本文為梁志飛老師精心編輯土木工程知識點之一，大家下載下來好好學習吧！土木工程知識點-獨立基礎加防水板的設計

一、受力特點

（1）在獨基加防水板基礎中，防水板一般只用來抵抗水浮力，不考慮防水板的地基承載能力。獨立基礎承擔全部結構重量并考慮水浮力的影響。

（2）作用在防水板上的荷載有地下水浮力qw，防水板自重qs及其上建筑做法重量qa，在建筑物使用過程中由于地下水位變化，作用在防水板底面的水浮力也在不斷改變，根據(jù)防水板所承擔的水浮力的大小，可將獨立柱基加防水板基礎分為以下兩種不同情況：1）當qw≤qs＋qa時（注意：此處的qw，qs和qa均為荷載效應基本組合時的設計值，即水浮力起控制作用時的荷載設計值，而不是荷載標準值），建筑物的重量將全部由獨立基礎傳給地基（圖1a）；2）當qw>qs＋qa時，獨立基礎底面的部分地基反力轉移至防水板，并以水浮力的形式直接作用在防水板底面，這種地基反力的轉移對獨立基礎的底部彎矩及剪力有加大的作用，并且隨水浮力的加大而增加（圖1b）

（3）在獨基加防水板基礎中，防水板是一種隨荷載情況變化而變換支承情況的復雜板類構件，當qw≤qs＋qa時（圖1a），防水板及其上部重量直接傳給地基土，獨立基礎對其不起支承作用；當qw>qs＋qa時（圖1b），防水板在水浮力的作用下，將凈水浮力（qw-（qs＋qa））傳給獨立基礎，并加大了獨立基礎的彎矩數(shù)值。

二、計算原則

在獨基加防水板基礎中，獨立基礎及防水板一般可單獨計算。

2．1防水板計算

1．支承條件：防水板可簡化成四角支承在獨立基礎上的復雜受力雙向板（支承邊長度與獨基尺寸有關）（圖2）。

2．設計荷載（圖2）：

1）重力荷載，一般包括防水板自重、防水板上部的填土重量、建筑地面重量、地下室地面的固定設備重量等；

2）活荷載，一般包括地下室地面的活荷載、地下室地面的非固定設備重量等；

3）水浮力，可按抗浮設計水位確定。

3．荷載分項系數(shù)：當?shù)叵滤蛔兓瘎×視r，水浮力荷載分項系數(shù)按可變荷載分項系數(shù)確定，取1.4；反之按永久荷載分項系數(shù)確定，取1.35。注意防水板計算時，應根據(jù)重力荷載效應對防水板的有利或不利情況，合理取用永久荷載的分項系數(shù)，當防水板由水浮力效應控制時應取1.0。

4．防水板應采用相關程序按復雜樓板計算，也可按無梁樓蓋雙向板計算。

5．無梁樓蓋雙向板計算的經(jīng)驗系數(shù)法

（1）按圖3確定防水板柱下板帶及跨中板帶的劃分（2）防水板柱下板帶及跨中板帶彎矩的確定按經(jīng)驗系數(shù)法計算時，應先算出垂直荷載產(chǎn)生的板的總彎矩設計值，然后按表1確定柱下板帶和跨中板帶的彎矩設計值。x,y向的總彎矩設計值按下式計算：

式中，q為相應于荷載效應基本組合時，垂直荷載設計值；lx，ly分別為等代框架梁的計算跨度，即柱子中心線之間的距離；bce為獨立基礎在計算彎矩方向的有效寬度（見圖4）。

2．2獨立基礎的計算

合理考慮防水板水浮力的影響，是獨立基礎計算的關鍵。在結構設計中可采用包絡設計的原則，按下列步驟計算。

1．qw≤qs＋qa時，可直接按地基規(guī)范的相關規(guī)定進行計算，此部分的計算主要用于地基承載力的控制，相應的基礎內(nèi)力一般不起控制作用，僅可作為結構設計的比較計算。

