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专题讨论 建筑地基基础设计规范 地基承载力 概念的理解与应用 滕延京 中国建筑科学研究院地基基础研究所 北京 100013 摘要 本文结合 建筑地基基础设计规范 编制过程讨论和工程应用 谈谈如何正确理解地基承载 力概念 以及工程应用中应考虑的的问题 关键词 地基承载力 规范 勘察 设计 中图分类号 TU471文献标识码 A Abstract Based on the discussions for the compiling of Code for Design of Building Foundation and the geotechnical practices the concept for the bearing capacity of foundation and its applications in engineering prac2 tices are introduced Key words bearing capacity of foundation code investigation design 收稿日期 2004202217 作者简介 滕延京 1949 男 汉族 黑龙江兰西人 研究员 博士生导师 1 前言 地基承载力理论是经典土力学创建以来的重要 内容 也是建筑地基基础设计必须满足的设计条 件 如何正确理解地基承载力概念和正确的工程应 用 是保证建筑地基基础设计质量的前提条件 下 面结合 建筑地基基础设计规范 编制过程和工程 应用 谈谈自己对这个问题的看法 主要有如下几个问题 1 建筑地基基础设计规范 中地基承载力 设计的原则 2 地基承载力评价方法和工程设计取值的正 确理解 3 上部结构和基础对变形的适应能力对地基 承载力设计的影响 4 新的建筑结构型式对地基承载力验算的 影响 2 建筑地基基础设计规范 中地基承载力设计原则 1 关于地基承载力定义的理解 建筑地基基础设计规范 中对地基承载力特 征值作了如下定义 指由荷载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 根据此定义 地基承 载力设计取值必须保证地基变形在控制的要求内 根据不同地基形式 建筑体型及基础埋深的变形控 制条件 最大取值不得大于荷载变形曲线的比例界 限值 根据此定义 地基承载力设计取值应保证基 础下地基土的工作状态 不得产生过大塑性区 保 证建筑物在长期荷载作用下 上部结构对地基变形 的适应能力 保证建筑物的正常使用条件 2 关于地基承载力验算的设计取值 地基承载力验算时 采用修正后的地基承载力 特征值 应大于等于荷载效应标准组合基底压力 值 地基承载力特征值fak的深 宽修正概念 是 根据弹性半无限体地基承载力理论 根据工程实践 经验确定的 见规范51214表 表达的含义 基 础宽度增加 地基承载力设计取值可以提高 基础 埋深增加 地基承载力设计取值增加 3 地基承载力评价方法 地基承载力特征值可由载荷试验或其它原位测 试公式计算 并结合工程实践经验等方法综合确 定 载荷试验是确定地基承载力特征值的基本方 法 各地区采用标贯 静力触探等原位测试手段与 载荷试验结果对比有地区经验时 原位测试的标 贯 静力触探等方法成为勘察的主要手段 但原位 测试结果对影响地基承载力评价的某些因素还要结 合工程实践经验和其它室内试验结果综合评价 例 如采用动力触探击数评价碎石土的承载力 圆砾和 1 2004年第3期工程勘察 Geotechnical Investigation 采用标贯或静力触探结果 评价地基承载力时 在试验结果一样时 对正常固 结土和超固结土的承载力差异难以区分 必须结合 工程实践经验和室内试验或其它原位测试 例如旁 压试验 综合评价 一般情况下用单一原位测试结 果评价地基承载力 存在一定缺欠 4 目前规范地基承载力特征值与允许承载 力 地基承载力标准值取值的异同点 74规范采用允许承载力设计 荷载组合荷载分 项系数为110 基本与2000版规范荷载效应标准组 合一致 但2000版荷载规范调整了部分活荷载取 值和风荷载取值 89规范采用地基承载力设计值设计 地基承载 力标准值取值方法与74规范相同 但由于地基承 载力标准值经深 宽修正为设计值 荷载组合采用 基本组合 深 宽修正系数与74规范 2000版规 范不同 2000版地基规范采用修正后的地基承载力特征 值设计 