5．6 筏形基础
5．6．1 筏形基础可采用具有反梁的交叉梁板结构，也可采用平板结构(有柱帽或无柱帽)。两种形式筏形基础的比较见表5．6．1。
如何在两种常用的筏板基础类型——梁板结构与平板结构中选用适宜的类型，需要结合地基条件、基础埋深、施工条件等综合考虑：
一般情况下，梁板结构的材料消耗较少，造价较低，但比平板结构稍费工，工期也会稍长一些。但梁板筏基的高度可能比平板筏基大，例如，8m柱网的地基梁高度可能为1．50～2．0m，而平板基础的厚度可能为1．0～1．5m，所以，如果地基挖土深度是由基础高度来决定，那么采用梁板结构将比平板结构多挖几十厘米至1米多的土，在比较两种方案的经济性时，挖土量包括护坡工程量的增加、可能的降低地下水位费用的增加、竖向构件长度的增加、建筑外防水材料的增加等等应综合加以考虑。
在工期方面，一般是梁板基础较长，平板基础较短。基础类型的选择很重要的一点是工人工资与材料价格的相对比较，在发达国家及香港地区，工人工资较高，他们一般采用平板筏基，我们则一般优先选用梁板式筏基。
5．6．2 筏形基础需进行下列计算：
1 对于梁板式筏形基础：
1)验算双向板的受冲切承载力、单向板的受剪切承载力以确定基础底板的厚度。
在确定基础底板厚度时，通常可根据以往工程经验，先假定一个厚度，然后根据此厚度计算其受冲切承载力或受剪切承载力，当能满足规范要求并稍有余量时，即可确定此厚度为基础底板设计厚度，并按此厚度计算底板抗弯所需的钢筋数量。
有一种说法，认为高层建筑的基础底板厚度，可按每层若干厘米(例如每层5cm)来确定。这种说法是不科学的，也是不确切的。因为基础底板厚度，常取决于其受冲切承载力，而冲切力除了与建筑物层数有关外，与建筑物柱网区格的大小也有关。例如，同样30层的建筑物，8m柱网(开间)与9m柱网所需的底板厚度就不应该相同，4m柱网与8m柱网所需的底板厚度就完全不同。因此，单纯以层数来确定底板厚度是不可取的。
筏板基础底板的厚度，过去我们皆由板的抗冲切强度决定，数十年来从未发生任何问题。
国外规范对于各种构件，何种应当验算剪切、何种应当验算冲切，有明确规定。例如，美国与新西兰规范规定：单向受力构件例如梁(但深梁除外)，验算剪切强度；双向受力构件例如双向板，验算冲切强度。而且对于验算剪切强度，规定其验算截面是横跨整个构件截面，而不是在构件中间截取一段来验算。因此，筏板基础的双向底板，仅验算其抗冲切强度即可。
2)计算基础板的弯矩，配置板受弯钢筋。
3)验算基础梁的受剪切承载力来确定基础梁的截面，并配置梁箍筋。
4)计算基础梁的弯矩，配置梁受弯钢筋。根据条件可采用倒楼盖法或弹性地基梁法计算。
5)对梁板式筏形基础中的基础梁和板，以及平板式筏基中的板，计算弯矩和剪力时，可采用净跨。
6)梁板式筏形基础底板可按塑性理论计算。
2 对于平板式筏形基础：
1)验算柱底、柱帽底面的受冲切、受剪切承载力来确定基础板的厚度和柱帽的尺寸。对于含墙的结构，还需验算墙边、墙筒周边的受冲切承载力，以及一些情况下的整体受剪切承载力。
2)计算基础板的弯矩，配置板受弯钢筋。根据条件可分别采用倒楼盖法或弹性地基梁(板)法计算。基础板应分为柱上板带和跨中板带分别配筋。
3 当柱、墙混凝土强度大于基础梁、板时，应验算柱、墙与基础交接面处的局部受压承载力。
5．6．3 筏形基础的构造应符合下列要求：
1 筏板基础混凝土强度等级不应低于C25。梁板式筏形基础底板厚度不宜小于250mm，平板式筏形基础底板厚度不宜小于300mm。
筏板基础混凝土强度等级不宜取得太高，最好不要超过C40，对于一般高层建筑，C30已足够。混凝土强度过高，水泥用量也将相应增加，在混凝土凝固过程中的收缩量及水化热等也会增大。如果养护不及时又不能维持一定天数，对于大面积基础，很容易出现裂缝。