2．當qw>qs＋qa時

（1）將防水板的支承反力（取最大水浮力計算），按四角支承的實際長度（也就是防水板與獨立基礎的交接線長度。當各獨立基礎平面

尺寸相近或相差不大時，可近似取圖4中的獨立基礎的底邊總長度）轉化為沿獨立基礎周邊線性分布的等效線荷載qe及等效線彎矩me（見圖4），并按下列公式計算：

中，qwj為相應于荷載效應基本組合時，防水板的水浮力扣除防水板自重及其上地面重量后的數(shù)值（kN/㎡）；ax，ay為獨立基礎在x，y向的底面邊長（m）；k為防水板的平均固端彎矩系數(shù)，可按表2取值；其中

（2）根據(jù)矢量疊加原理，進行在普通均布荷載及周邊線荷載共同作用下的獨立基礎計算，簡圖見圖5，過程如下：

1)獨立基礎基底反力引起的內(nèi)力計算，按地基規(guī)范的相關規(guī)定，進行普通均布荷載作用下獨立基礎的內(nèi)力計算，注意此處均布荷載中應扣除防水板分擔的水浮力，以圖5柱邊緣剖面A-A為例，計算彎矩為MA1（按地基規(guī)范公式（8.2.7-4）計算）、剪力為VA1。有人認為建立新形式的標準化始走向建筑和諧的唯一道路，并且能用建筑技術加以成功地控制．而我的觀點不同，我要強調(diào)的是建筑最寶貴的性質(zhì)是它的多樣化和聯(lián)想到自然界有機生命的生長．我認為著才是真正建筑風格的唯一目標．如果阻礙朝這一方向發(fā)展，建筑就會枯萎和死亡．要使建筑結構適合于環(huán)境，要注意到氣候，地位和四周的自然風光，在結合目的來考慮的一切因素中，創(chuàng)造出一個自由的統(tǒng)一的整體，這就是建筑的普遍課題，建筑師的才智就要在這個可提到完滿解決上體現(xiàn)。2)防水板對獨立基礎的基底邊緣反力引起的附加內(nèi)力計算，根據(jù)結構力學原理，進行周邊線荷載作用下獨立基礎的內(nèi)力計算；以圖5柱邊緣剖面A-A為例，計算彎矩為MA2＝[qe（b－d）/2+me]l、剪力為VA2=qel。

3)將兩部分內(nèi)力疊加，進行獨立基礎的各項設計計算。

3．取上述1和2的大值進行獨立基礎的包絡設計。

三、構造要求

為實現(xiàn)結構設計構想，防水板下應設置軟墊層，確保防水板不承擔或承擔最少量的地基反力，軟墊層應具有以下兩方面的特點：

1）軟墊層應具有一定的承載能力，至少應能承擔防水板混凝土澆注時的重量及其施工荷載，并確保在混凝土達到設計強度前不致產(chǎn)生過大的壓縮變形；

2）軟墊層應具有一定的變形能力，避免防水板承擔過大的地基反力，以保證防水板的受力狀況和設計相符。

工程設計中軟墊層的做法大致如下：

1）防水板下設置焦渣墊層，利用焦渣墊層所具有的承載力承擔防水板及其施工荷載重量，并確保在防水板施工期間不致發(fā)生過大的壓縮變形，同時，在底板混凝土達到設計強度后，具有恰當?shù)目蓧嚎s性。受焦渣材料供應及其價格因素的影響，焦渣墊層的應用正在逐步減少；

2）防水板下設置聚苯板。近年來隨著獨立柱基加防水板基礎應用的普及，聚苯板的應用也相當廣泛，由于其來源穩(wěn)定，施工方便快捷且價格低廉，在工程應用中獲得比較滿意的技術經(jīng)濟效果。聚苯板應具有一定的強度和彈性模量，以能承擔基礎底板的自重及施工荷載。

四、結構設計的相關問題

（1）軟墊層設計中對聚苯板性能的控制問題是關系獨立基礎加防水板受力合理與否的關鍵問題。

（2）需要說明的是，結構設計中常有忽略防水板的水浮力對獨立基礎的影響，而只按獨立基礎基底反力引起的彎矩計算，其基底彎矩設計值偏小，不安全。當?shù)叵滤惠^高時，影響更為明顯。

