地基基础设计常见问题分析与探讨

地基基础设计常见问题分析与探讨

摘要：由于地质条件差异性以及影响因素多样性，地基基础设计相比上部结构设计要复杂很多，不管是地基基础方案选型还是计算分析方案确定，许多问题是没有明确答案的。本文将一些常见问题，如上部结构刚度与荷载、地质资料使用、基础方案选型及概念设计及基础分析计算等方面进行分析与探讨，供大家参考。

1 引言

从发展趋势来看，建筑结构设计将使地基基础与上部结构以大结构的形式进行充分融合，同时突显各专业的特色。地基基础设计包含两部分内容，一是地基设计，二是基础设计。地基设计属于岩土工程学科，好比“中医”是经验学科，依据规范但又不可教条。基础设计不仅是结构问题，由于与地基相连并与其相互影响，必须对地基有深入、专业的了解后进行的结构分析是解决问题的方法。

许多地基基础设计人员对地基基础设计不是太了解，往往按照上部结构的概念理解地基基础，在工作中会遇到一些“问题”无法解决。太沙基曾说过“无论天然土体结构怎样复杂，也无论我们的知识与土的实际条件有多么大的差距，我们必须利用处理问题的艺术，在合理的造价前提下，为土工结构和地基基础问题寻求满意的答案”。

本文将一些大家关心的问题提出与大家进行探讨。

2 上部结构刚度与荷载

地基基础设计的目的是为上部结构提供可靠的平台，上部结构的刚度与荷载是地基基础设计的重要依据。

问题1：荷载选择时上部结构活荷载折减系数是否考虑？

《建筑结构荷载规范》[3]5.1.2条活荷载按楼层的折减系数，明确提到设计墙、桩、基础时对表5.1.1中规定的活荷载标准值进行折减，即活荷载标准值适当降低，而表5.

1.1规定的其他系数如准永久值、组合值、频遇值仍然正常执行。

本文观点：地基与基础采用的荷载都来自上部结构，应按同样规则进行处理。在基础软件中用户在交互输入的“荷载参数”菜单中可以选择楼层活荷载标准值是否折减。

问题2：水浮力计算及抗浮校核时，基本组合计算配筋时水浮力的组合系数如何选择？

根据《建筑结构荷载规范》第3.1.1条的条文说明，水位不变的水压力按永久荷载考虑，水位变化的水压力按可变荷载考虑。由于水浮力的特殊性，设计人员很难区分是永久荷载还是可变荷载，即使将它视为永久荷载，分项系数也不一定取1.2。在抗浮计算时采用的是抗浮水位，如果还取大于1的系数将会使造价大大提高，有无必要？

本文观点：针对水浮力要有独立的组合系数，如果不能明确系数，为了使结构更加安全，可以对不同系数的计算结果进行比较进行包络设计。如果水浮力乘以组合系数后大于最高水位的水浮力，可以取后者计算。

问题3:对于独基或桩承台荷载的是否按照共同作用概念进行调整？

上部结构传下的荷载是基于底层柱和墙是固定支座的假设，对于整体式基础可以通过考虑上下部结构共同作用来进行二次内力调整。从理论上说承台的沉降也会引起上部结构的荷载重新分布。

本文观点：规范对于独基或桩承台已经有明确的计算依据，表明只要沉降或沉降差满足规范要求，采用不变荷载进行设计是安全的。

3地质资料

地质资料是地基基础设计的依据，勘察报告对结构人员来说如同天书，主要原因是内容多又不知如何应用。以任务为导向是处理复杂未知问题的方法，地基基础设计关心

的是承载力、沉降及稳定性，水头标高、土层分布、物理力学参数是分析的主要依据。按图索骥逆向查找相关参数，在软件的帮助下进行设计。

问题1：土承载力的取值依据规范要进行深度修正及宽度修正。在修正时遇到复杂情况，如裙房采用部分抗水板，抗水板对土不能约束时如何修正承载力？

主楼采用筏基或桩筏，裙房采用独基或桩承台加抗水板可以节省造价，但是抗水板对土体不能构成约束，无法深度修正，主体结构下承载力的取值问题是大家关注的问题。

本文观点：各地抗水板有不同的做法，如果板与土采取隔离措施，按规范不进行深度修正。如果抗水板刚度大，与土直接接触，可以进行深度修正。

问题2：桩承载力计算的依据是采用勘察资料数据还是采用桩基规范？

摩擦桩广泛应用于沿海地区，设计人员发现勘察资料提供的摩擦力比桩基规范提供的摩擦力要低，计算的桩长、桩基造价相差很大。通过工程桩承载力测试，发现桩基规范提供的承载力更加接近实测，造价更低。

本文观点：以上两种只能作为参考，以实测为准，为了使方案经济安全，在方案设计前试打桩并进行试桩校核。

问题3：Ｅs值不同压力段值是不一样的，e-P曲线一般是针对某一土样的，如何取综合值？

《建筑地基基础规范》4.2.2：“地基土工特性指标的代表值应分别是标准值、平均值及特征值。压缩性指标应取平均值。”如果对于同一土层的若干条曲线，可加以平均后提供土层的代表性的综合压缩曲线。

4 基础方案选型及概念设计

许多设计人员往往认为基础设计比上部结构难，无从下手。原因在于心中无物，无参照的经验。如果有人帮你完成基础方案，你只要完成软件操作计算，你就会觉得与上部结构一样简单。基础方案选择时考虑因素多，是概念设计范畴。基础方案选择更是一门如太沙基所说的“艺术”。

问题1：当有多塔楼或带裙房时，筏基重心校核时如何选择荷载及区域？

《建筑地基基础规范》8.4.2：“对单幢建筑物，在地质土比较均匀的条件，基础平面形心宜与结构竖向永久荷载重心重合。当不能重合时，在作用的准永久组合下，偏心距e宜符合下式规定：

e≤0.1W/A

对于多塔楼或带裙房工程，为了防止各个塔楼的基础产生倾斜，对于各个塔楼及裙房要分开校核。

当设置后浇带时，筏基重心校核还应根据后浇带所围成的区域进行校核，以保证施工阶段基础不发生倾斜。

问题2：对于一个建筑物如同时可否天然地基、复合地基、桩基等多种基础形式混用，如何保证基础的调平？

建筑群分布区域大，建筑荷载、结构刚度及地基都可能不同，这种情况下通过有区别的加固地基土，就自然成了变刚度调平。

为了保障基础调平，要重点把握以下3要点：

（1）控制总沉降量。对于桩基础务必选择较好持力层。总沉降量小，差异沉降就小，这对调平基础有着重要指导意义。当土层较差时，则应用长桩，不能用短桩+多桩数的方案。

（2）对于建筑群下的不同基础形式进行分区沉降估算。对于天然地基、复合地基、桩基，各个规范都给出各自的沉降计算经验式。这些经验式也是统计回归的结果，具有一定准确度。