地基承载力特征值确定及基础底面面积确定共16页文档
地基承载力特征值
地基承载力概述地基承载力(subgrade bearing capacity)是指地基承担荷载的能力。
在荷载作用下,地基要产生变形。
随着荷载的增大,地基变形逐渐增大,初始阶段地基土中应力处在弹性平衡状态,具有安全承载能力。
当荷载增大到地基中开始出现某点或小区域内各点在其某一方向平面上的剪应力达到土的抗剪强度时,该点或小区域内各点就发生剪切破坏而处在极限平衡状态,土中应力将发生重分布。
这种小范围的剪切破坏区,称为塑性区(plastic zone)。
地基小范围的极限平衡状态大都可以恢复到弹性平衡状态,地基尚能趋于稳定,仍具有安全的承载能力。
但此时地基变形稍大,必须验算变形的计算值不允许超过允许值。
当荷载继续增大,地基出现较大范围的塑性区时,将显示地基承载力不足而失去稳定。
此时地基达到极限承载力。
确定地基承载力的方法(1)原位试验法(in-situ testing method):是一种通过现场直接试验确定承载力的方法。
包括(静)载荷试验、静力触探试验、标准贯入试验、旁压试验等,其中以载荷试验法为最可靠的基本的原位测试法。
(2)理论公式法(theoretical equation method):是根据土的抗剪强度指标计算的理论公式确定承载力的方法。
(3)规范表格法(code table method):是根据室内试验指标、现场测试指标或野外鉴别指标,通过查规范所列表格得到承载力的方法。
规范不同(包括不同部门、不同行业、不同地区的规范),其承载力不会完全相同,应用时需注意各自的使用条件。
(4)当地经验法(local empirical method):是一种基于地区的使用经验,进行类比判断确定承载力的方法,它是一种宏观辅助方法。
设计时应注意的问题标准值、设计值、特征值的定义(1)地基承载力:地基所能承受荷载的能力。
(2)地基容许承载力:保证满足地基稳定性的要求与地基变形不超过允许值,地基单位面积上所能承受的荷载。
建筑地基基础设计规范GB500072002.doc
二、《建筑地基基础设计规范》GB50007—20023基本规定3.0.2根据建筑物地基基础设计等级长期荷载作用下地基变形对上部结构的影响程度,地基基础设计应符合下列规定1所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定;2设计等级为甲级、乙级的建筑物,均应按地基变形设计;3表3.0.2所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算,如有下列情况之一时,仍应作变形验算:1)地基承载力特征值小于130Kpa,且体型复杂的建筑;2)在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大,可能引起地基产生过大的不均匀沉降时;3)软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时;4)相邻建筑距离过近,可能发生倾斜时;5)地基内有厚度较大或厚薄不均的填土,其自重固结未完成时。
4对经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙等,以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物,尚应验算其稳定性;5基坑工程应进行稳定性验算;6当地下水埋藏较浅,建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时,尚应进行抗浮夸风验算。
表3.0.2可不作地基变形计算设计等级为丙级的建筑物范围3.0.4地基基础设计时,所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值应按下列规定:1按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时,传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。
相应的抗压应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。
2计算地基变形时,传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合,不应计入风荷载和地震作用。