荷载组合采用荷载效应标准组合值 地基 承载力特征值 试验方法同74版 89版规范 但 取值对中 高压缩性土更加严格 S D取值范围由 0102减小为01015 所以对于勘察单位的原位测试 确定地基承载 力的方法并无大的区别 对于设计单位基于89规 范的设计原则要调整到2000版规范的原则 减少 设计失误 由于2000版规范强调按变形控制 满 足建筑物正常使用的原则 对中 高压缩性土的地 基承载力特征值取值更加严格 3 地基承载力评价方法和工程设计取值的正确理解 地基承载力评价方法和工程设计取值的关系 应特别注意地基评价方法的适用性和工程设计取值 对建筑物地基基础设计基本原则的协调关系 首先地基评价采用的手段和结果是对天然分层 地基的评价 工程设计取值是对建筑物地基的综合 评价取值 作为一般的设计概念 工程设计人员一 般采用相对保守的取值原则 例如对于分层地基当 地基承载力特性随深度逐渐增强时 采用基底土的 承载力指标设计 当主要受力层范围内存在软弱夹 层时 采用满足软弱下卧层承载力验算的地基承载 力取值 正确的理解应该是满足建筑物最大沉降要 求和差异沉降要求的地基承载力取值才是最终取 值 由于有大量工程实践经验 在采用一般设计概 念采用的地基承载力取值应该是安全的 仅在复杂 场地条件下才采用满足变形要求确定地基承载力设 计取值的方法 即按初步确定的地基承载力进行变 形计算不满足时 降低承载力取值 重新进行基础 面积和基础埋深设计 再进行变形计算 直至满足 条件的地基承载力设计取值才是最终取值 其次 原位测试方法有其局限性 即使采用压 板荷载试验确定的地基承载力 由于压板的尺寸效 应 对于实际的基础面积和基础刚度 存在较大差 异 在工程应用中仍应综合评价 国内有一个鲜为 人知的例子 上海地区地基土在传统的经验有一个 老八吨的概念 即6层以下的房屋采用条基和交叉 梁基础 按8t m 2 的地基承载力设计基础 可满足 建筑物的使用要求 但如果采用天然地基的大面积 基础 按8t m 2 地基承载力设计 房屋沉降大大超 过使用要求 例如上海图书馆的例子 主要是由于 基础面积大 每平方米荷重相同时 主要压缩层的 深度加大 这时应降低地基承载力设计取值 扩大 基础面积或采用地基处理方法解决 4 上部结构和基础对变形的适应能力对地基承载 力设计的影响 上部结构和基础对变形的适应能力对地基承 载力设计的影响 是基础设计人员在勘察提出的地 基承载力和变形设计参数基础上 如何运用结构分 析和土力学知识进行基础设计的问题 大家知道 基础刚度较大时 按直线反力分布进行的基础的内 力分析结果和工程经验证明 建筑物一般可以满足 正常使用的要求 例如规范中规定在条形基础 筏 形基础 箱形基础设计中 当基础高度大于1 6柱 距且地基土较均匀 上部结构荷载分布差异不大 时 建筑物基础内力分析可以采用直线反力分布的 假定 也就是说在可以直接采用勘察报告提出的地 基承载力特征值 确定基础平面尺寸 基础埋深 时 基础刚度要求相对较大 在基础刚度设计达不 到规范规定的刚度时 应进行弹性地基梁板分析 基础内力分析要考虑地基变形对基础内力分析的影 响 这时基础平面尺寸确定和埋深确定 要考虑不 均匀分布的地基反力对基础变形特征的影响 大量 的模型试验和工程实测结果证明 在地基特征相同 时 柔性大的基础在集中荷载作用下 通过基础传 递的荷载在地基反力的分布上是不均匀的 扩散范 围在2 3倍基础高度 在相同地基承载力取值 基础底面积相同情况下 柔性大的基础对变形的适 下转第19页 2 工程勘察 Geotechnical Investigation 必须按原位置建造时 应结合建造期间的基 坑结构支护采取措施 一般情况下 按照土力学的 极限状态理论 控制基坑侧壁最大水平位移 例如 控制在基础高差的1 1000 可满足施工期间和使用 期间对地基承载力验算的要求 中国建筑科学研究 院地基所对北京和其它地区近20项工程进行技术咨 询 工程实践证明效果很好 6 结语 以上是作者结合规范编制和工程实践经验对地 基承载力概念和工程设计问题的理解 供勘察和设 计人员参考 不正确之处请批评指正 参考文献 1 工业与民用建筑地基基础设计规范 JT7 74 北京 中国 建筑工业出版社 1974 2 建筑地基基础设计规范 G BJ7 89 北京 中国建筑工业出 版社 1990 3 建筑地基基础设计

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