建筑地基承载力修正问题探究
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建筑地基承载力修正问题探究
摘要：地基基础设计是土木工程结构设计的重要组成部分，作为基础设计的一个基本问题—--地基承载力则至关重要，《建筑地基基础设计规范》中给出了地基承载力特征值修正的计算公式。本文简单介绍了地基承载力深宽修正的实质和不同情况下地基承载力深宽修正的取值问题。
关键字：地基承载力 修正 埋深 主裙楼一体
一、概述
地基承载力是指地基所具有的承受荷载的能力。一般分为极限承载力和承载力特征值。地基处于极限平衡状态时所能承受的荷载即为极限承载力。从结构设计出发，不仅要考虑建筑地基是否处于安全状态，同时还应考虑是否发生过大的沉降和不均匀变形,在确保地基稳定性的前提下同时满足建筑物实际所能承受的变形能力，此时的承载力通常称为承载力特征值（或容许承载力）。实验表明，地基承载力不仅与土的性质有关，还与基础的大小、形状、埋深以及荷载的情况有关。这些因素对承载力的影响程度又随土质的不同而不同，所以对某个实体基础而言，就应该计入它的埋深和宽度给地基承载力特征值带来的影响，进行深度和宽度修正。《建筑地基基础设计规范》中规定当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值尚应按下式修正：fa=f +ηbγ(b- 3)+ηdγm(d- 0.5)
Fa—修正后的地基承载力特征值（kPa）
f —地基承载力特征值（kPa）
ηb、ηd—基础宽度和埋置深度的地基承载力修正系数
γ—基础底面以下土的重度（kN/m3）,地下水位以下取浮重度 b—基础底面宽度（m），当基础底面宽度小于3m时按3m取值，大于6m时按6m取值
γm—基础底面以上土的加权平均重度（kN/m3），位于地下水以下的土层取有效重度
d—基础埋置深度
二、地基承载力修正
之所以要对地基承载力进行修正，其一是考虑土样与地基原状土实际所受的应力状态之间的差异；位于基底标高处的地基原状土，处于自重应力下的三向受力状态，而在土工实验室的土样，其承载力并没有考虑原状土的自重应力，因此原状土的实际承载力要高于土工试验结果，进行适当的修正是合理的。其二是勘察报告给出的地基承载力特征值是表示在无边载的条件下地基表面的承载能力。当基底荷载超过地基土所能承受的极限荷载之后，在土中形成连续滑动面，土从基础四周挤出隆起，基础急剧下沉或向一边倾斜，而基础两侧基底标高以上的超载会限制滑动面的发展，阻碍基础两侧土体向上滑动（见图1），从而增大了地基土抵抗剪应力的能力，表现为地基承载能力的提高。因此地基承载力可进行深度修正；当土质条件相同且埋置深度不变时，基础宽度越大，地基土在承受荷载发生滑动破坏时，基底下滑动土体从基底挤出所受到的阻力，就要随着基础底面宽度的增大而增加，因此地基承载力可进行宽度修正。
三、地基承载力修正的有关问题
1.地基承载力深度修正
（1）填方整平地区埋置深度的取值
基础的埋置深度，一般是自室外地面标高算起。对于填方整平地区,可自填土地面标高算起，因为基础周边一定范围填土，在地基承载力计算时，可作为边载考虑，有助于地基的稳定和承载力的提高。《地基》规范中没有说明填土的时间要求，但在7.5条大面积地面荷载中有规定：大面积的填土，宜在基础施工前3个月完成，因此新填土在填完3个月后才能更有效的提高填土下部地基土的承载力。但填土在上部结构施工后完成时，由于建筑总竖向荷载大部分已传至基底。而地基两侧超载尚未附加，不能在其发生整体剪切破坏时限制土体滑动，此时基础埋深应从天然地面标高算起。见图2a、b、c、。
（2）箱形基础或筏基有地下室时埋置深度的取值
