地基承载力深度修正的再讨论-X(精)
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关于人工地基承载力深度修正问题的探讨摘要:人工地基在工程中应用日益广泛,而对于人工地基承载力的深度修正,缺乏深入研究和统一认识。
针对这种情况,根据加固机理对人工地基进行了分类,分析了不同类型人工地基的破坏模式;并基于深度修正原理和工程实践,对人工地基承载力修正进行了分析探讨;对不同类型的人工地基提出了承载力深度修正建议。
关键词:人工地基;地基承载力;深度修正前言人工地基为复合地基和桩基的统称,目前人工地基设计所遵循的国家规g范有文献[1-5],也有不少地区性规范和行业规程,由于地区经验、规范制定的时间及编制规范人员的不同,使各规范之间出现一些不完全一致的情况。
针对遇到同一问题各规范、甚至同一规范之间表述不一致,设计过程中如何正确判断。
1.人工地基分类与破坏模式人工地基是指经过地基处理形成的地基,依其性状大致可分为三类:均质地基、双层地基和复合地基。
人工地基的分类人工地基中的均质(或双层)地基是指加固区土体性质得到全面改良,加固区土体的物理力学性质、物质成分基本相同,加固区无论是平面范围还是深度都已满足一定的要求。
例如,换填垫层地基、机械压(或夯)实法形成的人工地基(重锤夯实、强夯、机械碾压、振动加密)、预压地基等。
对于均质(或双层)地基,加固前后土层成分并未改变,仅密实度增加、含水量降低、土层得到改性处理;换填垫层地基则是浅层软弱土被整体置换而形成双层地基。
均质(或双层)人工地基在物质组成、结构构造上与天然地基相比并无本质区别,因此在荷载作用下其破坏模式与天然地基相同,且多数发生整体剪切破坏或局部剪切破坏,而较少发生冲剪破坏。
复合地基是指天然地基在地基处理范围内部分土体得到增强或被置换,加固区由基体(天然地基土体或被改性的天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。
在复合地基中,基体和增强体共同承担荷载的作用。
复合地基按增强体材料特性,可分为散体材料桩复合地基(如砂石、矿渣、渣土等)、柔性桩复合地基(如灰土、水泥土等)和刚性桩复合地基(如混凝土、水泥粉煤灰碎石等)。
地基承载力考虑深度修正的探讨摘要:在一个建筑工程中,基础的费用占土建成本大概30%。
因此在基础设计中,基础形式选取很大程度影响整个工程成本。
而在天然基础中,对地基土承载力大小的取值正确与否至关重要。
关键词:地基;承载力;深度;修正1.规范对地基承载力修正的规定《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)5.2.4条规定:当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时,从载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值,尚应按下式修正:--修正后的地基承载力特征值;--地基承载力特征值;、--基础宽度和埋深的地基承载力修正系数γ--基础底面以下土的重度,地下水位以下取浮重度;b--基础底面宽度(m),当基宽小于3m按3m取值,大于6m按6m取值;--基础底面以上土的加权平均重度,地下水位以下取浮重度;d--基础埋置深度(m),一般自室外地面标高算起。
在填方整平地区,可自填土地面标高算起,但填土在上部结构施工后完成时,应从天然地面标高算起。
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;当采用独立基础或条形基础时,应从室内地面标高算起。
在探讨地基承载力考虑深宽修正前,先了解地质勘察报告的地基承载力特征值是如何测得。
根据《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001)(2009年版)10.2.1条规定:载荷试验可用于测定承压板下应力主要影响范围内岩土的承载力和变形模量。
浅层平板载荷试验适用于浅层地基土;深层平板载荷试验适用于深层地基土和大直径桩的桩端土;螺旋板载荷试验适用于深层地基土或地下水位以下的地基土。
深层平板载荷试验的试验深度不应小于5m。
对天然基础地基承载力一般均采用浅层平板载荷试验和实验室通过测定土的抗剪强度等来测得。
建筑地基基础设计规范规定:土的工程特性指标包括强度指标,压缩性指标及其他特性指标(如静力触探探头阻力,标准贯入度试验锤击数、载荷试验承载力等)。
【编者按】本刊陆续收到探讨地基承载力的埋深问题的来稿。
从这些来稿来看,目前工程界对该问题的认识比较混乱,有着各种各样的理解。
编者通过与相关规范编制组专家以及一些一线设计人员的沟通,从地基承载力深度修正的实质出发,总结出把握地基承载力深度修正的几个关键要素,以期对设计有所帮助。
从另外一个角度来看,工程中存在各种不同的认识是必然的,因此,作为一个设计人员,不应该盲目照搬某个专家或者学者的一家之言,应该带着思考去学习别人的经验。
本文的讨论也是基于一定认识水平的见解,不妥之处请读者指正。
