5.2.1 基礎(chǔ)底面的壓力，應(yīng)符合下列規(guī)定：
    1. 當(dāng)軸心荷載作用時

p_k≤ƒ_a (5.2.1-1)

式中：p_k——相應(yīng)于作用的標(biāo)準(zhǔn)組合時，基礎(chǔ)底面處的平均壓力值(kPa)；
      ƒ_a——修正后的地基承載力特征值(kPa)。
    2. 當(dāng)偏心荷載作用時，除符合式(5.2.1-1)要求外，尚應(yīng)符合下式規(guī)定：

p_kmax≤1.2ƒ_a (5.2.1-2)

式中：p_kmax——相應(yīng)于作用的標(biāo)準(zhǔn)組合時，基礎(chǔ)底面邊緣的最大壓力值(kPa)。
5.2.2 基礎(chǔ)底面的壓力，可按下列公式確定：
    1. 當(dāng)軸心荷載作用時

p_k＝(F_k＋G_k)/A (5.2.2-1)

式中：F_k——相應(yīng)于作用的標(biāo)準(zhǔn)組合時，上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向力值(kN)；
      G_k——基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上的土重(kN)；
      A——基礎(chǔ)底面面積(m²)。
    2. 當(dāng)偏心荷載作用時

p_kmax＝[(F_k＋G_k)/A]＋(M_k/W) (5. 2.2-2)
p_kmin＝[(F_k＋G_k)/A]－(M_k/W) (5. 2.2-3)

式中：M_k——相應(yīng)于作用的標(biāo)準(zhǔn)組合時，作用于基礎(chǔ)底面的力矩值(kN·m)；
      W——基礎(chǔ)底面的抵抗矩(m³)；
      p_kmin——相應(yīng)于作用的標(biāo)準(zhǔn)組合時,基礎(chǔ)底面邊緣的最小壓力值(kPa)。
    3. 當(dāng)基礎(chǔ)底面形狀為矩形且偏心距e＞b/6時(圖5.2.2)，p_kmax應(yīng)按下式計(jì)算：

p_kmax＝[2（F_k＋G_k)]/3la (5. 2.2-4)

式中：l——垂直于力矩作用方向的基礎(chǔ)底面邊長(m)；
      a——合力作用點(diǎn)至基礎(chǔ)底面最大壓力邊緣的距離(m)。

圖5.2.2 偏心荷載(e＞b/6)下基底壓力計(jì)算示意
b-力矩作用方向基礎(chǔ)底面邊長

5.2.3 地基承載力特征值可由載荷試驗(yàn)或其他原位測試、公式計(jì)算，并結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等方法綜合確定。
5.2.4 當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3m或埋置深度大于0.5m時，從載荷試驗(yàn)或其他原位測試、經(jīng)驗(yàn)值等方法確定的地基承載力特征值，尚應(yīng)按下式修正：

ƒ_a＝ƒ_ak＋η_bγ(b－3)＋η_dγ_m(d－0.5) (5.2.4)

式中：ƒ_a——修正后的地基承載力特征值(kPa)；
      ƒ_ak——地基承載力特征值(kPa)，按本規(guī)范第5. 2.3條的原則確定；
      η_b、η_d——基礎(chǔ)寬度和埋置深度的地基承載力修正系數(shù)，按基底下土的類別查表5.2.4取值；
      γ——基礎(chǔ)底面以下土的重度(kN/m³)，地下水位以下取浮重度；
      b—基礎(chǔ)底面寬度(m)，當(dāng)基礎(chǔ)底面寬度小于3m時按3m取值，大于6m時按6m取值；
      γ_m—— 基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度(kN/m³)，位于地下水位以下的土層取有效重度；
      d——基礎(chǔ)埋置深度(m)，宜自室外地面標(biāo)高算起。在填方整平地區(qū)，可自填土地面標(biāo)高算起，但填土在上部結(jié)構(gòu)施工后完成時，應(yīng)從天然地面標(biāo)高算起。對于地下室，當(dāng)采用箱形基礎(chǔ)或筏基時，基礎(chǔ)埋置深度自室外地面標(biāo)高算起；當(dāng)采用獨(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)時，應(yīng)從室內(nèi)地面標(biāo)高算起。

