独立柱基加防水板的设计

刘俊平

核工业第五研究设计院（450000）

1 受力分析

1）在独立柱基防水板基础中，防水板只用作防水，不考虑如一般筏板传递荷载给地基。独立柱基承担全部结构重量并考虑水浮力的影响。

2）作用在防水板上的荷载有地下水浮力qw，防水板自重qs及其上覆土和建筑做法重量qa。在建筑物使用过程中，由于地下水位变化，作用在防水板底面的水浮力也在变化，根据防水板所承担的水浮力的大小，可将独立柱基加防水板基础分为以下两种不同情况:1）当qw≤qs＋qa时，建筑物的重量将全部由独立基础传给地基（图 1a）；2）当 qw＞qs＋qa时，防水板自重及其上覆土和建筑做法不足以抵抗水浮力，这时候独立基础则成了防水板的一个支承点，分担防水板一部分水浮力，这就加大了独立基础的底部弯矩和剪力（图 1b）。

图 1（a） 独立基础

图 1（b） 独立基础的底部弯矩和剪力

3）在独基加防水板基础中，防水板是一种随荷载情况变化而变换支承情况的复杂板类构件，当qw≤qs＋qa时（图 1a），防水板及其上部重量直接传给地基土，独立基础对其不起支承作用；当qw＞qs＋qa时（图1b）,防水板在水浮力的作用下,将净水浮力（qw-（qs＋qa））传给独立基础，并加大了独立基础的弯矩数值。所以说当地下水位较高时，忽略防水板对独立基础内力的影响是不安全的。这就要求我们在实际工程设计中具体情况具体分析，采取相应的计算方法。

2 计算原则

在独立基础加防水板基础中，独基和防水板一般可以分开来单独计算。

2.1 防水板的计算

1）防水板是支承在四周独基上的复杂双向板，其计算可按复杂楼板模式或无梁楼盖双向板计算。

2）防水板上的荷载:恒载有板自重、覆土重、建筑地面做法重量以及地下室地面的设备重量；活载有地下室地面的活载。水浮力可以按照抗浮设计水位来确定。

3）对水浮力设计值的分项系数取值，当地下水位比较稳定时，按永久荷载考虑，取 1.35；当地下水位经常变化时，按可变荷载考虑，取1.4。

4）对水浮力控制的组合中，自重分项系数取1.0。

2.2 独立基础的计算

独立基础的计算关键之处在是否要考虑浮力较大时抗水板对独立基础内力的影响。这就要求我们在设计时要自己甄别，合理把握。

1）qw≤qs＋qa时，独立基础单独计算，只考虑上部结构荷载，按照建筑地基基础设计规范8.2.7计算即可。

2）qw＞qs＋qa时,要合理考虑水浮力对独基的影响,即要把防水板与独立基础相交处的水浮力代换为沿独立基础周边的线荷载和线弯矩；再计算出上部结构传来的荷载形成的地基反力作用下的剪力和弯矩；然后根据矢量叠加原理再进行独立基础的配筋计算。

3 构造要求

1）独立柱基防水板的混凝土强度易取C30～C40,为控制裂缝不宜大于C40。

2）为了使防水板不承受地基反力，又能约束柱基周围的土，在其下部铺设聚苯板，聚苯板的厚度既不能太厚也不能太薄，当密度为15kg/m3时，压缩厚度可达60%（聚苯板厚度50mm可压缩成20mm），所需厚度应根据柱基与主楼基础差异沉降值达到规范要求确定，并应注意柱基及主楼基础计算得到的沉降值乘以系数0.5～0.6后来确定世纪沉降差异值。

3）防水板钢筋与独基的连接详见国标图集《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》(11G101-3)96页。

4 设计建议

1）当地下水位在基础底面以下或高出基础顶面不多时,可不考虑防水板对独立基础的影响，单独计算各自的内力。

2）当抗浮水位较高,防水板不仅要承担水浮力，还会对独立基础的内力和配筋产生影响，这就要求我们在计算中要根据实际的受力状态，作出相应的调整。

3）考虑水浮力时应采用地质勘察报告中的抗浮设计水位值;若勘察报告中未提供明确的抗浮设计水位，则应采用当地历史最高水位。

[1]GB50007—2011,建筑地基基础设计规范[S].

[2]建筑地基基础设计方法及实例分析[M].中国建筑工业出版社,2007,12.