5.4.2 當(dāng)采用土的壓縮模量計算筏形與箱形基礎(chǔ)的最終沉降量s時,應(yīng)按下列公式計算: s=s1+s2 (5.4.2-1)
式中:S——最終沉降量(mm);s1——基坑底面以下地基土回彈再壓縮引起的沉降量(mm);
s2——由基底附加壓力引起的沉降量(mm);
ψ′——考慮回彈影響的沉降計算經(jīng)驗系數(shù),無經(jīng)驗時取ψ′=1;
ψs——沉降計算經(jīng)驗系數(shù),按地區(qū)經(jīng)驗采用;當(dāng)缺乏地區(qū)經(jīng)驗時,可按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB 50007的有關(guān)規(guī)定采用;
pc——相當(dāng)于基礎(chǔ)底面處地基土的自重壓力的基底壓力(kPa),計算時地下水位以下部分取土的浮重度(kN/m3);
po——準(zhǔn)永久組合下的基礎(chǔ)底面處的附加壓力(kPa);
E′si、Esi——基礎(chǔ)底面下第i層土的回彈再壓縮模量和壓縮模量(MPa),按本規(guī)范第4.3.1條試驗要求取值;
m——基礎(chǔ)底面以下回彈影響深度范圍內(nèi)所劃分的地基土層數(shù);
n——沉降計算深度范圍內(nèi)所劃分的地基土層數(shù);
zi、zi-1——基礎(chǔ)底面至第i層、第i一1層底面的距離(m);
ai、ai-1——基礎(chǔ)底面計算點至第i層、第i—1層底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù),技本規(guī)范附錄B采用。
式(5.4.2-2)中的沉降計算深度應(yīng)拉地區(qū)經(jīng)驗確定,當(dāng)無地區(qū)經(jīng)驗時可取基坑開挖深度;式(5.4.2-3)中的沉降計算深度可按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB 50007確定。
5.4.3 當(dāng)采用土的變形模量計算筏形與箱形基礎(chǔ)的最終沉降量s時,應(yīng)按下式計算:
式中:pk——長期效應(yīng)組合下的基礎(chǔ)底面處的平均壓力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa);b——基礎(chǔ)底面寬度(m);
δiδi-1——與基礎(chǔ)長寬比L/b及基礎(chǔ)底面至第i層土和第i—1層土底面的距離深度z有關(guān)的無因次系數(shù),可按本規(guī)范附錄C中的表C確定;
Eoi——基礎(chǔ)底面下第i層土的變形模量(MPa),通過試驗或按地區(qū)經(jīng)驗確定;
η——沉降計算修正系數(shù),可按表5.4.3確定。 表5.4.3 修正系數(shù)η
5.4.4 按式(5.4.3)進(jìn)行沉降計算時,沉降計算深度zn宜按下式計算:
zn=(zm+ζb)β (5.4.4)
式中:zm——與基礎(chǔ)長寬比有關(guān)的經(jīng)驗值(m),可按表5.4.4-1確定;ζ——折減系數(shù),可按表5.4.4-1確定;
β——調(diào)整系數(shù),可按表5.4.4-2確定。
表5.4.4-1 zm值和折減系數(shù)ζ

表5.4.4-2 調(diào)整系數(shù)β

5.4.5 帶裙房高層建筑的大面積整體筏形基礎(chǔ)的沉降宜按上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基共同作用的方法進(jìn)行計算。
5.4.6 對于多幢建筑下的同一大面積整體筏形基礎(chǔ),可根據(jù)每幢建筑及其影響范圍按上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基共同作用的方法分別進(jìn)行沉降計算,并可按變形疊加原理計算整體筏形基礎(chǔ)的沉降。
條文說明
5.4 變形計算