相应的限值应为地基变形允许值。
3计算挡土墙压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时,荷载效应应按承载力极限状态下荷载效应的基本组合,但其分项系数均为1.0。
4在确定基础或桩台高度、支护结构截面、计算基础或支档结构内力、确定配筋和验算材料强度时,上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力,应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合,采用相应的分项系数。
第5节 按地基承载力确定基础底面尺寸
大
压力值;
值。
fa—— 修 正 后 的 地 基 承 载 力 特 征
基础底面的压力,可按下列 公式确定:
pkmax
Fk
Gk A
Mk W式中Fra bibliotekMk——相应于荷载效应标准组合 时,作用于基础底面的力矩 值;
W ——基础底面的抵抗力矩;
由于以上公式中的pk、pkmax和fa都与基 底尺寸有关,所以只有预选尺寸并通过反复 试算修改尺寸才能取得满意的结果。 二、软弱下卧层的验算
当地基受力层范围内有软弱下卧层(承 载力显著低于持力层的高压缩性土层)
时,按持力层土的承载力计算得出基础底 面所需的尺寸后,还必须对软弱下卧层按 下式进行验算
pz pcz faz
pz pcz faz
pz
l
2z
lbpk tan b
pc
2z
tan
pk 基底压力标准值; pc 基底处自重压力值;
fa——修正后的地基承载力特征值。
基础底面的压力,可按下列 公式确定:
pk
Fk
Gk A
式中 Fk——相应于荷载效应标准组合时, 上部结构传至基础顶面的竖
向 力值;
Gk——基础自重和基础上的土重; A——基础底面面积。
2.当偏心荷载作用时 除了应满足上式外,还应满足
pkmax 1.2 fa
式中 pkmax——相应于荷载效应标准组合 时,基础底面边缘处的最
应力扩散角;
pc pz
pcz
第5节 按地基承载力 确定基础底面尺寸
一、按地基持力层的承载力计算基底尺寸 设计浅基础时,一般先确定埋深d并初
步选择底面尺寸,求得基底以下持力层的 修正后的承载力特征值,再按下列条件验 算并调整尺寸直至满足设计要求为止。
基础工程-4基础底面尺寸确定
基底尺寸计算
按照地基持力层的承载力计算基底尺寸
偏心荷载作用下的基础
pk fa
pkmax 1.2 fa
将作用在基础上的荷载简化为线形分布荷载
pk max Fk Gk M k Fk Gk 6ek (1 ) pk min A W b l l
Mk 偏心距 ek Fk Gk
Fk Gk (2000 200) 20 2.6 5.2 1.8 2686.7kN
作用在基础底面的力矩:
M k 1000 200 1.3 200 0.62 1384kN m
偏心距:
Mk 1384 l ek 0.515m Fk Gk 2682.7 6
Fk A bl fa G d
地基承载力验算
某独立基础,按荷载效应标准组合计算传至基础顶面竖向力 Fk=2800kN,基础埋深3m,地基土四层,地勘参数如图,不考 虑地下水影响。设计基础底面积
地基承载力验算
首先根据设计埋深对地基承载力进行深度修正,初步计算地基 承载力特征值: 持力层为细砂,查承载力修正系数表(7.10)可以得到
1600
地基承载力验算
首先根据设计埋深对地基承载力进行深度修正,初步计算地基 承载力特征值: 持力层为黏土,孔隙比e=0.85,查承载力修正系数表(7.10) 可以得到
b 0 , d 1.0
基础范围内地基土的加权平均重度为:
m (17.2 0.8 17.7 1.2) / 2 17.5kN/ m3
验算地基承载力:
pk max pk min 296.5 116.9 pk 206.7kPa<f a 223kPa 2 2 pk max 296.5kPa>1.2fa 1.2 223 267.6kPa
天然地基承载力值的确定
天然地基承载力的确定【摘要】天然地基承载力是工程建设中重要的工程地质设计参数。
正确评价地基承栽力是保证工程建设安全、经济的前提。
本文对工程中几种常见地基承栽力值的概念、定义和确定方法进行了阐述,分析了各种确定地基承载力方法的特点。
