筏板底板的设计荷载

筏板底板的设计荷载一、地下水位、地下水压通常地质报告中提供了两个设计水位，一个是抗浮水位，一个是最高水位或设防水位，前者是确定整体建筑抗浮稳定性验算的水压，依据DBJ15-31-2003建筑地基基础设计设计规范（广东省）第5.2.1条地下室抗浮稳定性验算应满足下式：W/F≥1.05其中：F—地下水浮力，此时不须要考虑水浮托力作用的荷载分项系数，水的重度为1000kg/m3(10KN/M3)F=10×H(H-按照抗浮水位确定的水头)W—地下室自重及其上作用的永久荷载标准值的总和（其标准值意义在于此时不须乘以0.9的荷载分项系数）用最高水位或者设防水位，确定地下室底板及外墙构件时，在地下水作用下应有足够的强度和刚度，并满足构件的裂缝宽度控制要求。另外DBJ15-31-2003在地下水作用的章节提出，如果岩土工程勘察报告中没有提供地下水的最高水位时(或者最高水位高于室外地坪标高时)，地下水设防水位可取建筑的室外地坪标高。此时，作用于地下室底板和地下室外墙水压力，是依据以上的两个设计水位为依据。此时，作用于地下室底板上的地下水压力：1、水位不急剧变化的水压力按永久荷载考虑—按设防水位确定的水头—水的重度10KN/M3或—水压作为永久荷载时的荷载分项系数（参见上海市地基基础规范）时设计应取和分别作为地下室底板和外墙设计荷载,为标准荷载,为设计荷载,前者控制裂缝,后者控制强度,配筋取大者.2、水位急剧变化的水压力按可变荷载考虑其中—水压作为活荷载的荷载分项系数—设计水位时的水头二、筏板基础的底板设计作用在筏板底板的荷载，一是上部结构，结构自重、水平荷载（风荷载、地震荷载）产生的基底压力。二是向上作用的人防荷载和由水浮力产生的水压力。以上几组荷载应如何组合，以保证设计的合理和保证结构的安全。其中当结构自重小于水浮力时，筏板底板的设计荷载应如何取值（特别是无上部建筑的地下车库地下水池等结构）？倘若为了抗浮，采用抗浮锚杆，此时抗浮锚杆的设计荷载如何取值？这是本文试图讨论的问题。一）、当无地下水情况时1、当无人防荷载作用时，底板承受上部结构传来的基底反力○1假定地基均匀，筏板为刚性板，基底反力按直线分布，此时筏板尺寸应符合以下要求。在竖向荷载作用下，基础底面压应力标准值按下式计算：其中—上部结构竖向构件轴力合力的标准值，=—竖向构件作用于基底轴力标准值—竖向构件合力作用点沿X、Y方向对筏板形心的偏心距—基础及基础以上填土重量之和。此时基底土压力应满足以下两式：，，其中－修正后的地基承载力特征值－风荷载引起的弯矩○2筏板的截面设计：依据荷载基本组合的基底平均净反力设计值确定底板厚度和抗剪、抗弯、受冲切验算和配筋。所谓净反力是指扣除基础自重和其上土重的反力设计值。当基础与底层竖向构件混凝土强度等级差10以上时，尚应验算局部受压承载力。2、当有人防荷载作用时：作用在地下室底板的人防荷载（见人民防空地下室设计规范（GB50038-94）第4.5.5条的qe3）与上部建筑自重标准值、顶板传来的静荷标准值，地下室自重标准值产生的地基反力，确定其底板的厚度和配筋。此时应注意：a、地基反力应取标准值b、不考虑活荷载的作用c、结构材料在偶然荷载作用时可提高强度取用。二）、当有地下水存在的情况1、当无人防荷载作用时：对于筏基和箱基基础，此时上部结构总荷载（包括基础底板自重）就等于基础板底总反力。