計算條形基礎時基床系數的取值問題

程 麗

（中油遼河工程有限公司規劃建筑所，遼寧 盤錦 124010）

基床反力系數K值的物理意義：指地基土在外力作用下產生單位變位時所需要的壓力。即K=p/s，式中：K為基床系數，MPa/m；p為地基土所受的應力，MPa；s為地基的變位，m。

基床反力系數K值的大小與土的類型、基礎埋深、基礎底面積的形狀、基礎的剛度及荷載作用的時間等因素。試驗表明，在相同壓力作用下，基床反力系數K隨基礎寬度的增加而減小，在基底壓力和基底面積相同的情況下，矩形基礎下土的K值比方形的大。對于同一基礎，土的K值隨埋置深度的增加而增大。試驗還表明，粘性土的K值隨作用時間的增長而減小。因此，K值不是一個常量，它的確定是一個復雜的問題。

基床系數K在地基基礎設計中直接影響結構位移和內力計算，對工程造價、安全可靠性程度均有直接影響。為此，國內外學者進行了大量的室內試驗和現場原位試驗，提出了若干個計算地基土基床系數K的經驗公式，但仍然存在諸多不確定因素。因此，本文通過具體工程實例來說明基床系數對基礎計算影響。

1 實際工程中常用基床反力系數K的確定

1.1 室內外試驗。目前測定基床系數的試驗主要有3種：場載荷試驗、室內三軸試驗及固結試驗。遺憾的是不論哪種方法， 其試驗條件和取值方法都缺少嚴格定義或統一規定。

1.2 按地基平均沉降反算。用分層總和法按土的壓縮性指標計算若干點沉降后取平均值S，得 K=p/ S 式中p為基底平均附加壓力，這個方法對把沉降計算結果控制在合理范圍內是非常重要的。用這種方法計算的K不需要修正，JCCAD在“樁筏筏板有限元計算”中使用的就是這種方法。

1.3 經驗值法。JCCAD說明書附錄中建議的K值。

2 結合工程實例，討論K的合理取值

2.1 工程概況。遼寧省盤錦市某食堂建設工程，結構類型為二層框架結構，建筑高度8.7m，建筑面積1304m2。現將場地各巖土層特征從上至下分述如下：第1層雜填土：雜色，為場地平整時回填的砂礫、瀝青塊及原來舊樓房基礎，厚度為0.60m～0.80m，該層在設計時要全部清除。第2層粉質黏土：呈軟塑～可塑狀態，土質較均勻，厚度為1.90m～2.20m，該層為主要持力層。第3層粉砂：呈松散～稍密狀態，厚度1.20m～1.40m。第4層黏土，厚度2.60m～2.80m。根據擬建場地工程特點及場地的巖土工程條件，本工程建議采用淺基礎，基礎形式為條形基礎。

表1 K取不同值地梁最大反力與最小反力差值

2.2 K值如何選取。條形基礎梁高度取1000mm，約為柱距的1/6，地基反力分布均勻。天然地基下粉質黏土軟塑～可塑黏土基床反力系數K值可取1.0×104kN/m3～ 4.0×104kN/m3，本工程計算采用K=1.0×104，2.0×104，4.0×104三種情況計算條形基礎，根據地基反力分布圖來討論K取何值比較合理。基礎計算模型取三種不同K值，得到地梁反力圖對比可知，當K=10000時，地梁最大反力與最小反力值相差一般不超過20%，工程設計中可近似認為地基反力分布較均勻，符合工程實際。當K=20000時，地梁最大反力與最小反力值相差基本都超過20%，地梁反力分布不均勻。當K=40000時，地梁最大反力與最小反力值相差基本都在50%左右，地梁反力分布更加不均勻，此時所取的地基反力系數值已經不符合實際工程情況。②軸情況特殊，在K=10000是就出現地基反力分布很不均勻的情況，這是因為建筑功能影響。此食堂二層有個大餐廳，考慮到使用要求，在②軸與B軸相交處抽掉一個柱子，這樣得到②軸兩端柱子和中間柱子的軸力相差不多，導致端部地基反力很大，而中間地基反力很小。實際上地基梁剛度很大，兩端反力相差不會很大，此軸最后所得計算結果與實際不符，設計中應該注意。地基反力系數K取不同值時，地梁彎矩也不同。基本變化情況是K值越大梁端負彎矩越小，6m跨的正彎矩變大，7m跨的負彎矩變小。

結語

由上面實例看出基床反力系數取值直接影響基礎梁配筋結果，對整個基礎工程造價也起著決定性影響。設計師可以根據計算結果和以往設計經驗取得合理值。

[1]GB50007-2011，建筑地基基礎設計規范[S].

[2]周宏磊，張在明.基床系數的試驗方法與取值[J].工程勘察，2004（02）：11-15.

[3]劉艷華.基床系數的室內外測試方法分析與研究[J].巖土工程技術，2004，18（05）：244.