5.4.1 建筑物的地基變形計算值,不應(yīng)大于地基變形允許值,地基變形允許值應(yīng)按地區(qū)經(jīng)驗確定,當(dāng)無地區(qū)經(jīng)驗時應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB 50007的規(guī)定。
5.4.2 建于天然地基上的建筑物,其基礎(chǔ)施工時均需先開挖基坑。此時地基土受力性狀的改變,相當(dāng)于卸除該深度土自重壓力pc的荷載。卸載后地基即發(fā)生回彈變形。在建筑物從砌筑基礎(chǔ)以至建成投入使用期間,地基處于逐步加載受荷的過程中。當(dāng)外荷小于或等于pc時,地基沉降變形s1是由地基回彈轉(zhuǎn)化為再壓縮的變形。當(dāng)外荷大于pc時,除上述s1回彈再壓縮地基沉降變形外,還由于附加壓力p0=p—pc產(chǎn)生地基固結(jié)沉降變形s2。對基礎(chǔ)埋置深的建筑物地基最終沉降變形皆應(yīng)由s1+s2組成;如按分層總和法計算地基最終沉降,即如本規(guī)范中式(5.4.2-1)~式(5.4.2-3)所示。
由于建筑物基礎(chǔ)埋置深度不同,地基的回彈再壓縮變形s1在量值程度上有較大差別。如果建筑物的基礎(chǔ)埋深小,該回彈再壓縮變形s1值甚小,計算沉降時可以忽略不計。這樣考慮正是常規(guī)的僅以附加壓力p0計算沉降的方法。也就是按式(5.4.2-3)計算的s2沉降部分。
應(yīng)該指出高層建筑箱基和筏基由于基礎(chǔ)埋置較深,因此地基回彈再壓縮變形s1往往在總沉降中占重要地位,甚至有些高層建筑設(shè)置(3~4)層(甚至更多層)地下室時,總荷載有可能等于或小于pc,這樣的高層建筑地基沉降變形將僅由地基回彈再壓縮變形決定。由此看來。對于高層建筑筏基和箱基在計算地基最終沉降變形中s1部分的變形不但不應(yīng)忽略,而應(yīng)予以重視和考慮。
式(5.4.2-2)中所用的回彈再壓縮模量Es'和壓縮模量Es應(yīng)按本規(guī)范第4.3.1條的試驗要求取得。按式(5.4.2-1)~式(5.4.2-3)計算最終沉降,實際上也考慮了應(yīng)力歷史對地基土固結(jié)的影響。
式(5.4.2-3)中沉降計算經(jīng)驗系數(shù)ψs可按地區(qū)經(jīng)驗采用;由于該系數(shù)僅用于對s2部分的沉降進(jìn)行調(diào)整,這樣就與現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB 50007相一致,故在缺乏經(jīng)驗地區(qū)時可按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007的有關(guān)規(guī)定采用。地基沉降回彈再壓縮變形s1部分的經(jīng)驗系數(shù)ψ'亦可按地區(qū)經(jīng)驗確定,但目前有經(jīng)驗的地區(qū)和單位較少,尚須不斷積累,目前暫可按ψ'=1考慮。
按式(5.4.2-3)計算時,基礎(chǔ)中點的沉降計算深度可按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB 50007采用。不另作說明。而按式(5.4.2-2)計算時,沉降計算深度可取基坑開挖深度。
5.4.3 本規(guī)范除在第5.4.2條規(guī)定采用室內(nèi)壓縮模量計算沉降量外,又在第5.4.3條規(guī)定了按變形模量計算沉降的方法。設(shè)計人員可以根據(jù)工程的具體情況選擇其中任一種方法進(jìn)行沉降計算。或者采用兩種方法計算,進(jìn)行比較,根據(jù)工程經(jīng)驗預(yù)估沉降量。
高層建筑筏形與箱形基礎(chǔ)地基的沉降計算與一般中小型基礎(chǔ)有所不同,如前所述,高層建筑除具有基礎(chǔ)面積大、埋置深,尚有地基回彈等影響。因此,利用本條方法計算地基沉降變形時尚應(yīng)遵守以下原則:
1 關(guān)于計算荷載問題
