高层建筑平板式筏板基础设计计算

高层住宅楼筏板基础的设计在现代城市的建设中，高层住宅楼如雨后春笋般拔地而起。

而作为支撑这些高楼大厦的重要基础结构，筏板基础的设计至关重要。

筏板基础具有整体性好、能有效调整不均匀沉降等优点，在高层住宅楼的建设中得到了广泛应用。

一、筏板基础的概念与特点筏板基础，简单来说，就是一块像筏子一样的钢筋混凝土板，将整个建筑物的底面积全部覆盖，把建筑物的荷载均匀地传递到地基上。

其主要特点包括：1、整体性好：筏板基础能够将上部结构的荷载均匀地分布到整个基础底面，有效地减少了不均匀沉降的发生。

2、稳定性高：由于基础面积大，对地基土的承载力要求相对较低，能够适应较软弱的地基条件。

3、抗渗性能强：对于地下水位较高的地区，筏板基础可以有效地抵抗地下水的渗透，保证建筑物的安全性。

二、高层住宅楼筏板基础设计的考虑因素在设计高层住宅楼的筏板基础时，需要综合考虑多个因素，以确保基础的安全性、经济性和合理性。

1、上部结构的荷载准确计算上部结构传递到基础的竖向荷载和水平荷载是设计的关键。

这包括建筑物的自重、使用活荷载、风荷载、地震作用等。

不同的荷载组合会对筏板基础的尺寸和配筋产生重要影响。

2、地质条件地质勘察报告提供的地基土的物理力学性质、承载力特征值、地下水位等信息是设计的基础。

根据地质条件，选择合适的基础持力层，并确定地基的处理方式。

3、沉降控制高层住宅楼由于高度较大，荷载较重，对沉降的要求较为严格。

设计时需要通过合理的基础尺寸和配筋，控制建筑物的沉降量和差异沉降，避免因不均匀沉降导致结构开裂和损坏。

4、抗浮设计在地下水位较高的地区，建筑物可能会受到地下水的浮力作用。

此时，需要进行抗浮设计，确保筏板基础能够抵抗地下水的浮力，保证建筑物的稳定性。

5、温度应力由于筏板基础的混凝土体积较大，在施工过程中会产生较大的温度应力。

设计时需要采取相应的措施，如设置后浇带、添加膨胀剂等，减少温度裂缝的产生。

三、筏板基础的设计计算1、地基承载力计算根据地质勘察报告提供的地基土参数，按照相关规范和公式，计算地基的承载力。

筏板基础计算pkpm平板筏基建模方法目前工程中，“柱下或者剪力墙下平板式筏板”在pkpm里计算，简单概括有三个方法:“倒楼盖”“弹性地基梁法”“桩筏筏板有限元计算”。

具体到用“弹性地基梁法”(即jccad中第三个菜单)计算“柱下或者剪力墙下平板式筏板”的操作步骤是什么，这个流程是什么下面具体罗列:1、首先要按地勘报告输入地质数据，用于沉降计算。

非常重要。

2、在菜单2中输入筏基模型，注意筏板一般要挑出，因此首先用网格延伸命令将网格向外延伸一个悬挑长度，然后定义并布置筏板，给出厚度和埋深，并做柱和墙的冲切验算，看看板厚是否满足要求，如不满足，可以加柱帽(注:加柱帽的功能在“上部构件”的菜单中)。

3、输入筏板荷载，如果是平板式基础，可以直接布置板带，程序自动确定板带翼缘宽度形成地基梁模型。

也可以不布置板带，直接定义地基梁形成梁元模型。

4、进入菜单3，按梁有限元法计算筏板。

首先需要计算沉降，这里有个非常重要的概念，就是地基模型的选用。

程序用模型参数kij(默认为0.2)来模拟不同的地基模型，kij=0的时候，为经典文克尔地基模型，kij=1的时候，为弹性半空间模型，不明白看教材。

一般软土取低值0~0.2，硬土取高值0.2~0.4。

其它参数不难理解，不赘述。

梁元法程序提供两种沉降计算模式，刚性沉降和柔性沉降。

柔性沉降假定筏板为完全柔性，而刚性沉降则假定为完全刚性。

计算完成后，程序用求出的各区格反力除以其沉降值得到各区格的地基刚度值，然后转换为地梁计算用的地梁下的基床反力系数，这样便确定了基地的反力分布，用于下一步的内力计算。

