带防水板的独立基础设计浅析【摘要】本文对带防水板的柱下独立基础设计进行了论述，同时对设计中的注意事项提出了建议。
【关键词】带防水板的独立基础；计算与构造；设计建议1、前言地基承载力合适时，有地下室的框架结构、框-剪结构基础设计，一般会采用柱下独立基础加防水底板的做法，经济性较好。
对于岩层埋深较浅的大连地区来说，独立基础加防水底板的基础形式更为普遍。
2、独立基础加防水板设计采用柱下独立基础加防水底板基础形式的地下室设计中，上部结构的荷载全部由独立基础承担，防水板只用来抵抗水压力，不考虑其承担上部结构传来的荷载。
2.1 抗浮验算当有地下室时，勘察单位应按规范规定提供抗浮设计水位，作为设计单位的设计依据。
防水板承受的地下水压力，应按此抗浮设计水位确定。
当建筑层数较少、地下水位较浅时，应首先进行整体抗浮计算，其抗浮能力应满足：建筑物总重量/水浮力≥1.0这里，建筑物总重量和水浮力可取标准值。
抗浮能力不满足要求时，可采取的抗浮措施有：设置抗浮桩、抗浮锚杆或压重等。
2.2 防水板设计当防水板加地面自重之和大于水压力时（×自重≥或×水浮力），防水板上、下层纵横方向的配筋不需进行计算，可按构造配筋率 =0.15%确定。
当防水板加地面自重之和小于水压力时，防水板的内力及配筋应按水浮力控制效应计算，可将独立基础视为柱帽，按无梁楼盖进行内力计算，也可按四角支承在独立基础上的连续板采用有限元分析方法计算防水板的内力。
其中，可按下述原则确定水压力分项系数：（1）取 =1.2（按永久荷载考虑）：此时，须保证在结构设计使用年限内，水位不急剧变化；（2）在结构设计使用年限内，水位急剧变化时，应按可变荷载考虑，取 =1.4。
防水板和地面自重的分项系数，应按现行《建筑结构荷载规范》确定（抗浮有利时，取 =1.0）。
防水板的设置位置，可根据建筑需要设在基础顶部或底部。
其厚度不应小于250㎜。
2.3 独立基础设计与防水板设计类似，独立基础设计也分两种情况：（1）当防水板加地面自重之和大于水压力时，可按无防水板情况考虑。
说明:采用修正经验系数法，按大柱帽无梁筏板计算。
混凝土标号：C30 2.01N/mm 2底板板厚 h = 300mm 1.43N/mm 2承台厚 h =600mm 柱尺寸 a X b =0.6X0.6m柱距：Lx X Ly (m) =11.4X 12.1m承台尺寸A X B = 3X 3m迎水筋保护层 C = 50mm 水位高于底板面0m 背水钢筋保护层 C =20mm 20KN/m 2计算裂缝 C =25mm-24.5KN/m 2（扣除向下恒载）㈠.X向柱上板带承台边支座截面负弯矩计算：沿X向总弯矩标准值:Mox=qLy(Lx-C)2/8 =-24.5*12.1*(11.4-3)^2/8=-2615KN*m 0.5*-2614.7/(12.1/2)=KN*m1.强度计算:底板底筋 fy =300N/mm 2ho=mm①④号筋每延米筋面积 As= 1.2*-216.1/(0.9*300*244)=-3936mm 2实配Φ12@150实配 As =754mm 2满足要求!2.裂缝验算:构件受力特征系数 αcr =2.1(按砼规表8.1.2-1取)钢筋弹性模量 Es=N/mm 2(按砼规表4.2.4取)混凝土强度设计值f t =垫层重水净反力 q=实际配筋率 ρ= 0.002512.0E+05地下室底板抗水板计算二.计算过程：0.002152441.2Mx/(0.9fyho)=柱上板带每延米弯矩 Mx = 0.5Mox/By=最小配筋率 ρmin =-216.1混凝土强度标准值f tk =σsk =M k /(0.87hoA s)=-216.1/(0.87*244*754)=N/mm 2ρte =As/(0.5bh)=754/(0.5*1000*300)=<0.010.011.1-0.65*2.01/(0.01*-1350.1)=>1.0取ψ=12.1*1*-1350.1*(1.9*25+0.08*12/0.01)/200000=-2.03mm<0.2mm 满足要求!