高层建筑结构的基础设计(4)

（2）梁板式筏形基础内力计算当框架的柱网在纵横两个方向上尺寸的比值小于2，且在柱网单元内不再布置次肋梁时，可将筏形基础近似地视为一倒置的楼盖，地基净反力作为荷载，筏板按双向多跨连续板计算，肋梁按多跨连续梁计算，如下图所示。由于基础与上部结构的共同作用，致使基础端部处的基底反力增加，

因此，边跨跨中弯矩以及第一内支座的弯矩值宜乘以1.2的系数。作用于筏形基础底板上的地基净反力可按450线所划分的范围，分别传到纵向肋梁和横向肋梁上去，在进行肋梁内力计算时，可将肋梁上的三角形和梯形分布荷载近似地化为等量均布荷载。为了减小基础底板的厚度，可在柱网间增设次肋梁，当底板区格边长之比大于2 时，基础底板按连续单向板计算，肋梁仍按连续梁计算。按上述方法计算的连续梁支座反力一般不等于柱荷载，如果二者差值较大，应作必要的修正，修正方法同条形基础计算的倒梁法。

3、配筋计算及构造

筏形基础的混凝土强度等级不宜低于C30，垫层厚度通常取100mm。当有防水要求时，混凝土的抗渗等级按规范要求。当采用刚性防水方案时，同一建筑的基础应避免设置变形缝。可沿基础长度每隔30～40m 留一道贯通顶板、底板及墙板的施工后浇带，带宽不宜小于800mm,且宜设置在柱距三等分的中间范围内。后浇带处底板及外墙宜采用附加防水层；后浇带混凝土宜在其两侧混凝土浇灌完毕两个月后再进

行浇灌，其强度等级应提高一级，且宜采用早强、补偿收缩的混凝土。

筏形基础的底板一般仅进行正截面承载力计算，肋梁应进行正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力计算。对平板式筏基，按柱下板带的正弯矩配置板内底部钢筋，按跨中板带的负弯矩配置板内上部钢筋。钢筋间距不应小于150mm，宜为200～300mm，受力钢筋直径不宜小于12mm。采用双向钢筋网片配置在板的顶面和底面。筏形基础的配筋除满足计算要求外，平板式筏形基础的底部和梁板式筏形基础的底板和肋梁，其纵横方向的底部钢筋尚应有1/2—1/3 贯通全跨，且其配筋率不应小于0.15%，顶部钢筋按计算配筋全部贯通。

采用筏形基础的地下室，其混凝土外墙厚度不应小于250mm，内墙厚度不应小于200mm。墙的截面除满足承载力要求外，尚应考虑变形、抗裂及防渗等要求。墙体内应设置双面钢筋，竖向和水平钢筋直径不应小于12mm，间距不应大于300mm。

六、箱形基础设计

箱形基础是由钢筋混凝土顶板、底板、外墙和内墙组成的空间整体结构，是高层建筑中广泛采用的一种基础形式。它具有很大的刚度和整体性，能有效地调节基础的不均匀沉降，常用于上部结构荷载大，地基软弱且分布不均匀的情况；由于箱形基础的埋置深度较大，周围土体对其具有嵌固作用，因而可以增加建筑物的整体稳定性，并对结构抗震有较好的效果；同时，因挖除了相当厚度的土层，减少了基础底板的附加压力，使高层建筑可以建造在比较软弱的天然地基上，形成所谓补偿性基础，从而取得较好的经济效果。但另一方面，由于形成箱形基础的纵横墙较多，而且墙上开洞面积也受到限制，当地下室要求有较大空间或建筑功能上要求较灵活布置时（如地下室作为商场、停车场等），就难以采用箱形基础。

1、箱形基础的补偿性及其利用

箱形基础的埋置深度一般较大，基础底面处的土自重应力

和水压力

在很大程度上补偿了由

于建筑物自重和荷载产生的基底压力。如果箱形基础有足够的埋置深度，使得基底土自重应力和水压力之和恰好等于基底压力，即

这说明施加于箱形基础底面上的压力等于开挖基坑时挖去土的重量，建筑物的重量全部由挖除土的重量所补偿。从理论上讲，基底附加压力等于零，在地基土中就不会产生附加应力，因而也就不会产生