沉降计算是筏板计算的核心步骤。

4、基床系数k的合理性判断。

沉降计算完毕后，计算数据中会给出各区格的地基刚度，即基床系数。

这个系数一般要比建议值小很多。

基床系数的合理性，关键看沉降计算结果。

可用规范分层总和法手算地基中心点处的沉降值作比较。

如出入大，应调整基床系数使其接近手算值。

因此，用软件算连续基础，实际上就是对基床系数的校核。

8.4 高层建筑筏形基础第8.4.1条筏形基础分为梁板式和平板式两种类型，其选型应根据工程地质、上部结构体系、柱距、荷载大小以及施工条件等因素确定。

第8.4.2条筏形基础的平面尺寸，应根据地基土的承载力、上部结构的布置及荷载分布等因素按本规范第五章有关规定确定。

对单幢建筑物，在地基土比较均匀的条件下，基底平面形心宜与结构竖向永久荷载重心重合。

当不能重合时，在荷载效应准永久组合下，偏心距e宜符合下式要求：式中W---与偏心距方向一致的基础底面边缘抵抗矩；A---基础底面积。

第8.4.3条筏形基础的混凝土强度等级不应低于C30。

当有地下室时应采用防水混凝土，防水混凝土的抗渗等级应根据地下水的最大水头与防渗混凝土厚度的比值，按现行<<地下工程防水技术规范>>选用，但不应小于0.6MPa。

必要时宜设架空排水层。

第8.4.4条采用筏形基础的地下室，地下室钢筋混凝土外墙厚度不应小于250mm，内墙厚度不应小于200mm。

墙的截面设计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，竖向和水平钢筋的直径不应小于12mm，间距不应大于300mm。

第8.4.5条梁板式筏基底板除计算正截面受弯承载力外，其厚度尚应满足受冲切承载力、受剪切承载力的要求。

对12层以上建筑的梁板式筏基，其底板厚度与最大双向板格的短边净跨之比不应小于1/14，且板厚不应小于400mm。

底板受冲切承载力按下式计算：式中Fl---作用在图8.4.5-1中阴影部分面积上的地基土平均净反力设计值；um ---距基础梁边h/2处冲切临界截面的周长(图8.4.5-1)。

当底板区格为矩形双向板时，底板受冲切所需的厚度h按下式计算：式中ιn1,ιn2---计算板格的短边和长边的净长度；p---相应于荷载效应基本组合的地基土平均净反力设计值。

底板斜截面受剪承载力应符合下式要求：式中Vs ---距梁边缘h处，作用在图8.4.5-2中阴影部分面积上的地基土平均净反力设计值；βhs---受剪切承载力截面高度影响系数，当按公式(8.4.5-4)计算时，板的有效高度h0小于800mm时，h取800mm；h大于2000mm时，h取2000mm。

筏形基础（1）筏形基础分为平板式和梁板式二类。

平板型筏基使用较普遍，其优点是施工简便，且有利于地下室空间的利用。

其缺点是当柱荷载很大、地基不均匀即差异沉降较大时板的厚度较大。

梁板型筏基与平板型相比具有材耗低、刚度大的优点。

（2）筏形基础几种常见的计算方法。

a 倒楼盖法是目前国内应用最多的简化方法。

当地基比较均匀、上部结构刚度较好，且柱荷载及柱间距的变化不超过20%时可以采用。

b 美国ACI(American Concrete Institute)建议在柱荷载及柱距比较均匀（相邻柱的变化不超过20%）、上部结构为刚性时，筏形基础可采用刚性方法计算.c 传统的弹性地基梁板方法d 数值计算方法(有限差分法有限单元法)(3)构造要求筏基的构造要求与箱基有许多相同之处，设计时可以参考箱基的有关内容。

