摘要:本文簡單介紹筏板基礎的承載力確定及變形計算，主要分析了板式筏板和梁式筏板基礎設計的方法及在設計過程中應注意的事項。
　　關鍵詞:筏板基礎,筏板有限元計算
　　
　　筏板基礎在許多結構類型中得到廣泛應用，無論是多層還是高層建筑，也無論是住宅還是公建等商業建筑。筏板基礎剛度大，整體性好，根據上部結構形式分為板式和梁式。在大型商業建筑中，因柱網較大，上部建筑荷載較大，常常采用梁式筏板；而小型公建或者低層住宅可以采用板式。不同形式有不同的設計計算方法，規范也有相應的規定與構造。筆者通過不同結構類型的筏板設計，簡單介紹一下筏板基礎的設計。
　　1筏板基礎承載力的確定
　　天然筏板基礎屬于補償式基礎，因此地基的確定有兩種方法。一是地基承載力設計值的直接確定法，它是根據地基承載力標準值按照有關規范通過深度和寬度的修正得到承載力設計值，并采用原位試驗(如標慣試驗、壓板試驗等)與室內土工試驗相結合的綜合判斷法來確定巖土的特性。二是按照補償式基礎分析地基承載力。一般的建筑都設有地下室，施工時地下部分土體將被挖除，地基承載力可考慮結構自重減掉被挖出土體的重量，即地基附加應力。只要地基承載力大于附加應力，再考慮規范的提高系數，即滿足設計要求，如果筏基底板適當向外挑出,則有更大的可靠度。
　　2天然筏板基礎的變形計算
　　地基的驗算應包括地基承載力和變形兩個方面，尤其對于高層或超高層建筑，變形往往起著決定性的控制作用。目前的理論水平可以說對地基變形的精確計算還比較困難，計算結果誤差較大，往往使工程設計人員難以把握。有時由于計算沉降量偏大，導致原來可以采用天然地基的高層建筑，不適當地采用了樁基礎，使基礎設計過于保守，造價提高，造成浪費.。變形計算一般采用各向同性均質線性變形體計算模型，用分層總和法計算。而計算出的自由沉降量往往同實測的地基變形量不同，這是受多種因素的影響造成的。主要原因是利用公式計算的建筑物沉降量只與基礎尺寸有關，而實測沉降量已受到上部結構與基礎剛度的調整，采用筏板基礎的高層建筑物，由于其荷載大、基礎寬，因而壓縮層深度大，與一般多層建筑物不同，地基不是均一持力層，因此應用規范地基變形計算與實際就會有一定的差別。
　　3筏板基礎的結構設計
　　筏板基礎的主要結構形式有平板式筏基和梁板式筏基，包括等厚度或變厚度底板和縱橫向肋梁。一般情況下宜將基礎肋梁置于底板上面，如果地基不均勻或有使用要求時，可將肋梁置于板下。框架柱位于肋梁交點處，在具體筏基設計時應著重考慮如下問題：
　　(1)應盡量使上部結構的荷載合力重心與筏基形心相重合，從而確定底板的形狀和尺寸。當需要將底板設計成懸挑板時，要綜合考慮上述多方面因素以減小基礎端部基底反力過大而對基礎彎距的影響；
　　(2)底板厚度由抗沖切和抗剪強度驗算確定。柱網間距較大時可在柱間設置加強板帶(暗梁加配箍筋)來提高抗沖切強度以減少板厚，決定板厚的關鍵因素是沖切，應對筏基進行詳細的沖切驗算；
　　(3)無肋梁筏板基礎的配筋可近似按無梁樓蓋設柱上板帶和跨中板帶(倒樓蓋法)的計算方法進行，精確計算可用有限元法。對梁式筏基，當肋梁高度比板厚大得較多時，可分別計算底板和肋梁的配筋，即底板以肋梁為固定支座按雙向板計算跨中和支座彎矩，并適當調整板跨中和支座的配筋；
　　(4)構造配筋要求：筏板受力筋應滿足規范中0.15%的配筋率要求，懸挑板角處應設置放射狀附加鋼筋等。設計人員往往配置受力鋼筋有余,構造鋼筋卻配置不足。
　　對于有限元計算筏板，現在有許多程序可以進行設計，以國內廣泛應用的PKPM的JCCAD為例簡單介紹。如果用戶要采用地基梁元法計算，務必要在需要的軸線上及板邊界的網格線上布置肋梁，，墻下筏板要將墻作為等寬度折算梁輸入，柱下平板要在柱網軸線適當的位置上布置板帶，否則將不能形成彈性地基梁的數據，或有些邊界梁將缺乏邊界板挑出長度信息，從邊界梁到挑出板的邊界這一段的配筋將無法用程序設計。對于板元法則無此要求，但采用板元法計算，還要進行交互配筋設計和繪制板筋施工圖時，則應設置梁或板帶。
