5.2 承载力计算

5.2.1 基础底面的压力,应符合下列规定:
    1 当轴心荷载作用时

pk≤ƒa (5.2.1-1)

式中:pk——相应于作用的标准组合时,基础底面处的平均压力值(kPa);
      ƒa——修正后的地基承载力特征值(kPa)。

    2 当偏心荷载作用时,除符合式(5. 2.1-1)要求外,尚应符合下式规定:

pkmax≤1.2ƒa (5.2.1-2)

式中:pkmax——相应于作用的标准组合时,基础底面边缘的最大压力值(kPa)。

5.2.2 基础底面的压力,可按下列公式确定:
    1 当轴心荷载作用时

pk=(Fk+Gk)/A (5.2.2-1)

式中:Fk——相应于作用的标准组合时,上部结构传至基础顶面的竖向力值(kN);
      Gk——基础自重和基础上的土重(kN);
      A——基础底面面积(m2)。
    2 当偏心荷载作用时

pkmax=[(Fk+Gk)/A]+(Mk/W) (5. 2.2-2)
pkmin=[(Fk+Gk)/A]-(Mk/W) (5. 2.2-3)

式中:Mk——相应于作用的标准组合时,作用于基础底面的力矩值(kN·m);
      W——基础底面的抵抗矩(m3);
      pkmin——相应于作用的标准组合时,基础底面边缘的最小压力值(kPa)。
    3 当基础底面形状为矩形且偏心距e>b/6时(图5.2.2),pkmax应按下式计算:

pkmax=[2(Fk+Gk)]/3la (5. 2.2-4)


式中:l——垂直于力矩作用方向的基础底面边长(m); 
      a——合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离(m)。


图5.2.2 偏心荷载(e>b/6)下基底压力计算示意
b-力矩作用方向基础底面边长

5.2.3 地基承载力特征值可由载荷试验或其他原位测试、公式计算,并结合工程实践经验等方法综合确定。

5.2.4 当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时,从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值,尚应按下式修正:

ƒa=ƒak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5) (5. 2.4)

式中:ƒa——修正后的地基承载力特征值(kPa);
      ƒak——地基承载力特征值(kPa),按本规范第5. 2.3条的原则确定;
      ηb、ηd——基础宽度和埋置深度的地基承载力修正系数,按基底下土的类别查表5.2.4取值;
      γ——基础底面以下土的重度(kN/m3),地下水位以下取浮重度;
      b—基础底面宽度(m),当基础底面宽度小于3m时按3m取值,大于6m时按6m取值;
      γm—— 基础底面以上土的加权平均重度(kN/m3),位于地下水位以下的土层取有效重度;
      d——基础埋置深度(m),宜自室外地面标高算起。在填方整平地区,可自填土地面标高算起,但填土在上部结构施工后完成时,应从天然地面标高算起。对于地下室,当采用箱形基础或筏基时,基础埋置深度自室外地面标高算起;当采用独立基础或条形基础时,应从室内地面标高算起。

表5.2.4 承载力修正系数

土 的 类 别ηbηd
淤泥和淤泥质土01.0
人工填土
e或IL大于等于0.85的黏性土
01.0
红黏土含水比aw>0.8
含水比aw≤0.8
0
0.15
1.2
1.4
大面积压实填土压实系数大于0.95、黏粒含量pc≥10%的粉土
最大干密度大于2100kg/m3的级配砂石
0
0
1. 5
2. 0
粉土黏粒含量pc≥10%的粉土
黏粒含量pc<10%的粉土
0.3
0.5
1.5
2.0
e及IL均小于0.85的黏性土
粉砂、细砂(不包括很湿与饱和时的稍密状态)
中砂、粗砂、砾砂和碎石土
0.3
2.0
3.0
1.6
3.0
4.4

    注:1 强风化和全风化的岩石,可参照所风化成的相应土类取值,其他状态下的岩石不修正;
        2 地基承载力特征值按本规范附录D深层平板载荷试验确定时ηd取0;
        3 含水比是指土的天然含水量与液限的比值;
        4 大面积压实填土是指填土范围大于两倍基础宽度的填土。