我國地基沉降變形計算是以附加壓力作為計算荷載,并且已積累了很多經(jīng)驗。一些高層建筑基礎(chǔ)埋置較深,根據(jù)使用要求及地質(zhì)條件,有時將筏形與箱形基礎(chǔ)做成補償基礎(chǔ),此種情況下,附加壓力很小或等于零。如按附加壓力為計算荷載,則其沉降變形也很小或等于零。但實際上并非如此,由于筏形或箱形基礎(chǔ)的基坑面積大,基坑開挖深度深,基坑底土回彈不能忽視.當(dāng)建筑物荷載增加到一定程度時,基礎(chǔ)仍然會有沉降變形,該變形即為回彈再壓縮變形。
為了使沉降計算與實際變形接近,采用總荷載作為地基沉降計算壓力的建議,對于埋置深度很深、面積很大的基礎(chǔ)是適宜的。也比采用附加壓力計算合理。一方面近似考慮了深埋基礎(chǔ)(或補償基礎(chǔ))計算中的復(fù)雜問題,另一方面也近似解決了大面積開挖基坑坑底的回彈再壓縮問題。
2 關(guān)于地基變形模量問題
采用野外載荷試驗資料算得的變形模量E0,基本上解決了試驗土樣擾動的問題。土中應(yīng)力狀態(tài)在載荷板下與實際情況比較接近。因此,有關(guān)資料指出在地基沉降計算公式中宜采用原位載荷試驗所確定的變形模量最理想。其缺點是試驗工作量大,時間較長。目前我國采用旁壓儀確定變形模量或標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗及觸探資料,間接推算與原位載荷試驗建立關(guān)系以確定變形模量,也是一種有前途的方法。例如我國《深圳地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計試行規(guī)程》就規(guī)定了花崗巖殘積土的變形模量可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)N確定。
3 大基礎(chǔ)的地基壓縮層深度問題
高層建筑筏形及箱形基礎(chǔ)寬度一般都大于10m,可按大基礎(chǔ)考慮。由何頤華《大基礎(chǔ)地基壓縮層深度計算方法的研究》一文可知大基礎(chǔ)地基壓縮層的深度zn與基礎(chǔ)寬度B、土的類別有密切的關(guān)系。該資料已根據(jù)不同基礎(chǔ)寬度B計算了方形、矩形及帶形基礎(chǔ)地基壓縮層zn,并將計算結(jié)果zn與B繪成曲線。由曲線可知在基礎(chǔ)寬度B=10m~30m(帶形基礎(chǔ)為10m~20m)的區(qū)段間,zn與B的曲線近似直線關(guān)系。從而得到了地基壓縮層深度的計算公式。又根據(jù)工程實測的地基壓縮層深度對計算值作了調(diào)整,即乘一調(diào)整系數(shù)β值,對砂類土β=0.5。一般黏土β=0.75,軟弱土β=1.00,最后得到了大基礎(chǔ)地基壓縮層zn的近似計算式(5.4.4)。利用該式計算地基壓縮層深度zn并與工程實測作了對比,一般接近實際,而且簡易實用。
4 高層建筑筏形及箱形基礎(chǔ)地基沉降變形計算方法
目前,國內(nèi)外高層建筑筏形及箱形基礎(chǔ)采用的地基沉降變形計算方法一般有分層總和法與彈性理論法。地基是處于三向應(yīng)力狀態(tài)下的,土是分層的。地基的變形是在有效壓縮層深度范圍之內(nèi)的。很多學(xué)者在三向應(yīng)力狀態(tài)下計算地基沉降變形量的研究中作了大量工作。本條所述方法以彈性理淪為依據(jù),考慮了地基中的三向應(yīng)力作用、有效壓縮層、基礎(chǔ)剛度、形狀及尺寸等因素對基礎(chǔ)沉降變形的影響,給出了在均布荷載下矩形剛性基礎(chǔ)沉降變形的近似解及帶形剛性基礎(chǔ)沉降變形的精確解,計算結(jié)果與實測結(jié)果比較接近,見表2。
表2 按本規(guī)范第5.4.3條計算的地基沉降與實測值比較表


5.4.5 帶裙房高層建筑的大面積整體筏形基礎(chǔ)的沉降按上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基共同作用的方法進(jìn)行計算是比較合理的。設(shè)計人員可根據(jù)所在單位的技術(shù)條件酌情采用。
5.4.6 對于多幢建筑下的同一大面積整體筏形基礎(chǔ),可按疊加原理計算基礎(chǔ)的沉降的原因,可參看第5.1.4條的說明。


鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 GB149
