消覆土垫层及建筑面层做法后，建筑结构综合造价降低500万元以上。Part

4

结构专业方案的案例分析P.

52原方案——梁板式筏基上返梁体系地下室外墙计算跨度4400mm优化后——平板式筏基顶平方案地下室外墙计算跨度3600mmm直接效果：内外结构墙高度减小800mm间接效果：结构计算跨度减小800mm，同时土压力荷载q2也按比例降至0.819q1，则最大弯矩降为原方案的0.819x3.62/4.42=0.548倍，最大弯矩降幅达45.2%！26Part

3筏板的设计P.

53Part

3筏板的设计P.

54抗冲切要求：柱对柱墩的冲切；柱墩对筏板的冲切；核心筒对筏板的冲切；梁板式筏基底板冲切抗剪切要求：核心筒边缘截面对筏板的剪切；梁板式筏基柱边缘处梁的剪切及板边缘处板的剪切抗弯要求：板厚应满足抗弯承载力要求且配筋率在适筋范围注意事项：当个别柱对柱墩的抗冲切厚度要求较大时，可以考虑增设抗冲切钢筋解决高层建筑：梁板式筏基≮

400mm，且区格短边净跨厚比≯

14；平板式筏基≮

500mm低层、多层建筑：一般不宜＜250mm，不应＜200mm经济厚度：配筋量最小但混凝土用量与构造配筋控制时的混凝土用量又相差不大时的筏板厚度。判定方法：底部附加钢筋与按0.15%配置的底部贯通钢筋的比例＞1.0影响因素：剪力墙间距较小且分布比较均匀，或持力层基床反力系数较高时均可取偏薄的板厚属于概念设计范畴，难有定量标准27Part

3筏板的设计P.

55Part

3筏板的设计P.

56无限刚28Part

3筏板的设计P.

57有限刚度Part

3筏板的设计P.

5829Part

3筏板的设计P.

59Part

3筏板的设计P.

60反力分布的影响局部弯矩最大局部弯矩较小整体弯矩最大局部弯矩较小上部结构刚度的影响

整体弯矩为零整体弯矩随上部结构刚度增加而降低30Part

3筏板的设计P.

611）基床反力系数K值的物理意义基床反力系数为使单位面积地基土产生起单位下沉所需施加的力，是地基土刚度的量化表现。基床反力系数越大，土体越不容易变形。基床反力系数K值的大小与土的类型、基础埋深、基础宽度、基础底面形状、基础的刚度及荷载作用的时间等因素有关。2）基床反力系数与基底反力的关系l

基床反力系数仅对弹性地基梁板模型有意义。对于倒楼盖模型不起作用；l

基床反力系数越小，基底反力分布越趋均匀（倒楼盖模型的反力分布相当于基床反力系数为零）；l

基床反力系数越大，基底反力分布越趋于向墙柱下集中（极端情况为墙柱荷载全部转化为局部接触压力，无跨中反力及局部弯矩，如墙柱下的岩石地基）；注意：基底反力分布模式不但与基床反力系数有关，也与基础的刚度有关。准确来说与基础/地基的刚度比有关，基础与地基的刚度比越大，越接近直线分布，反之则越向支座处（墙柱下）集中。图中对应于基床反力系数为零的倒楼盖模型，其直线分布的基底反力是基础底板计算的最不利荷载分布，是局部弯矩最大的情况。因此当出现倒楼盖模型比弹性地基梁板模型的计算配筋还小时，一定是弹性地基梁板模型的整体弯曲比较严重（竖向构件差异沉降比较显著），因而整体弯矩比较大的缘故。Part

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62基床反力系数K的推荐值地基的一般特性松软土土的种类K（kN/m3）1000~50005000~10000流动砂土、软化湿土、新填土流塑性粘土、淤泥及淤泥质土、有机质土软塑10000~2000020000~4000010000~3000030000~5000010000~1500015000~2500025000~4000015000~2500025000~4000040000~5000040000~10000050000~10000050000~100000100000~200000200000~1000000粘土及粉质粘土可塑软塑粘质粉土l

