《建筑地基基础设计规范》

  5.2.4 大面积压实填土地基，是指填土宽度大于基础宽度两倍的质量控制严格的填土地基，质量控制不满足要求的填土地基深度修正系数应取1.0。
目前建筑工程大量存在着主裙楼一体的结构，对于主体结构地基承载力的深度修正，宜将基础底面以上范围内的荷载，按基础两侧的超载考虑，当超载宽度大于基础宽度两倍时，可将超载折算成土层厚度作为基础埋深，基础两侧超载不等时，取小值。

 5.2.5 根据土的抗剪强度指标确定地基承载力的计算公式，条件原为均布压力。当受到较大的水平荷载而使合力的偏心距过大时，地基反力分布将很不均匀，根据规范要求pkmax≤1.2fa的条件，将计算公式增加一个限制条件为：当偏心距e≤0.033b时，可用该式计算。相应式中的抗剪强度指标c、φ，要求采用附录E求出的标准值。

 5.2.6 岩石地基的承载力一般较土高得多。本条规定：“用岩基载荷试验确定”。但对完整、较完整和较破碎的岩体可以取样试验时，可以根据饱和单轴抗压强度标准值，乘以折减系数确定地基承载力特征值。
关键问题是如何确定折减系数。岩石饱和单轴抗压强度与地基承载力之间的不同在于：第一，抗压强度试验时，岩石试件处于无侧限的单轴受力状态；而地基承载力则处于有围压的三轴应力状态。如果地基是完整的，则后者远远高于前者。第二，岩块强度与岩体强度是不同的，原因在于岩体中存在或多或少，或宽或窄，或显或隐的裂隙，这些裂隙不同程度地降低了地基的承载力。显然，越完整、折减越少；越破碎，折减越多。由于情况复杂，折减系数的取值原则上由地方经验确定，无经验时，按岩体的完整程度，给出了一个范围值。经试算和与已有的经验对比，条文给出的折减系数是安全的。
至于“破碎”和“极破碎”的岩石地基，因无法取样试验，故不能用该法确定地基承载力特征值。
岩样试验中，尺寸效应是一个不可忽视的因素。本规范规定试件尺寸为φ50×100mm。

    5.2.7 本规范1974版中规定了矩形基础和条形基础下的地基压力扩散角（压力扩散线与垂直线的夹角），一般取22°，当土层为密实的碎石土，密实的砾砂、粗砂、中砂以及老粘土时，取30°。当基础底面至软弱下卧层顶面以上的土层厚度小于或等于1/4基础宽度时，可按0°计算。
双层土的压力扩散作用有理论解，但缺乏试验证明，在1972年开始编制地基规范时主要根据理论解及仅有的一个由四川省科研所提供的现场载荷试验。为慎重起见，提出了上述的应用条件。在89版修订规范时，由天津市建研所进行了大批室内模型试验及三组野外试验，得到一批数据。由于试验局限在基宽与硬层厚度相同的条件，对于大家希望解决的较薄硬土层的扩散作用只有借诸理论公式探求其合理应用范围了。以下就修改补充部分进行说明。
天津建研所完成了硬层土厚度z等于基宽b时硬层的压力扩散角试验，试验共16组，其中野外载荷试验两组，室内模型试验14组，试验中进行了软层顶面处的压力测量。
试验所选用的材料，室内为粉质粘土、淤泥质粘土，用人工制备。野外用煤球灰及石屑。双层土的刚度指标用α＝Es1/Es2控制，分别取α＝2、4、5、6等。模型基宽为360及200mm两种，现场压板宽度为1410mm。
现场试验下卧层为煤球灰，变形模量为2.2MPa，极限荷载60kPa，按s＝0.015b≈21.1mm时所对应的压力仅仅为40kPa。（图5，曲线1）。上层硬土为振密煤球灰及振密石屑，其变形模量为10.4及12.7MPa，这两组试验 α＝5、6，从图5曲线中可明显看到：当z＝b时，α＝5、6的硬层有明显的压力扩散作用，曲线2所反映的承载力为曲线1的3.5倍，曲线3所反映的承载力为曲线1的4.25倍。
室内模型试验：硬层为标准砂，e＝0.66，Es＝11.6～14.8MPa；下卧软层分别选用流塑状粉质粘土，变形模量在4MPa左右；淤泥质土、变形模量为2.5MPa左右。从载荷试验曲线上很难找到这两类土的比例界线值，如图6，曲线1流塑状粉质粘土s＝50mm时的强度仅20kPa。作为双层地基，当α＝2，s＝50mm时的强度为56kPa（曲线2），α＝4时为70kPa(曲线3)，α＝ 6时为96kPa(曲线4）。虽然按同一下沉量来确定强度是欠妥的，但可反映垫层的扩散作用，说明θ值愈大，压力扩散的效果愈显著。
关于硬层压力扩散角的确定一般有两种方法，一种是取承载力比值倒算θ角，另一种是采用实测压力比值，天津建研所采用后一种方法，取软层顶三个压力实测平均值作为扩散到软层上的压力值，然后按扩散角公式求θ值。
从图6中可以看出：p—θ曲线上按实测压力求出的θ角随荷载增加迅速降低，到硬土层出现开裂后降到最低值。

