筏板基础与独立基础结构受力分析

陈功　袁昀　姜力

摘 要：首先介绍基础的概念及分类，其次利用旋转类比法对筏板基础进行受力分析，然后对独立基础进行受力分析，并提出刚性基础与柔性基础的区别，最后得出相关结论。

关键词：基础；结构受力；等效简化；分析研究

一、基础概述

建筑结构通常由楼板、梁、柱、承重墙、基础等组成，基础承受上部结构传递的荷载作用，并将其传递至地基。基础与地基是两个完全不同的概念，在高职高专土建类专业教学中，学生很容易将其概念与作用混淆。基础位于建筑结构底部，是建筑结构的组成部分，承受由上而下传递的荷载作用；地基不是建筑结构的组成部分，地基通常由自然坚硬稳固的地质岩土所组成，或通过人工处理所形成建筑结构地基，地基属于大地组成范畴。

建筑结构的基础根据结构形式可分为独立基础、条形基础、桩基础、筏板基础、箱形基础、深井基础等，基础结构形式取决于结构类型、荷载布置及大小、基础所处的地质水文条件、工程造价、施工条件等因素。

二、筏板基础结构受力分析

筏板基础犹如筏船底板，设置在地基顶面，其通常应用于高层建筑结构、剪力墙结构、上部荷载较大且地基条件较差的结构、地铁工程（底部设置抗浮桩的抗浮筏板）等工程中。

在筏板基础结构受力分析时，可将整个建筑结构和地基旋转180°，将筏板基础简化为多跨连续板进行受力分析，作用于筏板底面的地基反力可简化为多跨连续板上的面荷载，剪力墙或承重柱与筏板基础交界处可简化为多跨连续板的支座约束。

多跨连续板通常在荷载作用下，其跨中部位产生正弯矩，支座约束处产生负弯矩，这就很好解释了筏板基础配筋为双层配筋的原因。此外，根据筏板基础主梁、次梁的布置情况，可将筏板按照单向板、双向板进行受力计算。

当筏板板厚较小时，其主要受弯；当筏板板厚较大时，除受弯作用外，还应考虑其抗冲切或抗剪切作用。薄板主要由受弯作用控制，但厚板不能只考虑受弯作用，在某些条件下可将厚板近似看作普通梁来进行受力计算分析，这就很好解释了薄板与厚板的受力作用区别。

此外，筏板基础是一整块钢筋混凝土板，为防止混凝土温度应力作用而造成基础开裂，通常情况下应在筏板基础中设置后浇带，即将其混凝土分开进行浇筑，避免混凝土热胀冷缩而造成结构开裂。筏板基础由于温度应力开裂会使结构的安全性、适用性、耐久性和防水性大大降低，故应重视筏板基础后浇带布置，以及后浇带防水所采取的措施（止水带）。

三、独立基础结构受力分析

当上部荷载作用较小，且地基条件较好时，建筑结构的基础可采用独立基础或条形基础。

独立基础与条形基础的区别较大，在高职高专土建类专业教学中，学生很容易将其概念与作用混淆。独立基础为框架柱底部设置的单个独立型基础，独立基础之间除地基梁外，无任何构件相联结；条形基础为沿着承重砖墙底部设置的基础，呈长条状，且条形基础之间纵横相联，彼此闭合相联；独立基础与条形基础的结构施工平面布置图区别较大。

独立基础根据结构形式可分为单柱式独立基础、双柱式独立基础或多柱式独立基础。按照筏板基础受力分析思路，同样可将整个建筑结构和地基旋转180°，将单柱式独立基础简化为悬臂板进行受力分析，双柱式独立基础或多柱式独立基础简化为单跨或多跨悬臂板进行受力分析。悬臂板在荷载作用下承受负弯矩作用，故单柱式独立基础只需在基础底板布置受力钢筋即可，根据底面不同方向的尺寸大小可将其简化为单向板、双向板或主要受力方向及次要受力方向来考虑配筋布置。单跨或多跨悬臂板通常在悬臂端或支座处承受负弯矩，但在板的跨中部位承受正弯矩作用，故双柱式独立基础或多柱式独立基础应双层配筋。

以上讨论的是钢筋混凝土独立基础，这类基础属柔性基础范畴。由砌体所砌筑而成的独立基础属刚性基础范畴，此类基础简称为砌体基础，砌体基础抗压性能较好，但其抗剪、抗拉及抗弯性能较差，这类基础通常情况下只能承受较小的剪力和弯矩作用，其在剪力和弯矩作用下的变形较小，故为刚性基础。刚性基础一般按照台阶型布置，且应限制其宽高比或刚性角，宽高比或刚性角过大，容易使其产生较大變形和内力作用。

四、结语

在高职高专土建类专业的有关结构设计或施工课程中，学生易将基础与地基、独立基础与条形基础、刚性基础与柔性基础等概念混淆，专职教师应在理论授课时利用简洁易懂的生活常识或日常现象进行讲解。高职高专的结构设计类课程，重点不在于其内力计算和内力分析，应着重对学生受力模式和受力理念分析的培养。

同时，应加强校企合作，不断为学生创造实习实训条件，在条件允许的情况下，多带学生到工地进行现场教学，提高学生对理论知识的感性认知和理性把控能力。

作者简介：陈功（1982-），男，汉族，四川自贡人，博士研究生，成都纺织高等专科学校建筑工程学院专职教师，讲师，研究方向：结构工程、工程管理。