任 迁

(大同市二院建筑设计研究有限责任公司，山西大同 037000)

我国现代社会经济迅速发展，建设速度越来越快，而且市场上建筑越来越多样性，结构设计应适应市场的变化和需求，同时力争受力合理，投资最小，利益最大化。结构设计人员才能永远立于不败之地。高层建筑结构地下室多为钢筋混凝土结构，其基础多采用梁式或板式筏基，结构防水也相应由钢筋混凝土筏基来承担。这是我们过去常采用的方式。随着我国经济的快速发展，人民生活水平日益提高，普通民众对汽车的购买能力越来越强，地下车库的需求便越来越大，在一二线城市，几乎每个小区均设置地下汽车库。由于地下车库挖土方量较大，相应成本就增大，于是人们都在提高品质的同时，设法降低地下车库的成本，在这种时代背景下柱下独立基础加防水板应用而生，同时当多层框架结构建有地下室且有防水要求时，由于我们许多地方地下水位不高又无抗浮设计问题，如地基较好，也可以选用独立基础板的地下室做法，由于它的诞生时间不算长，我们结构设计人员对它的认识还不是十分清楚，因而应用时的误区便越来越多。有时不能将钱花在“刀刃”上，下面就防水板的问题谈一下我的看法。

1 有关地下水的认识

地下室或基础位于地下水位以下时，应作防水及抗水设计。这项设计应与地下水的类型有关。地下水的类型主要有:上层滞水、潜水、层间水(或承压水)。1)上层滞水:由地上雨水或地下管道漏水下渗时，下渗的水受到不透水的粘性土层(即习惯上我们称之为隔水层)的阻隔而形成的地下水，我们叫上层滞水，它一般均接近于地表处。上层滞水的特点:a.地下水的水位及水量随着季节性变化，雨季地下水量大，地下水位上升，旱季时则相反。b.无静水压力，不产生浮力;对上层滞水的措施:地下室及防水板只需考虑防水，可不考虑水压力、浮力;施工时的降水就可采用明排水。2)潜水:场地内有统一的自由水面，有统一水位标高，范围较大，一般地下卧隔水层的凹地。其特点是:a.地下水位随季节的变化而变化;b.有静水压力和浮力;结构设计时应采取措施考虑静水压力及浮力，施工排水要有可靠的措施。3)层间承压水:地下两隔水层之间，该地下水一般均与河流或湖相连。其特点是:a.地下水位标高依上部隔水层的标高而定，不受季节影响;b.有水压力及浮力。结构设计时应考虑水压力及水浮力，施工时要有可靠的防水措施。综上所述，当地下室位于潜水或承压水内时，施工时必须降水至地下室地面以下，且必须在地下室及上部结构完成至能抵消水浮力时不至于造成已施工部分上浮时，才能停止降水。抗浮计算按:已建部分结构自重标准值/水浮力标准值不小于 1.0。

2 独基加防水板的认识

独基加防水板基础是近年来形成的一种新型的基础形式，由于其受力简单、明确，且成本较低，因此受到建设单位的欢迎，在工程中的应用较为普遍，下面我们来看一下它的受力特点:

1)独基加防水板结构，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的浮力，按防水要求设置，不考虑防水板的地基承载力。这时在结构设计时应采取相应的措施减少柱基沉降对防水板的不利影响，在防水板下宜设一定厚度的易压缩材料，我们在施工上常采用聚苯板或松散焦渣等，实际上松散焦渣材料不好找到，所以我们用聚苯板的比较多。我们常见许多工程概念不明确，防水板下没有任何易压缩材料，这时的防水板实际上是受力的，由于独基的沉降受到诸多因素的影响，我们还无法从理论上算得清楚防水板的附加反力，因此有的资料上说防水板承受上部建筑自重的10%加水浮力，有的人则说防水板受上部建筑自重的20%加水浮力，说法不一，而且又无从考证，结构受力不明确，我们还是不建议采取的。我们认为结构设计决不搞一些似是而非的东西。2)作用在防水板上的荷载:地下水浮力qw、防水板自重qs及其上建筑重量qa，建筑物在使用的过程中，地下水位是变化的，防水板所受的浮力是变化的，它的大小将防水板分为以下几种情况:a.当qw≤(qs+qa)时，建筑物的重量将全部由独立基础传给地基。此时要注意荷载应为基本组合的设计值，水浮力起控制作用是设计值，而不是标准值。b.当qw＞(qs+qa)时，此时防水板对独立基础底面的地基反力起一定的分担作用，使独立基础底面的部分地基反力转移到防水板上面，并以水浮力的形式直接作用在防水板上面，但要注意此时的独立基础的底部弯矩和剪力有增大的作用，水的浮力越大，这种作用越大。c.在独立基础加防水板的受力中，防水板是一种复杂的板类结构，它随着荷载情况的变化而支撑情况变化。当qw≤(qs+qa)时，独立基础对其不起支撑作用，防水板的重量及其上部建筑重量均直接传给地基。当qw＞(qs+qa)时防水板在水的浮力作用下，将净水浮力qw－(qs+qa)传给独立基础，并加大了独立基础的弯矩数值。3)计算方法:在独立基础加防水板的计算中，我们应将独立基础及防水板分开单独计算。a.防水板的计算，防水板的简化计算可将防水板看成是四角支撑在独立基础的双向板，支撑长度与独立基础的尺寸有关，此时防水板可看作为支撑在独立基础的复杂受力的双向板，此时应注意分项系数的确定，当地下水位变化不大时，水浮力就按永久荷载考虑，按1.35取用，当地下水位变化较大时，水浮力按活荷载考虑，取用1.4，重力荷载按不利情况取用。计算理论的选用:选用复杂楼板有限元计算，无梁楼盖双向板计算。b.独立基础的计算，这项计算主要是当qw＞(qs+qa)时，实际上独立基础由两部分组成，一是基底均布荷载作用下独立基础的内力，二是计算防水板对独立基础的基底边缘反力引起的附加内力的计算，根据结构力学的原理，结合独立基础底面反力的分块原则，进行周边荷载作用下独立基础的内力计算，MA=［qe(b－d)/2+me］l，剪力 Va=qel。

3 构造要求

实际施工时应确保构造上与设计相符，实现设计构想，防水板设软垫层，促使防水板不承担或承担最少量的地基反力，同时还应具有以下特点:1)软垫层应能承担防水板混凝土浇灌时的重量及其施工荷载，并确保在混凝土凝固前不产生过大的变形。2)软垫层应具有一定的变形能力，避免防水板承担过大的地基反力，近年来由于聚苯板的应用普遍，货源充足，施工方便且价格低廉，在工程中获得比较满意的技术效果。软垫层的厚度可根据独立基础边缘的地基沉降数值确定。

4 设计误区及建议

1)现在最大的设计误区就是地基承载力的深度修正的问题，现在不少资料上有这样一种说法:筏基及有整体防水板的独立基础，其深度修正一律从室外地面算起，其修正的原理是地基承载力修正实际上对基础周边超载的压重作用，它能够有效约束基础周边土的隆起，抵抗土体向两边滑出。因为规范原来的计算公式是在浅层平板载荷试验的基础上得出的。再看我们防水板的受力，我们采取的措施是使防水板不受力或少受力，这时如果我们采取从室外地面修正的做法是错误的，这个深度应是软垫层下实际反力标准值QK来确定基础的等效埋深，而实际反力标准值为防水板自重、地下室地面建筑重量及地下室地面的活荷载。这个值是没有多少的，不能按室外地面来修正的。2)我们许多地方的地下水位较高，这种基础实际上是防潮板加独立基础，防潮板的标高可根据具体情况而定，当防潮板的位置在地下室地面标高处时，与独基脱离，防潮板变为非结构构件，可不考虑其对独立基础的影响，框架柱在相应标高处留“胡子筋”。综上所述，正确理解独基加防水板的受力，合适的计算理论并采取相应的构造措施，才能设计、计算、施工相互配合，降低工程造价，才能做到事半功倍的效果，才能取得好的社会及经济效益。

［1］GB 50007-2011，建筑地基与基础设计规范［S］.

［2］李国胜.混凝土结构设计禁忌及实例［M］.北京:中国建筑工业出版社，2010.

［3］张维斌.多层及高层钢筋混凝土结构设计释疑及工程实例［M］.第2版.北京:中国建筑工业出版社，2012.

［4］建筑地基与基础设计规范理解与应用［M］.北京:中国建筑工业出版社，2009.

［5］朱炳寅.建筑结构设计问答及分析［M］.北京:中国建筑工业出版社，2009.

［6］姜学诗.混凝土结构设计问答实录［M］.北京:机械工业出版社，2012.