a 地下室的使用功能决定了对筏基的防渗要求越来越高。

但防渗问题并未很好地解决。

JGJ 6-99建议重要建筑采用自防水并设架空排水层方案。

b 梁板式筏基的板厚不应小于300mm，且板厚与板格的最小跨度之比不宜小于1/20。

对12层以上的建筑，梁板式筏基的板厚不应小于400mm，且板厚与最大双向板格的短边净跨之比不得小于1/14。

梁板式筏基底板的板格应满足受冲切承载力的要求，验算时以板格为单元，用地基反力扣除底板自重作为冲切荷载，地基反力应取反力大的区域，如边角区域的反力。

梁板式筏基底板受冲切承载力和斜面受剪切承载力的计算方法可参考箱基底板的冲切和剪切计算。

c 当需要扩大筏形基础底板面积时，应优先考虑沿建筑物的宽度方向扩展。

对基础梁外伸的梁板式筏基，筏基底板挑出的长度，从基础梁外皮起算横向不宜大于1200mm,纵向不宜大于600mm。

d 梁板式筏基的梁的截面由正截面受弯及斜截面受剪承载力控制。

据有关资料介绍，剪切应力比弯曲应力的影响更大，因此应注意抗剪切钢筋的配置。

此外，尚应验算底层柱下基础梁顶面的局部受压承载力。

浅谈高层住宅楼筏板基础的设计[摘要]：文章以某工程为例．对高层建筑基础的选型和平板式筏板基础的结构设计进行介绍，并着重阐述运用上部结构、基础和地基共同作用的分析原理，对筏板基础内力进行分析的有限元法，以供参考。

[关键词]：高层建筑；基础选型；筏板基础：有限元法中图分类号：[tu208.3] 文献标识码：a 文章编号：1概述建筑物采用何种基础型式，与地基土类别及土层分布情况密切相关。

工程设计中，常遇到这样的地质情况，地下室底板下的岩土层为风化残积土层、全风化岩层、强风化岩层或中风化软岩层，因此，有可能采用天然基础。

高层建筑地下室通常作为地下停车库，建筑上不允许设置过多的内墙，因而限制了箱型基础的使用；筏板基础既能充分发挥地基承载力,调整不均匀沉降，又能满足停车库的空间使用要求，因而就成为较理想的基础型式。

筏板基础主要构造型式有平板式筏板基础和梁板式筏板基础，平板式筏板基础由于施工简单，在高层建筑中得到广泛的应用。

本文以南宁市青秀区某高层住宅楼的基础设计为例，拟对高层建筑基础的选型和筏板基础的设计方法进行介绍。

如下图示:2基础选型2．1工程地质概况本工程设地下室1层，塔楼地上26层，采用剪力墙结构。

根据岩土工程勘察报告，场地土层分布自上而下分别为：①素填土层，厚度．0.2m～15.8m；②耕表土层，厚度0.2m～2.9m；⑨含砾砂粘土层，厚度0.7m～4.2m；④粘土层，厚度0.9m~3.2m；⑤圆砾，厚度0.3m～5.6m；⑥强风化泥质粉砂岩，厚度6.6m~22.1m，标贯击数为33—48击,承载力特征值fak=450kpa；⑦中风化泥质粉砂岩，厚度 >11.9m，标贯击数为56—96击, 承载力特征值fak=800kpa。

2．2基础结构方案选择基础的设计必须满足以下三个条件的要求：(1)基础承受的荷重，不得超过地基的允许承载力，以保证安全。

(2)基础的总沉降量及差异沉降量必须控制在一定限值之内，以保证上部结构不致损坏。

浅析高层建筑结构筏板基础设计【摘要】近年来，随着我国经济建设形势及科技的迅猛发展，高层建筑发展十分迅速，而在高层建筑设计过程中，基础的分析和设计是高层建筑整体结构设计中一个极其重要的环节，对高层建筑本身及其周围环境的安全至关重要。

