三.防水板对独基内力的影响
当qw＞qs+qa时，由于独基的基底反力部分外移到防水板上，当水浮力较大时，独基根部的弯矩可能由水 浮力控制，独基+防水板。 现以一简单结构模型为例，通过抗浮水位的调整，来观察独基根部的弯矩变化。 模型为一带地下室的多层框架结构，基础平面布置见图三，其中中柱下采用700高的独基（底标高-4.2m）， 边柱及侧墙下采用500mm厚的条基（底标高-4.0m），防水板厚250mm （底标高-3.75m） 。为消除无关变量 的影响，当抗浮水位变化时，除水浮力外的其他变量均为定值，具体如下： 1.各计算模型均采用JCCAD里的桩筏筏板有限元模块进行计算，网格单元划分一致。 2.独基下基床系数均为20000，防水板下基床系数均为0 。 3.荷载只考虑恒、活及水浮力，水浮力分项系数取 1.4。
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1.除水浮力外，其余均为定值
2.红圈处柱下独基内力为各算例模型重 点关注部位。
图三.基础平面布置
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备注： 1.不考虑抗浮水位。 2.防水板板厚设为零， 板面荷载也为零，独 基处板面荷载不变。
筏板信息图
1.2D+1.4L 基本组合下板弯矩图
图四. 算例一 不考虑抗浮水位时（即qw≤qs+qa）的基底弯矩设计 值
检查筏板标高板厚，修改防水板荷载、标高及基床系数
→计算并查看结果
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注意事项1： 为实现防水板不承担土反力的设计构想， 在JCCAD里应将防水板基床反力系数改为零 （也可在前处理模块中在筏板定义中将独立 基础外的筏板设成防水板，程序进行后处理 时会自动将防水板基床系数设为零），独基 部分的筏板基床系数仍按正常设置。 基床反力系数：单位面积地表面上引起 图八. 独基+防水板基床系数设置 单位下沉所需施加的力。
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不考虑抗浮，（1.2D+1.4L）
抗浮水位-2.5m，(1.4水-1.0恒） 图七. 不同抗浮水位时基底弯矩设计值对比
抗浮水位-1.5m，(1.4水-1.0恒）
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四. 独基+防水板计算方法
1. 独基与防水板分开设计
方法：独基设计不考虑防水板及水浮力影响，采用手算、小软件或JCCAD等进行计算；防水板考虑水浮 力及独基支座影响，采用 手算、SLABcad 或者其他方法进行计算。 评析：对防水板来说，因已经考虑了水浮力及独基支座等主要因素影响，防水板内力基本准确； 对独基来说，当 qw≤qs+qa时
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五. 独基+防水板基础形式问题探讨
防水板设计构想实现的难度： 防水板设计构想实现的难度： 独基加防水板的设计构想为：通过在防水板下设 置软垫层，使结构荷载全由独立基础承担，防水 板仅承受自重及水浮力作用。这对软垫层及独基 沉降提出了较高要求。 当防水板下软垫层仅承受防水板自重及其上建筑 面层重量时，产生变形Δ；独基在结构荷载长期 作用下发生沉降 s，当s＞Δ时，防水板变形值超 图十四 独基沉降s与防水板允许变形Δ 出允许变形量，防水板承受土反力，原来的构想 不再成立，独基+防水板变为变厚度筏板。
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筏板信息图
筏板荷载图
（1.4水-1.0恒）基本组合下板弯矩图
图五. 算例二 抗浮水位为-2.5m时（ qw ＞ qs+qa）的基底弯矩设计值
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筏板信息图
筏板荷载图
（1.4水-1.0恒）基本组合下板弯矩图
图六. 算例三 抗浮水位为-1.5m时（ qw ＞ qs+qa）的基底弯矩设计值
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图十. 防水板板底标高调整
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基床系数
板信息图 图十一. 算例4 抗浮水位-1.5m 计算条件图
水浮力图
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算例1 （ 1.2D+1.4L） 基本组合下板弯矩图
算例4 （ 1.2D+1.4L） 基本组合下板弯矩图
图十一. 恒活基本组合下弯矩对比
Hale Waihona Puke 专注结构 只为专业算例3 （ 1.4水-1.0恒） 基本组合下板弯矩图
二.防水板对独基基底反力的影响
1. 荷载 作用在防水板上的荷载有：地下水浮力qw、防水板自重qs及其上建筑面层做法重量qa 。