对地基承载力埋深问题的讨论李静/亚太建设科技信息研究院《建筑结构》编辑部规范相关条文说明《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002(简称规范)第 5.2.4 条指出:通过载荷试验或其它原位测试结果、经验值等方法确定的地基承载力特征值,需要进行。
其条文说明中还有一段论述:“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。
” 这两处要求虽然表述不一样,但其实质是一致的,均与地基破坏机理相关。
目前工程界对地基承载力深度修正的认识还十分混乱。
文【1】、【2】均从地基破坏机理出发,分析了地基承载力深度修正的实质。
本文拟进一步对地基承载力深度修正的实质进行总结,同时分析工程界中流行的几种不正确理解,最后给出常见基础形式的地基承载力深度修正取值的做法,希望对广大设计人员有所帮助。
2地基承载力深度修正的实质与要点2.1 的实质和要点文【1】、【2】指出,进行地基承载力的深度修正,就是为了考虑基础两侧基底标高以上的超载 q 对基础两侧滑动土体向上滑动的抵抗作用。
这个超载可以直观地理解为作用在滑动土体表面的压重,见图 1。
超载 q 可以是土自重 q=rd;也可以是裙房产生的连续均布压力,计算公式可参考规范式(5.2.2-1),注意,活荷载应按“荷载规范”第4.1.2 条要求折减。
地基承载力特征值深度修正阐述地基承载力特征值是基础设计的一个非常关键的参数,影响基础形式的选择,基础形式对工程造价的影响又非常大,如何做到使建筑物既安全又经济,就必须深刻的理解地基承载力特征值的含义。
1.fak 与fa 的区别要弄清楚地基承载力特征值深度修正的原因,首先要明白地基承载力特征值(fak)和修正后的地基承载力特征值(fa)之间的区别。
根据《建筑地基基础设计规范》(简称规范)的定义,地基承载力特征值(fak)﹕由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值,其最大值为比例界限值。
修正后的地基承载力特征值(fa)﹕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经深宽修正后的地基承载力值。
按理论公式计算得来的地基承载力特征值不需修正。
地质勘查报告提供的地基承载力特征值一般是通过载荷试验或其它原位测试结果、经验值等方法确定的地基承载力特征值fak。
规范第5.2.4条指出通过载荷试验或其它原位测试结果、经验值等方法确定的地基承载力特征值,需要进行深度修正。
2. 为何需要进行地基承载力特征值深度修正?在竖向荷载作用下,建筑物地基的破坏通常是由于承载力不足而引起的剪切破坏,而剪切破坏又分为整体剪切破坏、局部剪切破坏、刺入剪切破坏三种。
实际工程中,浅基础(包括独立基础、条形基础、筏基、箱形基础等)的地基一般为较好的土层,荷载也是缓慢增加的,一般均为整体剪切破坏(如图1)。
从图2可以看出基础两侧的超载会限制滑动面的发展,从而提高地基承载力。
规范第5.2.4 条给出从载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载特征值的修正公式如下:式中第三项为基础埋深对承载力特征值的修正项,其原理归根到底也就是基础两侧的超载对承载力的贡献。
根据太沙基承载力理论,基底下土内摩擦角?分别为15o和30o时,基础两侧的有效超载范围为2B~4B(B为基础宽度)【2】,这也是规范第5.2.4条文说明中之所以"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"的原因。
内容摘要:地基承载力深度修正探讨,高娟淄博职业学院,摘要:本文结合地基承载力深度修正原因,分析了各种形式高层建筑带裙房地基承载力深度修正方法,并对深度修正时基础埋深取值给出了意见和建议,供设计人员参考。
地基承载力深度修正探讨,高娟淄博职业学院,摘要:本文结合地基承载力深度修正原因,分析了各种形式高层建筑带裙房地基承载力深度修正方法,并对深度修正时基础埋深取值给出了意见和建议,供设计人员参考。
关键词:地基承载力深度修正超载1.引言目前,建筑工程中大量存在着主裙楼一体的结构,对于这种情况,《建筑地基基础设计规范》第条条文说明(以下简称条文说明)中论述:对于主体结构的地基承载力修正,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的两倍时,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。
这段论述有的设计人员不理解,也就无法应用于实际工程。
实际上关于此条规定,目前争议不少,笔者将各方意见汇总并给出自己的意见和建议,供设计人员参考。
2.地基承载力深度修正原理地基土破坏是剪切破坏,即一部分土体相对于另外一部分土体产生滑动,基础埋得越深,需要克服的阻力就越大,地基承载力就越高。
地基承载力深度修正有两个前提,一是要有侧限,二是要有超载,具备这两个条件才能进行深度修正,修正时也不能完全按照基础的实际埋深进行修正,而是要根据的工程具体情况。
很多设计人员对条文说明中超载一词不理解或理解有误,有的设计人员简单的从字面意思理解为裙房基底压力大于土的自重应力部分,认为当裙房层数不多即裙房基底压力小于土的自重应力时会出现所谓的负超载,笔者认为这种理解方法是完全错误的。
