关于标准值、设计值、特征值和荷载效应组合

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1、http:/ (后面有 荷载效应组合) 2007-08-25 21:48一、原因 与钢、混凝土、砌体等材料相比，土属于大变形材料，当荷载增加时，随着地 基变形的相应增长，地基承载力也在逐渐加在，很难界定出下一个真正的“极 限值”，而根据现有的理论及经验的承载力计算公式，可以得出不同的值。因 此，地基极限承载力的确定，实际上没有一个通用的界定标准，也没有一个适 用于一切土类的计算公式，主要依赖根据工程经验所定下的界限和相应的安全 系数加以调整，考虑一个满足工程的要求的地基承载力值。它不仅与土质、土 层埋藏顺序有关，而且与基础底面的形状、大小、埋深、上部结构对变形的适 应程度、地下水位的升降、地区

2、经验的差别等等有关，不能作为土的工程特性 指标。 另一方面，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， 而变形已达到可超过正常使用的限值，也就是变表控制了承载力。 因此，根据传统习惯，地基设计所用的承载力通常是在保证地基稳定的前提下， 使建筑物的变形不超过其允许值的地基承载力，即允诺承载力，其安全系数已 包括在内。无论对于天然地基或桩基础的设计，原则均是如此。 随着建筑结构设计统一标准（GBJ68-84）施行，要求抗力计算按承载能力 极限状态，采用相应于极限值的“标准值”，并将过去的总安全系数一分为二， 由荷载分项系数和抗力分项系数分担，这给传统上根据经验积累、采用允许值 的

3、地基设计带来了困扰。 建筑地基基础设计规范（GBJ789）以承力的允许值作为标准值，以深宽 修正后的承载力值作为设计值，引起的问题是，抗力的设计值大于标准值，与 建筑可靠度设计统一标准（GB500682001）规定不符，因此本次规范进行 了修订。 二、对策 建筑结构可靠度设计统一标准（GB500682001）鉴于地基设计的特殊性， 将上一版“应遵守本标准的规定”修改为“宜遵守本标准规定的原则”，并加 强了正常使用极限状态的研究。而建筑结构荷载规范（GB500092001）也 完善了正常使用极限状态的表达式，认可了地基设计中承载力计算可采用正常 使用极限状态荷载效应标准组合。 “特征值”一词，用

4、以表示按正常使用极限状态计算时采用的地基承载力和单 桩承载力的值。 三、应用 用作抗力指标的代表值有标准值和特征值。当确定岩土抗剪强度和岩石单轴抗 压强度指标时用标准值；由荷载试验确定承载力时取特征值，载荷试验包括深 层、浅层、岩基、单桩、锚杆等，见规范有关附录。 地基承载力特征值 fak 是由荷载试验直接测定或由其与原位试验相关关系间接 确定和由此而累积的经验值。它相于载荷试验时地基土压力变形曲线上线性 变形段内某一规定变形所对应的压力值，其最大值不应超过该压力变形曲线 上的比例界限值。 修正后的地基承载力特征值 fa 是考虑了影响承载力的各项因素后，最终采用的 相应于正常使用极限状态下的设

5、计值的地基允许承载力。 单桩承载力特征值 Ra 是由载荷试验直接测定或由其与原位试验的相关关系间接 推定和由此而累积的经验值。它相应于正常使用极限状态下允许采用单桩承载 力设计值。 当按地基承载力计算以确定基础底面积和埋深或按单桩承载力确定桩的数量时， 传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态采用标准组合，相应 的抗力限值采用修正后的地基承载力特征值或单桩承载力特征值。即 SC，C 为抗力或变形的限值；pkfa（地基）；QkRa（桩基）。此时特征值 fa、Ra 即为正常使用极限状态下的抗力设计值。 当根据材料性质确定基础或桩台的高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构 内力、确定配筋和

