无梁底板的承台设计

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1、无梁抗水底板的桩基承台设计[摘要]本文结合工程设计实例，根据承台不同受力状态，提出了针对无梁抗水底板桩基承台设计的新思路，为今后的此类承台的设计提出了初步建议和有益参考。[关键词]承台设计抗水底板1．引言理论分析和大量的工程实践表明：纯地下室采用无梁底板的结构形式，经济合理，施工方便。因此，这种结构形式得到了广泛的应用和推广，深圳地区近几年的项目几乎都采用了这种结构形式。然而，在实际工程设计过程中，很少工程师关注水浮力对桩基承台内力的影响，而直接按照无水状态下的桩基承台进行设计，对结构设计存在一定的安全隐患。以下将根据桩基承台

2、的不同受力状态，提出考虑抗水底板影响的承台进行设计的分析方法，为今后新建工程的设计提供参考。2.无梁抗水底板桩基承台的受力特点：在柱下独立桩基承台加抗水底板的结构体系中，底板只用来抵抗水浮力的作用，而桩基和承台则承担了上部结构传递下来的荷载及防水底板作用其上的荷载。作用在防水底板上的荷载有：地下室水浮力qw、防水底板及其上建筑做法的自重qa；作用在承台上的荷载有：承台及其上建筑做法的自重G、桩反力P、承台与底板结合处，防水底板传给承台的均布剪力qe、均布弯矩me。在建筑物使用过程中，随着地下水位的变化，作用在防水底板的水浮力也

3、在不断改变，进而改变与其整浇承台的受力状态。根据水浮力的大小，可以把承台的受力状态分为两种情况：图1承台受力示意图（1）qw≤(qs+qa)时，一般情况下，底板下地基可承受底板自重，底板竖向荷载传至地基土，其对承台受力影响可忽略。（2）qw＞(qs+qa)时，底板通过与承台相结合部位传递向上的剪力qe以及弯矩me，由于水浮力的作用，将减小基桩的反力（与受力状态（1）相比），这种基础反力的向外转移，将对承台底部的弯矩有加大作用。3.承台设计弯矩的确定合理考虑底板水浮力对承台的影响，是设计的关键，对于上述受力状态（1），底板对承台

4、的影响可忽略，承台按无水状态的情况设计即可，以下着重讨论受力状态（2），qw＞(qs+qa)时，承台的受弯分析。3.1底板传递给承台荷载的确定底板传递给承台的反力[3]，可按四角支撑的实际长度（近似取承台底边的总长度）转化为沿承台周边线性分布的等效线荷载及等效弯矩，并按下列公式计算：沿承台周边均匀分布的线荷载:（1）沿承台周边均匀分布的线弯矩：（2）式中：为荷载效应基本组合时，水浮力扣除底板及其上部做法自重的数值，、分别为x向及y向的柱距（m），、分别为承台向、向的底面边长（m），为底板的平均固端弯矩系数，可按表一取值，其中。

5、表一底板的平均嵌固系数a/l0.20.250.30.350.40.450.5k0.110.0750.0590.0480.0390.0310.025a/l0.550.60.650.70.750.8　k0.0190.0150.0110.0080.0050.003　3.2最终承台底板弯矩值的确定根据以上分析，承台验算截面（一般取墙柱边）弯矩由三部分组成，M1：基桩净反力产生的弯矩，M2：承台边底板传递的弯矩，M3:承台边由底板传递的剪力产生的弯矩。而承台底板的最终弯矩系三者之和，即M=M1+M2+M3。以下为便于讨论，并简化分析，不

6、考虑上部结构弯矩的作用（实际工程中，通常以地下室顶板作为上部结构的嵌固端，对于纯地下室柱子，其承受的水平荷载较小，因此，一般情况下，其柱底弯矩也较小，此简化在实际设计中也是可行的），以一四桩柱下独立承台为例，对其中一个验算截面X-X进行分析。图二承台计算简图（验算X-X截面）基桩对验算截面产生的弯矩：（4）底板传递给承台的弯矩：（5）底板传递给承台的剪力产生的弯矩：（6）承台底板验算截面X-X的总弯矩：（7）为基桩净反力设计值：（8）式中：为总桩数，为对验算截面产生弯矩的基桩根数，为根基桩的合力中心至验算截面的距离，为承台边缘

7、至验算截面的距离，为对应于基本组合时上部荷载的竖向力设计值，应考虑水浮力的影响，此处由于不考虑上部结构的弯矩对基桩反力的影响，可近似认为各基桩反力相同，。4.水浮力对承台弯矩及配筋的影响当水浮力大于底板及上垫层的自重时，底板将会对承台产生附加弯矩，虽然水浮力减小了单桩反力，但最终会使承台底部弯矩放大（与不考虑水浮力作用的情况相比），其本质原因是基础反力作用点的外移。以下将通过具体算例，拟分别以5m、4m、3m、2m的设计水头，考察不同水浮力对承台底部弯矩的影响。某工程纯地下室部分采用桩基加无梁底板的基础形式，对应于基本组合的上

8、部荷载竖向力设计值N=11880kN，底板板厚为400mm，底板上建筑做法100mm厚，其容重为20kN/m3，两个方向的柱距分别为8.4m、8.1m，柱截面尺寸为600x600mm，标准承台为四桩承台，其厚度为1.3m，基桩为直径500mm的高强混凝土预应力管桩，桩中心距为