根据平面模型实测压力计算的θ值分别为: α＝ 4时，θ＝24.67°；α＝5时,θ＝26.98°；α＝6时，θ＝27.31°均小于30°。而直观的破裂角却为30°（图7）。
现场载荷试验实测压力值见表3。

按表3实测压力作图8，可以看出，当荷载增加到a点后，传到软土顶界面上的压力急骤增加，即压力扩散角迅速降低，到b点时，α＝5时为28.6°，α＝6时为28°，如果按a点所对应的压力分别为180kPa、240kPa，其对应的扩散角为30.34°及36.85°，换言之，在p—s曲线中比例界限范围内的θ角比破坏时略高。
为讨论这个问题，在缺乏试验论证的条件下，只能借助已有理论解进行分析。
根据叶戈罗夫的平面问题解答条形均布荷载下双层地基中点应力pz的应力系数kz见表4。

表中

Esa——硬土层土的变形模量；
Es2——下卧软土层的变形模量。
换算为α时，ν＝5.0 大约相当 α＝4
ν＝10.0 大约相当 α＝7—8
ν＝15.0 大约相当 α＝12
将应力系数换算为压力扩散角可建表如下：

从计算结果分析；该值与图6所示试验值不同，当压力小时，试验值大于理论值，随着压力增加，试验值逐渐减小。到接近破坏时，试验值趋近于25°，比理论值小50%左右，出现上述现象的原因可能是理论值只考虑土直线变形段的应力扩散，当压板下出现塑性区即载荷试验出现拐点后，土的应力应变关系已呈非线性性质，当下卧层土较差时，硬层挠曲变形不断增加，直到出现开裂。这时压力扩散角取决于上层土的刚性角逐渐达到某一定值。从地基承载力的角度出发，采用破坏时的扩散角验算下卧层的承载力比较安全可靠，并与实测土的破裂角度相当。因此，在采用理论值计算时，θ大于30°的均以30°为限，θ小于30°的则以理论计算值为基础；求出z＝ 0.25b时的扩散角，如图9。
从表5可以看到z＝ 0.5b时，扩散角计算值均大于z＝6时图7所给出的试验值。同时，z＝0.5b时的扩散角不宜大于z＝b时所得试验值。故z＝0.5b时的扩散角仍按z＝b时考虑，而大于0.5b时扩散角亦不再增加。从试验所示的破裂面的出现以及任一材料都有一个强度限值考虑，将扩散角限制在一定范围内还是合理的。总上所述，建议条形基础下硬土层地基的扩散角如表6。

关于方形基础的扩散角与条形基础扩散角，可按均质土中的压力扩散系数换算如下表。

从上表可以看出，在相等的均布压力作用下，压力扩散系数差别很大，但在z/b在1.0以内时，方形基础与条形基础的扩散角相差不到2°，该值与建表误差相比巳无实际意义。故建议采用相同值。

5.3.1  本条为强制性条文。地基变形计算是地基设计中的一个重要组成部分。当建筑物地基产生过大的变形时，对于工业与民用建筑来说，都可能影响正常的生产或生活，危及人们的安全，影响人们的心理状态。

