某多层商业建筑采用不同形式筏板基础的特点及经济性分析

代华岗

(北京东方华太建筑设计工程有限责任公司福州公司　福建福州　350001)



某多层商业建筑采用不同形式筏板基础的特点及经济性分析

代华岗

(北京东方华太建筑设计工程有限责任公司福州公司福建福州350001)

通过一个实际工程，对两大类型筏板基础的7种不同形式进行了横向对比，阐述了各种形式筏板基础的特点，以及应用于该工程中的基础造价对比。对比可知，有柱墩的平板式筏基造价最低，而无柱墩的平板式筏基造价最高。

筏板基础；平板式；梁板式；柱墩；造价

1　工程概况

某框架结构的商业建筑，地上4层地下2层，柱网尺寸为8.4m×8.4m，地面建筑高度为22.2m，地下室东西两侧各外扩两跨。建筑标准层平面如图1所示。

建筑所在场地的地层分布情况及承载力特征值fak为：①层杂填土、②层粉质粘土，fak= 100kPa、③层粉质粘土，fak= 230kPa、④层粉质粘土，fak= 140kPa、⑤层粉质粘土夹粉土，fak= 180kPa、⑥层粉土夹粉砂，fak= 200kPa、⑦层粉质粘土，fak= 180kPa、⑧层粉质粘土，fak=200kPa、⑨层强风化砂岩，fak= 350kPa、⑩层中风化砂岩，fak= 1 000kPa，如图2为该建筑范围内典型地层剖面(⑧～⑩层在该范围内地质勘察未揭示)。

该建筑±0.000标高相当于黄海高程21.700m，-2层地下室地面建筑标高为-9.500m。根据地质勘察报告建议，可采用筏板基础，选择第②层粉质粘土作为基础持力层，或采用预应力混凝土管桩基础，以第⑨层强风化砂岩作为桩端持力层，桩长约30m。对比两种基础方案，笔者认为采用桩基础施工周期比筏板基础长，经济性也比筏板基础差，因此决定采用筏板基础。但筏板基础分为平板式和梁板式两大类[1]，梁板式又存在梁向上和梁向下两种形式，而且柱下是否设置柱墩对基础计算结果也影响很大。本文将结合本工程的具体情况，对这几种形式的筏板基础的优缺点及经济性进行一个简要的对比分析。

2　各筏板基础形式的特点

平板式筏基分为无柱墩的平板式筏基和有柱墩的平板式筏基，一般采用弹性地基梁模型或有限元模型进行计算分析，采用弹性地基梁模型时，需设置柱间板带来模拟地基梁，而有限元模型计算更为准确。

无柱墩的平板式筏基采用等厚的筏板均匀布置在整个基底，一般以柱下冲切承载力控制筏板的厚度，根据筏板的受力特点将底板配筋划分为柱下板带和跨中板带[2]。该筏板基础底板平整，板厚一致，基础垫层施工方便，底板外防水面积最小，施工速度快，模板工作量小，同时对地下室抗浮也有一定的贡献。但存在混凝土浇筑量最大，混凝土水化热影响较大，土方开挖量也较大的问题。本例柱距和荷载较大，经过计算，筏板厚度取1 150mm，混凝土强度等级为C35。其典型配筋截面及做法如图3所示。

有柱墩的平板式筏基则在冲切力大的柱下增加了柱墩，柱墩总厚度按冲切计算也为1 150mm，而柱墩以外的筏板厚度降为500mm，比上述等厚筏板做法明显减少了混凝土的用量。但柱墩也分为向上和向下两种，柱墩向下时，土方开挖量比等厚筏板明显减少，底板外防水面积和垫层面积略有增加；柱墩向上时，土方开挖量则基本一样，但增加了一道室内土方回填的工作量。筏板配筋比较集中的配置在受力最大的柱墩部分，柱墩以外部分则较均匀地配置双向钢筋网。其典型配筋截面及做法如图4、图5所示。

梁板式筏基在各柱之间增设了基础梁。基础梁分为梁向上和梁向下两种形式，考虑柱下基础梁的抗剪承载能力，也可增设柱墩以减小梁高。梁板式筏基可采用弹性地基梁和筏板有限元两种方式来计算，但设置柱墩的梁板式筏基则需采用有限元方式来计算。梁板式筏基因为增加了地基梁，从受力特点来说，筏板的反力首先传给了基础梁，基础梁再把反力传到柱下，因此其配筋也具有了明显的梁板式结构的特点。

