V5版本独基加防水板基础设计

肖艳玲

（中国建筑科学研究院有限公司北京构力科技有限公司北京 100013）

[摘要]独基加防水板基础是近年来一种新的基础形式，由于其传力简单明确，费用较低，在工程中得到普遍应用。本文将介绍如何用V5版本JCCAD设计独基加防水板。

[关键词]防水板；独基；水浮力；

1 模型建立

在基础模型中，首先要根据上部结构荷载进行独基初步设计，可人工布置也可利用软件自动生成。独基初步验算完成后，进行防水板布置，在【筏板布置】中指定板厚和板底标高，并将筏板属性定义为防水板见图1。防水板的基床反力系数程序默认为0kN/m³。

图1 防水板布置

建立好的独基防水板模型如图2所示。

图2 独基防水板模型

2 荷载输入

2.1水位标高

在【参数定义】—【荷载工况】里需要勾选历史最低水位和历史最高水位，并填写相应的标高，如图3所示。

图3 水位标高定义

（1）历史最低水位：对应的是常年水位标高，软件将水作为一种特殊荷载工况，各个荷载组合都考虑。

（2）历史最高水位：对应的是地勘单位提供的抗浮水位标高。软件将增加两个抗浮工况，一个标准抗浮工况和一个基本抗浮工况。

输入水位标高后，可以在【筏板定义】-【筏板荷载】中查看水浮力荷载，程序还支持水浮力荷载的修改，如图4所示。

图4 水浮力荷载查看与修改

2.2荷载的分项系数取值

关于荷载分项系数，《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2018规定：“当永久荷载效应对结构构件的承载能力有利时，不应大于1.0。”“当可变荷载效应对结构构件的承载能力有利时，应取为0。”在结构抗浮验算中，考虑到上部结构永久荷载一般对结构有利，其分项系数可取1.0；上部结构可变荷载一般对结构有利，其分项系数应取0。因此，一般情况下的抗浮标准组合为：1.0*恒+1.0*水。

基本组合情况下，关于水浮力的分项系数取值，因水浮力计算的复杂性，且目前相关规范没有明确的计算规定，该系数宜根据工程所在地和工程的具体情况确定。对水位不变的水压力可按永久荷载考虑，而水位变化的水压力应按可变荷载考虑。因此，水浮力的分项系数取值一般介于1.2与1.4之间，可取1.30。具体数值亦可参照地区性指导说明0。

程序默认水浮力的基本组合系数为1.4，标准组合分项系数为1.0，该系数可以人工修改，如图5所示。在【荷载组合】里可以查看水工况组合，并允许设计人员查看和修改荷载组合的分项系数，同时也支持添加或删除荷载组合，见图6。

图5水浮力分项系数

图6荷载组合查看与修改

3 计算模型与设计方法

生成数据+计算设计后，软件可输出主模型和防水板模型两种模型下的结果，模型切换位置在界面右上方，如图7所示。

图7 两种模型结果查

3.1 防水板模型（倒楼盖模型）

一般情况下，防水板较薄，只起抗浮作用，上部结构荷载由独基承担，防水板仅承担本身自重、板面荷载及水浮力，对于此类基础，可按倒楼盖模型计算。该模型假定上部结构的柱底与墙底作为铰支，不考虑基础的整体挠曲，同时等效假定柱底与墙底没有竖向位移，基础间没有差异沉降。

基于倒楼盖模型下的位移结果见图8，可见柱底的位移均为0，此时计算的板内力，可用于后续板配筋的计算。值得注意的是，由于独基区域没有计入上部结构荷载，因此其结果不能直接用于独基的实际配筋。

图8 防水板模型下的位移结果

3.2 主模型（Winkler模型）

倒楼盖计算方法的基本假定为不考虑基础的整体挠曲，基础间没有差异沉降，国家标准《建筑地基基础设计规范GB50007-2011》已明确给出了“倒楼盖”计算方法的适用范围。而对于一些工业与民用建筑，柱基间可能存在较大变形差异，故应视变形差异大小来确定是否选择弹性地基模型。

弹性地基模型不同于倒楼盖算法，计算考虑了上部结构的荷载作用，其外荷载是实际的外力作用，因此计算的位移结果为绝对位移，能够反映出基础的总体位移情况；同时，对于弹性地基计算方法，独基和防水板均视为弹性板进行有限元分析，独基区域的配筋计算建立在柔性板的假定上，故对于独基区域和防水板区域的配筋，亦可以应用于实际工程。

3.3独基计算可考虑防水板荷载

合理考虑防水板水浮力对独基的影响是准确计算独基的关键，防水板的自重或外荷载效应，以及水浮力工况产生的部分轴力、弯矩与剪力，均将传递给独基。为了更全面地考虑各种效应对独基的影响，V5版本新增<独基、承台计算考虑防水板面荷载>选项，如图9所示。

图9 独基、承台计算考虑防水板面荷载选项

勾选改参数后，防水板模型下的支座反力如图10所示，该反力将传递给独立基础。

图10 防水板模型的支座反力

点击结果查看的【构件信息】，即可查看防水板传递给独基的内力，如图11所示。此时独基计算结果即为考虑了防水板荷载的结果。

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图11 构件信息防水板传递基础荷载

【基础模型】—【单独基验算、计算书】中输出防水板传独基的弯矩，如图12所示。

图12 计算书输出防水板传独基弯矩

4结论

本文针对JCCAD的独基加防水板基础设计，从建模操作、荷载取值以及计算模型的选择，给出了初步应用方法的介绍。设计人员可在工程应用中，进行正确的建模，根据实际情况合理选择计算模型，进一步探索其设计方法。

参考文献

[1]建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-2001[S].北京:中国建筑工业出版社, 2001.

[2]建筑结构荷载规范GB50009-2012[S].北京:中国建筑工业出版社, 2012.

[3]李国胜.建筑地基基础及地下室结构设计疑难处理与实例[M].北京:中国建筑工业出版社, 2014.

[4]江苏省建设工程设计施工图审核中心.2010年结构专业疑难问题问答[R]. 2010.

[5]建筑地基基础设计规范GB50007-2011[S].北京:中国建筑工业出版社, 2012.