一、高层建筑地基承载力修正的理论依据

 

　　1.1地基承载力修正公式

 

　　《建筑地基基础设计规范》中规定，采用静荷载试验或其他原位测试、经验值等方法确定地基承载特征值，基础宽度大于3m或埋深大于0.5m时，应采用下式（1）对所得地基承载力特征值进行修正。

 

　　fa=fak+ηbγ（b-3）+ηdγm（d-0.5）（1）

 

　　式中，fak为荷载试验所得地基承载力特征值；b为基础底面宽度；ηb为基础宽度地基承载力修正系数；d为基础埋深；ηd为基础埋深地基承载力修正系数；γ为基础底面以下土的重度；γm为基础底面以上土的重量。

 

　　1.2基础承载力多数是由载荷试验的浅层平板载荷试验得出

 

　　根据半无限空间弹性理论，试验标高处的试坑宽度或直径不应小于承压板宽度或直径的三倍。承压板的面积一般采用0.25m2～0.5m2，因为承压板尺寸与沉降量的关系：一般认为当基底压力相同，承压板宽度很小时，宽度的大小与沉降量的增加成反比，当承压板的宽度超过一定值后，宽度的增加与沉降量的增加成正比，当宽度再增加时，沉降量即趋于定值，不再随宽度的增加而增加。分级加载，采用沉降相对稳定法（常规慢速法），直到达到试验结束条件：1）承压板周围的土明显地侧向挤出，周边岩土出现明显的隆起或径向裂缝持续发展；

 

　　2）沉降S急剧增大，荷载—沉降（P—S）曲线出现陡降段，本级荷载的沉降量大于前级荷载沉降量的5倍；3）某级荷载下，24h内沉降速度不能达到稳定标准[1]；4）总沉降量与承压板直径或宽度之比超过0.06。满足前三种情况之一时，其相对应的前一级荷载为极限荷载。试验是在半无限空间理论下进行的，不是基础土真实应力状态，所以规范提出了对承载力特征值的宽度和深度修正，更接近土的实际应力状态，满足实际工程要求。

 

　　1.3地基承载力特征值不是采用土的临塑荷载作为地基承载力

 

　　因为土在临塑荷载作用下，地基处于尚压密状态，并刚刚开始出现塑性区。实际上，建筑地基中发生少量局部剪切破坏，只要塑性变形区的范围控制在一定限度，并不影响建筑物的安全。当土的压力超过临塑荷载后，随着荷载的增加，地基中的塑性区将发展为连续贯通的滑动面，地基丧失整体稳定而破坏，地基达到极限荷载。地基极限荷载的一般计算公式：PU=0.5rbNr+cNc+qNq。其中，PU为地基极限荷载；r为基础底面以下地基土的高层建筑重度；c为基础底面以下地基土的粘聚力；q为基础的旁侧荷载；Nr，Nc，Nq均为地基土承载力系数，与土的内摩擦角有关。从公式中可以看出，土的极限承载力与荷载的面积、土的重度、土的粘聚力、土的内摩擦角及受力范围的外约束有关[2]。

 

　　二、高层建筑地基承载力修正的有关问题

 

　　2.1地基承载力深度修正

 

　　基础的埋置深度，一般情况下是自室外标高算起。对于填方整平地区，由于验算承载力时将基础周边填土作为边载考虑，地基稳定和承载力只与填土重量有关。因此在填土上部结构完成前，可不考虑其固结程度，自填土地面算基础埋深。但在填土上部结构完成时，由于建筑竖向荷载已传至基底，地基两侧加超载不能在其发生整体剪切破坏时限制土体滑动，因此基础埋深应从高层建筑地面算起。同时埋深修正系数一般只在填土材料为“压实系数>0.95，粘粒含量>10%的粉土”或“最大干密度>2.1t/m3级配砂石”时考虑，人工填土埋深修正系数通常取1.0[4]。

 

　　2.2地基承载力宽度修正

 

　　在进行宽度修正时，应注意埋深修正时基础底面以上土的重量应取加权平均重度。地下水位升高对土承载力有很大的影响，尤其对无粘性土，随着地下水位的升高土承载力大为降低。因此，当对应土层在地下水位以下时，γ、γm均应取浮重度，地下水位则应根据工程地质勘察报告中的抗浮水位取值。此外，在采用规范中地基承载力特征值修正公式进行深宽修正时，深宽修正系数查取时应以基底下持力层土质为准[5]。

 

　　2.3有地下室及主楼与裙楼一体结构基础埋深取值

 

　　d1——室外地面至基础地面，d2——室内地面至基础地面

 

　　图1有地下室的条型基础和独立基础结构图

 

　　对于有地下室结构的高层建筑地基承载力深度修正埋深取值来说，分两种情况，一是满堂基础，此时埋深深度从室外地面算起；另一个则是条型基础和独立基础，此时内部基础从地下室地面算起，周边基础取d1和d2的平均值（见图1）。在此种情况下加止水板时，止水板下有软垫层基础埋深可按照软垫层下实际地基反力确定基础等效埋深。除底面有软垫层外，所有各类带地下室基础埋深都可采用下式（2）计算：d=de=（2）式中：de为基础等效埋深；q为基底标高处实际反力。对于主楼与裙楼一体结构的情况，可以基础两侧超载作为基础地面范围内荷载考虑。超载不等时，按小值考虑；超载宽度大于基础宽度两倍时，将超载换算为土层厚度，并考虑地基承载力深度修正。

 

　　三、结束语

 

　　高层建筑地基承载力特征值的确定是一个复杂的工作，在实际工程中，应根据建筑类型及土层分布情况等，综合考虑各种影响因素，合理慎重地选择工程特性指标代表值，确保取值的客观、正确，继而保障结构安全。

 

　　【参考文献】

 

[1]王恩远，吴迈，杨彬.关于人工地基承载力深度修正问题的探讨[J].建筑结构，2013，02：76-78.

 

[2]杜锋.地基承载力深度修正应注意的问题[J].山西建筑，2013，15：37-38.

 

[3]白明哲.浅谈地基承载力特征值修正问题[J].西部探矿工程，2013，06：26-27.

 

[4]李继超，郑必勇.对地基承载力深度修正应用中的一个实际问题分析[J].建筑施工，2012，10：984-985.