（3）采用軟墊層后對地基承載力的深度修正影響問題。

五、設計建議

（1）建議在軟墊層設計中，采取控制軟墊層強度和變形的結構措施，如根據(jù)設計需要提出聚苯板的抗壓強度和壓縮模量指標（抗壓強度一般取壓縮量為試件總厚度的10%時的強度值）。

（2）軟墊層厚度h可根據(jù)地基沉降數(shù)值s確定，且應滿足h≥s。

（3）當?shù)叵滤惠^高（qw>qs＋qa）時，應考慮防水板承擔的水浮力對獨立基礎彎矩的增大作用，并可采用矢量疊加原理進行簡單計算。

（4）應特別注意對獨立基礎計算埋深的修正。

（5）應注意獨基加防水板基礎與變厚度筏板基礎的區(qū)別。

（6）當?shù)叵滤徊桓邥r，應盡量采用較小厚度的防水板，以控制防水板的配筋略大于防水板的構造配筋為宜。

六、特別說明

6.1獨基加防水板基礎暫未列入相關結構設計規(guī)范中，上述結構設計的原則和做法均為編者對實際工程的總結和體會，供讀者在結構設計中參考。

6.2在可不考慮地下水對建筑物影響時，對防潮要求比較高的建筑，?？刹捎锚毩⒒A加防潮板，防潮板的位置（標高）可根據(jù)工程具體情況而定：

（1）當防潮板的位置在獨立基礎高度范圍內(nèi)（有利于建筑設置外防潮層，并容易達到滿意的防潮效果）時，上述獨立基礎加防水板設計方法同樣適用。

（2）當防潮板在地下室地面標高處時，防潮板變成為非結構構件，一般可不考慮其對獨立基礎的影響，但注意框架柱在防潮層標高處應留有與防潮層相連接的胡子筋。6.3結構設計應采用抗浮設計水位，而不是防水設計水位。6.4關于結構的抗浮設計

當抗浮設計水位較高時，結構的抗浮設計往往存在較大的困難，尤其是純地下車庫或地下室層數(shù)較多而地上層數(shù)很少時，問題更為嚴重。

抗浮設計常用的方法有：

1）自重平衡法：采用回填土、石或混凝土（或重度≥30kN/m3的鋼渣混凝土）等手段，來平衡地下水浮力；

2）抗力平衡法：設置抗拔錨桿或抗拔樁，來消除或部分消除地下水浮力對結構的影響；

3）浮力消除法：采取疏、排水措施，使地下水位保持在預定的標高之下，減小或消除地下水對建筑（構筑）物的浮力，從而達到建筑（構筑）物抗浮的目的；

4）綜合設計方法，即：根據(jù)工程需要采用上述兩種或多種抗浮設計方法，采取綜合處理措施，實現(xiàn)建筑（構筑）物的抗浮。

方法1）和2），從工程角度屬于抗的范疇，能解決大部分工程的抗浮問題，但對地下水浮力很大的工程，投資大，費用高。而設計方法3）則屬于消的范疇，處理得當，可以獲得比較滿意的經(jīng)濟、技術效果。一般情況下，當?shù)叵滤惠^高，建筑物長期處在地下水浮力作用下時，宜采用自重或抗力平衡法；當?shù)叵滤惠^低，建筑物長期沒有地下水浮力作用或水浮力作用的時間很短、概率很?。m然其有可能在某個時間出現(xiàn)較高的水位）時，宜采用浮力消除法。采用抗和消相結合的設計方法，對于防水要求不是很高的大面積地下車庫等建筑尤為適合。

采用浮力消除法的相關問題：1）地下室底板宜位于弱透水層；2）地下室四周及底板下應設置截水盲溝，并在適當位置設置集水井及排水設備；3）設置排水盲溝，應具有成熟的地方經(jīng)驗，必要時應進行相關水工試驗。應采取確保盲溝不淤塞的技術措施（如設置砂礫反濾層，鋪設土工布等），并加以定期監(jiān)測和維護，保證排水系統(tǒng)的有效運轉。有人