从地基承载力深度修正原因可知,条文说明中超载是相对于裙房底部地基土而言,裙房荷载施加于地基土上,形成超载,高层建筑地基要想破坏就必须克服裙房施加于地基上的超载,这个超载与裙房层数没有关系,也不存在所谓的负超载。
浅谈地基承载力修正时基础埋深相关问题当前,我国针对地基承载力修正时对修正公式中的参数、各个物理量取值等都作出了明确的规定,尤其是在基础埋深取值的说明,其内容相对比较多。
但是从实际情况来看,往往受到各种因素的限制,导致地基承载力基础埋深与规定要求存在着明显的差异。
本文就地基承载力修正过程中的基础埋深相关问题进行分析,以供参考。
标签:地基承载力修正基础埋深相关问题从当前我国现行的《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)相关规定中可以看出,技术人员可根据经验值、荷载试验等多种方法来对地基承载力特征值进行修正。
但从另外的相关规定中又可以明确的知道,由于现代化建筑工程大多采用的是主楼与裙楼融为一体的结构,因此在对主体结构地基承载力进行修正的过程中需要将基础底面以上的荷载变换为基础两侧的超载考虑到其中,通过折算成土层的厚度,从而作为基础埋深。
而如果两侧超载的参数不等,那么我们可取小值。
由此看出,相关规定中对该方面的表述根本不一致,但是其实质却是相同的,地基承载力的修正与地基破坏机理存在着密切的关系。
但是从当前的实际情况来看,我国工程结算在地基承载力修正的认识上也不够深刻,较为混乱。
这就需要我们需要对此进行深入分析。
1地基承载力深度修正的实质与要点1.1深度修正的实质与要点根据我国现行的相关规定要求来看,技术人员若要对地基承载力的深度进行修正,那么必须要对基础两侧基底标高以上的超载对两侧滑动土的向上滑动的抵抗作用进行全面分析,在实际分析过程中,基础两侧基底标高以上的超载不仅可以是土体的自重,还可以是建筑物裙房产生的连续均布压力,这就需要技术人员根据我国现行的规定要求对其进行计算与折算,这样才能够达到其深度的修正效果。
由此看来,为了对地基承载力的深度进行修正,我们在对地基破坏机理以及计算公式建立的基础之上,还应当对以下几个因素进行全面考虑:(1)基础两侧基底超载的压重作用对于地基承载力的深度修正具有一定的影响。
地基土的深度修正问题再议?地基承载力深度修正问题2008-04-15 22:06:35 来源: 作者: 【大中小】评论:0条1. 地基破坏形式:整体剪切破坏; (密实砂土、坚硬粘土)局部剪切破坏;(压缩性大的松砂和软粘土)冲切破坏. (压缩性大的松砂和软粘土)2.深度修正的实质----基础两侧超载对承载力的贡献。
极限承载力根据弹性楔aa‘b的静力平衡条件确定,基础底水平面以上基础两侧的超载,会限制滑动面的发展,提高地基极限承载力。
根据太沙基承载力理论,极限承载力近似表示为:;其中第三项为基础底水平面以上基础两侧的超载对承载力贡献,为无量纲的承载力系数,仅与土的内摩擦角φ有关。
由图可见滑动面上部ad及a‘d’范围内的超载对地基承载力有邦助。
上式假定:(1)超载为连续均布荷载;(2)超载作用在整个滑动体表面土内摩擦角φ=150~300时滑动体尺寸3.浅层与深层平板荷载试验承载力修正(见图3)3.1 浅层平板试验:承压板面积≥0.25m2;试坑宽度≥3倍压板尺寸;(结果要进行深度修正)3.2 深层平板试验:刚性承压板尺寸≥0.8m,承压板周边土高度≥0.8m. (结果不进行深度修正)4.不同情况下承载力深度修正的取值(见下图)4.1 基础两边埋深不同时,取埋深小的计算结果;不能按平均埋深计算.4.2 在2B~4B范围内有两种埋深时取小值计算;4.3 主裙楼一体,主楼筏基,裙楼独基或条基.主楼承载力修正深度d=(裙房室内地面标高-主楼筏板底标高)4.4主裙楼一体筏基主楼承载力修正深度d=F/γ,F为裙房基础面上所有竖向荷载(不计活菏)标准值;γ为土重度.4.5主裙楼一体,主楼筏基,裙楼独基加防水底板。
主楼承载力修正深度介于4.3与4.4之间,按4.3取值偏安全.4.6 主裙楼间分缝,缝间粗砂充填, 主楼承载力修正深度按4.4处理.关于承载力修正的问题 (2004-11-18 21:03:00) 楼主网站ID: wufuqiang 发回贴数: 20/62网站等级: 硕士一拟建物地面六层,地下一层,采用柱基,框架结构,预计基底埋深地下室地面自然地坪下3.5m,如果进行地基承载力特征值的修正,埋深取多少,是以自然地坪起算,还是以地下室地面?(规范里说箱基,筏基在修正的时候取自然地平面,柱基条基去室内地面诚请赐教信息\文章标题高大钊的回复(2004-11-18 21:34:00)D: 高大钊数: 52/3908 级: 特聘专家照你所说的建筑物是采用柱基,建筑物荷载直接通过独立基础传给地基,地下室的底板不承受建筑物的荷载,则柱基的埋置深度从地下室底板面的标高算起,为1.5m。
