高層建筑基礎設計中地基承載力深度修正計算方法運用

明安泉 朱希

（武漢市勘察設計有限公司，湖北武漢 430000）

高層建筑基礎設計中地基承載力深度修正計算方法運用

明安泉 朱希

（武漢市勘察設計有限公司，湖北武漢 430000）

我國的相關規范中明確規定了地基承載力修正計算公式。本文選擇具體的工程實例，通過運用高層建筑中地基承載力修正的計算方法對實際地基承載力特征值與設計需要的承載力特征值之間的差額進行補充，對該工程的地基承載力進行深度修正計算，希望可以為同類工程的相關計算提供一些參考。

高層建筑 地基承載力 深度修正計算

地基承載力修正在我國的相關規范中有很明確的規定，一般情況下通過載荷試驗等方式對地基承載力特征值進行確定，由于載荷試驗的進行場所通常是在比較小的載荷板上進行的，對于該工程的實際情況來看，對建筑物的深度與寬度進行修正是對地基承載力進行修正的前提。所以說，不管是在具體的應用實踐中還是理論上這三者之間都有很密切聯系，由于與此同時的還受到其他許多因素的制約，所以在他們之間存在的相關規律是十分復雜的。在我國的相關規范中給出相關的修正系數，不過這些系數也都是根據經驗得出的數值。由于地基承載力對于整個的建筑安全有著非比尋常的重要作用，所以都會對相關的長度、寬度進行修正計算。高層建筑在我們的生活中越來越常見，地基技術在也得到了長久的發展，對于地基承載力的計算也顯得越來越重要。本文結合具體的工程實例對地基承載力的修正計算進行深入的探討分析［1］。

1 工程概況

本文所選擇的建筑物有四個部分組成，主要包括住宅樓、公寓樓、商業裙樓以及主塔樓四個部分。住宅樓屬于框剪支架結構，地下3層共14.4米，地上有45層為164米，選用的筏板基礎厚度為3米；公寓樓為剪力墻結構，地下3層共14.4米，地上54層為192米，選用的筏板基礎厚度3.5米；商業裙樓，總體架構屬于框架式結構，地下3層，共14.4米；地上7層、共37米，選用的筏板基礎厚度為1米；主塔樓屬于框筒結構，地下3層共14.4米，地上72層共為292米，選用的筏板基礎厚度為4.5-6.5米之間不等。從整體建筑來看主塔樓的筏板基礎是至關重要的，并且這也是當地第一座使用筏板基礎的超高建筑。對于當地的巖土勘察報告進行分析可以得出一些數據結果，當地巖土的地基承載力特征值大約為650kPa，主塔樓需要的地基承載力需要有760kPa，對于二者之間的這110kPa差距，需要通過對地基承載力特征值進行相關的修正計算對其進行補充。當前，該工程設計已經通過相關的國家審查，裙樓結構施工已到六層。

2 規范公式的說明

根據我國的相關建筑法規，可以通過載荷試驗等方式對地基承載力的特征值進行計算，還應該結合具體的工程實際情況等多種方式進行綜合確定。對于有些埋設深度在半米以上、基礎寬度在三米以上的就可以按照式（1）對地基承載力進行修正：

對于本工程來講，fak=650kPa，ηb=3.0，ηd=4.4，γ=12.04，γm=12.49，筏板的基礎寬度大于6米，對于修正后的取值應取為6米，而在該計算中的關鍵就是對地基承載力進行深度計算，也就是說對式中的d進行計算［2］。

