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结构专业问题分析及对策3——地基基础(续)

发布日期:2019-06-12      分享到:

       3)地基承载力特征值fak确定
       地基承载力与上部结构承载力概念不同,它与地基变形密切相关。可由载荷试验或其他原位测试、公式计算并结合工程实践经验综合确定。
       当由载荷试验确定地基承载力特征值时,地基承载力特征值指地基压力变形曲线线性变形段内规定的变形对应的压力值,其最大值为比例界限值。
地基承载力特征值确定过程中强调的变形控制,地基承载力不是单一的强度概念,而是一个满足正常使用的地基土的综合特征指标。
      3、当地基受力层范围内有软弱下卧层时,应验算软弱下卧层的承载力。
      1)、《建筑地基基础设计规范》GB50007未对软弱下卧层定义;建议:当地基受力层范围内存在土层地基承载力低于持力层时,需进行下卧层承载力验算。如成都市、江油等区域卵石层常常下卧强风化泥岩。
说明:《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008第5.4.1明确了下卧层承载力小于桩端持力层承载力1/3时,需验算软弱下卧层。这个“1/3”是否适用于天然地基下卧层验算没有文献参考。故本措施规定:当当地基受力层范围内存在土层地基承载力低于持力层时,需进行下卧层承载力验算。
地基受力层范围,《建筑地基基础设计规范》GB50007未量化。建议按《建筑地基基础设计规范》5.3.8条计算。
        2)、下卧层验算按应满足下列要求:
 
(1) Pz+Pcz≤faz                                                (2.4.2-5)
(2) Pz=bLP0/[(b+2ztanθ)(L+2ztanθ)]      (2.4.2-6)
(3) Pcz=(d+z)γm                                                       (2.4.2-7)
式中:
Pk=(Nk+Gk)/(bxL)                                         (2.4.2-8)
P0=Pkmd                                                           (2.4.2-9)
γm—计算面以上土的加权平均重度(KN/mm³),详式2.4.2-1
NK  —标准组合时,所有基础顶的竖向力(KN)
Gk — 基础自重和基础以上土重(Gk=20bL)(KN)
b 、L基础宽、长(m)
d  —基础实际埋深(m)
z  —基础底面至下卧层顶面的距离(m)
θ—地基压力扩散角(°),可按表2.4.2-1采用。
faz—软弱层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值(KPa)按式2.4.2-1仅计入深度修正项计算。
                              表2.4.2-1 地基土压力扩散角(°)

Es1/Es2

z/b

0.25

0.5

1

4

12

3

6

23

5

10

25

10

20

30

注:① 参考《成都地区建筑地基基础设计规范》DB51/T5026-2001补充Es1/Es2=1时,地基土压力扩散角。
       ② 可采用插入法计算,当Es1/Es2>10时,按10取值。
        4、对沉降已经稳定的建筑或经预压的地基,地基承载力可适当提高。
   说明:《建筑地基基础设计规范》GB50007没有说明提高幅度,参照《建筑抗震界定标准》GB50023
     fac =ζcfa       (2.4.2-10)
ζ—长期压密地基承载力提高系数,可按表2.4.2-2取值。
                                表2.4.2-2 地基承载力长期压密提高系数ζc    

压密年限与土类别

Pa/fa

1.0

0.8

0.4

<0.4

2年以上的砾、粗、中、细、粉砂。
5年以上的粉土、粉质粘土。
8年以上地基土承载力特征值大于100KPa的黏土。

1.2

1.1

1.05

1.0

注:Pa为相应荷载标准组合时,基础底面实际平均压力。
        5、位于无外倾结构面、岩体完整、较完整或破碎且稳定的岩质边坡上的基础(图2.4.2-5),边坡地基承载力特征值可根据平地地基承载力特征值折减,则减系数可按表2.4.2-3取值
                                      表2.4.2-3   岩质边坡地基承载力折减系数   

基础外边沿与坡脚连线倾角θ

90°~75°

75°~50°

50°~15°

折减系数

0.33~0.5

0.5~0.67

0.67~0.85

 
 
说明:①参考重庆市《建筑地基基础设计规范》DBJ50-047-2016,对岩质边坡上的地基承载力予以折减。图2.4.2-5中a≥2m。
       ②当位于边坡上的建筑满足《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第5.4.2-1条时,地基承载力可不折减。
2.4.3地基变形计算
      1、地基变形特征包括沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。不同结构体系的地基变形计算值s不应大于相应的地基变形允许值。
说明:① 地基变形允许值详《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011表5.3.4。
          ② 由压缩模量判别地基土的压缩性可按表2.4.3-1 判别。
                                    地基土压缩性分类表     表2.4.3-1