软件的默认值偏小，用户需根据持力层土质据实修改参数；l

采用刚性桩复合地基时，可根据褥垫层材料取其上限值；可塑松散或稍密中密中等密实土砂土密实稍密碎石土中密黄土及黄土粉质粘土l

采用换填垫层法时，可取垫层材料中间偏上值。硬塑粘土硬塑粉土密实土密实碎石土极密实土坚硬土人工压实的填粉质粘土、硬粘土冻土层软质岩石、中等风化或强风化的硬岩石

200000~1000000岩石微风化的硬岩石弱土层内的摩擦桩100000500005000~150000800000桩基穿过弱土层达密实砂层或粘性土层的桩打至岩层的支承桩31Part

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63声明：‘正算法’与‘倒算法’（我的书中为‘反算法’）不是公认的专业术语，而是本人自创桩筏基础因墙柱与桩均可作为筏板的支座，故存在‘正算’与‘倒算’两种结构计算模型。模拟方法：以桩为固定或弹性支座、以墙柱内力为荷载并施加于筏板上的模型，该模型相对比较直观，但忽略了墙柱的竖向支承刚度及墙柱尺寸对内力计算的影响，仅仅取用墙柱传至筏板的荷载。应用情况：上部结构梁板分析采用的均为正算法，采用弹性地基梁板模型的分析方法本质上都是正算法；国外针对基础类构件采用正算法的比较多，其中基础类构件采用拉-压杆模型进行分析就属于正算法，采用SAFE软件进行桩筏有限元分析也是正算法。（）模拟方法：以墙柱为支座，而将桩顶反力（桩间土反力）作为荷载施加于筏板上的计算模型，该模型类似于倒楼盖模型，并能考虑墙柱支座的支承宽度及计入上部结构的刚度。应用情况：对于基础类构件而言属于传统的、常用的模拟分析方法，国内软件凡不考虑弹性地基梁板反力模型的基础类构件基本都采用倒算法模型，欧美国家针对一些相对简单的基础类构件也常采用倒算法。倒算模型：将桩顶反力及地基土的反力一起施加到筏板上进行计算；正算模型：除了输入桩的刚度外，还可施加等效于地基土支承刚度的面弹簧，并指定其刚度。Part

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641）有条件优先采用柱下单桩和墙下单排桩——可变为条形承台梁+防水板2）满堂布置应采用疏密有致的布桩方式，多在墙柱下布桩，少在跨中布桩3）尽量在不增加桩径的前提下提高单桩承载力——后注浆工艺4）有条件可利用桩间土承载力以减少桩数、优化布桩方式——复合桩基理论原方案：1.0m厚平板式筏基优化后：1.0m高条形承台梁+0.3m厚防水板32Part

3筏板的设计P.

65Part

3筏板的设计P.

66模式1——普通弹性地基梁——完全不考虑上部结构刚度影响的弹性地基梁法1）地基梁反力考虑地基梁与土的相互作用；2）墙柱等竖向构件不作为筏板的支座而仅考虑其传来的荷载；3）完全忽视上部结构刚度，竖向构件的差异沉降完全由基础来调节，差异沉降/整体弯曲完全取决于基础的刚度。与倒楼盖模型相比局部弯矩减小，但整体弯矩会大增（抗剪、框剪、框筒）。用户手册推荐采用，但笔者仅推荐框架结构采用；模式2——等代上部结构刚度的弹性地基梁1）地基梁反力考虑地基梁与土的相互作用；2）墙柱等竖向构件作为连接地基梁与等代结构梁（梁刚度与上部结构刚度等代）之间的链杆并传递荷载。需要输入上部结构层数、结构跨数及地基梁与上部结构梁的刚度比3个基本参数，因复杂而不推荐采用；模式3——上部结构为刚性的弹性地基梁——地基梁反力非线性分布的倒楼盖法1）地基梁反力考虑地基梁与土的相互作用；2）墙柱等竖向构件作为连接地基梁与近刚性等代结构梁（该梁等代上部结构刚度）之间的链杆并传递荷载。推荐剪力墙结构采用这种模型。模式4——凝聚SATWE上部刚度的弹性地基梁1）地基梁反力考虑地基梁与土的相互作用；2）将SATWE（或TAT）计算的上部结构刚度用子结构方法凝聚到基础上。《用户手册》认为该方法最接近实际工作状态，且非常适用于框架结构。但笔者认为此法虽可准确模拟整体弯曲，但会使局部弯曲失真（反力更趋于直线分布）。不适用于剪力墙结构，但对框架、框剪、框筒结构不失为最佳选项。必须勾选‘生成传给基础的刚度’项，否则程序将无法运行。模式5——普通梁单元刚度矩阵的倒楼盖方式——标准的倒楼盖模型1）地基反力均匀分布；2）墙柱节点没有竖向位移（墙柱等竖向构件作为梁板的支座）。符合《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.4.14条关于倒楼盖法的适用条件时才可采用，一般情况不推荐使用该方法。33Part