地基承载力宽度和深度修正的原因是什么实验表明,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.现对地基承载力特征值进行宽度和深度修正的原因进行如下探讨.1fak与fa的含义及差别要解释承载力深宽修正的原因,首先要明白地基承载力特征值(fak)和修正后的地基承载力特征值(fa)含义和它们之间的差别.根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2010)的定义,地基承载力特征值(fak)﹕由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值,其最大值为比例界限值.修正后的地基承载力特征值(fa)﹕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经深宽修正后的地基承载力值.按理论公式计算得来的地基承载力特征值不需修正.根据上述定义及对定义的理解,两个特征值存在两方面的差别﹕(1)地基所处的应力状态不同fak﹕地基土弹性变形范围内最大的承载能力.根据对承载力理论公式的理解,对于一般土的fa允许地基土有一定的塑性区开展,塑性区开展深度不大于基础宽度B的1/4,也就是土力学中提到的P*1/4荷载,可理解为fa=P*1/4,对于饱和软土fa为地基土开始由弹性变形进入塑性变形的临塑荷载(土力学书中P0),fa=P0.对fak要求高,对fa要求低,fa 当然要大于fak.按P*1/4的计算公式,其值取决于地基土抗剪强度(C、φ值)、基础埋深和基础宽度.(2)荷载深度和荷载宽度不同确定fak的载荷试验是在地基表面进行的,如果开挖试坑,要求试坑宽度不小于载荷板直径的3倍,目的是去除边载对试验结果的影响,也就是地基承载力特征值是地基表面无边载情况下的承载能力.即便是通过室内试验、原位测试、规范查表等间接方法确定的地基承载力也是对比载荷试验得来的,所以勘察报告给出的地基承载力特征值都是表示无边载(无埋深)条件下地基表面的承载力能力.载荷板面积较小(一般土直径600mm,软土800mm).与载荷板相比,实际的基础有埋深且有一定宽度.2宽度修正的原因(1)根据大量的载荷资料表明﹕对于内摩擦角大于0°的地基土,其承载力的增大随内摩擦角的提高的而逐渐显著.若地基底部的宽度增大,地基承载力将提高,基础越宽,基底应力越均匀,承载力越大,所以地基承载力标准值应予以宽度修正.(2)地基宽度大时,地基破坏的滑动面变大,因此,摩擦力变大,导致较高的地基承载力.(3)相同的基底应力下,地基中的剪应力相同,基础宽度(B)越大,滑弧越深、越长,抵抗剪应力的能力越强,承载能力越高.3深度修正的原因(1)静载荷实验表明﹕深度修正实质是考虑土的侧限作用对地基承载力的影响.地基越深,基底四周土侧限作用越大,抵抗基底土层隆起的力越大,地基承载力越高.深度修正主要是基础周围基底面以上土的压力可以阻止地基下破裂面的产生,把这部分作用划到地基承载力中主要是为了好对比整个地基的承载能力与上部结构传来的力的大小而不是基底下土的承载力的提高.(2)根据滑移线理论,基础两边存在超载时,也会导致摩擦力变大,导致较高的地基承载力,深度较大时相当于超载.(3)对比载荷试验,基础总是有埋藏深度的,基础埋深范围内的土体重量就相当于作用在基础下地基旁边的边载,地基土的破坏是向基础侧面的圆弧滑动剪切破坏(太沙基承载力理论),边载(基础埋深)的存在,起到约束作用,阻止地基土向侧面滑动,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.同时,允许塑性区深度开展至B/4,表现为允许地基土承担更大的剪应力.简单说,深度修正的原因为﹕边载约束效应和允许地基土塑性工作.4结语在采用载荷实验或原位实验的经验统计关系等确定地基承载力标准值时,考虑的是对应于标准条件或基本条件下的值.而在进行地基基础设计和计算时,考虑的是承载力极限状态下的标准组合,即采用荷载设计值,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.了解了地基承载力特征值的宽度和深度修正的原因,便于我们在进行基础设计时灵活考虑这些对于地基承载力影响的因素.只有这样,才能进一步实现安全、经济、合理的建筑结构基础设计.。
浅基础的地基承载力深度修正探讨卢伟煌福建省建筑设计研究院350001摘要:工程中主楼周边有较大范围的纯地下室,对于主楼采用浅基础的情况下,就会遇到地基承载力深度修正的问题。
目前工程界对该问题的认识比较混乱,有着各种各样的理解。
本文就这一问题进行探讨。
关键词:浅基础,地基承载力,深度修正一、概述:《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第5.2.3条指出,地基承载力特征值可由载荷试验或其他原位测试、公式计算,并结合工程实践经验等方法综合确定,第5.2.4条规定了浅基础地基承载力深度修正的方法,但工程中主楼周边有较大范围的纯地下室,基础采用浅基础时,其地基承载力深度如何修正,目前工程界对该问题的认识比较混乱。
本文通过浅基础的地基极限承载力理论,分析主楼周边有较大范围的纯地下室浅基础地基承载力深度修正问题。
二、浅基础的地基极限承载力理论:地基极限承载力理论有普朗德尔(Prandtl)极限承载力理论,太沙基承载力理论和魏锡克(Vesic)极限承载力公式。
本文着重介绍普朗德尔地基极限承载力的构成。