　　a.地基梁
　　該菜單用于輸入各種鋼筋混凝土基礎梁，包括普通交叉地基梁，有樁無樁筏板上的肋梁，墻下筏板上的墻折算梁，樁承臺梁等。布置方法是先定義梁類型，然后用多種布置方式沿網格線布置。如梁有偏心，在布置前先用“參數設置”菜單設置偏心距。梁如要挑出，應現在“網格輸入”菜單重補充網格線，然后在此輸入。對于不同的梁，計算方法不同，梁類型定義輸入的參數略有不同，除按彈性地基梁元法計算的肋梁只需輸入肋寬，梁高兩個參數外（梁的其他參數都輸入也不影響正常運行），其他兩應輸入全部的參數。特別是板元法計算時，梁應設置一定的翼緣寬度，翼緣的厚度取板厚，梁高按實際高度。否則梁的剛度過小回導致梁的內力配筋過小，而板的相應位置的配筋過多。當采用彈性地基梁元法計算時，梁式基礎的肋寬、梁高、翼緣根高、翼緣邊高四個參數按實際情況填寫，翼緣寬度可按上部荷載的比例任意設定若干種截面類型（但應比梁肋寬些）。在程序運行“退出”菜單時會自動將平均設計反力與計算出的地基承載力比較，并詢問用戶是否輸入一個新的地基承載力/平均設計反力的比值，如是，程序將按目前梁翼緣寬度的相對比例，同步擴大或縮小各種梁截面類型的翼緣寬度，從而調整底面積大小達到地基承載力/平均設計反力的比值的預定值要求。對帶肋板式基礎按按實際情況填寫肋寬、梁高兩個參數，其他參數可不填寫。程序在進行梁元法計算時的梁翼緣根高和邊高由板厚確定。梁的翼緣寬度取值方法是將房間面積除以周長，得出的值作為周邊梁的一側翼緣寬，最后將兩側的翼緣寬相加就得到梁底總寬度。按這種方法計算出的總反力與總荷載是平衡的。對墻下筏板基礎可以采用梁截面定義法、也可采用[墻下布梁]菜單自動布置。墻下布梁方法布置的梁高與板厚相同，一律沿軸線居中布置。梁截面定義方法布置與帶肋板式基礎相同，只是將墻作為板肋處理，此時肋寬取墻厚度，梁高可按非墻下梁高度取，或取用戶認為適當的值。對于化成板帶的平板基礎，板帶無須定義，程序可自動升板結構規范確定板帶總寬度、柱下板帶寬度和跨中板帶寬度。一般而言，彈性地基梁基礎，墻下都要布梁，如果沒有布梁，也應該點一下“墻下布梁”菜單，這樣程序將自動生成一個與墻同寬、梁高等于板厚的砼梁。如果不布置梁，也應該布置板帶。
　　b.柱下平板與板帶
　　柱下平板基礎按彈性地基梁元法計算所必須運行，若采用板元計算平板時，最好也布置板帶，這樣可以使用板鋼筋交互設計和繪制板筋施工圖。板帶布置時無須定義，可采用多種方式沿柱網軸線布置。采用該方法計算應注意遵守規范有關的要求（一般柱網應正交，柱網間距相差不宜太大）。板帶布置的位置是一個較重要的問題，位置不同可導致配筋的差異。布置原則是將板帶視為暗梁，沿柱網軸線布置，但在抽柱位置不應布置板帶，以免將柱上板帶布置到跨中。
　　4結束語
　　高層建筑基礎選型是整個結構設計中的一個重要組成部分，直接關系到工程造價、施工難度和工期，因此應認真研究場地巖土性質和上部結構特點，通過綜合技術經濟比較確定。高層建筑的基礎選型應因地制宜，除基礎應滿足現行規范允許的沉降量和沉降差的限值外，整體結構應符合規范對強度、剛度和延性的要求。選用筏板基礎不是絕對的，而安全可靠、經濟合理才是基礎選型的標準。
　　
　　參考文獻
　　1 建筑地基基礎設計規范GB50007-2002
　　2 建筑樁基技術規范JGJ94-2008
　　3 混凝土結構設計規范GB50010-2002
　　4 北京地區建筑地基基礎勘察設計規范DBJ11-501-2009