在進行修正計算的過程中，應該輔助以土體極限平衡理論，也就是說在土體表面放置一條載荷板，如果呈現出平衡狀態的話，那么它的塑流邊界如圖1所示。

圖1中的1號區域是“彈性核”區，隨著具體的修正過程的進行而會產生向下的位移；過渡區是上圖中的2號區域，對數螺線演變形成了兩組滑動面曲面中的一組，剩下的一組稱為輻射向曲面；3號區域叫做被動朗肯區，只有位于被動朗肯區的超載才會加大被動土上面的壓力，以這種方式為基礎提高地基的承載力。地基規范中對于被動朗肯區有相關的規定：如果相關的建筑物結構設計為主裙樓一體的話，應該對主體結構的承載力進行修正。在進行修正的過程中，對于基礎底面上的荷載處理方式是將其按照基礎兩側超載進行計算。如果超載寬度過大，大于基礎寬度的兩倍，正確的處理方式就是將其進行深埋處理，并且可以換算為土層的厚度。這樣的話也有可能出現基礎兩邊的超載不相等問題，處理方式是取兩者中的小值。通過上面的論述我們可以看出：超載寬度如果能夠達到基礎寬度的兩倍以上的話，這樣也能具有提高地基承載力的作用。

3 關于地基承載力的修正計算

3.1 對于主塔樓北側的超載折算

根據相關的規定，土層的厚度應該包含相應的超載部分，對于這部分應該采取深埋的處理方式，對于可能出現的問題諸如在基礎兩側的的超載是不相等的應該選取較小值。在本工程的相關計算中，應該在對主樓的四個方向的超載進行折算之后選取較小值進行計算。

如果將主塔樓北側的超載進行折算的話，經過相應的計算，可以得出在標準荷載作用下的具體承重數量，基礎底面的平均壓力的計算值是110kPa，對于裙樓來看，會受到地下水的浮力，計算結果是地下水的浮力值為93kPa，如果將水的浮力進行扣除，對于裙樓來講，基礎底面的平均壓力為17kPa，進行折算之后的土層厚度為1.41米。在對主塔樓基礎底面上部的荷載進行相關的折算時，應該與相應的覆土厚度相加，經過計算可以得知：該建筑物的主塔樓北側基礎埋深為5.88米。

3.2 關于主塔樓南側的超載折算

對南側的主樓超載進行換算的話，經過觀察可以發現，在南側2B寬度范圍之，大約有4/5是歸屬為是覆土、有1/5是歸屬為地下室。經過相應的折算和計算，對于荷載折換的土層厚度為5米，覆土的厚度經過測量是20米，經過計算在此范圍的土層厚度就是17米。

3.3 關于主塔樓西側的超載折算

在對建筑物主塔樓西側的超載進行折算過程中，可以得知無論是范圍還是覆土厚度都比南側的大，因此我們可以知道，在西側的相關范圍之內，土層的加權平均厚度必然會是比南側的大。

3.4 關于主塔樓東側的超載折算

由于該建筑物的東側部分還有相關的住宅樓以及裙樓，據此我們就可以得知東側的平均厚度一定時超過北側部分的。上邊的文章中說過，對于不同的地基承載力應該選取最小值。對有關的超載部分折算就應該選擇北側的具體數值。也就是對于公式（1）中的d應該選取的數值是5.88m。將該數值帶入到公式中經過計算可以得知：fa=1054kPa＞760kPa。所有可以看出經過修正之后的承載力遠大于所需要的地基承載力，因此是可以滿足設計需求的［3］。

4 結語

當今社會高層建筑的高度在不斷的增加，所以對高層建筑的地基承載力進行相關的計算、修正對建筑的安全性是至關重要的，但是，如果取值不合理的話，對于基礎選型、結構的造價等會產生很大的影響。本文通過對地基承載力進行深度修正計算，希望可以通過具體的實踐分析出合理的深度修正系數，這對于今天的社會具有很重要的現實意義。

［1］王喜堂，徐鋼，朱巖，李三元，楊國先，張民芳.地基承載力修正計算在超高層建筑基礎設計中的應用［J］.深圳土木與建筑，2009，01∶39-40.

［2］陳奕君.高層建筑基礎設計中地基承載力修正的計算方法［J］.四川建材，2015，03∶94-95.

［3］王喜堂，徐鋼，朱巖，王輝.地基承載力修正計算在超高建筑筏基設計的應用［J］.建筑結構，2009，S2∶415-416.