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67可接力SATWE、TAT及PMSAP上部结构计算模块，并能考虑上部结构刚度影响1）可适用于有桩或无桩的筏板、有肋梁或无肋梁的筏板及变厚度筏板；2）可以将独基、桩承台按筏板计算，用于解决多柱承台及复杂的围桩承台；3）可以将独基、桩承台与防水板一起计算，用于解决独基、桩承台之间的防水板的计算；4）可计算没有板的常规地基梁或基础拉梁。适用多种规范的计算方法：计算模型方式：1）天然地基（建筑地基基础设计规范）2）常规桩基（建筑桩基技术规范）3）复合地基（建筑地基处理技术规范）4）复合桩基（建筑桩基技术规范）5）沉降控制复合桩基（上海地基规范）1）弹性地基梁板模型2）倒楼盖模型3）单向压缩分层总和法——弹性解4）单向压缩分层总和法——弹性解修正注意事项：1）轴线不要随意删除2）注意子筏板与大筏板的关系3）注意柱墩厚度的输入4）有限元网格出现异形时需通过网格调整重新划分网格5）冲切计算不满足时建议手算或采用其它软件复核Part

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681）板元法可将梁板结合起来进行整体计算，且对梁的布置没有要求，可不必像梁元法那样必须形成交叉梁系且只能对梁与板分别进行计算。因此板元法比梁元法的适用范围更广；2）板元法的梁板均采用有限元法进行计算，梁板之间以及相邻板块之间的内力、位移都是协调的，模型精度与解算精度也均比梁元法要高；3）板元法的单元数量较多、计算参数也较多，对使用者的要求也更高；4）板元法计算软件的网格划分不尽如人意，容易出现狭长三角形等畸形单元，人为加辅助线等干预手段也很难凑效，造成有限元计算结果失真；5）后处理程序不够直观友好，既无法实现自动配筋，内力及配筋计算结果也比较凌乱，整理配筋数据的工作量很大。34Part

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69畸形有限元网格导致的计算结果异常Part

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70等值线与数字表示的弯矩图等值线与数字表示的Y向配筋图35Part

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71中国混凝土规范GB50010

的裂缝控制等级及裂缝宽度限值钢筋混凝土结构预应力混凝土结构环境类别裂缝控制等级

最大裂缝宽度

裂缝控制等级

最大裂缝宽度一二a0.30（0.40）0.200.200.10-三级三级二b二级一级三a、三b-欧洲混凝土规范EN1992-1-1：2004的裂缝宽度限值钢筋混凝土构件及无粘

有粘结预应力混凝土环境类别环境类别描述结预应力混凝土构件构件准永久荷载组合荷载长期组合X0

无腐蚀风险的构件、干燥环境下的钢筋混凝土构件XC1

干燥或永久水下环境的碳化腐蚀类别0.40.30.2潮湿、偶尔干燥的环境（如混凝土表面长期与水接XC2XC3触及多数基础）的碳化腐蚀类别中等潮湿环境（如中等湿度及高湿度室内环境及不受雨淋的室外环境）的碳化腐蚀类别0.2XC4

干湿交替的环境的碳化腐蚀类别中等湿度环境（混凝土表面受空气中氯离子腐蚀）的氯盐腐蚀类别XD1XD2XS1潮湿、偶尔干燥的环境（如游泳池、与含氯离子的工业废水接触的环境）的氯盐腐蚀类别0.3不出现拉应力1）欧标环境类别分类更细2）欧标裂缝宽度限值宽松3）欧标裂缝宽度计算值比国标小暴露于海风盐但不与海水直接接触的环境（如位于或靠近海岸的结构）的海水氯离子腐蚀类别XS2

