主裙楼一体房屋主体结构地基承载力深度修正的合理算法

主裙楼一体房屋主体结构地基承载力深度修正的合理算法

摘 要：地基承载力的深度修正值对于主裙楼一体房屋主体结构地基承载力的确定有重要意义，本文提出了合理的计算方法。

关键词：主裙楼一体房屋 地基承载力 深度修正

设计不超过二十层的高层建筑时，在非软弱土地区，应首先探讨采用天然地基的可行性，以利于降低基础造价，此时合理地确定地基承载力值是前提，而在地基承载力值的组成中，深度修正部分占有较大的比重。对于主裙楼一体结构，在进行主楼地基承载力计算时，因裙楼基础的有利及不利影响，如何合理地确定用于深度修正的深度值d尤为重要。文献1在条文说明中这样规定“……对于主体结构地基承载力的深度修正，宜将基础底面以上范围内的荷载，按基础两侧的超载考虑，当超载宽度大于基础宽度的两倍时，可将超载折算成土层厚度作为基础埋深，基础两侧超载不等时，取小值。”在进行具体工程设计时，设计人员应根据此条的要求，结合工程实际情况合理地确定承载力深度修正所采用的埋深值d，从而计算出主体结构的地基承载力。

一、地基承载力深度修正的意义

根据文献1规定：当基础宽度大于3ｍ或埋深大于0.5ｍ时，地基承载力特征值应按下式进行修正：

fa=fak+η bγ(b-3)+η dγm(d-0.5)

式中ｄ为基础埋置深度.对于主裙楼一体结构，主楼与裙楼的基础型式可以是不同的，

裙楼一般采用交叉梁基础或柱下独立扩展基础，而主楼则多采用筏基或箱基。在非软弱土、非岩石地区当ｄ取6ｍ及以上时，深度修正的值η dγm(d-0.5)可占到fａ的50％或更多。当主裙楼均设地下室时，主楼埋深d值若仅取地下室地面至基底的距离，将使算出的fa偏小，从而否定采用天然地基的方案。实际上ｄ值取用不应仅取地下室地面至基底的距离，还应考虑裙楼超载的影响。

基础周围的土体除了保证基础的稳定性以外，其对地基承载力贡献在于限制了地基沿滑动面的剪切破坏。地基发生破坏的原因是：随着荷载的增加，地基中剪应力不断增加，形成局部塑性区，并逐渐向纵深度发展，塑性区形成一片，在地基中形成连续滑动面，此时基础急剧下沉，同时在基础周围的地面有隆起现象，地基发生整体剪切破坏（如图一所示），基础周围的土体可抵抗这种破坏作用，这种抵抗作用与埋置深度成正比，所以ｄ的增加可提高fa。地面超载起同样的抵抗作用，因此设计时可以把裙楼的荷载作为地面超载，折算成土体埋深，对主楼的地基承载力进行深度修正。在修筑路堤时，有时利用路堤两侧设置反压马道的办法来提高路堤承载力的安全性，这也是利用了同样的原理。

图1：地基的整体剪切破坏

二、主体结构基础埋置深度ｄ值的确定

1.主楼有地下室、裙楼无地下室情况：

主楼一般设地下室，当裙楼不设地下室时，如图二所示，Ｂ为主楼基础宽度，ｄ1为主楼从室外地面算至基底的埋深。

根据文献1要求，在主楼纵、横两个方向，当b1、b2均大于2Ｂ时，可考虑裙楼荷载作为超载，对主楼fa的有利作用，将超载折算成土体厚度d2，（两侧超载不等时，取小值），此时，用于计算主楼地基承载力深度修正所取用的d值为d=d1+d2

若b1、b2中有一值不满足大于2B或均不满足大于2B的要求，则不考虑超载的作用，此时d=d1。

2.主楼裙楼均设地下室的情况：

当裙楼也设置地下室时，如图三所示，在主楼纵、横两个方向上，

若b1、b2均大于2B，可考虑裙楼荷载对地基土产生的超载作用，将超载折算成土体厚度d2，（两侧超载不同时，取小值），此时d=d1+d2

若b1、b2中有一值大于2B，而另一值小于2B时，或均小于2B时，裙楼荷载作为超载折算为土体厚度d2，

当d=d1+d2≥d3时 取d=d3

当d=d1+d2＜d3时 取d=d1+d2

三、计算裙楼荷载按基础两侧的超载考虑时折算为土体厚度的近似方法

把裙楼荷载作为主楼基础两侧的超载考虑时，荷载效应应取正常使用极限状态下荷载效应的标准组合，可不计入活荷载，只考虑恒载作用。

裙楼多采用钢筋砼框架结构，仅考虑恒载时，一般每层楼荷重约为9KN/m2～10KN/m2，折算成土层厚度约为0.5ｍ，即每层裙楼约折算为0.5ｍ土体厚度，此值可用于方案设计阶段的估算。若详细计算裙楼的超载作用，宜将裙楼总的恒载标准值除以裙楼周边基础外边缘所围合的面积作为超载，折算成近似的土层厚度。

四、地基变形设计应考虑相邻荷载的影响。

在进行地基承载力计算时，在一定条件下可把裙楼荷载作为超载，折算为土体厚度，去对地基承载力进行深度修正。在进行地基变形设计或验算时，对主体结构而言，应把裙楼荷载作为相邻荷载考虑。地基变形可按文献1第5.3.8条的要求，应用叠加原理，采用

角点法计算，荷载效应取正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合。

五、结语

对于主裙楼一体结构，应考虑裙楼对主楼地基承载力的影响，合理确定用于深度修正的基础埋深值d。在满足一定条件时，裙楼荷载可作为主体基础周围的超载考虑，折算成土体厚度，从而确定主体结构的地基承载力值fa，这种方法是经济的，也是合理的。

当主体与相连的裙楼之间设置沉降缝时，高层建筑的基础埋深应大于裙楼基础埋深至少2ｍ，此时若满足一定条件，裙房荷载也可作为超载折算为土体厚度，在确定主体结构地基承载力值时给予考虑。

参考文献

〔1〕建筑地基基础设计规范（GB50007-2002），中国建筑工业出版社，2002，北京。

〔2〕胡中雄，土力学与环境土工学，同济大学出版社，1997。

注：

主要作者：光军 徐传亮

入编《建筑科学性与时代性》，山东科技出版社，2005.7

获2005年度山东建筑学会优秀论文一等奖

发表于《济南大学学报》