根据土体极限平衡理论,对于一无限长的、底面光滑的条形荷载板置于无质量的土的表面上,当荷载板下的土体处于塑性平衡状态时,塑流边界如图1所示的D'C'BCD塑性区共分五个区,即一个Ⅰ区、两个Ⅱ区和两个Ⅲ区。
由于基底是光滑的,因此在Ⅰ区的大主应力σ1是垂直向的。
图1 条形刚性板下的滑动线破裂面与水平面成45°+ϕ/2角,称为主动朗肯区,在Ⅲ区大主应力σ1是水平向的,其破裂面与水平面成45°-ϕ/2角,称为被动朗肯区。
在Ⅱ区中的滑动线,一组是对数螺线,另一组则是以A 和A '为起点的辐射线。
对于以上所述情况,普朗德尔得出极限承载力的理论解为:Pu=cNc 其中:Nc=tan )tan [exp(cot ϕπϕ2(45°+ϕ/2)-1]式中:Nc 称为承载力系数,是仅与ϕ有关的无量纲系数,c 为土的粘聚力,如果考虑到基础有埋置深度d ,如图2所示:图2 考虑基础有埋置深度时极限承载力的计算将基底水平面以上的土重用均布超载q (=γd )代替,则赖斯纳(Reissner )得出极限承载力还须加一项qNq ,即:Pu=cNc+qNqπ2(45°+ϕ/2)其中:Nq=tanexp(ϕ)tan式中Nq也是仅与ϕ有关的另一承载力系数。
关于承载力深度修正问题于海峰1、地基的承载力相当于地基土剪切破坏时的最大主应力按照摩尔强度理论其值与最小主应力有很大关系2、最大主应力相当于垂直方向基础的荷载(基础底面的应力)最小主应力相当于水平方向的应力而水平方向的应力实际上就是基础底面以上的垂直应力与静止侧压力系数的积基础底面以上的垂直应力(也叫边载)与基础的埋深有关其实就是基础埋深与重度的积3、所以埋深不同水平方向的应力(也就是摩尔圆中的最小主应力)也不同当埋深增加时水平方向的应力增加也就是最小主应力增加这样按摩尔强度理论极限状态下摩尔圆就向右移动使得最大主应力增加也就是承载力增加所以说埋深增加承载力就增加埋深减小承载力就减小增减的比例与地基土的摩擦角有关4、也就是说深度大承载力就大深度小承载力就小所以要进行深度修正而深度修正要取最不利的状况进行修正并且这种最不利的状况要取空间上最不利状况和时间上的最不利状况也就是说在空间上和时间上都要取最不利状况5、在空间上满足最不利状况就是指当基础周边埋深不同时或者应力不同时(一般指超补偿情况) 应取的最不利组合情况应该是基础周边的最小埋深处或基础周边的最小应力处(超补偿情况)6、在地下室中对于筏板基础和箱形基础因为是整体式的基础应考虑整个建筑物为一个基础所以基础埋深应取建筑物周边的最小的室外埋深而对于条形基础或独立基础应从条形基础两侧或独立基础的周边的最小埋深处算起既从地下室地面算起7、在时间上取最不利组合就是说在建筑物主体建构施工和使用过程中地面高程有变化的话如有挖填方或周边有其他建筑物的施工应保证在全部过程中基础周边任何一侧都能满足要求也就是说取整个时间内任何一个时段中基础的任何一个侧面的最小埋深来进行验算这又分两种情况(一)对于开始时从室外标高算起的情况比如非地下室和筏板基础和箱形基础的地下室如果地面挖方应从挖方后地面算起如果地面填方切填方在上部结构施工前完成应从填方地面算起如填方在上部结构施工后完成应从天然地面算起(二)对于开始时从室内标高算起的情况如独立基础或条形基础的地下室如基础周边高程无变化如地下室的内柱还应从地下室地面算起如基础周边高程有变化则情况比较复杂当室外高程低于地下室地面时应从室外高程算起当室外高程低于基础高程时应按边坡问题讨论8、总结:一、基础的埋深对承载力的大小是有影响的因此要进行深度修正二、深度修正要取最不利组合165三、在时间上和空间上都要满足最不利组合最不利组合应从基础周边最小埋深处或最小应力处算起(超补偿情况)9、规范的表述虽然正确但不太全面有些情况未涉及到我认为我的表述在理论上正确也比较全面只是没有图理解起来比较抽象仅供大家参考该问题在面授班中有详细的讲解。
地基承载力深度修正探讨发表时间:2016-07-18T10:24:47.547Z 来源:《基层建设》2016年8期作者:刘勇鹏[导读] 本文从地基承载力深度修正的实质出发,总结出把握地基承载力深度修正的几个特点,给出了具体的修正方法。
胶南市水利勘察设计院山东胶南 255400 摘要:在建筑地基计算中地基承载力的评价计算是以修正后地基承载力特征值为标准,其中地基承载力的深度修正是基于基底以上超载进行的,地基承载力的深度修正正确与否将直接影响着建筑地基的承载力评价。
高层建筑尤其是主裙楼一体的建筑基础埋深较大、超载情况较复杂,使承载力深度修正变得更为复杂且易引发混乱。
本文从地基承载力深度修正的实质出发,总结出把握地基承载力深度修正的几个特点,给出了具体的修正方法。
关键词:地基承载力;深度修正;超载1 引言地基承载力是地基承受基底以上荷载的能力,是建筑地基评价的首要和基本任务,能否正确评价地基承载力关乎建筑工程的使用安全与投资效益。
在《建筑地基与基础设计规范》(GB5007-2011)(以下简称《地规》)中是以修正后承载力评价地基承载力的,如第5.2.4条指出的那样,对通过载荷试验或其他原位测试结果、经验方法等确定的承载力特征值应进行深度修正,并就此在其后的条文说明中进一步阐明主裙楼一体的建筑进行主体结构地基承载力深度修正时“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两倍宽度时,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。
