浅基础沉降量计算方法评述

金振鹏 范伟伟 郭 哲

(中通铁塔(北京)工程质量检测中心有限公司，北京 100000)

浅基础沉降量计算方法评述

金振鹏 范伟伟 郭 哲

(中通铁塔(北京)工程质量检测中心有限公司，北京 100000)

阐述了常用浅基础沉降量的计算方法，同时对每一种计算方法做了较为详细的分析与评述，指出了分层总和法的不足之处，建议将规范GBJ 7-89所推荐的地基最终沉降计算方法作为统一方法，并针对实际问题，提出了实用的简化方法。

地基最终沉降量，平均附加应力系数，分层总和法

0 引言

基础是建筑物的重要组成部分，按其埋置深度可划分为浅基础和深基础两种类型。

地基(基础)最终沉降量是指地基在建筑物荷载作用下，地基表面的最终稳定沉降量。

本文主要通过分层总和法、《建筑地基基础设计规范》推荐方法这两种来计算基地最终沉降量。

1 分层总和法

1.1 分层总和法的计算步骤

1)按分层厚度hi≤0.4b(b为基础宽度)。

2)计算基底中心点下各分层界面处的自重应力σc和附加应力σz。σz应包含相邻荷载影响。

3)确定地基沉降计算深度zn。地基沉降计算深度也称为地基压缩层深度，指基底以下需要计算压缩变形的土层总厚度。在该深度以下的土层变形较小，可略去不计。确定zn的方法是：该深度处应符合σz≤0.2σc的要求；若其下方还存在高压缩性土，则要求σz≤0.2σc的要求；若其下方还存在高压缩性土，则要求σz≤0.1σc。

5)从e—p曲线上查得与p1i，p2i相对应的孔隙比e1i,e2i。

6)计算各分层土在侧限条件下的压缩量。计算公式为：

式中：Δsi——第i分层土的压缩量，mm；εi——第i分层土的平均竖向应变；hi——第i分层土的厚度，mm。

7)计算地基的最终沉降量。

其中，n为地基沉降计算深度范围内所划分的土层数。

地基最终沉降量计算的分层总和法见图1。

1.2 分层总和法存在的问题

分层总和法实际应用中易造成较大误差。造成原因主要与采用的计算模型和土工参数选取的可靠性有关。所以只能通过重复测试以减少误差。因此在实际工程中，通过分层总和法所作的一些计算假定并不适用。

1.3 分层总和法的缺陷

分层总和法以中心点的附加应力为计算依据，所算得沉降量比实际情况偏大。假定基底下的土体完全处于侧限的状态，计算沉降较实际情况偏小。分层总和法计算方法是柔性加载，可调节沉降。就分层总和法本身缺陷而言，由其造成的误差仍未找到方法和修正措施进行解决。

2 规范方法

规范GBJ 7-89推荐的计算地基最终沉降量的方法就是在分层总和法的基础上加以修正所得来的。

2.1 采用平均附加应力系数计算沉降量的基本公式

图2中第i分层土的压缩量可按下式计算。

Δsi=hi==

(1)