【关键词】地基承载力载荷试验理论计算原位测试1 前言地基是指基础底面一下承受建筑物荷载的部分岩土体,也就是由于建筑物的荷载,在土体内产生了附加应力,附加应力所影响的那一部分岩土体范围,将其称之为地基,而基础是建筑物埋入地下的部分,是将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。
为确保建筑物的安全和正常使用,在地基和基础设计中必须同时满足以下两个技术条件:①强度条件:地基必须要有一定的强度。
②允许变形条件:要求建筑物地基变形不能大于地基变形允许值。
地基在同时满足变形和强度两个条件时,单位面积所能承受的最大荷载称为地基承载力,即地基承受荷载的能力。
合理地确定地基承载力,既能保证建筑物的安全和正常使用,又能达到降低工程造价的目的我国在以往工程建设中,较多地出现过以下几种地基承载力值:地基承载力基本值,承载力标准值,承载力特征值,容许承载力,地基极限承载力。
由于各承载力概念上的差别,其确定方法也不同,这给岩土工程勘察、工程设计和施工人员造成很大的不便。
本文详细介绍地基承载力的定义、概念及其确定方法,以期对工程人员正确认识几种地基承载力有所帮助。
2 几种承载力的定义地基承载力基本值,是指按有关规范(铁路、公路行业规范常见)规定的一定的基础宽度和埋置深度条件下的地基承载能力,通常是根据室内试验及其它原位测试综合确定,也可以根据室内试验测定的地基土的某些物理力学性质指标来查取承载力表来确定。
地基承载力标准值,是指按有关规范规定的标准方法试验并经统计处理后的承载力值。
地基承载力特征值,是指从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值经深宽修正后的地基承载力值,或按理论公式计算的来的地基承载力。
地基承载力特征值与基础底面尺寸确定修改
地基承载力特征值与基础底面尺寸确定修改1.地基的类型与性质:地基的类型和性质会直接影响地基的承载力特征值。
例如,软土地基的承载力较低,需要采取相应的措施增加承载力;坚硬的地基则更有承载能力。
因此,在修改地基承载力特征值时,首先需要对地基类型和性质进行准确的认识和分析。
2.地基的现状与改造:地基的现状也会对承载力特征值产生直接影响。
例如,如果地基已经存在一定的沉降或变形,那么需要根据实际情况对地基进行加固或改造,从而改善地基的承载能力。
这些改造工程需要考虑的因素包括施工方法、材料选择、加固方式等。
3.地基的荷载特征:地基承载力特征值的确定还需要考虑地基所受到的荷载特征。
常见的荷载包括建筑物自重、附加荷载以及地震荷载等。
不同的荷载特征会对地基的承载能力有不同的要求,因此需要根据实际荷载情况确定地基承载力特征值。
4.因素安全系数:在确定地基承载力特征值时,需要考虑到不确定性因素以及安全系数。
不确定性因素包括地质条件、荷载变动以及计算方法等,需要通过实际测量和测试等手段进行准确的评估。
安全系数则是为了保证地基的稳定性和安全性而设置的,通常根据工程的要求和规范进行确定。
在实际设计和施工过程中,修改地基承载力特征值涉及多个专业领域的知识和技术,需要综合考虑多个因素并进行科学合理的判断。
同时,需要与相关专业人员进行充分的沟通和配合,确保地基的承载力满足设计要求,保证工程的安全和可靠。
最后需要指出的是,在修改地基承载力特征值时,应尽量遵循规范和标准的要求,并结合实际情况进行综合分析和判断。
只有在科学合理的基础上进行修改,才能保证地基的稳定性和安全性,并提升工程的质量和效益。
基础工程(第二版)2-3地基承载力确定与验算--68页
得,或者由抗剪强度指标 c 、 的设计值 cd、 d直接代入极
限荷载公式求得。
0S R
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cd
ck
c
;
d
k
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六、地基承载力的确定方法
(1) 地基承载力的定义
地基承载力是指地基土单位面积上所能承受的荷 载,通常把地基土单位面积上所能承受的最大荷载称 为极限荷载或极限承载力(kPa)。
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(a) 按现场载荷试验确定地基承载力的方法 地基的载荷试验是在现场试坑中设计基底标高处的
天然土层上设置载荷板,浅层平板载荷试验的承压板面 积不应小于0.25m2,对于软土不应小于0.5m2;试验基坑 宽度不应小于承压板宽度或直径的三倍,并应保持试验 土层的原状结构和天然湿度。根据平板载荷试验所得到 的p-s曲线,可分三种情况确定地基承载力:
受水平力较大的建筑物(如挡土墙),除验算沉降外, 还需进行沿地基与基础接触面的滑动、沿地基内部滑动和 沿基础边缘倾覆等方面的验算。
地基基础设计应根据使用过程中可能出现的荷载,按 设计要求和使用要求,取各自最不利状态分别进行荷载效 应组合进行设计,最不利组合和对应的抗力限值如下:
(1) 按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承 载力确定桩数时,传至基础底面上的荷载效应采用正常使 用极限状态下荷载效应的标准组合,抗震设防时,应计入 地震效应组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值或单 桩承载力特征值。
(4) 在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算 基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时,上 部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力,应按承 载能力极限状态下荷载效应的基本组合,采用相应的分 项系数。当需要验算基础裂缝宽度时,应按正常使用极 限状态荷载效应标准组合。
(整理)地基承载力特征值、地基承载力设计值、地基承载力标准
地基承载力特征值、地基承载力设计值、地基承载力标准值关系一、原因与钢、混凝土、砌体等材料相比,土属于大变形材料,当荷载增加时,随着地基变形的相应增长,地基承载力也在逐渐加在,很难界定出下一个真正的“极限值”,而根据现有的理论及经验的承载力计算公式,可以得出不同的值。
因此,地基极限承载力的确定,实际上没有一个通用的界定标准,也没有一个适用于一切土类的计算公式,主要依赖根据工程经验所定下的界限和相应的安全系数加以调整,考虑一个满足工程的要求的地基承载力值。
它不仅与土质、土层埋藏顺序有关,而且与基础底面的形状、大小、埋深、上部结构对变形的适应程度、地水位的升降、地区经验的差别等等有关,不能作为土的工程特性指标。
另一方面,建筑物的正常使用应满足其功能要求,常常是承载力还有潜力可挖,而变形已达到可超过正常使用的限值,也就是变表控制了承载力。
因此,根据传统习惯,地基设计所用的承载力通常是在保证地基稳定的前提下,使建筑物的变形不超过其允许值的地基承载力,即允诺承载力,其安全系已包括在内。
无论对于天然地基或桩基础的设计,原则均是如此。
随着《建筑结构设计统一标准》(GBJ68-84)施行,要求抗力计算按承载能力极限状态,采用相应于极限值的“标准值”,并将过去的总安全系数一分为二,由荷载分项系数和抗力分项系数分担,这给传统上根据经验积累、采用允许值的地基设计带来了困扰。
《建筑地基基础设计规范》(GBJ7-89)以承力的允许值作为标准值,以深宽修正后的承载力值作为设计值,引起的问题是,抗力的设计值大于标准值,与《建筑可靠度设计统一标准》(GB50068-2001)规定不符,因此本次规范进行了修订。
二、对策《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001)鉴于地基设计的特殊性,将上一版“应遵守本标准的规定”修改为“宜遵守本标准规定的原则”,并加强了正常使用极限状态的研究。
而《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)也完善了正常使用极限状态的表达式,认可了地基设计中承载力计算可采用正常使用极限状态荷载效应标准组合。
土力学与地基基础第三节 基础底面尺寸的确定
独立基础: b ×L ≥
Fk
fa Gd
方形基础:b≥
Fk
fa Gd
条形基础: b ≥
Fk
fa Gd
确定基底面积的步骤:
(1)按中心受压求A1。 (2)考虑偏心荷载,将A1扩大
10%~50%得A。
(3)验算:
pmax
=
Fk
+ Gk
6e (1± )
pm in
(2)先按轴心受压基础估算基础底面积
A≥
Fk = 580+ 90 = 3.65m2 fa - G d 219.5 - 20×1.8
(3)将底面积增大40%,A = 3.65×1.4 = 5.1m2 ,控制 l / b = 1.6, 得 b = 1.79m, 取 b = 1.8m <3m则 l = 2.9m.