㈡.X向柱上板带跨中弯矩及跨中板带弯矩计算：1. 沿X向总弯矩标准值:Mox=qLy(Lx-2C/3)2/8=-24.5*12.1*(11.4-2*3/3)^2/8=KN*mψ=11.强度计算:承台底板底筋 fy =360N/mm 2ho=mm承台每延米筋面积 As= 1.2*-720.4/(0.9*360*543)=-4914mm 2实配φ14@120实配 A s =1282mm 2满足要求!2.裂缝验算:构件受力特征系数 αcr =2.1(按砼规表8.1.2-1取)钢筋弹性模量 Es=N/mm 2(按砼规表4.2.4取)σsk =M k /(0.87hoAs)=-720.4/(0.87*543*1282)=N/mm 2ρte =As/(0.5bh)=1282/(0.5*1000*600)=<0.010.011.1-0.65*2.01/(0.01*-1189.5)=>1.0取ψ=12.1*1*-1189.5*(1.9*25+0.08*14/0.01)/210000=-1.9mm<0.2mm 满足要求!㈣.Y向柱上板带承台边支座截面负弯矩计算：沿Y向总弯矩标准值:Moy=qLx(Ly-C)2/8 =-24.5*11.4*(12.1-3)^2/8=-2891KN*m0.004543取ρte =ψ=1.1-0.65f tk /(ρte σsk )= 1.21实际配筋率 ρ= 0.002142.1E+05-1189.5 取ρte =-1350.10.0051.197-32740.002ψ=1.1-0.65f tk /(ρte σsk )=ωmax =αcr ψσsk (1.9C+0.08d eq /ρte )/Es=1.2Mx/(0.9fyho)=ωmax =αcr ψσsk (1.9c+0.08d eq /ρte )/Es=最小配筋率 ρmin =0.5*-2891.1/(11.4/2)=KN*m1.强度计算:底板底筋 fy =360N/mm 2ho=mm②⑥号筋每延米筋面积 As= 1.2*-253.6/(0.9*360*244)=-3849mm 2实配φ12@150实配 As =754mm 2满足要求!2.裂缝验算:构件受力特征系数 αcr =2.1(按砼规表8.1.2-1取)钢筋弹性模量 Es=N/mm 2(按砼规表4.2.4取)σsk =M k /(0.87hoA s)=-253.6/(0.87*244*754)=N/mm 2ρte =As/(0.5bh)=754/(0.5*1000*300)=<0.010.011.1-0.65*2.01/(0.01*-1584.4)=>1.0取ψ=12.1*1*-1584.4*(1.9*25+0.08*12/0.01)/210000=-2.27mm<0.2mm 满足要求!㈤.Y向柱上板带跨中弯矩及跨中板带弯矩计算：1. 沿Y向总弯矩标准值:Moy=qLx(Ly-2C/3)2/8=-24.5*11.4*(12.1-2*3/3)^2/8=KN*m a.柱上板带跨中每延米My=0.18*-3561/(11.4/2)=KN*m b.跨中板带支座每延米My=0.17*-3561/(11.4/2)=KN*m c.跨中板带跨中每延米My=0.15*-3561/(11.4/2)=KN*mMy=-112.5KN*m1.强度计算:底板面筋 fy =360N/mm 2ho=mm⑤号筋每延米筋面积As=1.2My/(0.9fyho)=1.2*-112.5/(0.9*360*274)=-1521mm 2实配φ12@150实配 As =754mm 2满足要求!2.