2 在确定基础梁的截面时，应注意：
1)基础梁多数情况下宜设计成比较宽的梁，以尽量减小梁高，从而减少基槽开挖深度和梁间材料的回填量。
2)不必要因柱截面较大而加大基础梁的宽度(使其大于柱宽)，造成浪费。
3)如果不能满足受剪承载力的要求，不必在整个跨度加大梁截面，而仅在支座剪力最大部位加腋即可。
4)加腋的方式有两种：竖向加腋，即在支座处将梁的高度加大；水平加腋，即在支座处将梁的宽度加大。一般情况下对于基础梁采用水平加腋的方式更合理。
3 筏形基础宜在纵、横方向每隔30～40m留一道后浇带，宽800mm至1000mm左右。后浇带位置宜在柱距中部1／3范围内。后浇带处梁、板的钢筋可不断开。后浇混凝土宜待筏板基础混凝土浇筑后不少于两个月，再行浇筑，后浇混凝土的强度等级应提高一级，并应采用不收缩混凝土。当采用刚性防水时，宜在后浇带筏板下附加防水卷材或在筏板中设置金属止水带。
图5．6．3—1中的“加强层混凝土”的做法，只适用于施工过程中需要提前停止降水时，其所配钢筋及混凝土厚度h，应按地下水产生的浮力计算而得。
4 不论筏板的板厚为多少，一般不需在板厚的中面增设水平构造钢筋。板的上下钢筋之间的支撑定位等做法，不需在施工图中详细画出。具体定位做法，应由施工单位提出，并保证在施工浇注混凝土时，钢筋位置准确、不位移。
注：有些资料中提到，当基础板厚度大于2m时，须在板厚度中间部位加一层水平双向钢筋，而且规定的钢筋直径较大，从各方面看这是不必要的。
境外某地下铁道车站，其上有30层大楼，底板厚度5．5m(跨度约11m)，施工详图中板的中间来加任何钢筋。
南京新街口百货公司大楼高62层，基础底板厚3m，板中面未加任何钢筋。上海金茂大厦，筏板基础厚4m，板中面也未设任何钢筋，仅在板面另加Φ8@150双向钢筋。
由以上实例可以看出，在构造上，不设置这种钢筋完全没有问题。
有一种意见认为，如果板的厚度较大，施工时需要将底板分成两层浇捣，就需要设置中面钢筋，这种看法有问题。首先，在设计出图时并不一定有根据，施工单位要分两层施工；其次，即使分两层施工，在下层的表面设置较粗钢筋，对防止或减少混凝土收缩裂缝，并无多大作用。国外有些资料认为，粗钢筋对减少裂缝反而不利。
因此，不论基础底板厚度如何，一般不需在板厚的中面设置水平钢筋。
至于底板上下两层钢筋如何定位固定，应由施工单位根据其具体情况确定。设计单位在这方面没有必要提出钢筋支撑方案，不应在施工图中画出。
5 筏基底板的钢筋间距不应太小，一般为200～400mm，且不宜小于150mm。受力钢筋直径不宜小于12mm。
6 基础梁、板，应优先采用HRB400或HRB335钢筋(包括梁的箍筋)。基础梁箍筋直径不宜小于10mm，箍筋间距不宜小于150mm。
7 当等跨时基础板支座短筋伸至L0／4(L0为净跨)为止，不应额外加长，详见图5．6．3—2。当底板为不等跨时，应按弯矩确定钢筋长度。
8 基础梁、板的下部钢筋应有1／4～1／3贯通全跨。
9 基础梁、板钢筋的接头位置，应选择在内力较小的部位，宜采用机械连接或搭接。不应采用现场电弧焊焊接接头。
10 《混凝土结构设计规范》中规定，当梁的腹板高度hw≥450mm时，在梁的两个侧面应沿高度配置纵向构造钢筋，每侧纵向构造钢筋的截面面积不应小于腹板截面面积不会bhw的0．1％。此规定适用于常规的结构构件，对于截面面积很大的基础梁是不适用的。基础梁两侧构造钢筋的直径，可取12～16mm，间距可取200～300mm左右，并沿梁腹板高度均匀配置。在基础底板高度范围内不需配置。