A
l
f f pmax ≤1.2
p a,
m in ≥ 0, Pmax Pmin ≤
2
a
【例4-2】下图为某柱的基础剖面图,上部结构传来的荷载值为 470kN/m,室内外高差为0.6m,埋深d=1.5m,地基持力层为中砂
fak =170kN/m2, m =19kN/m3,
试设计基底面积。
注:具体题解见教材
(7)下卧层顶面处修正后的地基承载力特征值
fz fak d m d z 0.5
100 111.433.5 0.5 134.3kPa
验算:
Pz Pcz 54.48 40 94.5<fz 134 .3
下卧层强度也满足要求。
2.9
256.2kPa<1.2fa = 263.4kPa
=
土力学与地基基础地基承载力的确定
f ak
分为浅层平板和深 层平板载荷试验
2) 试验装置
3) 测试方法及步骤
4) 试验数据整理 5) 按载荷试验成果确定地基承载力特征 值 ⑴ 当p~s曲线上有比例界限时,取其比例界限所对应的 荷载值
po f ak
⑵ 当极限荷载小于比例极 限荷载值的2倍时,取其极 限荷载值的一半
f ak ps
△ d
f a M bb M d md M cCk
b
b
例题 某粘土地基上的基 础尺寸及埋深如右 图所示 试按强度理论公式计 算地基承载力特征值 分析
16.5kN / m3
地下水位
1 .8 m
2 .0 m
0 .6 m
sat 18.5kN / m 3 k 26.5o
2) 修正公式
f a f ak b b 3 d m d 0.5
修正后的地基承 载力特征值 地基承载力 特征值
注意: ⑴ 基础埋深范围内的土的重度要 加权平均,持力层在地下水位下要 取有效重度。
基础宽度和埋深的地基 承载力修正系数
⑵ b<3m按3m取值,b>6m按6m取值。
例:某基础底面尺寸为 3.0*4.8m,其它结构与 地基资料如右图所示:
2 .0 m
17.2kN / m3 16.6kN / m3
人工填土 粉土
0 .8 m 1 .2 m
试确定持力层地基承载 力特征值的修正值 分析:
18.7kN / m3
I L 0.5, e 0.83 f ak 176kPa
ck 5kPa
f a M bb M d md M cCk
m?
7.4.4 经验方法确定地基承载力 大量工程实践中,人们总结了一些 实用的确定地基承载力的方法,用 来综合确定地基承载力。 7.4.4.1 间接原位测试的方法
基础底面尺寸的确定
基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定,必须满足地基承载力的要求,即满足持力层和下卧层承载力要求。
1.按持力层承载力确定基底尺寸(一)轴心受压基础作用在基底形心的荷载只有竖向荷载,没有力矩荷载存在的情况,为轴心受压基础。
在轴心荷载作用下,要求基底压力小于或等于修正后的地基承载力特征值,即:p- f(2-6)k4±!^ < f即A(2-7)A ,-^d(2-8)fa G式中F k一相应于荷载效应标准组合时,上部结构传至基础顶面的竖向荷力值;Y G—基础及基础上填土的平均重度,一般取Y G=20kN/m3计算,在地小水下取Y 厂=10kN/m3计算Gd—基础平均埋置深度;—持力层修正后的承载力特征值;faA—基础底面积。
对单独基础,轴心荷载作用下常采用正方形基础,式(2-8)可变为:b = V A > ' k顷-,G d(2-9)式中b——正方形基础边长;对条形基础,沿基础长度方向取1m作为计算单元,式(2-8)可变为:b >—F一f a ~y G d(2-10)式中b——条形基础基底宽度;F k一相应于荷载效应标准组合时,上部墙体传至基础顶面的竖向力值。
需要说明,按(2-8)、(2-9)和(2-10)式计算时,承载力特征值f a只能先按基础埋深d确定。
待基底尺寸算出之后,再看基底宽度b是否超过3.0m,若b>3.0m时,需重新修正承载力特征值,再确定基底尺寸,可参看例题。
[教材例题2-2]某粘性土重度Y m为/m3,孔隙比e=,液性指数I L=。
地基承载力特征值f ak为220kPa。
现修建一外柱基础,作用在基础顶面的轴心荷载Fk=830kN,基础埋深(自室外地面起算)为1.0m,室内地面高出室外地面0.3m,试确定方形基础底面宽度。