《建筑地基基础设计规范》中关于基础计算埋深的解释“对于地下室，如采用箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起”。
（3）条基或独基有地下室时埋置深度的取值
《建筑地基基础设计规范》中规定对于地下室，当采用独立基础或条形基础时，应从室内标高算起。
（4）主裙楼一体时主楼埋置深度的取值
1）《建筑地基基础设计规范》条文说明中指出“目前建筑工程大量存在着主裙楼一体的结构，对于主体结构地基承载力的深度修正，宜将基础底面以上范围内的荷载，按基础两侧的超载考虑，当超载宽度大于基础宽度两倍时，可将超载折算成土层厚度作为基础埋深，基础两侧超载不等时，取小值”。
2）当裙房采用整体基础时，可以将其作为超载折算成土层厚度，并与高层建筑四周的土深对比取小值。当裙房采用独立基础或条形基础时，若不设置防水板，基础结构的整体性不能保障荷载较为均匀地分摊到裙房地基上。不能按超载考虑，此时计算高层建筑埋深应自地下室地面算起；若设置防水板时，该基础防水板的基底反力大小与其构造密切相关。
3）当主裙楼间设缝，缝之间用粗砂充实至地面时，由于粗砂可以传递水平方向的受力，因此对主楼地基承载力的深度修正可以参考主裙楼一体时的情况。
4）“基础底面以上范围内的荷载”指的是主楼两侧在主楼基础底面标高处的基底压力。当裙房基础底面标高在主楼基础底面标高之上时，须考虑裙房基础底面标高到主楼基础底面标高之间的土（H-h厚）形成的超载作用，这种情况用于深度修正的计算埋深d=d (裙房超载折算的土厚)+（H-h）。 5）主裙楼一体时，考虑减少沉降差异或施工顺序等因素，往往先施工主楼再施工裙房，此时不应考虑裙房荷载的折算土厚。如果施工主楼的同时施工裙房，可考虑裙房超载进行主楼地基承载力的修正。因此若采用裙房超载修正地基承载力时，在设计图纸上应对施工顺序进行明确要求。
6）.把裙楼荷载作为主楼基础周围的超载考虑时，荷载效应应取正常使用极限状态下荷载效应的标准组合，不应计入活荷载，只考虑恒载的作用。
2.地基承载力宽度修正
《建筑地基基础设计规范》第5.2.4条中规定基础底面宽度b的取值，当基础底面宽度小于3m时按3m考虑，大于6m时按6m取值。工程实践证明，承载力随着宽度的增长有所提高，但沉降量也随之而增长，同样的土质，在同样的压力下，当基础宽度超过一定值时，沉降量大为增长。建筑物的正常使用应满足其功能要求，常常是承载力还有潜力可挖，而变形已达到或超过正常使用的限值，应由地基变形控制承载力，因此规范对承载力的宽度修正采取了慎重态度，当宽度大于6m时按6m取值。
地基的整体剪切破坏一般只适用于密实的砂土及坚硬的黏土等压缩性较小的土，而对于高压缩性土层，由于基础的连续下沉产生过大的沉降，基础就像“切入”土中一样，发生冲剪破坏，破坏时地基中没有滑动面，基础四周的地面也不隆起。所以基础的宽度增大并不能增加地基承载力。修正地基承载力时，只考虑深度修正。
四、结语
地基承载力是基础设计的关键要素，而基础设计又是整个工程的重中之重。规范虽然给出了地基承载力修正计算的公式，但在实际应用中比较复杂，应根据建筑类型及土层分布情况等，综合考虑各种影响因素，合理慎重的选择各种参数，对规范做到真正的理解并正确应用。
参考文献 [1]朱炳寅，《建筑结构设计问答及分析》，北京：中国建筑工业出版社，2009
[2]朱炳寅、娄宇、杨琦《建筑地基基础设计方法及实例分析》，北京：中国建筑工业出版社，2007
[3]滕延京、王曙光等，《建筑地基基础设计规范理解与应用》，北京：中国建筑工业出版社，2012
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