”对此如何正确理解则成为正确计算地基承载力的关键。
这两处尽管表述不同,但实质均与地基破坏机理相关。
为此本文似从地基承载力深度修正的实质着眼,就代表性的几种地基基础形式进行剖析辨识,为正确进行地基承载力的深度修正提供参考。
2 地基承载力深度修正的实质由土力学知识,地基承载力的组成包括三部分,分别由地基的粘聚力、基底下塑性开展区土重以及基底以上超载所提供,第一部分由地基本身性质决定,而地基承载力特征值相当于此,后两部分则分别与基础宽度和基础埋深有关,所以基于地基承载力特征值的深度修正反映的正是基础边侧基底标高以上超载对总承载力的贡献,其作用是限制基底下塑性区滑动土体沿滑动曲面的滑动隆起,也就是说超载对滑动土体起压重作用从而保证地基的稳定。
关于深基坑原位测试地基承载力结果修正计算的探讨摘要:深基坑地基原位测试承载力如果直接作为深基坑地基验收的特征值,会造成对地基承载能力的误判,可能会增加不必要的地基处理成本,造成资源浪费,而经过宽度和深度修正后的承载力特征值,更能真实的反映深基坑地基承载力的实际情况。
关键词:深基坑原位测试承载力宽度和深度修正一、深基坑地基承载力原位检测的现状在实际工程施工检测过程中,很多深基坑地基需要原位测试承载力,原位测试的方法一般有平板荷载试验和轻型或重型动力触探、静力触探,以及标准贯入试验、旁压试验等(1)。
一般施工和监理单位,会根据原位测试结果直接判定深基坑内地基是否达到设计承载力要求,很少再进行宽度和深度修正,这可能会增加不必要的地基处理成本,造成资源浪费。
二、目前相应国家规范的规定根据《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011),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,尚应按式1修正(2):ƒa =ƒak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5) (式1)式中:ƒa —修正后的地基承载力特征值(kPa);ƒak—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,按基底下土的类别查下表1取值;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;γ—基础底面以上土的加权平均重度(kN/m3),位于地下m水位以下的土层取有效重度; d—基础埋置深度(m),宜自室外地面标高算起。
在填方整平地区,可自填土地面标高算起,但填土在上部结构施工后完成时,应从天然地面标高算起。
对于地下室,当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;当采用独立基础或条形基础时,应从室内地面标高算起。
表1 承载力修正系数三、计算实例及结果探讨举例说明,某综合管廊沟槽深度7.6米,基础底面宽度9.0米,地下水位在原地面处4.5米以下,浅层平板载荷试验的原位测试试验数据为112kPa,设计要求地基承载力大于140KPa,从原位测试数据看,承载力不满足设计要求。
◎叶抱东地基承载力深度修正原理及基础埋深取值研究(作者单位:广东博意建筑设计院有限公司长沙分公司)针对工程设计内容的开展,设计人员需要考虑的重点问题便是地基的承载力深度、宽度修整等。
当前,大部分的设计人员,对于地基承载力的宽度修整并没有提出太多的不同意见,重点争论的内容便是地基承载力深度修正,特别是非常复杂的结构工程。
因此,本文针对地基承载力深度修正原理及基础埋深取值做出了进一步探究。
一、地基承载力深度修正的原理1.地基的具体规范。
依照相关规范,如果基础宽度超过了3m,或者埋置深度有0.5m 以上,利用原位测试、荷载试验等形式,对地基承载力的特征值进行确定,应该给予修正。
在提出的修正公式中,取值基础埋深d 极其复杂,在基础类型不同、填土情况也不同的情况下,取值的数值便会不同,所以怎样提取出精准的d 值,属于研究地基承载力深度修正的重点内容。
2.浅基础地基的破坏模式。
结合相关实验探究分析出,能够对浅基础地基产生破坏的模式有三种:其一,整体剪切遭到破坏;其二,局部剪切遭到破坏;其三,冲切剪切遭到破坏。
整体剪切遭到破坏的具体表现为:地基在对极限承载力进行承受时,地基土当中的剪切破坏区会彼此相连,形成一片的状态,所以基底一侧一直到地面,有连续滑动面存在,基础的下沉速度非常快,倒向一侧,两侧当中的地面开始向上部隆起。
局部剪切遭到破坏的具体表现为:地基在对极限承载力进行承受时,地基土当中的剪切破坏没有延伸到地面当中,两侧会有隆起的土体,基础也没有十分显著的倒塌。
基础因为有比较大的沉降存在,所以没有了继续承载的作用。
冲切剪切遭到破坏的具体表现为:由于荷载对其产生了作用,以致于沉降情况非常严重,基础四周的土地有下陷问题。
产生的破坏情况,由于向地基土层中刺入,产生的破坏区域和滑动面也并不显著,倾斜也不是非常明显。
导致地基遭到破坏的因素比较多,水质情况,如密度、内部含水量等便是重要的影响因素。
此外,与基础条件也有密切的联系,如基础尺寸。