在各种复杂的地质条件下建造高层建筑，必须经济合理地做好基础设计。

本文对高层建筑结构筏板基础设计进行了分析，以期对相关从业人员有所借鉴意义。

【关键词】高层建筑；筏板基础；设计一、常见的高层筏板基础类型高层建筑基础选型是整个结构设计中的一个重要组成部分，直接关系到工程造价、施工难度和工期，当地基很软弱，承载能力低，而上部结构传来的荷载又很大，以致于十字条形基础还不能提供足够的底面积时，可采用钢筋混凝土筏板基础。

常见的高层建筑筏板基础类型有梁板式筏板基础及平板式筏板基础：1、梁板式筏板基础梁板式筏板基础由地梁和基础筏板组成，地基梁的布置与上部结构的柱网设置有关，地基梁一般沿柱网布置，底板为连续双向板，也可在柱网间增设次梁，把底板划分成较小都矩形板。

梁板式筏基具有：结构刚度大，混凝土用量少，但同时存在筏基高度大，受地基梁板布置的影响，基础刚度变化不均匀等特点。

2、平板式筏板基础平板式筏基由大厚板基础组成，常用的基础形式有：等厚的筏板基础、局部加厚的筏板基础等，平板式筏基适用于复杂柱网结构，具有基础刚度大，受力均匀等特点，但也存在，超厚度板混凝土的施工温度控制要求高，混凝土用量大等不足。

二、高层建筑结构筏板基础设计思路《高层建筑混凝土结构技术规程》规定，高层建筑应采用整体性好、能满足地基的承载力和建筑物容许变形要求并能调节不均匀沉降的基础形式。

筏形基础以其良好的受力特点和明显都施工优势被广泛用作高层建筑的基础结构，是高层建筑采用较多的一种基础形式。

下面本文主要对梁筏板基础设计思路进行了介绍：1、梁板式筏板基础埋深及承载力的确定城区由于用地紧张，高层建筑密集，因此需设置车库、人防工程、设备用房和水池等地下室，并由其使用功能要求决定地下室的层高和层数以及上部结构的高度，这就基本确定了基础底板的埋置深度，然后，根据该深度结合建筑场地的岩土工程特点进行基础选型，研究选择天然筏板基础的可能性。

高层建筑地基基础课程设计学年学期：2014~2015学年第2学期院别：土木工程学院专业：勘查技术与工程专业方向：岩土工程班级：勘查1201学生：学号：指导教师：***《高层建筑地基基础课程设计》成绩评定表班级姓名学号目录一、工程概况几工程地质条件 (5)1.1柱位图 (5)1.2土层信息 (5)1.3上部荷载 (6)二、基础选型 (6)三、设计尺寸与地基承载力验算 (6)3.1基础底面积尺寸的确定 (6)3.2地基承载力验算 (7)四、沉降验算 (9)五、筏板基础厚度的确定 (11)5.1抗冲切承载力验算 (11)5.2抗剪承载力验算 (12)5.3局部受压承载力计算 (13)六、筏板、基础梁内力计算 (15)6.1基础底板内力计算 (15)6.2基础梁内力计算 (17)6.2.1边缘横梁（JL1)计算 (17)6.2.2中间横梁（JL2）计算 (19)6.2.3边梁纵梁（JL3）计算 (20)6.2.4中间纵梁(JL4)计算 (22)七、梁板配筋计算 (24)7.1底板配筋 (24)7.1.1板顶部配筋（取跨中最大弯矩） (25)7.1.2板底部（取支座最大弯矩） (26)7.2基础梁配筋 (27)八、粱截面配筋图 (34)九、心得体会 (36)十、参考文献 (36)一、工程概况几工程地质条件某办公楼建在地震设防六度地区，上部为框架结构8层，每层高 3.6m。

