独基加防水板基础的设计

独基加防水板基础是近年来伴随基础设计与施工发展而形成的一种新的基础形式（图1），由于其传力简单、明确及费用较低，因此在工程中应用相当普遍。
图1 独基加防水板基础的组成
一、受力特点
1．在独基加防水板基础中，防水板一般只用来抵抗水浮力，不考虑防水板的地基承载能力。独立基础承担全部结构荷重并考虑水浮力的影响。
2．作用在防水板上的荷载有：地下水浮力qw、防水板自重qs及其上建筑做法重量qa，在建筑物使用过程中由于地下水位变化，作用在防水板底面的地下水浮力也在不断改变，根据防水板所承担的水浮力的大小，可将独立柱基加防水板基础分为以下两种不同情况：
1）当qw≤qs+qa时（注意：此处的qw、qs和qa均为荷载效应基本组合时的设计值，即水浮力起控制作用时的荷载设计值，而不是荷载标准值），建筑物的重量将全部由独立基础传给地基（图2a）；
2）当qw＞qs+qa时，防水板对独立基础底面的地基反力起一定的分担作用，使独立基础底面的部分地基反力转移至防水板，并以水浮力的形式直接作用在防水板底面，这种地基反力的转移对独立基础的底部弯矩及剪力有加大的作用，并且随水浮力的加大而增加（图2b）。
图2 独基加防水板基础的受力特点
3．在独基加防水板基础中，防水板是一种随荷载情况变化而变换支承情况的复杂板类构件，当qw≤qs+qa时时（图2a），防水板及其上部重量直接传给地基土，独立基础对其不起支承作用；当qw＞qs+qa时（图2b），防水板在水浮力的作用下，将净水浮力（即qw-（qs+qa））传给独立基础，并加大了独立基础的弯矩数值。
需要说明的是，结构设计中常有忽略防水板的水浮力对独立基础的影响，而只按独立基础基底反力引起的弯矩计算，当地下水位较高时，其基底弯矩设计值偏小，不安全。
二、计算原则
在独基加防水板基础中，独立基础及防水板一般可单独计算。
1．防水板计算
1）防水板的支承条件的确定
防水板可以简化成四角支承在独立基础上的双向板（支承边的长度与独立基础的尺寸有关，防水板为以独立基础为支承的复杂受力双向板）（图3）；
图3 防水板的支承条件
2）防水板的设计荷载（图2）
（1）重力荷载
防水板上的重力荷载一般包括：防水板自重、防水板上部的填土重量、建筑地面重量、地下室地面的固定设备重量等；
（2）活荷载
防水板上的活荷载一般包括：地下室地面的活荷载、地下室地面的非固定设备重量等；
（3）水浮力
防水板的水浮力可按抗浮设计水位确定。
3）荷载分项系数的确定
（1）当地下水水位变化剧烈时，水浮力荷载分项系数按可变荷载分项系数确定，取1.4；
（2）当地下水水位变化不大时，水浮力荷载分项系数按永久荷载分项系数确定，取1.35；
（3）注意防水板计算时，应根据重力荷载效应对防水板的有利或不利情况，合理取用永久荷载的分项系数，当防水板由水浮力效应控制时应取1.0。
4）防水板应采用相关计算程序进行有限元计算,也可按无梁楼盖双向板计算。
5）无梁楼盖双向板计算的计算方法（详见我司的无量楼盖设计课件）。
2．独立基础的计算
合理考虑防水板水浮力对独立基础的影响，是独立基础计算的关键。在结构设计中可采用包络设计的原则，按下列步骤计算：
1）qw≤qs+qa时的独立基础计算
此时的独立基础可直接按照《建筑地基基础规范》相关规定进行计算，此部分的计算主要用于地基承载力的控制，相应的基础内力一般不起控制作用，仅可作为结构设计的比较计算。
图4 防水板传给独立基础的等效荷载
2）qw＞qs+qa时的独立基础计算
（1）将防水板的支承反力（取最大水浮力计算），按四角支承的实际长度（也就是防水板与独立基础的交接线长度，当各独立基础平面尺寸相近或相差不大时，可近似取图4中的独立基础的底边总长度）转化为沿独立基础周边线性分布的等效线荷载qe及等效线弯矩me（见图6），并按下列公式计算：
①沿独立基础周边均匀分布的线荷载：
② 沿独立基础边缘均匀分布的线弯矩：
式中:qwj—相应于荷载效应基本组合时，防水板的水浮力扣除防水板自重及其上地面重量后的数值（kN/m2）； lx、ly—x向、y向柱距（m）；ax、ay——独立基础在x 向、y 向的底面边长（m）；

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