浅谈筏板基础与防水板基础的异同

辛庚华 王宝立

摘 要：本文分析平板式筏形基础、独立基础（条形基础、桩基承台）加防水板的基础形式在计算、构造上的不同之处，供设计人员参考。

关键词：平板式筏形基础；防水板

1 前言

建筑设计中，带地下室工程中经常会采用到筏板基础、独立基础（条形基础、桩基承台）加防水板的基础形式，两类基础形式有相似之处，但其在应用条件、计算模式以及构造上是不同，本文介绍两者的在计算构造上的不同之处。

2 概念

筏板基础是天然地基的一种基础形式，在地基持力层上铺设一块整体连续的等厚（或变厚度）钢筋混凝土基础板，具有调整不均匀沉降，整体性好、基础刚度大、受力均匀、施工方便等特点；适用于上部荷载较大、地基承载力较低且调整基础沉降为目的的多高层建筑。防水板常被用于独立基础（或条形基础）加防水板、桩基承台加防水板的基础形式，亦是在地基上铺设一块整体连续的钢筋混凝土基础板，但防水板只用来抵抗地下水浮力、防水板自重及其上荷载（恒+活），防水板自身不分担地基反力。

3 筏板基础

筏板基础分为梁板式和平板式两种，其选型应根据结构形式、荷载分布状况、施工条件等确定。平板式筏基较梁板式施工方便，土石开挖量少，工期短，经济性高，因此平板式筏基在工程中得到越来越多的应用。

《建筑地基基础设计规范》中规定，筏板厚度和配筋计算中应考虑上部结构、基础与地基土共同作用的基础变形和基底反力计算确定。工程设计中，筏板的计算方法大致分为两种计算模型，即倒楼盖法和弹性地基梁板法。具体为：

（1）弹性地基梁板模型采用的是文克尔假定，地基梁内力的大小受地基土弹簧刚度的影响，而倒楼盖模型中的梁只是铺钢筋混凝土梁，其内力的大小只与板传给它的荷载有关，而与地基土弹簧刚度无关。

（2）由于模型的不同，实际梁受到的反力也不同，弹性地基梁板模型支座反力大，跨中反力小；而倒楼盖模型中的反力只是均布荷载。

（3）弹性地基梁板模型考虑了整体弯曲变形的影響，而倒楼盖模型的底板只是一块刚性板，不受整体弯曲变形的影响。

（4）由于倒楼盖模型的底板只是一块刚性板，因此各点的反力均相同，由此计算得到的梁端剪力无法与柱子的荷载相平衡，而弹性地基梁板模型计算出来的梁端剪力与柱子的荷载是相平衡的。

此外，基床反力系数的取值对工程的基础造价影响较大，基床反力系数可根据地勘报告提供的数值或根据可靠经验取值，也可根据沉降试算结果进行反算，基床反力系数越大，筏板配筋越小。

《建筑地基基础设计规范》中对平板式筏基最小厚度规定不应小于500mm。筏板的计算厚度主要是由筏板抗冲切承载力来控制的，包含柱下冲切和内筒冲切。当局部柱（或墙）下的筏板，承受荷载较大且复杂，在设计中通常采用柱（或墙）下局部加厚的办法来满足筏板冲切要求。

式（1）、（2）、（3）为《建筑地基基础设计规范》中对平板式筏基柱下冲切的验算公式。由式（1）、（2）可以看出筏板厚度增大，致使有效板厚（h0）和临界截面周长（um）变大，从而抗冲切承载力增大，且增大的幅度与有效板厚近似平方关系。

4 防水板基础

在独基加防水板（见图1）、条基加防水板、桩承台加防水板基础中，防水板一般只用来抵抗水浮力，不考虑其地基承载能力，上部结构荷重全部由基础承担。施工中，防水板下需设置软垫层，为避免防水底板受附加力，在其地下设置聚苯板软垫层，以使防水板只抵抗水浮力不能承受地基反力。

作用在防水板上的荷载有：地下水浮力、防水板自重及其上建筑做法重量，以及人防荷载，均为荷载效应基本组合时的设计值，即水浮力起控制作用时的荷载设计值，而不是荷载标准值。在建筑使用过程中由于地下水位变化，作用在防水板底面的地下水浮力也在不断改变，因此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。随地下水浮力大小的变化，防水板受到的荷载也在变化，对独立基础产生的影响也在变化。当qw（水浮力）≤qa（建筑做法重）+qG（防水板自重）时，可认为防水板对独立基础的计算没影响，当qw≥qa+qG时，防水板的净水浮力传给基础，防水板在水浮力作用下对独立基础产生附加弯矩和剪力。

因此计算此类基础时，应分二步进行计算：第一步计算将柱、墙作为支撑防水板的不动支座，对防水板进行计算；第二步计算非防水板基础，如独立基础、桩承台等，此时应考虑防水板传递过来的荷载。如果水浮力大于防水板自重+防水板上的覆土重，应将该部分反力施加到其它基础上，计算出防水板对其它基础的弯矩和剪力的增大值。

防水板的厚度根据《地下工程防水技术规范》规定，地下防水混凝土结构厚度不应小于250mm；裂缝宽度控制不得大于0.2mm，并不得贯通。防水板的厚度也应按照冲切承载力要求、配筋计算及局部抗浮等条件确定。

5 结语

平板式筏板基础与独立基础（条形基础、桩基承台）加防水板的基础形式，作为常用的基础形式，其异同可以总结如下：

（1）防水板不能作为基础形式单独存在，不能分担地基反力，防水板的恒活不包括上部计算的恒活，只是板自身的恒活，独立基础（条形基础、桩基承台）作为防水板的支撑，防水板的荷载传递到独立基础（条形基础、桩基承台），防水板计算简单，费用低；筏板是一种基础形式，既可以承担上部荷载，也可承担水浮力，基础整体刚度大，计算复杂，费用高。

（2）构造要求不同，但其都需要计算抗冲切、抗剪、抗弯承载力。

参考文献：

[1] GB 50007-2011.建筑地基基础设计规范[S].

[2] GB 50108-2008.地下工程防水技术规范[S].

[3] 焦柯，吴文勇.高层建筑结构优化设计方法、案例及软件应用[M].北京：中国城市出版社，2016.