表5.2.4 承載力修正系數(shù)

   注：1. 強(qiáng)風(fēng)化和全風(fēng)化的巖石，可參照所風(fēng)化成的相應(yīng)土類取值，其他狀態(tài)下的巖石不修正；
        2. 地基承載力特征值按本規(guī)范附錄D深層平板載荷試驗(yàn)確定時η_d取0；
        3. 含水比是指土的天然含水量與液限的比值；
        4. 大面積壓實(shí)填土是指填土范圍大于兩倍基礎(chǔ)寬度的填上。
5.2.5 當(dāng)偏心距e小于或等于0.033倍基礎(chǔ)底面寬度時，根據(jù)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定地基承載力特征值可按下式計(jì)算，并應(yīng)滿足變形要求：

ƒ_a＝M_bγb＋M_dγ_md＋M_cc_k (5.2.5)

式中：ƒ_a——由土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定的地基承載力特征值(kPa)；
     M_b、M_d、M_c——承載力系數(shù)，按表5.2.5確定；
     b——基礎(chǔ)底面寬度(m)，大于6m時按6m取值，對于砂土小于3m時按3m取值；
     c_k——基底下一倍短邊寬度的深度范圍內(nèi)土的黏聚力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)。

表5.2.5 承載力系數(shù)M_b、M_d、M_c

注：φ_k——基底下一倍短邊寬度的深度范圍內(nèi)土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值(°)。
5.2.6 對于完整、較完整、較破碎的巖石地基承載力特征值可按本規(guī)范附錄H巖石地基載荷試驗(yàn)方法確定；對破碎、極破碎的巖石地基承載力特征值，可根據(jù)平板載荷試驗(yàn)確定。對完整、較完整和較破碎的巖石地基承載力特征值，也可根據(jù)室內(nèi)飽和單軸抗壓強(qiáng)度按下式進(jìn)行計(jì)算：

ƒ_a＝ψ_r·ƒ_rk (5.2.6)

式中：ƒ_a——巖石地基承載力特征值(kPa)；
     ƒ_rk——巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(kPa),可按本規(guī)范附錄J確定；
     ψ_r——折減系數(shù)。根據(jù)巖體完整程度以及結(jié)構(gòu)面的間距、寬度、產(chǎn)狀和組合，由地方經(jīng)驗(yàn)確定。無經(jīng)驗(yàn)時，對完整巖體可取0.5；對較完整巖體可取0.2～0.5；對較破碎巖體可取0.1～0.2。
    注：1. 上述折減系數(shù)值未考慮施工因素及建筑物使用后風(fēng)化作用的繼續(xù)；
        2. 對于黏土質(zhì)巖，在確保施工期及使用期不致遭水浸泡時，也可采用天然濕度的試樣，不進(jìn)行飽和處理。
5.2.7 當(dāng)?shù)鼗芰臃秶鷥?nèi)有軟弱下臥層時，應(yīng)符合下列規(guī)定：
    1. 應(yīng)按下式驗(yàn)算軟弱下臥層的地基承載力：

p_z＋p_cz≤ƒ_az (5.2.7-1)

式中：p_z——相應(yīng)于作用的標(biāo)準(zhǔn)組合時，軟弱下臥層頂面處的附加壓力值(kPa)；
     p_cz——軟弱下臥層頂面處土的自重壓力值(kPa)；
     ƒ_az——軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值(kPa)。
    2 對條形基礎(chǔ)和矩形基礎(chǔ)，式(5.2.7-1)中的p_z值可按下列公式簡化計(jì)算：
    條形基礎(chǔ)

p_z＝[b(p_k－p_c )]/(b＋2ztanθ) (5. 2.7-2)

    矩形基礎(chǔ)

p_z＝[lb(p_k－p_c )]/[(b＋2ztanθ)(l＋2ztanθ)] (5.2.7-3)

式中：b——矩形基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)底邊的寬度(m)；
     l——矩形基礎(chǔ)底邊的長度(m)；
     p_c——基礎(chǔ)底面處土的自重壓力值(kPa)；
     z——基礎(chǔ)底面至軟弱下臥層頂面的距離(m)；
     θ——地基壓力擴(kuò)散線與垂直線的夾角(°)，可按表5.2.7采用。