2.2 地基沉降计算深度

规范方法规定地基沉降计算深度zn应符合下式要求：

表1 Δz值

2.3 地基最终沉降量

规范推荐的地基最终沉降量计算公式如下：

以上基础最终沉降计算公式，因基于同一基本假定，且采用的是同一方法，所以有必要将我国现行各有关设计规范中地基最终沉降计算公式统一起来，不断进行完善。

2.4 建议将GBJ 7-89所推荐的地基最终沉降计算方法作为统一方法

1)GBJ 7-89推荐方法较同类方法理论上更为严密。

我国GBJ 7-89运用了平均附加应力系数的概念，给出分层压缩变形量的计算公式如下：

由图2可见,采用不同的分层压缩变形量的计算公式，所确定的分层附加应力图的面积是不完全相同的。

在GBJ 7-89中，第i层土附加应力图的面积Ai为：

其中，Ai为zi范围内附加应力图面积；Ai-1为zi-1范围内附加应力图面积。

而第i层土的压缩变形量为Δsi=Ai/Esi，故可以认为GBJ 7-89中的沉降计算公式与同类型计算公式相比，在理论上更为严密。

2)为使计算简化，均质土层无需分层过细。

GBJ 7-89推荐公式针对均质土层采用的是单一的压缩性指标，较其他规范中的沉降计算公式能大大减少工作量，使计算更为简化。

3)具有我国自己的特色。

对于GBJ 7-89推荐公式，其计算方法更为简化，并总结了大量建筑物沉降观测资料，引入了沉降计算经验系数Ψs，在这基础上对计算结果进行修正，所以该计算方法更具我国特色，使计算值更接近于实测值。

2.5 《规范》法计算基础沉降的几点见解

应用上式，不需计算地基中的附加应力分布和各分层的附加应力面积Ai，使计算工作得到很大的简化，体现了《规范》法简化沉降计算的优点，且避免了分层对计算结果的影响，计算结果可靠。

2)确定沉降计算深度zn的判别式：

3 地基最终沉降量计算方法的评价

计算最终沉降量的分层总和法和规范方法，均假设地基土在侧向是不能变形的，实际上只有在某些特殊情况下，才比较接近于此侧限条件，否则将得出偏小的沉降值。基础的平均沉降量一般取基底中心下的地基附加应力来计算。为使按规范方法计算出的地基沉降值与实际沉降值更为接近，在计算时还应乘上一个沉降计算经验系数。

4 基础沉降量的简化计算法

计算方法如下：

受压层内附加应力总和为：

令

(2)

当压缩层内为单一土层时，则地基变形为：

(3)

zn以上厚度为Δz的土层计算沉降值为：

(4)

地基规范规定：

(5)

将式(3),式(4)代入式(5)得：

(6)

化简得：

(7)

(8)

地基变形值：

(9)

对简化方法的探讨：

1)对同一算例，按简化计算法计算基础沉降量所用时间是规范公式计算所用时间的1/50～1/80，可提高计算效率50倍～80倍。2)在地基持力层内为均一土层的情况下，按简化计算法所得的计算结果与规范公式计算所得的结果，基本相同。

5 结语

分层总和法是计算沉降最常用的方法，但其本身存在的缺陷常常造成较大误差。GBJ 7-89较分层总和法中更为完善，引入的平均附加应力系数，使理论更为严密，计算方法更趋合理。因此，建议国内各部门将我国的基础沉降计算方法统一起来。同时，通过单一参数计算地基沉降的简化计算方法，提高计算效率。

[1] 吴湘兴.建筑地基基础[M].广州：华南理工大学出版社,1997.

[2] 王铁行，赵树德.计算地基沉降分层总和法缺陷的分析及改进[J].西安建筑科技大学学报,1996(6):50-52.

[3] 崔自治.《规范》法在地基沉降计算中的应用[J].宁夏工学院学报,1994(6):13-15.

[4] 邱士翘.建筑物浅基础型式的选择[J].广东土木与建筑,2001(1):37-39.

[5] 黄 冶，岳丽野，王宗生.基础沉降计算方法的探讨[J].东北林业大学学报,1998(3)：75-77.

[6] 罗少林.基础沉降量的简化计算法[J].建筑结构,1994(9):41-43.

Approach of calculation method on basic settlement

JIN Zhen-peng FAN Wei-wei GUO Zhe

(Zhongtong Iron Tower(Beijing) Engineering Quality Detection Center Co., Ltd, Beijing 100000, China)

The calculation methods that often used are stated in this paper, and on the basis of analyzing every method, the limit of layerwise summation method is pointed out and the suggestion of adopting united basic settlement calculation method was put forward. At the same time, according to some practical problems, easy method is presented.

final settlement quantity of foundation, mean additional stress coefficient, layerwise summation method

1009-6825(2014)31-0087-03

2014-08-28

金振鹏(1978- )，男，工程师； 范伟伟(1989- )，女； 郭 哲(1990- )，男

TU471.1

A