6、验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应和相应的基底板 应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，即 0SR 计算，此时地基反 力 p、桩顶下反力 Ni 和主动土压力 Ea 等相应为荷载设计值，要采用相应的分项 系数。 因此，阅读地质报告时，若为“特征值”则为允许值，安全系数已包括在内； 若为“标准值”，则为极限值，应考虑相应的抗力分项系数。GBJ789 规范（老规范）有基本值、标准值、设计值说法 GBJ500072002 规范（新规范）只有特征值的说法老规范中 f=fk+b*r*（b-3）+ d*r0*（d-0.5） fk=f*f0 f0土工试验得出的单一的未经离散性修正的原始值，基本值； 原

7、位测试，查老规范表可得 f回归修正系数 fk经离散性修正的数值， 标准值；f是经深宽修正后的数值，设计值。 新规范取消了“基本值、标准值、设计值”说法，代之以“特征值”的说法， 概念更明确，强调了“原位”，取消了查表法取得地基承载力基本值（也有标 准值）这一笼统做法。 新规范中 fa=fak+b*r*（b-3）+ d*rm*（d-0.5） fak（未经深宽修正的）地基承载力特征值，就是老规范中标准值 fk； fa算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效 应和相应的基底板应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，即 0SR 计算，此时地基反力 p、桩顶下反力 Ni 和

8、主动土压力 Ea 等相应为荷载设计值， 要采用相应的分项系数。 GBJ789 规范（老规范）有基本值、标准值、设计值说法 GBJ500072002 规范（新规范）只有特征值的说法老规范中 f=fk+b*r*（b-3）+ d*r0*（d-0.5） fk=f*f0 f0土工试验得出的单一的未经离散性修正的原始值，基本值； 原位测试，查老规范表可得 f回归修正系数 fk经离散性修正的数值， 标准值；f是经深宽修正后的数值，设计值。 新规范取消了“基本值、标准值、设计值”说法，代之以“特征值”的说法， 概念更明确，强调了“原位”，取消了查表法取得地基承载力基本值（也有标 准值）这一笼统做法。 新规范中

9、 fa=fak+b*r*（b-3）+ d*rm*（d-0.5） fak（未经深宽修正的）地基承载力特征值，就是老规范中标准值 fk； fa是经深宽修正后的地基承载力特征值，就是老规范中设计值 f 新老规范 中，由公式 f=Mb*r*b+Md*r0*d+Mc*Ck fa=Mb*r*b+Md*rm*d+Mc*Ck 得出的 f，fa 不说自明毕生受益系列概念(2)-地基地基承载力的概念(参见 http:/ （1）地基承载力：地基所能承受荷载的能力。 （2）地基容许承载力：保证满足地基稳定性的要求与地基变形不超过允许值， 地基单位面积上所能承受的荷载。 （3）地基承载力基本值：按标准方法试验，未经数理

10、统计处理的数据。可由土 的物理性质指标查规范得出的承载力。 （4）地基承载力标准值：在正常情况下，可能出现承载力最小值，系按标准方 法试验，并经数理统计处理得出的数据。可由野外鉴别结果和动力触探试验的 锤击数直接查规范承载力表确定，也可根据承载力基本值乘以回归修正系数即 得。 （5）地基承载力设计值：地基在保证稳定性的条件下，满足建筑物基础沉降要 求的所能承受荷载的能力。可由塑性荷载直接，也可由极限荷载除以安全系数 得到，或由地基承载力标准值经过基础宽度和埋深修正后确定。 （6）地基承载力的特征值：正常使用极限状态计算时的地基承载力。即在发挥 正常使用功能时地基所允许采用抗力的设计值。它是以概

11、率理论为基础，也是 在保证地基稳定的条件下，使建筑物基础沉降计算值不超过允许值的地基承载 力。在设计建筑物基础时，各行业使用规范不同，地基容许承载力、地基承载 力设计值与特征值在概念上有所不同，但在使用含义上相当http:/ 简单的说地基承载力标准值、地基承载力设计值是老规范的表述方式，特征值是新规范的 表述方式，其取值方法大概相同，考虑的修正有所区别荷载效应组合荷载效应组合load effect combination按极限状态设计时，为保证结构的可靠性而对同时出现的各种荷载效应设计值规定的 组合。所谓荷载效应，是指在某种荷载作用下结构的内力或位移。按照概率统计和可靠度理论把各种荷载效应按一

