地基設計荷載取值研究

鄭余義

(四川岷江電力股份有限公司，四川都江堰611830)

    荷載是上部結構對于基礎的一種力學作用，是上部結構設計與地基基礎設計之間的數值聯系。地基基礎設計的荷載是上部結構設計的結果，地基基礎設計的荷載必須和上部結構設計的荷載組合取值一致。但由于地基基礎設計與上部結構設計在概念與設計方法上都有差異，設計原則也不統一，造成了地基基礎設計荷載規定中的某些方面與上部結構設計中的習慣并不完全一致。為了進行地基基礎設計，在荷載計算時，必須進行3套荷載傳遞的計算，即荷載的標準組合、基本組合和準永久組合，荷載傳遞計算的結果各適用于不同的計算項目。

1.地基設計荷載

    地基設計包括三個方面的內容，即地基承載力計算，地基變形驗算和地基穩定性驗算。地基承載力計算是每項工程必須進行基本內容：穩定性驗算井不要求所有的工程都需要進行，只有兩種情況下才需要驗算建筑的穩定性，一種是經常受水平荷載的高層建筑物和高聳結構，另一種是建造在斜坡上的建筑物和構筑物。

荷載規定應包含荷載組臺與荷載取值兩個方面。在地基基礎設計的5個不同項目中，關于荷載組合與荷載取值的規定是完全不同的。困此有必要理解其采用的不同荷載組合和取值朦因。下面分別加以討論，參見表1。

    1.1地基承載力計算

    地基承載力計算按正常使用極限狀態設計，荷載取標準組合。按《建筑結構可靠度設計統一標準》的設計朦則，抗力應為標準值，但在《建筑地基基礎設計規范》中稱為特征值。按《建筑地基基礎設計規范》的說明由英文術語eh—teristic value翻譯得到的。其實從設計的表達式可以看出，這里的地基承載力特征值或者單樁承載力特征值在土力學的概念上就是地基容許承載力和單樁容許承載力。在土力學和基礎工程中，容許承載力就是由極限承載力除以安全系數求得的；或者在壓力變形曲線上取第一個轉折點的對應壓力值，也就是比例極限；或者取某一規定變形值的對應壓力。

    1.2變形驗算

    變形驗算的荷載組合應考率長期效應的組合，荷載值采用準永久組合這是由于地基變形主要是由土層的固結引起的，而土的固結常常延續很長時間，作用時間很短的的可變荷載不可能引起固結沉降，因此計算時不計人風荷載和地震荷載。

    1.3穩定性驗算

    穩定性驗算應當屬于按承載力極限狀態設計的范疇，因此荷載組合取基本組合，荷載取值采用設計值。但規范又規定分項系敬取l.0，說明實際采用的荷載還是標準值。這從《建筑地基基礎設計規范》的規定可知，當作用和抗力都是由土的體積力引起時，穩定性驗算仍然采用安全系數的設計方法，因此荷載只能取標準值。但將計算得到的土壓力或滑坡推力用于計算抗滑樁的截面與配筋時，必須乘以1.35的分項系數，在驗算樁的水早承載力時，則取分項系數l.0。

    1.4基礎結構設計

    對于基礎結構設計，《建筑地基基礎設計規范》完全遵循上部結構的設計原則，荷載采用承載能力極限狀態下的基本組合，并采用相應的分項系數；抗力采用各種材料的強度設計值。

2.工程算例

    礎底面的壓力廈土和基礎的自重壓力分別參見表2，基礎埋置深度為3.0 m，基礎底面以上土體的平均重度為12kN／m5。

    2.1 確定基礎足寸時的基礎底面壓力值

    以地基承載力確定基礎底面積及埋深+或按單樁承載力確定樁數時，傳至基礎或承臺底面上的荷載效應應按正常使用極限狀態下荷載效用的標準組合。表2中，165 kPa為上揶結構傳至基礎底面的壓力標準值，再加上土和基礎的自重壓力60kPa，得到225kPa。

    2.2確定地基變形時的基礎底自壓力值

    計算地基變形時，傳至基礎底面上的荷載效應應按正常使用極限狀態下荷載教用的準永久組合，不計入風荷載和地震作用，從表2中．按要求取上部結構傳至基礎底面的壓力準永久值l50kPa，加上土和基礎的自重60kPa，得基礎底而總壓力210 kPa，再減去基礎底面處土的有效自重壓力36 kPa．得變形計算時的基礎底面附加壓力為174 kPa。

    2.3驗算地基穩定所需的荷載計算時的基礎底面的壓力值

    計算擋土墻土壓力、地基或斜坡穩定及滑坡推力時，荷載效應應按承載能力極限狀態F荷載效麻的基本組合，但其分項系數均為l0。在表2中、180 kPa為上部結構傳至基礎底面的壓力，再加上土和基礎的自重壓力60 kPa，得到240Kd?a。

    2.4計算基礎結構內力時的基礎底面壓力

    在確定基礎或樁臺高度、支擋結構界面、計算基礎或支擋結構內力埔定配筋和驗算材斟強度時，上部結構傳來的荷載效應組合和相應的基底反力，應按承載能力極限狀態下荷載效應的的基本組合，采用相應的分項是系數。取相應于荷載標準值的基底凈反力I80 kPa，乘以1.35的分項系數．得反力設計值為243 kPa。

   2.5驗算基礎裂縫寬度時的基礎底面壓力

    當需要驗算基礎裂縫寬度時，應按正常使用極限狀態荷載效應標準組合165 kPa。

3.結束語

    地基是建筑物最基礎的部分，是荷載傳遞的載體。地基設計是一項艱巨而復雜的任務，荷載的多樣性使得地基設計更為復雜，在不同的情況下，荷載組合與荷載取值的規定是完全不同的，因此有必要對基礎荷載設計取值詳細的了解，以保設計出的建筑物基礎安全穩定。

參考文獻

[1]GB 50007-2002建麓地基基礎設計規范[S]．

[2]GB 50068-200l建筑結構可靠度設計統一標準[S]條件：在各種荷載條件下，某建筑物上部結構的荷載傳至基礎

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)