高层建筑地基承载力修正的应用

【摘 要】随着我国建筑业的不断发展，高层建筑工程技术也得到大幅度提高，在高层建筑工程中，高层建筑地基承载力是地基设计的一个重要的参数，高层建筑地基承载力的测量方法有多种，但是将高层建筑地基承载力特征值应用于实际工程中时必须进行深度修正。下文从高层建筑地基承载力修正的理论依据和高层建筑地基承载力修正的有关问题两个方面进行了分析。

【关键词】高层建筑；地基承载力；修正；

中图分类号： TU208 文献标识码： A

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。

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

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

图1有地下室的条型基础和独立基础结构图

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。