基礎(chǔ)面積偏心增大對地基承載力驗(yàn)算的影響

王敏洪健

(1.蘇州中巖勘察有限公司，江蘇蘇州 215168; 2.悉地(蘇州)勘察設(shè)計(jì)顧問有限公司，江蘇蘇州 215000)

基礎(chǔ)面積偏心增大對地基承載力驗(yàn)算的影響

王敏1洪健2

(1.蘇州中巖勘察有限公司，江蘇蘇州 215168; 2.悉地(蘇州)勘察設(shè)計(jì)顧問有限公司，江蘇蘇州 215000)

根據(jù)規(guī)范公式并結(jié)合工程實(shí)際情況，對偏心荷載下基底反力的影響作了理論分析，結(jié)果表明，單方向增大基礎(chǔ)尺寸，可以產(chǎn)生較大的基礎(chǔ)邊緣壓應(yīng)力，有可能對基礎(chǔ)產(chǎn)生不利的影響，因此，在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，不可以單方向隨意加大基礎(chǔ)尺寸或根據(jù)面積等同原則改變基礎(chǔ)位置，而應(yīng)該按照實(shí)際偏心情況驗(yàn)算地基承載力。

地基承載力，基礎(chǔ)面積，偏心

1 概述

建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)施工過程中，一般情況下，柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是相對于框架柱居中布置的。但是，在受場地空間限制時(shí)，也時(shí)常將基礎(chǔ)偏心布置。設(shè)計(jì)人員會為增大地基基礎(chǔ)的安全性，同時(shí)又鑒于場地限制或考慮對上部非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的支承，朝某一方向單方向增大尺寸。這種修改的結(jié)果是，基底平均壓力pk減小，但基底偏心彎矩Mk增大，由此造成的基底邊緣最大壓力則需要計(jì)算重新驗(yàn)算判斷。以下將根據(jù)規(guī)范理論公式并結(jié)合工程實(shí)際情況對該問題進(jìn)行分析。

根據(jù)GB 50007—2012建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范:

根據(jù)規(guī)范式(4)，本文可以假定增大尺寸后基底邊緣最大壓力p'kmax若小于1.2pk，則增大尺寸對地基承載力驗(yàn)算有利，p'kmax若大于1.2pk，則增大尺寸對地基承載力驗(yàn)算不利。

2 算例及分析

先以一個(gè)算例對上述問題進(jìn)行模擬。本例中基礎(chǔ)原平面尺寸a×b=2.0 m×2.0 m，埋深d=1.0m，單側(cè)加長Δ時(shí)，軸心荷載Fk=400 kN，如圖1所示。

圖1 算例示意圖

若單側(cè)加長Δ=0.5 m，則增大偏心距0.25 m。

此例結(jié)果顯示，基礎(chǔ)增大后，雖然平均壓力減小，反而使基底邊緣最大壓力p'kmax增大，對地基承載力驗(yàn)算造成不利影響。

表1，表2為一系列加長量Δ下p'kmax的計(jì)算結(jié)果，表1假定埋深為0 m(Gk=0 kN)，表2假定埋深為1.0 m。

表1 地基承載力驗(yàn)算(d=0 m)

表2 地基承載力驗(yàn)算(d=1 m)

從表中數(shù)據(jù)可知，隨著基礎(chǔ)尺寸的增大，p'kmax逐漸增大，當(dāng)基礎(chǔ)增大至0.5b時(shí)，p'kmax也增大至最大值。尺寸增大Δ＜0.3 m～0.4 m(0.15b～0．2b)，p'kmax＜1.2pk，對地基承載力驗(yàn)算有利，尺寸增大Δ＞0.3m～0.4m(0.15b～0．2b)，p'kmax＞1.2pk，對地基承載力驗(yàn)算不利。另外，根據(jù)《規(guī)范》公式5.2.2-4，偏心距e＞b/6時(shí):

在Gk=0時(shí)，Δ＞0．5b之后，p'kmax恒定為2Fk/(a×1．5b)= 1．33Fk/ab＞1．2Fk/ab。此時(shí)增大基礎(chǔ)尺寸對地基受力沒有明顯的改善。

關(guān)于基礎(chǔ)尺寸偏心增大對地基驗(yàn)算的影響，應(yīng)滿足式(9)方可認(rèn)為對地基驗(yàn)算有利:

即若Gk=0，基礎(chǔ)增大Δ＜0．14b，方可使基底壓力最大值小于1．2pk。

p'kmax/pk最大值約為1．28～1．33，與 1．2pk超出 6.7%～10.8%，如果設(shè)計(jì)存在一定的富余，不致影響地基承載力驗(yàn)算，但是不可以簡單認(rèn)為偏向增大基礎(chǔ)面積對地基承載力是有利的。

3 結(jié)論及建議

在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，豎向荷載偏心對基礎(chǔ)面積的計(jì)算結(jié)果影響很大。尤其對于單層柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，由于軸力較小，在較大的柱腳彎矩及剪力下會產(chǎn)生較大的偏心，由此條件計(jì)算所得的基礎(chǔ)面積也遠(yuǎn)大于單純按照軸力計(jì)算所得的面積，原因就是基礎(chǔ)邊緣最大壓力起控制作用。

上述分析可得出以下結(jié)論:單方向增大基礎(chǔ)尺寸會造成基礎(chǔ)較大的偏心，造成基底邊緣最大壓力有所增大，甚至可能超過地基承載力限值。因此，在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，不可單方向隨意加大基礎(chǔ)尺寸，或根據(jù)面積等同的原則移動基礎(chǔ)的位置，而應(yīng)該按照實(shí)際偏心情況驗(yàn)算地基承載力。

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，基礎(chǔ)面積設(shè)計(jì)本身就已經(jīng)考慮上部結(jié)構(gòu)傳來的彎矩和剪力作用，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)面積時(shí)也往往存在一定的富余量，并未充分利用地基承載力。而根據(jù)上述分析，單向增大尺寸造成的基底邊緣最大壓力增加量約為10%，在大多數(shù)情況下不致造成地基破壞。本文分析并未考慮這些因素，因此還需要進(jìn)一步研究論證。

［1］ GB 50007—2012，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］ 陳希哲.土力學(xué)地基基礎(chǔ)［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2004.

The influence on foundation soils bearing capacity by the one-way increasing of foundation area

W ang M in1Hong Jian2

(1．Suzhou Zhongyan Survey Co．，Ltd，Suzhou 215168，China; 2．CCDI(Suzhou)Exploration＆Design Consultant Co．，Ltd，Suzhou 215000，China)

According to the normal formula and combiningwith the engineering actual situation，this papermade theoreticalanalysis on basement reaction influence under eccentric load，the results showed that，the increasing of single direction base size，could produce large base edge compressive stress，could cause adverse effect to possible foundation，therefore，in foundation design，could not single direction to increase the size or according to area equivalent principle changed fundamental settings，and should be in accordancewith the actual eccentric situation calculated the foundation bearing capacity.

foundation soils bearing capacity，foundation area，eccentric

TU473.11

A

1009-6825(2015)29-0080-02

2015-08-06

王 敏(1978-)，女，工程師; 洪 健(1979-)，男，碩士，高級工程師