  5.3.3  一般多层建筑物在施工期间完成的沉降量，对于碎石或砂土可认为其最终沉降量已完成80%以上，对于其它低压缩性土可认为已完成最终沉降量的50%～80%，对于中压缩性土可认为已完成20%～50%，对于高压缩性土可认为已完成5%～20%。

   5.3.4  本条为强制性条文。本条规定了地基变形的允许值。本规范从编制1974年版开始，收集了大量建筑物的沉降观测资料，加以整理分析，统计其变形特征值，从而确定各类建筑物能够允许的地基变形限制。经历1989年版和2002年版的修订、补充，本条规定的地基变形允许值已被证明是行之有效的。
对表5.3.4中高度在100m以上高耸结构物（主要为高烟囱）基础的倾斜允许值和高层建筑物基础倾斜允许值，分别说明如下：
A．高耸构筑物部份：（增加H＞100m时的允许变形值）
1  国内外规范、文献中烟囱高度H＞100m时的允许变形值的有关规定：
1）我国烟囱设计规范（GBJ 51-83）见表8

上述规定的基础允许倾斜值，主要为根据烟囱筒身的附加弯矩不致过大。
2）苏联地基规范СНИП 2.02.01—83（1985年）见表9

3）基础分析与设计（美）J．E.BOWLES（1977年）
烟囱、水塔的圆环基础的允许倾斜值为0.004
4）结构的允许沉降（美）M．I．ESRIG（1973年）
高大的刚性建筑物明显可见的倾斜为0.004
2  确定高烟囱基础允许倾斜值的依据：
1） 影响高烟囱基础倾斜的因素
1．风力
2．日照
3．地基土不均匀及相邻建筑物的影响
4．由施工误差造成的烟囱筒身基础的偏心
上述诸因素中风、日照的最大值仅为短时间作用，而地基不均匀与施工误差的偏心则为长期作用，相对的讲后者更为重要。 根据1977年电力系统高烟囱设计问题讨论会议纪要，从已建成的高烟囱看，烟囱筒身中心垂直偏差，当采用激光对中找直后，顶端施工偏差值均小于H/1000，说明施工偏差是很小的。因此，地基土不均匀及相邻建筑物的影响是高烟囱基础产生不均匀沉降（即倾斜）的重要因素。
确定高烟囱基础的允许倾斜值，必须考虑基础倾斜对烟囱筒身强度和地基土附加压力的影响。
2） 基础倾斜产生的筒身二阶弯矩在烟囱筒身总附加弯矩中的比率
我国烟囱设计规范中的烟囱筒身由风荷载、基础倾斜和日照所产生的自重附加弯矩公式为：

式中：G——由筒身顶部算起h/3处的烟囱每米高的折算自重（kN）；
h——计算截面至筒顶高度（m）；
H——筒身总高度（m）；
图示暂不可用——筒身代表截面处由风荷载及附加弯矩产生的曲率；
hz——混凝土总变形系数；
Δt——筒身日照温差，可按20℃采用；
m0——基础倾斜值；
γ0——由筒身顶部算起0.6H处的筒壁平均半径（m）。 从上式可看出：当筒身曲率较小时附加弯矩中基础倾斜部分才起较大作用，为了研究基础倾斜在筒身附加弯矩中的比率，有必要分析风、日照、地基倾斜对上式的影响。在m0为定值时，由基础倾斜引起的附加弯矩与总附加弯矩的比值为

很显然，基倾附加弯矩所占比率在强度阶段与使用阶段是不同的，后者较前者大些。
现以高度为180m、顶部内径为6m、风荷载为 50kgf/m2的烟囱为例：
在标高25m处求得的各项弯矩值为
总风弯炬 Mw＝13908.5t-m
总附加弯矩          Mf＝4394.3t-m
其中 风荷附加  Mfw＝3180.4
日照附加      Mr＝395.5
地倾附加   Mfj＝818.4（mθ＝0.003）
  可见当基础倾斜0.003时，由基础倾斜引起的附加弯矩仅占总弯矩（Mw＋Mf）值的4.6%，同样当基础倾斜0.006时，为10%，综上所述可以认为在一般情况下，筒身达到明显可见的倾斜（0.004）时, 地基倾斜在高烟囱附加弯矩计算中是次要的。
但高烟囱在风、地震、温度、烟气侵蚀等诸多因素作用下工作，筒身又为环形薄壁截面，有关刚度、应力计算的因素复杂、并考虑到对邻接部分免受损害，参考了国内外规范、文献后认为，随着烟囱高度的增加，适当地递减烟囱基础允许倾斜值是合适的，因此，在修订TJ7－74地基基础设计规范表21时，对高度h＞100m高耸构筑物基础的允许倾斜值可采用我国烟囱设计规范的有关数据。
B．高层建筑部份
这部份主要参考我国高层建筑箱基设计规程JGJ6有关规定及编制说明中有关资料定出允许变形值。
1  我国箱基规定横向整体倾斜的计算值α，在非地震区宜符合式中，b(m)为箱形基础宽度；H为建筑物高度。在箱基编制说明中提到在地震区α值宜用图示暂不可用
2  对刚性的高层房屋的允许倾斜值主要取决于人类感觉的敏感程度，倾斜值达到明显可见的程度大致为1/250，结构损坏则大致在倾斜值达到1/150时开始。    