表5.2.7 地基壓力擴(kuò)散角θ

注：1. E_s1為上層土壓縮模量；E_s2為下層土壓縮模量；
        2. z/b＜0.25時取θ＝0°，必要時，宜由試驗(yàn)確定；z/b＞0.50時θ值不變；
        3. z/b在0.25與0.50之間可插值使用。
5.2.8 對于沉降已經(jīng)穩(wěn)定的建筑或經(jīng)過預(yù)壓的地基，可適當(dāng)提高地基承載力。
 

條文說明

5.2 承載力計(jì)算

5.2.4 大面積壓實(shí)填土地基，是指填土寬度大于基礎(chǔ)寬度兩倍的質(zhì)量控制嚴(yán)格的填土地基，質(zhì)量控制不滿足要求的填土地基深度修正系數(shù)應(yīng)取1.0。
    目前建筑工程大量存在著主裙樓一體的結(jié)構(gòu)，對于主體結(jié)構(gòu)地基承載力的深度修正，宜將基礎(chǔ)底面以上范圍內(nèi)的荷載，按基礎(chǔ)兩側(cè)的超載考慮，當(dāng)超載寬度大于基礎(chǔ)寬度兩倍時，可將超載折算成土層厚度作為基礎(chǔ)埋深，基礎(chǔ)兩側(cè)超載不等時，取小值。
5.2.5 根據(jù)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定地基承載力的計(jì)算公式，條件原為均布壓力。當(dāng)受到較大的水平荷載而使合力的偏心距過大時，地基反力分布將很不均勻，根據(jù)規(guī)范要求p_kmax≤1.2ƒ_a的條件，將計(jì)算公式增加一個限制條件為：當(dāng)偏心距e≤0.033b時，可用該式計(jì)算。相應(yīng)式中的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c、φ，要求采用附錄E求出的標(biāo)準(zhǔn)值。
5.2.6 巖石地基的承載力一般較土高得多。本條規(guī)定：“用巖石地基載荷試驗(yàn)確定”。但對完整、較完整和較破碎的巖體可以取樣試驗(yàn)時，可以根據(jù)飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，乘以折減系數(shù)確定地基承載力特征值。
    關(guān)鍵問題是如何確定折減系數(shù)。巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度與地基承載力之間的不同在于：第一，抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時，巖石試件處于無側(cè)限的單軸受力狀態(tài)；而地基承載力則處于有圍壓的三軸應(yīng)力狀態(tài)。如果地基是完整的，則后者遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于前者。第二，巖塊強(qiáng)度與巖體強(qiáng)度是不同的，原因在于巖體中存在或多或少、或?qū)捇蛘?、或顯或隱的裂隙，這些裂隙不同程度地降低了地基的承載力。顯然，越完整、折減越少；越破碎，折減越多。由于情況復(fù)雜，折減系數(shù)的取值原則上由地方經(jīng)驗(yàn)確定，無經(jīng)驗(yàn)時，按巖體的完整程度，給出了一個范圍值。經(jīng)試算和與已有的經(jīng)驗(yàn)對比，條文給出的折減系數(shù)是安全的。
    至于“破碎”和“極破碎”的巖石地基，因無法取樣試驗(yàn)，故不能用該法確定地基承載力特征值。
    巖樣試驗(yàn)中，尺寸效應(yīng)是一個不可忽視的因素。本規(guī)范規(guī)定試件尺寸為ф50mm×100mm。
