地基承载力深度修正探讨论文_刘勇鹏

地基承载力深度修正探讨论文_刘勇鹏

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。超载q既可以是土的自重q=γd,也可以是裙房等产生的连续均布荷载,计算公式可参考《地规》的5.2.2-1式,或者是二者之和。

因此,结合地基的破坏机理及计算公式建立的前提条件,可总结出如下几个地基承载力深度修正的特点:

(1)地基承载力深度修正,是对超载的压重评价,不管超载是由天然土层引起,还是由裙房等其他连续均匀结构荷载(折算为土层厚度)引起,其实质都是体现了基础边侧超载对滑动土体向上滑动隆起的限制作用。

(2)超载分布的连续均匀性及宽度要求。

地基承载力计算公式建立的前提对超载的要求必须是连续均匀并作用于整个滑动体表面,根据《地规》建议,只要超载分布宽度超过两倍基础宽度即可进行地基承载力的深度修正。对由天然土层形成的超载而言连续均匀性基本能够得到满足,但对于由裙房等结构荷载形成的超载其连续均匀性不一定能够得到满足,应视情况具体分析。

(3)超载取值最小要求。

根据地基的破坏机理,地基破坏一般首先发生在地基最薄弱部位,也就是超载压重作用最为薄弱部位,因此地基承载力修正时深度应取基础四周超载形成的埋深最小者。

充分理解了地基承载力深度修正实质,并牢牢抓住超载的3 个特点,基本能够解决一般工程的地基承载力深度修正取值问题。

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3、地基承载力深度修正具体应用解析

下面就工程实践中常见的几种基础形式进行讨论阐述。

3.1带地下室的条基或独立基础

此时地下室地面都低于室外天然地面,修正埋深值应自室内地面算至基底,若自室外地面算起则违反超载取小值的要求。

3.2不带地下室的条基或独立基础

此时室外地面一般都低于室内地面,分三种情况:(a)室外地面为天然地面;(b)室外地面为人工整平地面,高于天然地面,且填土在基础施工前结束;(c)室外地面为人工整平地面,高于天然地面,且填土在基础施工后才逐渐完成。对于(a),修正埋深值应自室外地面算至基底;对于(b),超载的压重作用已经形成,修正埋深值应自室外填土地面算至基底;对于(C),修正埋深值应自室外天然地面算至基底。

3.3箱基或筏基等整体基础

此时深度修正是就整个基础而言的,所以修正埋深应自室外地面算至箱基或筏基基底.

3.4带裙房的主楼

为了突出问题,仅对结构短边方向、基础两边埋深一致、裙房边长大于两倍主楼边长、主楼基础为整体性较好的箱基或筏基进行说明。分三种情况:(a)主裙楼一体,基底标高一致;(b)主裙楼之间设有沉降缝或防震缝,缝间粗砂填实至地面,主裙楼基底标高一致;(c)裙楼基础为独立基础或条形基础,与主楼基础无关连,但主裙楼基底标高一致。

对于情况(a),由于基础连成一片,修正深度应取裙楼荷载等超载折成土层厚度的最小值;对于(b),由于密砂可以传递水平方向的受力,对主楼地基承载力的深度修正同(a);对于(c),由于裙楼基础形不能形成连续均匀的分布荷载,也就不能作为超载考虑,修正深度应自裙楼室内坪算至基底。

4、承载力深度修正中注意事项

4.1 对于超载

(1)超载的计算起算面,是以进行深度修正的基底所在平面为基准的,这一点对于超载计算至关重要,选择不当将导致超载计算错误。例如主群楼一体的结构,主楼埋深H,群楼埋深为h(h<H),对于主楼地基而言超载应为H-h厚土的荷载与裙楼基底压力之和;若超载起算面选为裙楼基底面,则少考虑了H-h厚土形成的超载作用,以至于计算的承载力小于实际承载力而造成浪费。

(2)只要满足前述3个特点的超载,就应该可以用于地基承载力的深度修正。

4.2对于裙楼边长小于2倍主楼边长的修正

分二种情况:(1)当裙楼折算厚度大于天然埋深时,宜取天然埋深进行深度修正;(2)当裙楼折算厚度不大于天然埋深时,取较小的折算埋深是合理安全的。

4.3对于基础边侧的埋深不同的情况

从破坏模式来看,破坏滑裂面先发生于压重轻的一边,所以基础边侧超载不等时取小值。

5、结论

从地基破坏机理出发,深刻理解深度修正的实质,把握超载及其作用与3个特点,是解决好实践中地基承载力的深度修正问题关键所在。

参考文献:

[1]《建筑地基与基础设计规范》(GB5007-2011),中国建筑工业出版社出版

[2]《土力学与基础工程》,中国建筑工业出版社出版

论文作者:刘勇鹏

论文发表刊物:《基层建设》2016年8期

论文发表时间:2016/7/18

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