11 基础梁并无延性要求，其纵筋伸入支座锚固长度，箍筋间距、弯钩等等皆应按照非抗震构件的构造要求进行设计。这样做的道理已在5．5．5．4中详述。
基础底板上回填材料顶面宜设置厚度100mm的钢筋混凝土叠合层，以利于建筑做法的选择(直接选用楼面做法)和减小外墙挡土的高度，详见图5．6．3—3。
5．6．4 设计时需注意和考虑的问题：
1 当地下水位较高，防水要求严格时，可在基础底板上面设置架空层。如为带反梁的筏基，应在基础板上皮处梁内留排水洞，其尺寸一般为150mm×150mm。
2 基础外墙与底板交接构造见图5．6．4—1。应注意外墙底部外纵筋与底板边支座钢筋要满足弯矩平衡的要求，并满足搭接长度的要求。
3 基础底板是否外挑，可按以下原则确定：
1)当地基土质较好，基底面积即使不外挑，也能满足承载力及沉降的要求，且有柔性防水层时，底板不宜外挑。
2)其他条件同第1款，但无柔性防水层时，底板可选择按构造外挑或不外挑，如外挑长度可取0．5～1．0m。
3)当地基土土质较差，承载力或沉降不能满足设计要求时，可根据计算结果，将底板向外挑出。
挑出长度大于1．5～2．0m时，对于有梁筏基，应将梁一同挑出。对于无梁筏基，宜在柱底设置平托板。
外挑板构造见图5．6．4—2。
4 当地下水位标高高于基础底面标高时，基础底板所承受的地基反力，与水位标高低于基础底面时并无不同，其平均反力皆为P=W／A，W为上部建筑(包括地下室及基础自重)的总重，A为基底面积。此概念也适用于箱基。
5 当上部结构荷载较均匀，地基受力层范围内无软弱土层、可液化土层或严重不均匀土层时，筏基可按倒楼盖方法计算(此时，有梁筏板基础的梁线刚度宜不小于柱线刚度的3倍或梁高不小于跨度的1／6，当为无梁筏板时，可取板的折算刚度)。基底反力可取平均反力，边跨跨中弯矩及第一内支座的弯矩值宜乘以1．2的系数，其余内力均不需再乘大于1的系数。
按倒楼盖方法计算筏基时，如柱荷载(F1～F5如图)相差不超过20％时，可近似按均布反力P计算见图5．6．4—3(a)。当各柱荷载相差较大，见图5．6．4—3(b)，其中F3，F4较小，可分段按P1，P2计算。
6 高层建筑的基础构件，包括筏板、基础梁，当地具有在混凝土中掺粉煤灰的成熟经验时，应考虑粉煤灰对混凝土后期强度的提高作用，采用混凝土的后期强度，不采用常规的28d龄期，可以用60～90d龄期。
注：高层建筑的基础构件，如基础梁、板、或厚板基础，体积常很大。由于其受力较大，有时必须采用强度较高的混凝土，如C40(但C45及以上的强度，一般不宜采用)。当混凝土体积大，强度高时，混凝土硬化过程中产生的水化热，以及干缩造成的不利影响，常易导致基础构件开裂。
除了在施工过程中采取一系列措施以减少上述不利影响外，在设计上可以规定按60d或90d的混凝土强度，这样在同一混凝土最终强度的条件下，能够减少水泥用量，可使水化热减少，并减少收缩量。
国外对于基础的混凝土强度，不按28d而按60～90d，且已使用多年，因为高层建筑的基础要达到满荷，是数倍于60～90d之后，因此，安全上是没有问题的，而且还有上述的优点。美国一栋高层建筑，在计算风荷下的位移时，采用了180d龄期的混凝土弹性模量。台湾最近建设的“台北国际金融中心”即台北101，主体结构高90层，厚板筏基厚度3．0～4．7m，采用90d的混凝土强度。
我国的《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》JGJ 28中也有规定，凡掺用粉煤灰的混凝土基础，可以采用其60d强度。
因此，在设计筏基或箱基(包括桩基承台)时，在施工图上宜说明，可以采用混凝土60d或90d的后期强度。
7 地下室施工完成后，应及时进行基坑回填工作。
