浅谈地下车库基础的两种基础形式

       独立柱基加防水板和筏板加柱墩是常见的两类地下车库基础形式。这两类基础形式有时板厚相差不大，独基和柱墩外观相似，本文针对这两类基础，从受力特点、计算原理、埋深计算、适用范围、经济性及对主楼的影响等方面进行分析探讨。

       1、独立柱基加防水板

       1.1受力特点

       独立基础承担全部上部结构传来的荷载并考虑水浮力影响，防水板仅考虑自重、建筑面层荷载及水浮力作用，不考虑防水板的地基承载能力。        

       1.2计算方法

       方法一：按倒楼盖方法计算。当地基比较均匀、上部结构刚度较好，荷载分布较均匀且相邻柱距及荷载不超过20%时，可采用倒楼盖计算。上述要求可以保证基础的沉降差不至于过大。倒楼盖的计算方式是把墙柱等竖向构件视为防水板的固定支座，上部荷载对防水板的计算结果不起作用。不考虑防水板的整体挠曲，通常防水板的配筋较小。对于沉降差较大的工程，防水板的内力可能较大，用这种方法计算存在安全隐患。

      方法二：按有限元方法计算，防水板与竖向构件基础一起变形，考虑防水板整体挠曲变形。这种方式的配筋一般要比倒楼盖模型要大。在使用有限元软件进行分析时，可按普通筏板建模，通过沉降试算调整板底的基床系数，让防水板上的荷载就地消化，从而实现防水板仅承担自重的前提下，再计算水浮力。

      独立基础和防水板一般可单独计算，应特别注意水浮力对独立基础的影响。当水浮力不大于防水板自重及其上部建筑做法重量之和时，防水板可按构造设置无需计算。反之，当水浮力大于防水板自重及其上部建筑做法重量之和时，防水板底部大于压重部分的水浮力将传递给独立基础，从而加大了独立基础的底部弯矩和剪力。此时，在设计独立基础的时候，水浮力不能忽略。

      1.3适用范围及对地基承载力的影响

       独立基础加防水板，适用于水位不高、地基土较好的情况。

       当采用主楼加大底盘车库的布置时，防水板自重和建筑做法的重量对地基承载力修正起有利作用，主楼的地基承载力修正深度可以适当考虑这一部分的超载作用。

       车库独立柱基的计算埋置深度，应按垫层下的实际地基反力（一般为防水板自重、覆土重及地下室地面建筑做法重）来确定基础的等效埋深。

       2、筏板加柱墩

       2.1受力特点

       筏板加柱墩的基础形式，实际上是由两种不同厚度的筏板组成即变厚度筏板。柱墩尺寸由柱子冲切要求确定，地基反力由筏板和柱墩共同承担。筏板基础的整体刚度大，需要考虑筏板的整体变形。

       2.2计算方法

       计算时按变厚度筏板考虑柱墩对筏板的影响，采用有限元软件进行分析求解时，筏板和柱墩通过沉降试算确定地基基床系数是一致的。

       2.3适用范围及对地基承载力的影响

       当地下水位较高、地基承载力较低时，车库基础采用筏板基础形式。由于地下车库层数一般较少，筏板基础的厚度较薄，一般厚度为400mm左右。当采用筏板不能满足柱子冲切承载力要求时，经济有效的方法就是设置柱墩。

       车库筏板的基础埋深，可按室外地面算起。应当注意的是有时基坑开挖深度较大时，按地基反力算出的等效埋深小于实际埋深时，应按等效埋深计算。当对与车库相连的主楼的进行地基承载力修正时，如车库的范围大于两倍的主楼筏板基础宽度时，可按车库在永久荷载作用下的折算土层厚度考虑主楼的埋深。当车库的范围小于主楼两倍的基础宽度范围时，主楼的计算埋深修正一般按从室外地面标高算起。

       3、两者的差异对比

       由上述分析可知，独立柱加防水板和筏板加上柱墩无论是计算原理还是构造配筋均存在本质区别。设计中要根据工程的实际，从概念设计的角度把握，做出恰当选择。为了便于对比分析，两者差异见如表1。               

      4、小结

      影响地下车库基础形式选择的因素很多，其中主要为抗浮水位和地基承载力。地基选型时既要满足车库基础本身的设计要求，还应根据主楼的结构情况布置来综合确定。在初步设计阶段，应能根据地勘条件进行合理估算，选择恰当基础形式。当抗浮水位较高，车库的整体抗浮不满足时，还需要采取诸如压重、抗拔桩和抗浮锚杆等抗浮措施配合基础设计。  

 （ 表1   独基加防水板与筏板加柱墩的差异）