梁向下的梁板式筏基明显减少了底板混凝土的用量，土方的开挖量也明显减少，但基础梁向下需开挖梁的基槽，对地基持力层的扰动较大，同时还需设置基础梁砖模，也增加了底板外防水的面积，施工难度和时间也明显增加。因此从考虑地基持力层的可靠性角度来讲，一般较少采用梁向下的梁板式筏基方式。其典型配筋截面及做法如图6、图7所示。

梁向上的梁板式筏基与梁向下的混凝土及钢筋用量上相当，减少了底板外防水面积，施工对地基土扰动小，施工速度快。但土方开挖量增加，如果采用无柱墩的梁板式筏基，因为梁高比平板式筏基厚度大，土方量甚至大过平板式筏基，也加大了基坑支护的压力；此外，梁向上增加了挂模，也加大了混凝土浇筑难度，同时还增加了一道室内回填的工作量。但因其施工前期施工速度较快，对地基土扰动小，还是比梁向下的梁板式筏基应用要多一些。其典型配筋截面及做法如图8、图9所示。

3　各筏板基础形式的工程量对比

综上，介绍了筏板基础的几种形式，并结合本工程确定了各种形式的筏板厚度和基础梁高度。下文拟就本工程各种形式筏板基础的相关工程量及造价进行一个对比，以更清晰地体现不同筏板基础形式的优缺点。

筏板基础长145.0m，宽61.8m，局部外凸，底面积为9 008m2，表1中的土方量为底板结构面标高至底板垫层底的土方量(垫层厚度100mm)，钢筋用量未统计搭接、马凳筋等构造所需钢筋的用量。估算造价套用的各单项价格为机械土方开挖外运23元/m3，C15素混凝土垫层300元/m3，C35抗渗商品混凝土380元/m3，底板卷材防水25元/m2，钢筋及加工费2 800元/t，砖模及单面粉刷305元/m3，木挂模49元/m2，人工土方回填及压实52元/m3。

表1　筏板基础工程量及造价对比表

表1显示，造价最高的筏板基础形式为无柱墩的平板式筏形基础，混凝土用量大是其造价高的主要原因；造价最低的是柱墩向下的平板式筏形基础，虽然与柱墩向上的平板式筏形基础相比，其在混凝土用量、钢筋用量、防水面积等方面略高，但在土方开挖和回填方面有明显优势，且不需要柱墩侧面的木挂模，因此总造价略低于柱墩向上的平板式筏基，应该是最经济方便的筏板基础形式。不过有柱墩的平板式筏基的整体刚度较小，对不均匀沉降的调节能力稍差，梁板式筏基在这方面则会更好一些。表1还显示，在梁板式筏形基础中，造价最高的是无柱墩梁向上的形式，其在土方开挖、钢筋用量、木挂模和回填土量上都最大，故其造价明显高出其他几种形式，而其他3种形式的造价比较接近，以无柱墩梁向下的形式造价最低。但正如前述，这种形式的基槽开挖复杂，对原状土扰动较大，较少采用，有柱墩梁向下的形式梁高减少了些，施工难度略小，但也存在原状土扰动问题，因此有柱墩梁向上的形式更适合一些。

4　结语

综上，基于本工程的经验，笔者以为：对于与本文类似的柱网规则、受力均匀的结构比较适宜采用有柱墩的平板式筏基；而对于一些柱网不规则，荷载不均匀的框架结构、框剪或是剪力墙结构则选择梁向上的梁板式筏形基础或无柱墩的平板式筏基更适合一些。当然，对于不同的结构类型和地质条件，需要具体问题具体分析，对比选用适合的筏板基础形式，也可以将不同的筏板基础形式结合采用。

[1]GB50007-2011 建筑地基基础设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2011.

[2]11G101-3 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(独立基础、条形基础、筏形基础和桩基承台)[S]. 北京：中国计划出版社，2011.

Characteristics and economic analysis of a multi story commercial building with different forms of raft foundation

DAIHuagang

(Beijing SINO-SUN Architectural Design Engineering Co., Ltd,Fuzhou 350001)

This essay stated the characteristics of different raft foundations on analysis of horizontal comparison of seven different forms in two types through an actual project. This essay also analyzed the cost difference in this project and clearly stated upon comparison that,plate raft foundation with column piers is the most economic while that without column piers is the most expensive.

Raft foundation; Plate type; Beam-Slab type; Column pier; Cost

代华岗(1975.07-),男，工程师。

E-mail:364813314@qq.com

2016-06-12

TU47

A

1004-6135(2016)07-0072-05