车库离主楼大约4.5左右,在修正主楼的地基承载力时,基础深度是否可以考虑基础实际埋置深度,不用考虑车库。
另外,车库与主楼之间的距离该怎么确定,有没有公式或者经验什么的?QQ截图20120313161448.png(8.53 KB, 下载次数: 3)5.4.5 【问题】5.2.4条中公式5.2.4中基础埋置深度“d”的确定方法:按规范规定,d(基础埋置深度)一般从室外地面算起,填方整平地区,可自填土地面算起。
但填土在上部结构施工后完成时,应从天然地面算起。
对地下室如果用箱形基础或筏基时,基础埋深自室外地面标高算起;当采用独立基础或条形基础时,应从室内地面标高算起。
规范的规定比较原则,此规定指一般情况,对于实际的高层建筑工程非一般的情况很多,则需具体情况具体分析。
首先要分析为什么要修正,公式5.2.4中两个重要系数是γ、γm的取值问题。
γ是由基础底面下地基土本身决定的,是定值。
而γm是基础底面以上的加权平均重度,地下水位以下是取浮重度。
这主要是考虑岩土工程报告提供的地基承载力特征值只是取原状土土样试验,其承载力并没有考虑其原状土在自重作用下的三向受力状态;而位于基底标高处的原状土是处于自重应力作用的三向受力状态,因此,原状土的实际承载力要高于土工实验土样的承载力。
所以,进行合理的修正。
基于这个概念,当地基承载力特征值是通过深坑载荷原位试验确定的则深度不修正。
因为土工试验的土样也是饱和土样,因此,当地下水位以下土颗粒间空隙已由地下水填满,所以公式中的γm采用浮重度。
由以上分析可看出:地基承载力的修正值与基础以上的荷载有关,(也即超载)。
根据这一概念提出建议。
【建议】:1)对于高层主楼和裙房(包括单侧裙房、两侧裙房、三侧裙房),进行地基承载力计算而确定基础埋深时,(d值)可将裙房基础底面以上范围内荷载作为基础侧面的超载并将其折算成等效埋深。
上部荷载确定后,即可确定基础底的反力q,如果设折算埋深为d1,d1=q/γm,d1应小于基础从室外地面到基础底的埋深。
【编者按】本刊陆续收到探讨地基承载力的埋深修正问题的来稿。
从这些来稿来看,目前工程界对该问题的认识比较混乱,有着各种各样的理解。
编者通过与相关规范编织组专家以及一些一线设计人员的沟通,从地基承载力深度修正的实质出发,总结出把握地基承载力深度修正的几个关键要素,以期对设计有所帮助。
对地基承载力埋深修正的再讨论
李静
(中国建筑设计研究院亚太建设信息研究院《建筑结构》编辑部北京 100044)规范相关条文说明
《建筑地基基础设计规范》(简称规范)第5.2.4条指出:通过载荷试验或其它原位测试结果、经验值等方法确定的地基承载力特征值,需要进行深度修正。
其条文说明中还有一段论述:“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。
”
这两处要求虽然表述不一样,但其实质是一致的,均与地基破坏机理相关。
《建筑结构》2007年第11期刊登的《CFG桩复合地基在国美家园工程中的应用》一文及《建筑结构.技术通讯》2007年第11期刊登的《基于整体剪切破坏分析的地基承载力深度修正》一文,均从地基破坏机理出发,分析了地基承载力深度修正的实质。
目前工程届对地基承载力深度修正的认识还十分混乱。
本文拟进一步对地基承载力深度修正的实质进行总结,阐述其在常见的几种地基基础形式中的应用,同时剖析几种工程界中流行的认识,希望对广大设计人员有所帮助。
2 地基承载力深度修正的实质与要点 2.1深度修正的实质和要点
文【1】、【2】指出,进行地基承载力的深度修正,就是为了考虑基础两侧基底标高以上的超载q
对基础两侧滑动土体向上滑动的抵抗作用。
这个超载可以直观地理解为作用在滑动土体表面的压重,
也可以是裙房见图1。
超载q可以是土自重q=rd;
产生的连续均布压力,计算公式可参考规范式(5.2.2-1),注意,活荷载应按“荷载规范”第4.1.2条要求折减。
因此,结合地基破坏机理,以及计算公式建立的前提,总结出地基承载力深度修正的几个要素分别如下:
(1)地基承载力的深度修正,其实都是超载的压重作用。
无论是用土的天然埋深,还是将裙房等其他连续均匀压重折算为土厚进行地基承载力的深度修正,其实质都是基础两侧超载对抗滑动土体向上运动的体现。
(2)对超载连续、均匀性和满足一定分布宽度的要求。
地基承载力计算公式的建立是以超载q为连续均布荷载,并作用在整个滑动体表面为前提的。
根据规范和文【2】的建议,超载的分布宽度满足大于(2~4)B(B为基础宽度)的要求即可进行地基承载力的深度修正。
如果是天然土层形成的超载,这个荷载基本上是连续均布的。
裙房等压重不一定能形成的连续均布的超载,具体分析见下文。
(3)取最小值的要求。
地基的破坏一般都发生在最薄弱部位,因此应取基础四周的埋深(或折算埋深)的最小值进行深度修正。
理解了地基承载力深度修正的实质,就可以把地基承载力深度修正的问题转化为考虑基础四周2~4倍基础边长范围内(表示为图2中反斜线)超载的大小与分布问题。
再抓住了上述3个要素,基本可以解决一般工程的深度修正取值问题。
4.将地基承载力的深度修正原理与地基承载力的长期压密提高作用混为一谈。
地基承载力与上部结构的承载力不同,其与地基变形密切有关。