土的类型

低压缩性土

中压缩性土

高压缩性土

压缩模量Es(MPa)

>15

7.5<Es≤15

Es≤7.5

      2、带裙房(含外扩地下室)的高层整体筏板基础,主楼与相邻的裙房柱的差异沉降不应大于其跨度的0.1%。
      3、基础总沉降量为地基土的回弹再压缩量与附加应力引起的基础沉降量两部分组成。
      1)由附加应力引起的基础变形常用分层总和法计算(详《建筑地基基础设计规范》式5.3.5)。筏板基础程序也有用基床系数计算基础沉降的选项。
采用基床系数计算地基变形时,应合理取用地基基床系数,不应简单取相同值进行计算。当筏形基础沉降计算深度范围内有多层基床系数不同的土时,应取加权平均值,基床系数加权平均值K按式2.4.3-1计算。
K=∑Ai/∑(Ai/Ki)    (2.4.3-1)
式中:Ai—第i层土附加应力面积(m2),按式2.4.2-6分母计算。
      Ki—第i层土的基床系数(KN/m3
说明:① 筏形基础沉降计算深度详《高层建筑筏形与箱型基础技术规范》JGJ6-2011第5.4.4条。
           ② 基床反力系数K值的物理意义: 单位面积地表面上引起单位下沉所需施加的力。一般由地勘报告提供。
说明:采用分层总和法:
       ① 地基内的应力分布采用各向同性的均质变形体假定。
       ②考虑下列因数引入沉降计算经验系数ψs消除计算模型与实际的差异:
       地基土工程地质特性的不同;选用各天然土层单一的压缩模量与实际的出入;地基土的非均质性对附加应力的影响;  荷载性质的不同;分层总和法计算最终沉降量的缺陷。           
       2)地基土回弹及再压缩量
       当建筑物地下室埋置较深,需考虑开挖基坑地基土的回弹。
说明:“地下室埋置较深”一般可根据基础埋置深度内土自重压力与建筑总荷载的比值来确定,当二者数字接近,或地下室层数大于两层时,可确定为地下室埋置较深。
       当建筑物地下室埋置较深时,应由地勘单位进行地基土固结再压缩试验,提供回弹再压缩计算土层的计算参数。
       4、岩质地基最终沉降量可按公式2.4.3-2计算
S=bp(1-v2)kcon/E                                    (2.4.3-2)
式中:s—地基最终变形量(mm)
      P—准永久组合工况,基础底面压力平均值(KPa)
      V—岩体泊松比
      E—岩体弹性模量(MPa),无弹性模量数据时可采用变形模量
      Kcon—变形系数,按表2.4.3-2取值
 
 
                                  变形系数                  表2.4.3-2

L/b

圆形

1.0

1.5

2.0

3.0

4.0

5.0

≥10

Kcon

0.79

0.88

1.08

1.22

1.44

1.61

1.72

2.72

说明:摘自重庆市《建筑地基基础设计规范》DBJ50-047-2016
      5、影响地基变形的因数较多,一般情况很难通过公式准确计算地基的最终沉降量,应结合工程经验综合考虑。
2.4.4地基稳定性计算
      1、坡地建筑、山地建筑、带边坡的建筑,其地基稳定性验算是结构设计的重要内容。当满足《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第5.4.2-1条规定时,可不进行边坡稳定性验算,否则,应按相关边坡规范进行建筑荷载作用下的边坡稳定性验算。
说明:①结构设计应提供建筑基础埋深、标准组合工况的基底附加应力、基础外边与边坡的关系等,由具有相应资质的单位进行边坡稳定性验算及边坡治理。
       ②结构设计应尽量使基础远离滑动面,并采用整体性好的基础。
       2、建筑物基础存在浮力作用时,应进行抗浮稳定性验算。并符合下列规定:
         (Gk+Pk)/Nw.K≥1.05      (2.4.4)
   式中:Gk—基础底面以上建筑物自重与上覆土层重标准值(KN/m²)
         Pk—抗浮结构(如抗浮锚杆、抗拔桩)提供的抗浮力标准值(KN/m²)
         Nw.k—地下水浮力(KN/m²)。