5.2.7 本規(guī)范1974版中規(guī)定了矩形基礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)下的地基壓力擴(kuò)散角(壓力擴(kuò)散線與垂直線的夾角)，一般取22°，當(dāng)土層為密實(shí)的碎石土，密實(shí)的礫砂、粗砂、中砂以及堅(jiān)硬和硬塑狀態(tài)的黏土?xí)r，取30°。當(dāng)基礎(chǔ)底面至軟弱下臥層頂面以上的土層厚度小于或等于1/4基礎(chǔ)寬度時，可按0°計(jì)算。
    雙層土的壓力擴(kuò)散作用有理論解，但缺乏試驗(yàn)證明，在1972年開始編制地基規(guī)范時主要根據(jù)理論解及僅有的一個由四川省科研所提供的現(xiàn)場載荷試驗(yàn)。為慎重起見，提出了上述的應(yīng)用條件。在89版修訂規(guī)范時，由天津市建研所進(jìn)行了大批室內(nèi)模型試驗(yàn)及三組野外試驗(yàn)，得到一批數(shù)據(jù)。由于試驗(yàn)局限在基寬與硬層厚度相同的條件，對于大家希望解決的較薄硬土層的擴(kuò)散作用只有借助理論公式探求其合理應(yīng)用范圍。以下就修改補(bǔ)充部分進(jìn)行說明：
    天津建研所完成了硬層土厚度z等于基寬b時硬層的壓力擴(kuò)散角試驗(yàn)，試驗(yàn)共16組，其中野外載荷試驗(yàn)2組，室內(nèi)模型試驗(yàn)14組，試驗(yàn)中進(jìn)行了軟層頂面處的壓力測量。
    試驗(yàn)所選用的材料，室內(nèi)為粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)黏土，用人工制備。野外用煤球灰及石屑。雙層土的剛度指標(biāo)用α＝E_s1/E_s2控制，分別取α＝2、4、5、6等。模型基寬為360mm及200mm兩種，現(xiàn)場壓板寬度為1410mm。
    現(xiàn)場試驗(yàn)下臥層為煤球灰，變形模量為2.2MPa，極限荷載60kPa，按s＝0.015b≈21.1mm時所對應(yīng)的壓力僅僅為40kPa。(圖5，曲線1)。上層硬土為振密煤球灰及振密石屑，其變形模量為10.4MPa及12.7MPa，這兩組試驗(yàn)α＝5、6，從圖5曲線中可明顯看到：當(dāng)z＝b時，α＝5、6的硬層有明顯的壓力擴(kuò)散作用，曲線2所反映的承載力為曲線1的3.5倍，曲線3所反映的承載力為曲線1的4.25倍。
    室內(nèi)模型試驗(yàn)：硬層為標(biāo)準(zhǔn)砂，e＝0.66，E_s＝11.6MPa～14.8MPa；下臥軟層分別選用流塑狀粉質(zhì)黏土，變形模量在4MPa左右；淤泥質(zhì)土變形模量為2.5MPa左右。從載荷試驗(yàn)曲線上很難找到這兩類土的比例界線值，見圖6，曲線1流塑狀粉質(zhì)黏土s＝5Omm時的強(qiáng)度僅20kPa。作為雙層地基，當(dāng)α＝2，s＝50mm時的強(qiáng)度為56kPa(曲線2)，α＝4時為70kPa(曲線3)，α＝6時為96kPa(曲線4)。雖然按同一下沉量來確定強(qiáng)度是欠妥的，但可反映墊層的擴(kuò)散作用，說明θ值愈大，壓力擴(kuò)散的效果愈顯著。
    關(guān)于硬層壓力擴(kuò)散角的確定一般有兩種方法，一種是取承載力比值倒算θ角，另一種是采用實(shí)測壓力比值，天津建研所采用后一種方法，取軟層頂三個壓力實(shí)測平均值作為擴(kuò)散到軟層上的壓力值，然后按擴(kuò)散角公式求θ值。
    從圖6中可以看出p-θ曲線上按實(shí)測壓力求出的θ角隨荷載增加迅速降低，到硬土層出現(xiàn)開裂后降到最低值。