5.3.5  该条指出：
1  压缩模量的取值，在考虑到地基变形的非线性性质，一律采用固定压力段下的Es值必然会引起沉降计算的误差，因此采用实际压力下的Es值，即

式中：e0——土自重压力下的孔隙比；
α——从土自重压力至土的自重压力与附加压力之和压力段的压缩系数。
2  地基压缩层范围内压缩模量Es的加权平均值
提出按分层变形进行Es的加权平均方法

设：

则：

式中：——压缩层内加权平均的Es值（MPa）；Esi——压缩层内某一层土的Es值（MPa）；Ai——压缩层内某一层土的附加应力面积（m2）。 显然，应用上式进行计算能够充分体现各分层土的Es值在整个沉降计算中的作用，使在沉降计算中Es完全等效于分层的Es。

3  根据132栋建筑物的资料进行沉降计算并与资料值进行对比得出沉降计算经验系教ψs与平均Es之间的关系，在编制规范表5.3.5时，考虑了在实际工作中有时设计压力小于地基承载力的情况，将基底压力小于0.75fak时另列一栏，在表5.3.5的数值方面采用了一个平均压缩模量值可对应给出一个ψs值，并允许采用内插方法，避免了采用压缩模量区间取一个ψs 值，在区间分界处因ψs取值不同而引起的误差。    
         

    5.3.7  对于存在相邻影响情况下的地基变形计算深度,这次修订时仍以相对变形作为控制标准（以下简称为变形比法）。
在TJ7－74规范之前，我国一直沿用苏联НИТУ127—55规范，以地基附加应力对自重应力之比为0.2或0.1作为控制计算深度的标准（以下简称应力比法），该法沿用成习，并有相当经验。但它没有考虑到土层的构造与性质，过于强调荷载对压缩层深度的影响而对基础大小这一更为重要的因素重视不足。自TJ7－74规范试行以来，采用变形比法的规定，纠正了上述的毛病，取得了不少经验，但也存在一些问题。有的文献指出，变形比法规定向上取计算层厚为1m的计算变形值，对于不同的基础宽度，其计算精度不等。从与实测资料的对比分析中，可以看出，用变形比法计算独立基础、条形基础时，其值偏大。但对于b＝10m～50m的大基础，其值却与实测值相近。为使变形比法在计算小基础时，其计算zn值也不至过于偏大，经过多次统计，反复试算，提出采用0.3(1＋lnb)m代替向上取计算层厚为1m的规定，取得较为满意的结果（以下简称为修正变形比法）。第5.3.7条中的表5.3.7就是根据0.3(1＋1nb)m的关系。以更粗的分格给出的向上计算层厚Δz值。

  5.3.8  本条列入了当无相邻荷载影响时确定基础中点的变形计算深度简化公式（5.3.8），该公式系根据具有分层深标的19个载荷试验（面积0.5～13.5m2）和31个工程实测资料统计分析而得。分析结果表明。对于一定的基础宽度，地基压缩层的深度不一定随着荷载（p）的增加而增加。对于基础形状（如矩形基础、圆形基础）与地基土类别（如软土、非软土）对压缩层深度的影响亦无显著的规律，而基础大小和压缩层深度之间却有明显的有规律性的关系。