持久浸没在海水中结构的海水氯离子腐蚀类别XS3

受海水潮汐、浪溅结构的海水氯离子腐蚀类别Part

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72《Eurocode2Worked

Examples》EXAMPLE7.336Part

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73美国规范则干脆不提供裂缝宽度的限值及有关计算方法，而是完全通过优化混凝土保护层的厚度及质量、完善配筋构造措施等方法来保证钢筋混凝土结构的耐久性。美国规范认为混凝土裂缝对钢筋防腐的作用存在争议，二者的相关性不大，而混凝土质量与保护层厚度对钢筋防腐会更有帮助。也正因如此，美国规范ACI318对钢筋的混凝土保护层最小厚度的限值要求明显大于中欧规范。此处摘抄ACI318-19的两段原文并对框选部分内容给出译文：R24.3.2：裂缝在钢筋腐蚀中的作用是有争议的。研究（Darwin等1985；Oesterle

1997）表明，在正常情况下，腐蚀与工作荷载水平下钢筋应力范围内的表面裂缝宽度没有明显的相关性。出于这个原因，ACI规范未对内部和外部暴露进行区分。R24.3.5：尽管已经进行了大量的研究，但是没有关于裂缝宽度的明确实验证据能够证明超过该宽度就存在腐蚀危险。暴露试验表明，混凝土质量、足够的压实度和充足的混凝土保护层对防腐的重要性可能大于混凝土表面的裂缝宽度。Part

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74《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》DBJ11-501-2009（2016版）8.6.5

梁板式筏形基础底板可按塑性理论计算弯矩。8.6.5

条文说明：当基础为梁板式筏型基础或平板式筏型基础时，其基础底板考虑以下因素一般可不进行裂缝宽度验算，但应注意支座弯矩调幅不要太大。1如8.6.3条条文说明所述筏型基础及箱形基础钢筋的实测应力都不大，一般只有20~50MPa，远低于钢筋计算应力；2设计人员计算基础底板时，一般采取地基反力均匀分布的计算模型，与实际地基反力分布不符，会使板裂缝宽度计算结果偏大；3目前设计人员一般采用现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010中裂缝计算公式进行裂缝宽度验算，而该公式只适用于单向简支受弯构件，不适用于双向板及连续梁，因此采用该公式计算的裂缝宽度不准确；4目前北京地区习惯的地下室防水做法是基础板下面均有防水层，因此对底板有较好的保护作用，这时对其裂缝宽度的要求可以比暴露在土中的混凝土构件放松。一般来说，只要设计时注意支座弯矩调幅不太大，混凝土裂缝宽度不致过大，而且数十年来大量工程有关筏型基础及箱形基础的钢筋应力实测表明，其钢筋应力都不大，混凝土实际上很少因受力而开裂，所以不会影响钢筋耐久性。李国胜老师的《多高层钢筋混凝土结构设计优化与合理构造》第二版

P12337Part

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77《16G101-3》中的筏板封边构造高碑店81号院筏板外挑封边构造外墙土压力产生的弯矩及在节点的分配地基反力产生的弯矩Part

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78Χ某项目优化前主楼与车库不同埋深处连接构造适用于埋深差异不大或筏板局部降板不多的情况优化前主楼与车库不同埋深处连接构造优化后主楼与车库不同埋深处连接构造39Part

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79优化前分阶开挖填素混凝土优化后分阶开挖填素混凝土进一步优化后砌砖胎模直立开挖Part

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80分阶直立开挖-外墙施工-回填砂石或灰土放坡开挖-外墙施工-回填砂石或灰土40Part

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81原设计挡土外墙加厚方案对挡土外墙加厚方案的改进二者取包络Part

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3筏板的设计P.

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3筏板的设计P.

85中南区域某项目地库：单层地下室，柱网间距8.1x8.1，覆土1.2m，天然地基承载力280kPa，原设计采用500mm厚的筏板基础+