12、定规律加以组合，就是荷载效应组合。一般用途的高层建筑结构承受的竖向荷载有结构、填充墙、装修等自重（永久荷载） 和楼面使用荷载、雪荷载等（可变荷载） ；水平荷载有风荷载及地震作用。各种荷载可能同 时出现在结构上，但是出现的概率不同。通常，在各种不同荷载作用下分别进行结构分析，得到内力和位移后，再用分项系数 与组合系数加以组合。 建筑结构荷载规范 （GB50009-2001，以下简称为荷载规范 ）上给出的自重及使 用荷载、雪荷载等值，以及风荷载及地震等效荷载值都称为荷载标准值。各种标准荷载独 立作用产生的内力及位移称为荷载效应标准值，在组合时各项荷载效应应乘以分项系数及 组合系数。分项系数是考虑各

13、种荷载可能出现超过标准值的情况而确定的荷载效应增大系 数，而组合系数则是考虑到某些荷载同时作用的概率较小，在叠加其效应时要乘以小于 1 的系数。例如，风荷载和地震作用同时达到最大值的概率较小，因此在风荷载和地震作用 组合时，风荷载乘以组合系数 0.2。1）基本组合是属于承载力极限状态设计的荷载效应组合，它包括以永久荷载效应控制 组合和可变荷载效应控制组合，荷载效应设计值取两者的大者。两者中的分项系数取值不 同，这是新规范不同老规范的地方，它更加全面地考虑了不同荷载水平下构件地可靠度问 题。 在承载力极限状态设计中，除了基本组合外，还针对于排架、框架等结构，又给出了 简化组合。 2）标准组合、频

14、遇组合和准永久组合是属于正常使用极限状态设计的荷载效应组合。 标准组合在某种意义上与过去的短期效应组合相同，主要用来验算一般情况下构件的 挠度、裂缝等使用极限状态问题。在组合中，可变荷载采用标准值，即超越概率为 5的上分位值，荷载分项系数取为 1.0。可变荷载的组合值系数由荷载规范给出。 频遇组合是新引进的组合模式，可变荷载的频遇值等于可变荷载标准值乘以频遇值系 数（该系数小于组合值系数） ，其值是这样选取的：考虑了可变荷载在结构设计基准期内超 越其值的次数或大小的时间与总的次数或时间相比在 10左右。频遇组合目前的应用范围 较为窄小，如吊车梁的设计等。由于其中的频遇值系数许多还没有合理地统计

15、出来，所以 在其它方面的应用还有一段的时间。 准永久组合在某种意义上与过去的长期效应组合相同，其值等于荷载的标准值乘以准 永久值系数。它考虑了可变荷载对结构作用的长期性。在设计基准期内，可变荷载超越荷 载准永久值的概率在 50左右。准永久组合常用于考虑荷载长期效应对结构构件正常使用 状态影响的分析中。最为典型的是：对于裂缝控制等级为 2 级的构件，要求按照标准组合 时，构件受拉边缘混凝土的应力不超过混凝土的抗拉强度标准值，在按照准永久组合时， 要求不出现拉应力。 还有就是荷载分项系数的取值问题 新的荷载规范中恒载的分项系数在实际工作中怎么取？什么时候取 1.35 什么时候取 1.2？1.2 恒1.4 活 1.35 恒0.7*1.4 活 抗浮验算时取 0.9 砌体抗浮取 0.8 1.35G+0.7*1.4Q1.2G+1.4Q G/Q2.8 所以当恒载与活载的比值大于 2.8 时,取 1.35G+0.7*1.4Q 否则,取 1.2G+1.4Q 对一般结构来说,1.楼板可取 1.2G+1.4Q 2.屋面楼板可取 1.35G+0.7*1.4Q 3.梁柱(有墙)可取 1.35G+0.7*1.4Q 4.梁柱(无墙)可取 1.2G+1.4Q 5.基础可取 1.35G+0.7*1.4Q经查，在高规 3.2.2 条文件说明中有，在荷载规范没有。现把相关规