图10为以实测压缩层深度zs与基础宽度b之比为纵坐标，而以b为横坐标的实测点与回归线图。实线方程zs/b＝2.0－0.41nb为根据实测点求得的结果。为使曲线具有更高的保证率，方程式右边引入随机项taφ0S，取置信度1— ＝95%时，该随机项偏于安全地取0.5，故公式变为：
 zs＝b(2.5－0.41nb)
图10的实线之上有两条虚线。上层虚线为α＝ 0.05，具有置信度为95%的方程，即式（5.3.7）。下层虚线为α＝0.2，具有置信度为80%的方程。为安全起见只推荐前者。
此外，从图10中可以看到绝大多数实测点分布在zs/b＝2的线以下。即使最高的个别点，也只位于zs/b＝2.2之处。国内外一些资料亦认为压缩层深度以取2倍b或稍高一点为宜。
在计算深度范围内存在基岩或存在相对硬层时，按第5.3.5条的原则计算地基变形时，由于下卧硬层存在，地基应力分布明显不同于Boussinesq应力分布。为了减少计算工作量，此次条文修订增加对于计算深度范围内存在基岩和相对硬层时的简化计算原则。
在计算深度范围内存在基岩或存在相对硬层时，地基土层中最大压应力的分布可采用K.E.叶戈罗夫带式基础下的结果（表10）。对于矩形基础，长短边边长之比大于等于2时，可参考该结果。

  5.3.10 应该指出高层建筑由于基础埋置较深，地基回弹再压缩变形往往在总沉降中占重要地位，甚至某些高层建筑设置3层～4层（甚至更多层）地下室时，总荷载有可能等于或小于该深度土的自重压力，这时高层建筑地基沉降变形将由地基回弹变形决定。公式(5.3.10)中，Eci应按现行国家标准《土工试验方法标准》GB/T50123进行试验确定，计算时应按回弹曲线上相应的压力段计算。沉降计算经验系数ψc应按地区经验采用。
地基回弹变形计算算例：
某工程采用箱形基础，基础平面尺寸64.8×12.8m2，基础埋深5.7m，基础底面以下各土层分别在自重压力下作回弹试验，测得回弹模量如表11。

基底附加应力108kN/m2，计算基础中点最大回弹量。
回弹计算结果见表12。

从计算过程及土的回弹试验曲线特征可知，地基土回弹的初期，回弹模量很大，回弹量较小，所以地基土的回弹变形土层计算深度是有限的。

  5.3.11 地基土回弹再压缩量计算目前实测结果较少。根据室内压缩试验和现场载荷试验结果，地基土回弹再压缩量大于回弹量。中国建筑科学研究院地基基础研究所根据室内压缩试验统计，增大系数对黏性土其值为1.19，对砂土其值为1.10，工程应用时应根据试验确定。  

  5.4.3 对于简单的浮力作用情况，基础浮力作用可采用阿基米德原理计算。
抗浮稳定性不满足设计要求时，可采用增加压重或设置抗浮构件等措施。在整体满足抗浮稳定性要求而局部不满足时，也可采用增加结构刚度的措施。
采用增加压重的措施，可直接按式（5.4.3）验算。采用抗浮构件（例如抗拔桩）等措施时，由于其产生抗拔力伴随位移发生，过大的位移量对基础结构是不允许的，抗拔力取值应满足位移控制条件。采用本规范附录T的方法确定的抗拔桩抗拔承载力特征值进行设计对大部分工程可满足要求，对变形要求严格的工程还应进行变形计算。

6.1.1本条为强制性条文。山区地基设计应重视潜在的地质灾害对建筑安全的影响，国内已发生几起滑坡引起的房屋倒塌事故，必须引起重视。

 6.1.2 工程地质条件复杂多变是山区地基的显著特征。在一个建筑场地内，经常存在地形高差较大，岩土工程特性明显不同，不良地质发育程度差异较大等情况。因此，根据场地工程地质条件和工程地质分区并结合场地整平情况进行平面布置和竖向设计，对避免诱发地质灾害和不必要的大挖大填，保证建筑物的安全和节约建设投资很有必要。

  6.2.2 土岩组合地基是山区常见的地基形式之一，其主要特点是不均匀变形。当地基受力范围内存在刚性下卧层时，会使上覆土体中出现应力集中现象，从而引起土层变形增大。本次规范修订增加考虑刚性刚性下卧层计算地基变形的一种简便方法，即先按一般土质地基计算变形，然后按本条所列的变形增大系数进行修正。