裂缝验算:构件受力特征系数 αcr =2.1(按砼规表8.1.2-1取)钢筋弹性模量 Es=N/mm 2(按砼规表4.2.4取)σsk =M k /(0.87hoAs)=-112.5/(0.87*274*754)=N/mm 2ρte =As/(0.5bh)=754/(0.5*1000*300)=<0.01取ρte =0.011.1-0.65*2.01/(0.01*-625.9)=>1.0取ψ=12.1*1*-625.9*(1.9*20+0.08*12/0.01)/210000=-0.84mm<0.2mm 满足要求!㈥.Y向承台根部负弯矩计算：沿Y向总弯矩标准值:Lx/2=5.7>33Moy=qLx(Ly-C)2/8 =-24.5*11.4*(12.1-0.6)^2/8=KN*m0.5*-4617.2/3=KN*m1.强度计算:承台底板底筋 fy =360N/mm 2ho=mm承台每延米筋面积 As= 1.2*-769.5/(0.9*360*543)=-5249mm 2实配φ14@120实配 As =1282mm 2满足要求!2.裂缝验算:构件受力特征系数 αcr =2.1(按砼规表8.1.2-1取)最小配筋率 ρmin =0.0021.2My/(0.9fyho)=承台每延米弯矩 My = 0.5Moy/Bx=-769.55430.002实际配筋率 ρ= 0.00251实际配筋率 ρ= ψ=1.1-0.65f tk /(ρte σsk )=1.309ωmax =αcr ψσsk (1.9C+0.08d eq /ρte )/Es=0.00214取 Bx=-4617.20.0052.1E+05-625.90.17Moy/Bx=274最小配筋率 ρmin =ωmax =αcr ψσsk (1.9C+0.08deq/ρte )/Es=-3561-106.20.15Moy/Bx=-93.7底板面筋计算弯矩选用0.18Moy/Bx=-112.5实际配筋率 ρ= 0.002512.1E+05-1584.40.005取ρte =ψ=1.1-0.65f tk /(ρte σsk )= 1.182最小配筋率 ρmin =0.002-253.6244柱上板带每延米弯矩 My = 0.5Moy/Bx=1.2My/(0.9fyho)=钢筋弹性模量 Es=N/mm 2(按砼规表4.2.4取)σsk =M k /(0.87hoAs)=-769.5/(0.87*543*1282)=N/mm 2ρte =As/(0.5bh)=1282/(0.5*1000*600)=<0.010.011.1-0.65*2.01/(0.01*-1270.6)=>1.0取ψ=12.1*1*-1270.6*(1.9*25+0.08*14/0.01)/210000=-2.03mm<0.2mm 满足要求!ωmax =αcr ψσsk (1.9C+0.08d eq /ρte )/Es=0.004ψ=1.1-0.65f tk /(ρte σsk )= 1.2032.1E+05 取ρte =-1270.6。
一、工程概况本工程为某住宅小区的独立基础施工，涉及多个建筑物的基础工程。
根据设计要求，独立基础采用防水板进行防水处理。
为确保施工质量和施工进度，特制定本施工方案。
二、施工准备1. 材料准备：（1）防水板：选用符合国家标准的防水板，厚度、强度等指标应符合设计要求。
（2）密封材料：选用耐水、耐腐蚀、粘结力强的密封材料。
（3）施工机具：切割机、焊接机、卷尺、墨斗、砂纸等。
2. 施工机具：（1）切割机：用于切割防水板。
（2）焊接机：用于焊接防水板接缝。
（3）卷尺：用于测量防水板尺寸。