地下一层，不设内隔墙，地下室地板至一楼室内地面竖向距离4.5m。

地下室外墙厚300mm。

柱截面400×400，柱网及轴线如图所示。

室内外高差0.4m。

不考虑冻土。

上部结构及基础混凝土均采用C40。

1.1柱位图1.2土层信息1.3上部荷载二、基础选型根据提供的土层信息，可知建筑物所在位置的地基土多为粘土和粉质粘土，且地下水位较高，属于软土地基，且考虑到建筑的柱间距较大并设置了地下室等因素，综合考虑决定采用梁式筏板基础，梁式筏板基础其优点在于较平板式具有低耗材、刚度大，在本次设计中决定采用双向肋梁板式筏形基础。

第三节平板式筏形基础【要点】本节说明平板式筏基和梁板式筏基的异同，阐述规范对平板式筏基设计的相关要求，对柱下变厚度板设计提出建议，指出变厚度平板式筏基与独基加防水板基础的不同点。

应重视无地下室或单层地下室的平板式筏基的抗震设计要求。

平板式筏基对框架-核心筒结构（或荷重分布类似的结构）在核心筒四角下筏形基础的荷载集中现象具有较好的适应性。

平板式筏基由大厚板基础组成，常用的基础形式有：等厚筏板基础、局部加厚的筏板基础和变厚度的筏板基础等（图6.3.1）。

适合于复杂柱网结构，具有基础刚度大，受力均匀等特点，在中筒或荷载较大的柱底易通过改变筏板的截面高度和调整配筋来满足设计要求，同时板钢筋布置简单、降水及支护费用相对较低、施工难度小（超厚度板施工的温度控制除外）等优点。

但也存在：超厚度板混凝土的施工温度控制要求高、混凝土用量大等不足。

由于平板式筏基的良好的受力特点和明显的施工优势，目前在高层和超高层建筑中应用相当普遍。

厚筏板基础和桩结合，又可组成桩筏基础，详第七章第九节。

图6.3.1 平板式筏基（a ）等厚筏板基础 （b ）局部加厚的筏板基础 （c ）变厚度的筏板基础一、计算规定1．（“地基规范”第8.4.7条、“箱筏规范”第5.3.5条）平板式筏基柱下的板厚受冲切承载力计算1）平板式筏基的板厚应满足受冲切承载力的要求。

计算时应考虑作用在冲切临界面重心上的不平衡弯矩产生的附加剪力。

距柱边0h /2处冲切临界面的最大剪应力max τ应按下列公式计算：s AB unb s m l I c M h u F //0max ατ+=）（ （6.3.1）max τ≤t hp s f ββ+)/2.14.0(7.0 （6.3.2） )/(3211121c c s +−=α （6.3.3）式中 l F ——相应于荷载效应基本组合时的集中力设计值，l F = F -b j A p ；其中，F 为柱轴力设计值；j p 为相应于荷载效应基本组合的地基土净反力设计值；b A 为筏板冲切破坏锥体的底面面积（对于内柱）、筏板冲切临界截面范围内的底面面积（对于边柱和角柱）；m u ——距柱边0h /2处冲切临界截面的周长，根据不同情况按地基规范附录P 计算；0h ——筏板的有效高度；unb M ——作用在冲切临界截面重心上的不平衡弯矩设计值；AB c ——沿弯矩作用方向，冲切临界截面重心至冲切临界截面最大剪应力点的距离，根据不同情况按“地基规范”附录P 计算；s I ——冲切临界截面对其重心的极惯性矩，根据不同情况按“地基规范”附录P 计算；s β——柱截面长边与短边的比值，当s β＜2时，取s β=2，当s β＞4时，取s β=4，其间可按内插法确定；1c ——与弯矩作用方向一致的冲切临界截面的边长，根据不同情况按“地基规范”附录P 计算；2c ——垂直于1c 的冲切临界截面的边长，根据不同情况按地基规范附录P 计算；s α——不平衡弯矩通过冲切临界截面上的偏心剪力来传递的分配系数。