圖5 現(xiàn)場載荷試驗(yàn)p-s曲線
1—原有煤球灰地基；2—振密煤球灰地基；3—振密土石屑地基

圖6 室內(nèi)模型試驗(yàn)p-s曲線p-θ曲線
注：α＝2、4時，下層土模量為4.0MPa；α＝6時，下層土模量為2.9MPa。

根據(jù)平面模型實(shí)測壓力計(jì)算的θ值分別為：α＝4時，θ＝24.67°；α＝5時，θ＝26.98°；α＝6時，θ＝27.31°；均小于30°，而直觀的破裂角卻為30°(圖7)。

圖7 雙層地基試驗(yàn)α-θ口曲線
△—室內(nèi)試驗(yàn)；○—現(xiàn)場試驗(yàn)

   現(xiàn)場載荷試驗(yàn)實(shí)測壓力值見表3。

表3 現(xiàn)場實(shí)測壓力

按表3實(shí)測壓力做圖8，可以看出，當(dāng)荷載增加到a點(diǎn)后，傳到軟土頂界面上的壓力急驟增加，即壓力擴(kuò)散角迅速降低，到b點(diǎn)時，α＝5時為28.6°，α＝6時為28°，如果按a點(diǎn)所對應(yīng)的壓力分別為180kPa、240kPa，其對應(yīng)的擴(kuò)散角為30.34°及36.85°，換言之，在p-s曲線中比例界限范圍內(nèi)的θ 角比破壞時略高。
    為討論這個問題，在缺乏試驗(yàn)論證的條件下，只能借助已有理論解進(jìn)行分析。
    根據(jù)葉戈羅夫的平面問題解答，條形均布荷載下雙層地基中點(diǎn)應(yīng)力p_z的應(yīng)力系數(shù)是k_z見表4。

圖8 載荷板壓力p_O與界面壓力p_z關(guān)系
表4 條形基礎(chǔ)中點(diǎn)地基應(yīng)力系數(shù)

注：

    E_s1——硬土層土的變形模量；
    E_s2——下臥軟土層的變形模量。
    換算為α時，v＝5.0 大約相當(dāng) α＝4；
              v＝10.0大約相當(dāng) α＝7～8；
              v＝15.0大約相當(dāng) α＝12。
    將應(yīng)力系數(shù)換算為壓力擴(kuò)散角可建表如下：

表5 壓力擴(kuò)散角θ

從計(jì)算結(jié)果分析，該值與圖6所示試驗(yàn)值不同，當(dāng)壓力小時，試驗(yàn)值大于理論值，隨著壓力增加，試驗(yàn)值逐漸減小。到接近破壞時，試驗(yàn)值趨近于25°，比理論值小50％左右，出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因可能是理論值只考慮土直線變形段的應(yīng)力擴(kuò)散，當(dāng)壓板下出現(xiàn)塑性區(qū)即載荷試驗(yàn)出現(xiàn)拐點(diǎn)后，土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系已呈非線性性質(zhì)，當(dāng)下臥層土較差時，硬層撓曲變形不斷增加，直到出現(xiàn)開裂。這時壓力擴(kuò)散角取決于上層土的剛性角逐漸達(dá)到某一定值。從地基承載力的角度出發(fā)，采用破壞時的擴(kuò)散角驗(yàn)算下臥層的承載力比較安全可靠，并與實(shí)測土的破裂角度相當(dāng)。因此，在采用理論值計(jì)算時，θ大于30°的均以30°為限，θ小于30°的則以理論計(jì)算值為基礎(chǔ)；求出z＝0.25b時的擴(kuò)散角，見圖9。

圖9 z＝0.25b時α-θ曲線(計(jì)算值)

 從表5可以看到z＝0.5b時，擴(kuò)散角計(jì)算值均大于z＝6時圖7所給出的試驗(yàn)值。同時，z＝0.5b時的擴(kuò)散角不宜大于z＝b時所得試驗(yàn)值。故z＝0.5b時的擴(kuò)散角仍按z＝b時考慮，而大于0.5b時擴(kuò)散角亦不再增加。從試驗(yàn)所示的破裂面的出現(xiàn)以及任一材料都有一個強(qiáng)度限值考慮，將擴(kuò)散角限制在一定范圍內(nèi)還是合理的。綜上所述，建議條形基礎(chǔ)下硬土層地基的擴(kuò)散角如表6所示。

表6 條形基礎(chǔ)壓力擴(kuò)散角

關(guān)于方形基礎(chǔ)的擴(kuò)散角與條形基礎(chǔ)擴(kuò)散角，可按均質(zhì)土中的壓力擴(kuò)散系數(shù)換算，見表7。

表7擴(kuò)散角對照

從表7可以看出，在相等的均布壓力作用下，壓力擴(kuò)散系數(shù)差別很大，但在z/b在1.0以內(nèi)時，方形基礎(chǔ)與條形基礎(chǔ)的擴(kuò)散角相差不到2°，該值與建表誤差相比已無實(shí)際意義，故建議采用相同值。