  6.3.1本条为强制性条文。近几年城市建设高速发展，在新城区的建设过程中，形成了大量的填土场地，但多数情况是未经填方设计，直接将开山的岩屑倾倒填筑到沟谷地带的填土。当利用其作为建筑物地基时，应进行详细的工程地质勘察工作，按照设计的具体要求，选择合适的地基方法进行处理。不允许对未经检验查明的以及不符合要求的填土作为建筑工程的地基持力层。

6.3.2为节约用地，少占或不占良田，在平原、山区和丘陵地带的建设中，已广泛利用填土作为建筑或其它工程的地基持力层。填土工程设计是一项很重要的工作，只有在精心设计、精心施工的条件下，才能获得高质量的填土地基。

6.3.5 有机质的成分很不稳定且不易压实，其土料中含量大于5%时不能作为填土的填料。

  6.3.6 利用当地的土、石或性能稳定的工业废料作为压实填土的填料，既经济，又省工、省时，符合因地制宜、就地取材和多快好省的建设原则。
利用碎、块石及爆破开采的岩石碎屑作填料时，为保证夯压密实，应限制其最大粒径，当采用强夯方法进行处理时，其最大粒径可根据夯实能量和当地经验适当加大。
采用粘性土和粘粒含量≥10%的粉土作填料时，填料的含水量至关重要。在一定的压实功下，填料在最优含水量时，干密度可达最大值，压实效果最好。填料的含水量太大时，应将其适当晾干处理，含水量过小时，则应将其适当增湿。压实填土施工前，应在现场选取有代表性的填料进行击实试验，测定其最优含水量，用以指导施工。

   6.3.7～6.3.8 填土地基的压实系数，是填土地基的重要指标，应按建筑物的结构类型、填土部位及对变形的要求确定。压实填土的最大干密度的测定，对于以岩石碎屑为主的粗粒土填料目前存在一些不足，实验室击实试验值偏低而现场小坑灌砂法所得值偏高，导致压实系数偏高较多，应根据地区经验或现场试验确定。

6.3.9 填土地基的承载力，应根据现场静载荷试验确定。考虑到填土的不均匀性，试验数据量应较自然地层多，才能比较准确地反映出地基的性质，可配合采用其他原位测试法进行确定。

6.3.10 在填土施工过程中，应切实做好地面排水工作。对设置在填土场地的上、下水管道，为防止因管道渗漏影响邻近建筑或其他工程，应采取必要的防渗漏措施。

6.3.11 位于斜坡上的填土，其稳定性验算应包含两方面的内容：一是填土在自重及建筑物荷载作用下，沿天然坡面滑动；二是由于填土出现新边坡的稳定问题。填土新边坡的稳定性较差，应注意防护。

6.4.1  本条为强制性条文。滑坡是山区建设中常见的不良地质现象，有的滑坡是在自然条件下产生的，有的是在工程活动影响下产生的。滑坡对工程建设危害极大，山区建设对滑坡问题必须重视。

 6.5.1 在岩石地基，特别是在层状岩石中，平面和垂向持力层范围内软、硬岩相间出现很常见。在平面上软硬岩石相间分布或在垂向上硬岩有一定厚度、软岩有一定埋深的情况下，为安全合理的使用地基，就有必要通过验算地基的承载力和变形来确定如何对地基进行使用。
岩石一般可视为不可压缩地基，上部荷载通过基础传递到岩石地基上时，基底应力以直接传递为主，应力呈柱形分布，当荷载不断增加使岩石裂缝被压密产生微弱沉降而卸荷时，部分荷载将转移到冲切锥范围以外扩散，基底压力呈钟形分布。验算岩石下卧层强度时，其基底压力扩散角可按30°～40°考虑。
由于岩石地基刚度大，在岩性均匀的情况下可不考虑不均匀沉降的影响，故同一建筑物中允许使用多种基础形式，如桩基与独立基础并用，条形基础、独立基础与桩基础并用等。
基岩面起伏剧烈，高差较大并形成临空面是岩石地基的常见情况，为确保建筑物的安全，应重视临空面对地基稳定性的影响。