（4）墨斗：用于绘制防水板铺设方向。
（5）砂纸：用于打磨防水板接缝处。
3. 技术准备：（1）熟悉设计图纸，明确防水板施工要求。
（2）组织施工人员学习防水板施工工艺和质量标准。
（3）编制施工组织设计，明确施工顺序、进度、质量要求等。
三、施工工艺1. 防水板铺设：（1）根据设计图纸，确定防水板铺设方向。
（2）将防水板沿基槽铺设，确保防水板与基槽壁紧密贴合。
（3）调整防水板单元走向，以便于焊接。
（4）铺设过程中，注意防水板留有一定伸缩量，以适应基体变形。
2. 防水板焊接：（1）采用热焊接方法，将PE膜相接的表面加热处理，使之表面熔化。
（2）通过压力，使熔化后的PE膜熔合成一体。
（3）焊接前，调整好接缝处两幅边PE单膜，使之搭接一定的宽度（6-8cm）且平整，无折皱。
（4）使用专用焊接机进行焊接。
3. 防水板边缘处理：（1）防水板边缘接缝处要求无油污、水份、尘土等。
（2）使用密封材料对防水板边缘进行密封处理。
四、施工质量要求1. 防水板铺设平整，无皱褶、破损。
2. 防水板接缝处焊接牢固，无漏焊、虚焊现象。
3. 防水板边缘处理严密，无渗漏。
4. 防水板与基槽壁贴合紧密，无空隙。
五、施工进度安排根据工程量及施工条件，制定以下施工进度安排：1. 防水板铺设：5天2. 防水板焊接：3天3. 防水板边缘处理：2天六、安全措施1. 施工人员必须穿戴好个人防护用品，如安全帽、手套、防护眼镜等。
独基+防水板基础设计建议根据广西基础勘察工程有限责任公司4月1日提供的《南宁骋望地产有限公司骋望剑桥郡居住小区工程岩土工程详细勘察报告》，本工程抗浮设计水位较高，需进行防水及抗浮设计。
最后的抗浮设计水位取值确定为绝对高程75m，我们对基础形式的选择做了较细致的论证工作。
在比较了桩承台+防水板（梁板式）、独立基础+防水板、筏板+柱帽等多种基础型式后，我们觉得无论是经济型还是施工的方便性上，独立基础+防水板都是本工程较好的基础形式。
结合北京市设计院成功的经验及工程案例，对本工程的独立基础+防水板的设计作了进一步的分析。
一、分析模型：1、按北京市院方法①采用SAP2000建立5x5跨的无梁楼盖模型，跨度8m；单元板格按1mx1m；设计时取中间跨的效应组合；②混凝土标号C35，钢筋采用HRB400钢筋；③荷载分项系数：水浮力的荷载分项系数取1.35，有利恒荷载的荷载分项系数取1.0。
④防水板计算时，对基础范围内的节点均采用固端约束；⑤基础按照《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）8.2.11-1式计算底板弯矩，并与防水板传来的弯矩组合；⑥防水板传给基础的荷载分为两部分：一是扣除底板及面层有利恒荷载的水浮力传至基础边均匀布置的线荷载，二是传至板边的弯矩（按防水板支座弯矩的平均值）；⑦独立基础采用等厚平板，按基础设计后叠加防水板传过来的荷载产生的内力。
2、采用SAP2000按实际约束情况整体计算①模型、材料、荷载分项系数同上；②仅在柱位置采用固端约束；③防水板上水浮力按抗浮设防水位；④独立基础下基底反力按“柱轴力+底板及面层荷载-底板水浮力”考虑；二、独基+防水板设计：（一）防水板应力（弯矩）分布如下图：防水板应力（弯矩）分布有如下特点：1、在独立基础角点有应力集中；2、跨中板带的跨中弯矩分布较均匀；3、跨中板带的支座弯矩除应力集中部位外，均很小；4、支座板带的跨中弯矩分布较均匀，且比跨中板带的跨中弯矩略小；5、支座板带的支座弯矩除应力集中部位分布较均匀，且比跨中弯矩小；6、板弯矩均很小，即使在极高的78m水位下，除应力集中部位外，采用12@200的钢筋均能满足受力要求；7、由于设置外防水，裂缝宽度按0.3mm控制，很容易满足；8、板变形极小，很容易满足变形控制条件。