先进行地基承载力琛度修正口自室外地面起算的基础埋深LOm.首表2-5,得如=16,由式(AM)得修正后的地基承载力特征值为:ft —ftk * —。
地基承载力特征值
5
浅基础的设计,不能离开地基条件孤立 地进行,故常称为地基基础设计。
地基基础设计是建筑物结构设计的重要 组成部分。基础的型式和布置,要合理地 配合上部结构的设计,满足建筑物整体的 要求,同时要做到便于施工、降低造价。
4.同一土层实验不应少于三点,当试验实测值 的极差不超过其平均值的30%时,取此平均值 作为该土层的地基承载力特征值fak。
55
(四)、地基承载力特征值的修正
当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时,从 载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基 承载力特征值,尚应按下式修正:
fa fak b (b 3) d m (d 0.5)
弯和抗剪性能。相同条件下基础高度小, 适于荷载大或土质软的情况下采用。
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现浇柱下钢筋砼单独基础: 台阶形: 施工支模、浇筑简单,用材相对多。
结构柱
结
基础底板配筋
构 柱
配
筋
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现浇柱下钢筋砼单独基础: 锥形:受力与用材合理,施工浇注成型较难。
基础 底板 配筋
结构 柱
配筋
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钢筋砼条形基础: 墙下条形基础:不带肋与带肋 柱下条形基础:带肋
地基濒临破坏(即弹塑性变形阶段转变为破坏阶段)时,地基 所承受的基地压力称为极限荷载pu
(二)地基的破坏形式
1.整体剪切破坏
a. p-s曲线上有两个明显的转折点,可区分地基变形的三个阶段
b. 地基内产生塑性变形区,随着荷载增加塑性变形区发展成连续
的滑动面
c. 荷载达到极限荷载后,基础急剧下沉,并可能向一侧倾斜,基
简述偏心荷载作用下基础底面积的确定方法
简述偏心荷载作用下基础底面积的确定方法基础底面积包括地基承载力特征值,以及基础相应尺寸的大小和数量。
基础底面积主要决定于地基承载力特征值、地基土质性质、埋置深度等因素。
地基承载力特征值是基础底面积计算的主要依据。
在竖向荷载作用下,基础的侧向变形与水平位移是分别独立发生的,不可能同时出现,也不可能同时减少,而且两者相互制约。
由此,地基承载力特征值可按分层总和法求得。
在偏心荷载作用下,偏心距可取基础长度的一半或倍数,侧向支承情况除外,其中的任意值都可作为基础底面积的计算方法。
1。
无偏心荷载作用下基础底面积的确定在无偏心荷载作用时,如果基础各层柱子宽度之比相差不多,当上部结构荷载加上偏心距和不均匀沉降等因素引起的附加内力相等时,可取基础底面积的二分之一作为地基承载力特征值。
2。
偏心荷载作用下基础底面积的确定在偏心荷载作用下,无论基础宽度大小和不均匀沉降程度如何,只要偏心距相差不多,可采用基础底面积的二分之一作为地基承载力特征值。
偏心荷载对基础底面积影响较大,当地基承载力特征值为无限值时,取底面积的四分之一作为地基承载力特征值;当地基承载力特征值为有限值时,取底面积的三分之一作为地基承载力特征值。
偏心荷载对基础底面积影响较大,若将侧向变形考虑在内,可使基础底面积减少10%~15%。
3。
简化法计算在复杂条件下的基础底面积计算方法,通常是指在下述条件下所适用的计算方法:(1)对有特殊要求的基础,如地震设防烈度为7度,抗震设防类别为乙类等; (2)具有特殊底面积形状的基础; (3)根据需要,将偏心荷载作用下基础底面积换算成有效扩散半径,进行边界条件处理后的底面积计算方法;(4)对经验法的选取地基土的重要性系数不清楚或未予选取,导致未满足经验关系式或经验公式,在没有必要换算成扩散半径的条件下,应按经验关系式或经验公式计算底面积; (5)采用基底压力分布反推法计算底面积时,由于单桩端土阻力和群桩效应的影响,当单桩竖向承载力较高时,若采用附加内力换算为扩散半径法计算底面积时,单桩底面积过大或不可行。