淺談新版《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》

邵 帥

中油遼河工程有限公司，遼寧盤錦 124010

引言

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2011，于2012年8月1日起執(zhí)行，原國標(biāo)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002同時(shí)廢止。本次規(guī)范修訂中，大的原則并未做多少改動(dòng)，部分條文進(jìn)行了補(bǔ)全或文字調(diào)整，又增加了對巖石地基、巖溶地基、及回彈再壓縮變形等內(nèi)容的相關(guān)規(guī)定，修訂的主要技術(shù)內(nèi)容共15處。

本文主要討論新版規(guī)范修訂中體現(xiàn)的一些新的設(shè)計(jì)理念和修訂方向。下面筆者就對規(guī)范的理解以及對騰延京、王曙光老師的宣貫講座學(xué)習(xí)總結(jié)加以闡述，以供同行參考。

1 本次修訂面對的市場新需求

1.1 中國的城鎮(zhèn)化進(jìn)程

1.1.1 可使用建設(shè)用地緊張

中國目前城鎮(zhèn)化速度快，且在未來二三十年還將快速發(fā)展,需要大量的建設(shè)用地，用地緊張促使我國的建筑體征向高層發(fā)展，當(dāng)前建筑特點(diǎn)亦呈現(xiàn)出以高層建筑群為主的開發(fā)趨勢。

1.1.2 地下空間的開發(fā)利用

城市地下空間的開發(fā)是應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的需求，充分利用有限資源的二次開發(fā)，是國際發(fā)展的方向和慣例。我國地下空間開發(fā)利用在國際上起步比較晚，目前處于剛剛起步階段。國際上地下空間開發(fā)深度為50m左右，而我過目前普遍開發(fā)深度為20m～30m。工程建設(shè)在結(jié)合城市地下交通、地下管網(wǎng)的情況下，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)又體現(xiàn)出“深”的技術(shù)特點(diǎn)。

1.1.3 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的大批量化

目前房地產(chǎn)開發(fā)都不是單體開發(fā)的形式，而是結(jié)合城市規(guī)劃形成大批量的開發(fā)。而基礎(chǔ)設(shè)計(jì)也由以單體基礎(chǔ)為主要設(shè)計(jì)對象，轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂小案摺⑸睢⒋蟆钡燃夹g(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。

1.2 耐久性設(shè)計(jì)的需求

地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)使用年限最低要求是至少要滿足上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限要求，但是地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)對耐久性應(yīng)該有更高的要求。

當(dāng)上部結(jié)構(gòu)的功能喪失，在拆除、重建、加固、改造過程中，地基基礎(chǔ)的拆除、重建、加固工作難度大，對周邊環(huán)境影響大，且部分深基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)不可拆除，所以地基基礎(chǔ)應(yīng)作為可重復(fù)利用資源實(shí)現(xiàn)，而不能對未來的設(shè)計(jì)、發(fā)展帶來障礙。因受到設(shè)計(jì)水平、施工水平、驗(yàn)收水平及再評價(jià)等技術(shù)因素的制約，本次規(guī)范僅按《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》要求做出滿足上部結(jié)構(gòu)使用年限的規(guī)定，未效仿歐美、日本等國家100年設(shè)計(jì)使用年限的做法，但這是規(guī)范未來發(fā)展的方向。

1.3 建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的要求

首先，充分利用現(xiàn)有的地基基礎(chǔ)材料，增強(qiáng)節(jié)約、綠色的設(shè)計(jì)理念，降低地基基礎(chǔ)的材料用量；其次，在上部結(jié)構(gòu)因不滿足使用要求而拆除時(shí)，保證地基基礎(chǔ)的可重復(fù)利用價(jià)值，因此要求基礎(chǔ)在使用期間，不能因荷載變化或外界條件的變化產(chǎn)生裂縫，否則基礎(chǔ)的使用壽命就會(huì)降低。因此增大底板剛度、增加基礎(chǔ)安全儲(chǔ)備是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)未來的方向。

1.4 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

1.4.1 設(shè)計(jì)理論與土力學(xué)基本特性的符合性

設(shè)計(jì)理論和資料越貼近實(shí)際情況，設(shè)計(jì)越合理、越經(jīng)濟(jì)。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)目前處在半理論半經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段。雖然當(dāng)前設(shè)計(jì)理論與土力學(xué)基本符合，規(guī)范中的一些公式借用了彈性力學(xué)、理論力學(xué)中的公式，但都通過試驗(yàn)和工程實(shí)踐進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)調(diào)整，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的底限是首先保證基礎(chǔ)在最不利荷載、最不利工況下的安全性，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約與安全的統(tǒng)一，再加之規(guī)范有時(shí)僅針對某單一條件或工況規(guī)定，而基礎(chǔ)實(shí)際受力情況可能要復(fù)雜得多，因此所有指標(biāo)都取極限值則不安全，“只要滿足規(guī)范要求就是安全的”想法也不可取。商業(yè)軟件計(jì)算的結(jié)果往往需要設(shè)計(jì)工程師根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整，調(diào)整過程往往比計(jì)算還要重要。