在地基上部荷载的长期作用下,地基变形沉降趋于稳定,因此可以适当提高地基承载力。
可见,地基承载力的压密提高机理与超载的压重作用是不同的。
5.当地基承载力按深层载荷试验确定时,还进行深度修正。
按深层载荷试验确定地基承载力特征值时,两侧的超载已经存在,所以规范规定不用进行深度修
图2 超载作用平面示意
2. 2设计中存在的错误认识及说明
1.条文说明中“基础底面以上范围内的荷载”是指主楼两侧裙房基础底面标高处的基底压力。
“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(见图1)。
由此错误认识产生的问题是:当裙房基础底面标高在主楼基础底面标高之上时(如图3),少考虑了H-h厚土形成的超载作用。
这种情况用于深度修正的计算埋深d=相应于荷载效应标准组合时,裙房上部结构传至基础顶面的平均竖向压力和裙房基础自重折算成的土厚d1+(H-h)。
图3 裙房基底标高在主楼基底标高之上时计算埋
深
2.“超载”是指基底压力“超出”埋深土层自重应力的部分。
从前面分析可知,“超载”不是附加应力。
3.用基底标高处实际反力确定基础的等效埋深。
根据规范公式(5.2.2-1),基础底面反力值p(见图1)与上部结构传至基础顶面的竖向力以及基础自重和基础上的土重有关,与基础两侧的超载没有直接关系,因此,这样做是没有什么道理的。
正。
6.用于地基承载力深度修正的超载折算厚度不应该大于基础天然埋深。
只要满足上述3个要素的超载,就应该可以用于地基承载力的深度修正。
不应该受到天然埋深的限制。
7.取基础两边的埋深(或折算埋深)的平均或者加权平均来进行承载力的深度修正。
从破坏模式来看,基础两边的压重不一样时,破坏的滑裂面自然在压重轻的一边先发生。
《规范》条文说明“基础两侧超载不等时,取小值。
”就是这种概念的体现。
在没有充分地论证之前,取小值偏于安全。
8.只考虑沿基础短边方向的修正,不考虑长边方向。
当结构四周的超载相差不多,且其长宽相差较大时,破坏一般不会沿着长边发生,此时取短边(B方向)进行考虑是可以的。
但当结构的长宽比较接近时,取四周的埋深(折算埋深)的最小值进行深度修正是较安全的。
3 对裙楼边长小于2倍主楼边长时的考虑及建议
如图4所示,裙楼边长小于2倍主楼边长。
分两种情况考虑。
1.当裙楼处的折算深度大于天然埋深时,按照规范要求,取天然埋深进行深度修正是没有问题的。
但作者认为,当裙楼可以形成较为连续均布的超载时,可以适当考虑裙楼的压重作用,取计算埋深处于裙楼折算埋深和天然埋深之间。
因为这方面没有
权威资料,因此具体取值应该慎重,或者参考工程经验。
2.当裙楼处的折算埋深不大于天然埋深时,规
范没有明确说明。
这个时候,取折算埋深,取小值从小考虑应该是合理、且偏安全的。
当然如上所述,从压重机理来说也可以适当考虑天然埋深的较大压重,同样应该慎重。
4 各种基础类型的计算埋深取值举例 4. 1条形或独立基础见图5(a),(b)。
4. 2箱基或筏基等整体基础见图5(c)。
4. 3独立基础+防水板见图5(d)。
该基础防水板的基底反力的大小与其构造密[3]
切相关。
防水板下设置软垫层,起到确保防水板不承担或承担最少量的地基反力时,软垫层下的地基反力q可以考虑防水板自重、地下室地面建筑做法重等。
如果防水板下采用的是一般垫层,防水板与基础将共同承担上部结构传来的力,其地基反力由分析计算得到。
图4 裙楼边长小于2倍主楼边长的情况
图5 各种情况的计算埋深取值示意(图中d表示计算埋深)
对于6~8m的柱距以及板厚加素混凝土垫层为5 带裙房的主楼的地基承载力深度修正举例 500mm左右时,防水板的基底反力也不能形成均布为了突出问题,仅对结构短边方向、基础两边荷载,也就不能将基底平均压力q全额作为超载对天然埋深一样、裙房边长大于主楼边长2倍、主楼独立基础下的承载力进行深度修正。
不少设计人员基础为整体性较好的箱形或筏板基础的情况进行将基底压力平均值折减后作为超载,即
说明。
5.1主裙楼一体
计算埋深取左右两边折算埋深的最小值,见图6(a)。
5.2主裙楼间设缝,之间填粗砂充实值地面的情况
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,见图6(b)。
5.3裙房为独立基础
因为,裙房的独立基础不能形成连续均匀的分布荷载,因此,不能考虑裙房荷载对超载的贡献。
de=αq/γm (1)
式中,α为折减系数。
折减系数取多少取决于柱跨、板厚及土的性状。
柱距越小、筏板越厚、地基土越好,折减越少,但由于这方面的资料较少,承载力修正的量值具有很大的经验性,相关讨论见文[1]。
但折减系数不能取得太小,否则计算得到得折算深度de小于裙房室内地面到基础底面的距离d1,就没有意义了。
计算埋深取室外埋深和折算埋深的小值。
其计算埋深应为从裙房室内地面算起的天然埋深,
见图6(c)。
5.4裙房为独立柱基础+防水板
如4.3的分析,防水板不能形成均布荷载,宜通过防水板下反力测试,积累一定实测资料后,按式(1)对其基底反力进行折减后作为超载,见图6(d)。
图6 带裙房的主楼的地基承载力深度修正示意(图中d表示计算埋深)参考文献
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