[科普中国]-片筏基础

简述

当上部结构荷载较大，地基土质较软弱又不均匀，以致单独基础或条形基础均不能满足地基承载力的要求时，可考虑选用扩大基底面积的片筏基础(又称筏板基础)。片筏基础具有减少基底压力，提高地基承载力和调整地基不均匀沉降的能力，可以避免结构物局部发生明显的不均匀沉降。

片筏基础是地基上整体的连续的钢筋混凝土板式基础。又可分为柱下片筏基础和墙下片筏基础，或者为两种情况的组合。为了适当增加筏板整体刚度，可在板上或板底设置连续肋梁。

片筏基础的结构与钢筋混凝土楼盖结构相似，由柱子或墙传来的荷载，经主、次梁及板传给地基。若将地基反力看作作用于筏基底板上的荷载，则筏板基础相当于一倒置的钢筋混凝土楼盖。1

功能筏基的功能可归纳如下：

(一)对上部结构刚度较好的多层民用房屋，筏基能增加整体性，增加结构与地基相互作用，减少相对沉降；当地震波经过地基时，就象船在海浪中那样，房屋各部分不受波的运动影响而出现差异变形。这在唐山地震中已得到验证。

(二)筏基可将上部结构的荷载较均匀的分配到地基上，从而减少了地基的附加应力，在与上部结构共同工作的条件下使沉降比较均匀。例如，一栋6层的住宅采用条基或独立基础时，作用在地基上的附加压力可能达到200kPa左右，采用筏基则可减少到100kPa左右。所以在软弱地基卜采用筏基可收到沉降小而均匀的效果。

(三)当土层中含有小的洞穴和局部软层，可防止因局部下沉过大而造成建筑物的损坏。

(四)对自动化程度较高的工艺设备，且各设备之间不允许有差异沉降时，厚筏基础比其它基础更具有优越性。在任何方向可满足工艺上连续作业的要求；当设备或工艺更新时，可按新的工艺要求重新布置，这些都是其它基础型式难以适应的。

但是，当地基有显著的软弱不均情况，例如地基中岩石与软土同时出现、有可能出现反向挠曲及倾斜时，首先还应对地基进行处理，单纯依靠筏基来解决这类问题将是徒劳的。2

类型片筏基础在地基反力的作用下，相当于一个倒置的钢筋混凝土楼盖，扩大了基底的面积，提高了基础的整体性，能有效地调整地基的不均匀沉降，从而在多层和高层建筑中广泛使用。

片筏基础分梁板式和平板式两种类型，其选型应根据工程地质、上部结构体系、柱距、荷载大小及施工条件等因素确定。平板式筏基由一整块钢筋混凝土的底板组成，柱子直接支立在底板上(柱下筏板)形成倒置的无梁楼盖，或在底板上直接砌筑墙体(墙下筏板)。梁板式筏基按梁的位置不同分为上梁式和下梁式，梁在底板之上为上梁式；梁在底板之下为下梁式。3

内力计算片筏基础的内力计算主要沿用三种方法。

(1)筏板较规则，柱距相等，板截面形状相同的情况下，将筏板离散为板带(或称截条)，按地基上梁计算方法求解内力。这种方法忽略了板带间的剪力产生的静力不平衡，所以是一种近似的计算方法。

(2)将筏板或肋梁作为地基上板或梁板组合体系计算，如简化的刚性板法和按双向板计算的倒楼盖法。对荷载较复杂、筏板不规则、柱距不等的情况应采用地基上弹性板法。

(3)如果上部结构和基础的刚度足够大，将片筏基础假设为绝对刚性，在工程实用中可认为是合理的。但在一般情况下，片筏基础属于有限刚度板，上部结构、基础和土是共同作用的，应按共同作用的原理分析，或按弹性地基上矩形板理论计算。近几十年来，随着电子计算机在土木工程中的应用日益广泛，片筏基础的数值分析方法得到迅速发展，其中主要有有限差分法和有限元法。1