地基承载力的埋深修正问题(精)

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1、【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GB500

2、07-2002（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

3、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21 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 qrd；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。图 1 基础两侧基底标高以上的超载作用示意因

4、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，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（24）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

5、定能形成连续均布的超载，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。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24 倍基础边长范围内（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。图 2 考虑超载作用范围的平面示意22 设计中存在的错误认识及说明1“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。2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

6、。 “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）。当裙房基础底面标高在主楼基础底面标高之上时（如图 3），用于的计算埋深 d 应为 d1(Hh)，d 1为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。10专题讨论Building StructureWe learn we go图 3 裙房基底标高在主楼基底标高之上时计算埋深3用结构自身基底实际反力值（即图 1 中的 p）确定 其下地基承载力的埋深修正取值。根据规范公式（5.2.2-1），结构基础底面反力值 p 与上 部结构传至基础顶面的竖向力以及基础自重和

7、基础上的土 重有关，其与基础两侧的超载 q 没有直接关系，因此，用 p 值等同于超载 q 去地基承载力，是没有什么道理的。4将地基承载力的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地基承载力按深层载荷试验确定时还进行。 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

8、，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。8只考虑沿基础短边方向的，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对裙楼边长小于 2 倍主

9、楼边长（图 4）分两种情况考虑：（1）当裙楼处的折算大于天然埋深时，按照规范要求，因为裙楼边长不大于 2 倍主楼边长，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。 图 4 裙楼边长小于 2 倍主楼边长的情况（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

10、深取值举例41 条形或独立基础见图 5（a），（b）。42 箱基或筏基等整体基础见图 5（c）。43 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切相关3。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。但即使柱距不大，板也不薄，防水板的 基底反力也不能形成均布荷载，也就不能将基底平均压力 q 全额作为超载对独立基础下的承载力进行深度修正1。不少设计人员将基底反力平均值折减后作为超载，

11、即 me/qd =（1）式中，为折减系数。折减系数取多少取决于垫层、柱跨、板厚及土的性状等。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，宜通过防水板下反力测试，积累 一定实测资料后给出。通过经验给出的折减系数不能取得太 小，否则计算得到的折算深度 d e小于裙房室内地面到基础底面的距离 d 1，就没有意义了。最后，用于承载力修正的计算埋深取室外埋深和折算埋深的小值。图 5 各种情况的计算埋深取值示意（图中 d 表示计算埋深）11Building Structure专题讨论We learn we go 5带裙房的主楼的地基承载力深度修正举例为了突出问题，仅对结构短边方向、基础两边

12、天然埋深一样、裙房边长不小于主楼边长的 2 倍、主楼基础为整体性 较好的箱形或筏板基础的情况进行说明。51 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）。52 主裙楼间设缝，之间填粗砂充实至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）。53 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。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）。54 裙房为独立柱基础防水板如 4.3 的分析，宜依据工程实测数据，按式（1）对其基底反力进行折减后作为超载，见图 6（d）。参考文献1 关伟兰，李纯仿，佟建兴，闫明礼.CFG 桩复合地基在国美家园 工程中的应用J. 建筑结构,2007(11).2 于海峰. 基于整体剪切破坏分析的地基承载力深度修正J. 建筑结构.技术通讯, 2007(11).3 朱炳寅. 对独基加防水板基础的设计J. 建筑结构.技术通 讯, 2007(11).4 建筑地基基础设计规范（GB500072002）.中国建筑工业出版 社,2002.