5.2.5 当偏心距e小于或等于0.033倍基础底面宽度时,根据土的抗剪强度指标确定地基承载力特征值可按下式计算,并应满足变形要求:

ƒa=Mbγb+Mdγmd+Mcck (5.2.5)

式中:ƒa——由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值(kPa);
     Mb、Md、Mc——承载力系数,按表5.2.5确定;
     b——基础底面宽度(m),大于6m时按6m取值,对于砂土小于3m时按3m取值;
     ck——基底下一倍短边宽度的深度范围内土的黏聚力标准值(kPa)。

表5.2.5 承载力系数Mb、Md、Mc

土的内摩擦角标准值φk(°)MbMdMc
001.003.14
20.031.123.32
40.061.253.51
60.101.393.71
80.141.553.93
100.181.734.17
120.231.944.42
140.292.174.69
160.362.435.00
180.432.725.31
200.513.065.66
220.613.446.04
240.803.876.45
261.104.376.90
281.404.937.40
301.905.597.95
322.606.358.55
343.407.219.22
364.208.259.97
385.009.4410.80
405.8010.8411.73

    注:φk——基底下一倍短边宽度的深度范围内土的内摩擦角标准值(°)。

5. 2.6 对于完整、较完整、较破碎的岩石地基承载力特征值可按本规范附录H岩石地基载荷试验方法确定;对破碎、极破碎的岩石地基承载力特征值,可根据平板载荷试验确定。对完整、较完整和较破碎的岩石地基承载力特征值,也可根据室内饱和单轴抗压强度按下式进行计算:

ƒa=ψr·ƒrk (5. 2.6)

式中:ƒa——岩石地基承载力特征值(kPa);
     ƒrk——岩石饱和单轴抗压强度标准值(kPa),可按本规范附录J确定;
     ψr——折减系数。根据岩体完整程度以及结构面的间距、宽度、产状和组合,由地方经验确定。无经验时,对完整岩体可取0.5;对较完整岩体可取0.2~0.5;对较破碎岩体可取0.1~0.2。
    注:1 上述折减系数值未考虑施工因素及建筑物使用后风化作用的继续;
        2 对于黏土质岩,在确保施工期及使用期不致遭水浸泡时,也可采用天然湿度的试样,不进行饱和处理。

5.2.7 当地基受力层范围内有软弱下卧层时,应符合下列规定:
    1 应按下式验算软弱下卧层的地基承载力:

pz+pcz≤ƒaz (5.2.7-1)

式中:pz——相应于作用的标准组合时,软弱下卧层顶面处的附加压力值(kPa);
     pcz——软弱下卧层顶面处土的自重压力值(kPa);
     ƒaz——软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值(kPa)。
    2 对条形基础和矩形基础,式(5.2.7-1)中的pz值可按下列公式简化计算:
    条形基础

pz=[b(pk-pc )]/(b+2ztanθ) (5. 2.7-2)

    矩形基础

pz=[lb(pk-pc )]/[(b+2ztanθ)(l+2ztanθ)] (5. 2.7-3)


式中:b——矩形基础或条形基础底边的宽度(m);
     l——矩形基础底边的长度(m);
     pc——基础底面处土的自重压力值(kPa);
     z——基础底面至软弱下卧层顶面的距离(m);
     θ——地基压力扩散线与垂直线的夹角(°),可按表5.2.7采用。

表5.2.7 地基压力扩散角θ

Es1/Es2z/b
0.250.50
323°
510°25°
1020°30°

    注:1 Es1为上层土压缩模量;Es2为下层土压缩模量;
        2 z/b<0.25时取θ=0°,必要时,宜由试验确定;z/b>0.50时θ值不变;
        3 z/b在0.25与0.50之间可插值使用。

5.2.8 对于沉降已经稳定的建筑或经过预压的地基,可适当提高地基承载力。