独基基底反力不变， 防水板不参与上部荷载分担
qw≤qs+qa
qw＞qs+qa
独基基底基底反力变小， 防水板分担部分上部荷载
图二 抗浮水位变化对独基基底反力的影响
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问题探讨1：一些结 构工程师认为，只要防 水下软垫层厚度超过基 础预估沉降，防水板就 不会变成筏板，此观点 准确么？
图十五 聚苯板物理指标参考
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问题探讨2：当地下水水位 较高时，独基+防水板和变厚 度筏板哪种基础形式更经济合 理？
变厚度筏板基底反力分布规律
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算例4 （ 1.4水-1.0恒） 基本组合下板弯矩图
图十二. 抗浮水位-1.5m，水浮力基本组合下弯矩对比
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综合评判： 综合评判： 通过与算例1和算例3结果对比，我们发现，,将防 水板自重及其上建筑重量设为0，再修改防水板板底标 高后，其恒+活基本组合下的弯矩设计值基本与算例1 结果基本一致，水浮力基本组合下板弯矩图与算例3基 本一致，内力设计将取两者的包络值，不会再出现独 基与防水板分开设计时有可能偏于不安全的情况。 注意：当独基内力由水浮力控制时，应补充冲切 计算，因此时基底下反力较不考虑水浮力时有所减小， 图十三 算例4 基本组合下板弯矩包络图 独基冲切有可能不够。
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一.独基+防水板设计构想 一. 防水板设计构想
图一 独基+防水板基础构成
独基+防水板基础是一种常用基础形式，一般用于地基土承载力较好的单层或多层带地下室建筑。 独基加防水板的设计构想为，通过在防水板下设置软垫层，使结构荷载全由独立基础承担，防水板仅承受 自重及水浮力作用。
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注意事项2： 当在JCCAD桩筏筏板有限元模块进行独 基+防水板设计时，若防水板上输有荷载，由 于防水板下基床系数为零，非水浮力组合下 防水板自重及其上荷载将传递给独立基础， 与防水板自承重的构想不符，故需将防水板 上荷载改为零，并不考虑筏板自重，此时独 立基础范围内筏板除考虑板面荷载外，还应 人为添加独基自重。 图九. 板面荷载输入
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注意事项3： 将防水板自重及其上荷载设为0后，应在JCCAD里修改防 水板板底标高。 现以抗浮水位为-1.5m的算例为例，防水板板 面标高为-3.5m，板厚250mm，建筑面层做法重量为3kN/m2， 抗浮水位为-1.5m，水浮力分项系数1.4，当不考虑防水板自重 及其上荷载时，板底标高应由-3.75m调整为-3.09m。 防水板水浮力下基本组合设计值 q=1.4*（3.75-1.5）*10-1*（25*0.25+3）=22.25 kN/m2 不考虑防水板及建筑做法重量，换算为纯水头深度 22.25/1.4=1.59m 防水板板底标高由 -3.75m 调整为 （-1.5-1.59）=-3.09m
，这样设计没有问题；
但当 qw ＞ qs+qa 时，由于独基基底下的反力外移到防水板 上，当水浮力较大时，独基
根部弯矩可能由 水浮力下基本组合 控制，此时设计会不安全 不安全。 不安全
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2. 防水板与独立基础一体化设计（ 防水板与独立基础一体化设计（合理方法） 合理方法）
采用JCCAD里桩筏筏板有限元软件模块进行计算，设计步骤为： 在JCCAD人机交互菜单里按无防水板情况生成独基→ 将独基和筏板导至JCCAD桩筏筏板有限元模块→ 划分单元网格→ 输入筏板→ 设定抗浮水位→
六. 设计建议
1. 采用独基+防水板基础形式，设计时应考虑在水浮力作用下，独基基底反力 外移至防水板对独基内力产生的不利影响，采用独基+防水板一体化设计。 2. 独基+防水板基础形式适用于抗浮水位较低，地基承载力较高且沉降不大的 建筑，应重视防水板下软垫层的设置措施，避免产生防水板变筏板的情况。
3. 当抗浮水位较高时，应与变厚度筏板作经济性对比，采取合理的基础形式。
第54次免费公开讲座 54次免费公开讲座
独基+防水板设计方法及优缺点分析
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主讲人：老庄王工（QQ：1127191329） 讲座时间：2014年10月21日（周二）晚20：00 课件下载网址：
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