地基沉降，亦不存在地基承载力问题，按照这种概念进行地基基础设计称为补偿性设计。但是，由于在施工过程中，基坑开挖解除了土自重，使基坑发生回弹，当建造上部结构和基础时，土体会再度受荷而发生沉降，在这一过程中，地基中的应力发生了一系列的变化，因此实际上不存在那种完全不引起沉降和承载力问题的理想情况，但如果能精心设计、合理施工，就能有效地发挥箱形基础的补偿作用。

当

时，基坑挖除的土和水的重量超过了应补偿的建筑物的全部重量，这类基础称

时，称为欠补偿性基础。根据经验，采用完全补偿性基础

2

为超补偿性基础；反之，当

要求的地下室深度见表12.4.1，表中上部结构层的平均重量按每层6.5 kN/ m 估算，地下室平均层高为4m。显然，埋置深度增大，箱形基础的补偿作用越大，但同时也带来土方量大，施工困难等问题，需要综合考虑。

2、箱形基础的一般规定

箱形基础的平面尺寸应根据地基土承载力和上部结构布置以及荷载大小等因素确定。外墙宜沿建筑物周边布置，内墙沿上部结构的柱网或剪力墙位置纵横均匀布置，墙体水平截面总面积不宜小于箱形基础外墙外包尺寸的水平投影面积的1/10。对基础平面长宽比大于4 的箱形基础，其纵墙水平截面面积不应小于箱基外墙外包尺寸水平投影面积的1/8。箱基的偏心距应符合要求。对与高层主楼相连的裙房基础，若采用外挑箱基墙或外挑基础梁的方法，则外挑部分的基底应采取有效措施，使其具有适应差异沉降变形的能力。

箱形基础的高度应满足结构的承载力和刚度要求，并根据建筑使用要求确定。为了使箱形基础具有一定的刚度，能适应地基的不均匀沉降，满足使用功能上的要求，减少不均匀沉降引起的上部结构附加应力，一般不宜小于箱基长度（不计墙外悬挑板部分）的1/20，且不宜小于3m。当建筑物有多层地下室时，可以仅将最下面一层或两层地下室设计为箱形基础，也可将全部多层地下室设计成箱形基础。

墙体是保证箱形基础整体刚度和纵、横向受剪承载力的重要构件。外墙沿建筑物四周布置，内墙一般沿上部结构柱网和剪力墙纵、横向均匀布置。要求墙体数量应满足，每平方米基础面积上墙体长度不少于400mm，墙体水平截面面积不小于基础总面积的10%，在长矩形平面箱形基础中，纵墙数量不少于墙体总量的60%。上述规定中，墙体均为毛长度和毛截面面积（不扣除洞口），基础面积也不包含底板外挑部分。

顶板、底板及墙体的厚度，应根据受力情况、整体刚度和防水要求确定。无人防设计要求的箱基，

基础底板不应小于300mm，外墙厚度不应小于250mm，内墙的厚度不应小于200mm，顶板厚度不应小于200mm。

箱形基础的墙体应尽量不开洞、少开洞或开小洞，洞口宜设在柱间居中部位，应避免开偏洞和边洞。洞口边缘至柱中心距离不宜小于1.2m，开口系数应符合下式要求

式中的墙面总面积指柱距与基础高度的乘积。

3、箱形基础基底反力计算

确定基底反力是箱形基础设计的关键问题，由于影响基底反力的因素较多，如土质、上部结构的刚度、荷载分布和大小、基础埋深、尺寸和形状等，精确地确定箱形基础基底反力是一非常复杂和困难的问题，可以按照弹性地基上的梁板理论计算，不仅工作量大，且计算结果与实测值比较差别较大，因此，至今尚没有一种可靠而实用的计算方法。

实测结果表明，在软土地区，纵向基底反力一般呈马鞍形，反力最大值离基础端部的距离约为基础长边的1/9—1/8，最大值为平均值的1.06—1.34 倍（图(a)）；在第四纪粘性土地区，纵向基底反力分布曲线一般呈抛物线形，最大反力值约为平均值的1.25—1.37 倍（图(b)）

我国《高层建筑箱形与筏形基础技术规范》在大量实测资料的基础上，提出了箱形基础基底反力实用计算方法，可称为“实测反力系数法”。该法将基础底面划分为若干个区格（如纵向8格，横向5 格或8 格），第i区格的基底反力可按下式确定

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