1.4.2 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)對各種作用認(rèn)識(shí)的局限

主要是針對各種自然災(zāi)害沒有預(yù)防、應(yīng)對措施和計(jì)劃，例如泥石流、大雨等造成的事故，都是人為考慮因素不全面。

2 本次規(guī)范修訂的原則

（1）保持規(guī)范體系不變，提高變形計(jì)算和耐久性設(shè)計(jì)水平；

（2）反映近十年來地基基礎(chǔ)領(lǐng)域科研方面成熟的成果，反映原規(guī)范實(shí)施以來設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐的成功經(jīng)驗(yàn)；

（3）補(bǔ)充完善充實(shí)原設(shè)計(jì)規(guī)范中的部分內(nèi)容。

3 建筑地基基礎(chǔ)的特點(diǎn)

3.1 建筑地基基礎(chǔ)一般指具有建筑結(jié)構(gòu)的地基和基礎(chǔ)，區(qū)別于公路、鐵路、水工建筑物、港口工程等的地基基礎(chǔ)，除穩(wěn)定性要求和承載力要求外，由于地基變形將引起與結(jié)構(gòu)相互作用，因此規(guī)范對基礎(chǔ)變形有嚴(yán)格要求。

3.2 設(shè)計(jì)流程： 作用→基礎(chǔ)→地基

3.2.1 結(jié)構(gòu)上部輸入荷載：按傳統(tǒng)分析，不考慮地基變形的方法算得的上部結(jié)構(gòu)傳給基礎(chǔ)的作用力。根據(jù)土質(zhì)特征不同，地基存在變形，這部分荷載也需要進(jìn)行調(diào)整。設(shè)計(jì)人員一般通過工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整，例如內(nèi)筒外框結(jié)構(gòu)外框柱的荷載要放大。

3.2.2 地基反力: 建筑物荷載通過基礎(chǔ)傳遞給地基的壓力的反作用力。地基反力并非完全按照上部傳遞荷載進(jìn)行計(jì)算即可，實(shí)驗(yàn)表明，影響地基反力分布形式的因素較多，如基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的剛度、建筑物的荷載分布及其大小、基礎(chǔ)的埋置深度、基礎(chǔ)平面的形狀和尺寸、有無相鄰建筑物的影響、地基土的性質(zhì)(如土的類別、非線性、蠕變性等)、施工條件(如施工引起的基底土的擾動(dòng))等，因此，地基反力的計(jì)算結(jié)果也需要工程設(shè)計(jì)人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整。

3.2.3 基礎(chǔ)計(jì)算結(jié)果要應(yīng)用到工程實(shí)踐中，必須保證地基基礎(chǔ)變形形態(tài)與地基反力形態(tài)同時(shí)滿足工程實(shí)測。例如一個(gè)內(nèi)筒外框結(jié)構(gòu)，內(nèi)筒部分承擔(dān)60%～70%的荷載，那么地基處理要求內(nèi)筒部分地基承載力高，如700kPa～800kPa，外框柱部分為300kPa～400kPa，對于土質(zhì)地基這種處理方法是錯(cuò)誤的。因?yàn)榈鼗戳Ρ容^大，內(nèi)筒部分的地基沉降量將高于外框部分，產(chǎn)生沉降差，而且經(jīng)過內(nèi)力調(diào)整后，內(nèi)筒部分承擔(dān)的荷載將會(huì)減小，而外框部分的荷載將會(huì)增大，與計(jì)算模型不符，地基反力的計(jì)算也會(huì)出現(xiàn)誤差。如果是樁基，樁端作用在一個(gè)好的持力層，與結(jié)構(gòu)分析基本一致，則這種情況可以適用。因?yàn)樯喜亢奢d與地基反力作用呈比例的前提是基礎(chǔ)變形都很小，基礎(chǔ)剛度一致。

3.3 規(guī)范規(guī)定對地基不同狀態(tài)采用不同的荷載組合進(jìn)行計(jì)算，最不利組合控制也是多種荷載組合中的最不利組合。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)同時(shí)滿足地基承載力和變形設(shè)計(jì)要求。按共同作用的變形計(jì)算結(jié)果應(yīng)同時(shí)符合風(fēng)荷載或地震荷載下的地基承載力設(shè)計(jì)要求。

地基變形計(jì)算：準(zhǔn)永久組合，不考慮風(fēng)荷載和地震作用。

地基承載力計(jì)算：標(biāo)準(zhǔn)組合，考慮風(fēng)荷載和地震作用。

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)計(jì)算：基本組合，考慮風(fēng)荷載和地震作用。

4 結(jié)語

目前我國正處于快速發(fā)展時(shí)期，《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》的修訂緊跟時(shí)代的步伐，借鑒了歐美、日本等發(fā)達(dá)國家的規(guī)范和先進(jìn)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)與本國的實(shí)際情況和大量工程實(shí)踐相結(jié)合。由本次規(guī)范修訂可以看出，新版規(guī)范不僅對原有規(guī)范進(jìn)行了補(bǔ)全和完善，提高設(shè)計(jì)安全和適用要求，更增加了面向未來的可持續(xù)發(fā)展設(shè)計(jì)理念，滿足了工程建設(shè)的需求，為我國的快速可持續(xù)發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。

[1]GB 50007-2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011