(对于满堂红的群桩基础可以参考本节公式)假设—上部结构竖向构件轴力合力标准值（包括基础底板自重）—地下水对基础承托力（浮力）—作用在基础底板上均布标准荷载（总反力的标准值）—底板自重及作用在底板上的荷载标准值a)验算地基承载力时b)确定基础底板配筋和板厚时式中（P－P水）指被水浮力抵消后剩余结构竖向合力所产生板底反力标准值。地基反力的作用是因为上部结构竖向荷载的作用产生的反力，地下水的作用是土体内的承压水对基础的承托作用。当地下水的承托力抵消了上部建筑部分荷载的同时，地下水压力正作用于基础底板上，两者可视为正负抵消。此时基础的总反力为上部建筑总重产生的地基反力向上，作用于地下室底板上。基础底板的总反力可以理解分为两部分，一部分由地下水上托力提供，另一部分由板底地基土承担。因此此时验算地基承载力时，可以扣除地下水的上托力。但是应注意到地下水对基础承托力是在假设有在抗浮水位时才出现的，倘若地下水下降时，该承托力将消失。因此在确定地基土承载力是否足够的时候，偏于安全的是不应考虑的地下水。c)当地下水承托力大于结构自重的时候当地下水承托力大于结构自重，结构将上浮。这种情况是不允许的，应采取措施增加结构的自重或者设置抗拔桩。作用在基础底板上的附加重量可视为抵抗浮力的外力。此时底板上的作用荷载可以归纳为以下两个工况：当采用端承桩基的基础型式时，上部的重力荷载将由柱、墙直接传给桩基，而地下水的上托力必须通过底板的梁板传给柱底，此时为了抵抗上浮，墙、柱的桩基必须具有抗拔力，该抗拔力的大小，为水浮力减去结构自重的标准值。此时桩间基础底板应承受水压力，其设计荷载应为水浮力减去底板自重。当结构采用筏板、箱基时，应均匀满布锚杆，该抗拔锚杆总的抗拔力为水浮力减去结构总自重。锚杆只在于结构有向上位移倾向时，锚杆才起作用，此时整个建筑像置于水中飘浮体。结构底板应承受全部水浮力的作用。此时锚杆的作用尤如增加结构重量，使水浮力与结构总自重平衡。2）当有人防荷载作用时：作用在地下室底板上的人防荷载是因为结构受到顶板荷载后往下运动而使地基产生向上的人防荷重，作用于基础底板上。a)带桩基的防空地下室结构自重荷载和地下室顶板的人防荷载，可认为由桩的作用直接传至深层的土层中。底板有无人防荷载与土是否为饱和及桩类型有关，具体可详人防规范第4.5.17条规定。当有人防荷载时，人防荷载与水压力共同组合成为底板反力。当水压力大于上部恒载时该桩应同时为抗拔柱。b)不带桩基的防空地下室：当由上部结构自重以及地下室顶板人防荷载共同作用且结构自重大于水浮力时，人防底板地基反力计入人防荷载但不计入浮力，因此底板荷载组合中可不计入水压力。当然，当水浮力仍然是主导的时候，抗拔桩是不可缺少。抗拔桩的抗拔力与人防荷载无关。因为地下室顶板的人防荷载和底板上的人防荷载是相应而产生的。底板的人防向上荷载是因为人防顶板上荷载作用时，结构向下位移而产生的反力。抗拔力应是水承托上部结构重量差值。此时，结构自重加上抗拔力等于水压力。底板上荷载组合，应为水压力和人防荷载。另外发生核爆动荷载的同时出现最高洪水期的最高水位是可能的，因此底板上承受上部结构产生自重反力与人防底板荷载的组合荷载来设计底板配筋应是合理的，也是可行的。综合上述各种情况下的底板设计荷载取用归纳如下：—上部建筑的竖向荷载产生的地基反力—上部建筑的竖向荷载产生的地基净反力（扣除底板自重和作用于底板表面上荷载）—作用于底板下表面的水压力（,相应最高水位和最低水位的压力值）—基础承受的水浮力—抗浮锚杆的抗拔力—基础底板自重及底板上表面的荷载（标准值）（注：本文讨论的底板带桩基主要是指端承型桩基，对于摩擦型桩基，底板和桩共同承担上部荷载，两者有一定的荷载比例分配，可详有关文献。本文讨论的范围不包括此种类型。）