黑龙江建筑地基基础设计规范样本.doc

黑龙江省地方标准建筑地基基础设计规范地方特点及和国家标准之对比分析黑龙江省建设科技委地基基础教授委员会内容提要：综合叙述黑龙江省地方标准建筑地基基础设计规范编制过程中，结合黑龙江省地方特点，在总结地方经验和搜集地方资料基础上，编制出大量适合本省实际情况规范条文，并对部分和国家标准不一样关键条文进行对比分析，为规范实施提供参考意见。关键词：地方标准 地基基础 设计规范 0 序言黑龙江省地方标准建筑地基基础设计规范由黑龙江省寒地建筑科学研究院，会同省内8家设计、科研、教学、施工等单位共同编制，黑龙江省建设科技委地基基础教授委员会部分教授起草，经过地基基础教授委员会数次讨论，征求省内部分勘察、设计、施工单位意见经修改后完成，并和12月13日经过黑龙江省质量技术监督局和黑龙江省建设厅审查，拟于3月1日开始实施。规范编制本着坚持技术优异、安全可靠、经济合理、方便适用标准，综合多项国家标准关键、常见内容，吸收省内成熟经验，突出地方特点，努力争取方便、适用，在突出严寒地域地方特色和提升结构耐久性等方面很多条文严于国家标准，技术指标高于国家标准，在地基勘察、冻土地基等方面比国家标准更具体、更具体，同时为方便使用，结合本省多年经验，给出了天然地基承载力特征值和桩基础侧阻、端阻值经验表格。本文针对地方规范特点，结合国家标准进行分析和对比，为使用者提供参考意见。1 省地基规范关键地方特点1.1依据本省地处严寒地域特点，为提升建筑基础耐久性，按砌体结构设计规范GB50003-要求，提升了本省基础混凝土和砌体材料强度指标，该部分要求严于国家标准建筑地基基础设计规范GB50007-，其对比结果见表1。 表1 混凝土及砌体材料强度指标对比表混凝土及砌体材料强度要求国家标准（GB50007-）地方标准建筑地基基础设计规范素混凝土基础混凝土强度C15C20钢筋混凝土基础混凝土强度C20C25砖砌体砖强度MU10MU10（地基土稍潮湿）MU15（地基土很潮湿）MU20（地基土含水饱和）砖砌体水泥砂浆强度M5M10桩基础混凝土强度C20C25提升基础混凝土和砌体材料强度指标，关键考虑提升基础结构抗冻融耐久性问题。对于本省，砖砌基础抗冻融耐久性问题极为突出，对使用20年以上砖砌基础进行检验，常常发觉砌筑砂浆粉化、红砖冻融剥蚀掉楞掉角现象，原因就是砌筑砂浆和红砖吸水性强，抗冻融性能差，在多年反复冻融作用下材料出现冻融剥蚀，砌体强度降低，甚至丧失整体刚度或承载能力。1.2 在冻土地基勘察和冻土地基基础设计方面，针对本省季节性冻土特点，新要求了以下内容：要求了冻土地基勘察要求。对冬季和春季勘察提出对季节性冻土层进行勘察和试验，为正确判定地基土冻土特征提供依据；在确定冻结深度、判定地基土冻胀性和确定基础埋深方面，强调以地域经验为主，尤其在确定基础底面下许可冻土层厚度时，强调考虑地基土冻胀性均匀性，避免不均匀冻胀发生；考虑冻土融化后冻融软化现象。对于冻胀性较强地基土，经冻融作用后，春融期融化后土强度显著低于冻结前，对于许可基底有冻土层基础，假如不考虑冻融软化现象，轻易造成基底土融沉量过大，造成融沉量和荷载作用下沉降量之和超出基础许可沉降量。 增加了切向冻胀力和水平冻胀力计算方法。参考行业标准冻土地域建筑地基基础设计规范JGJ118-98，将切向冻胀力和水平冻胀力计算方法和设计取值列入相关条文中，对于非采暖建筑或越冬基础，可依据要求计算切向冻胀力作用下稳定性，对于挡土结构，可进行水平冻胀力作用下结构计算。1.3 依据地方经验，参考旧规范地基承载力表格，给出了黑龙江省天然地基承载力特征值。对于通常粘性土，在搜集相关资料基础上，采取了黑龙江省寒地建筑科学研究院天然地基平板载荷试验资料，经过该部分载荷试验结果对旧规范地基承载力表进行修正，给出了适合本省通常粘性土地基承载力特征值表，详见表2。表2 通常粘性土地基承载力特征值（kPa）ILe0.000.250.500.751.001.200.60(380)320250(200)(160)0.703102752151701401200.802602401901501251050.902202101701351101001.00190180150120100从表2 数值能够看出，地方标准中给出通常粘性土地基承载力特征值和旧国家标准建筑地基基础设计规范中数值相比有较大不一样，对于硬、可塑状态土，承载力略低于旧规范数值，对于软土，数值相差更大。其原因关键是该试验资料采取试验方法实施了新国家标准建筑地基基础设计规范50007-试验方法，既当PS曲线没有显著拐点时，取S/b比值在0.010.015时对应荷载值，而旧规范要求试验方法要求粘性土取S/b比值为0.02对应荷载值，既试验方法要求变形控制值不一样，造成试验结果出现差异，变形较大土差异更大。同时不排除旧规范承载力取值比本省地基土实际承载力值偏高现象，实际上在实施旧规范时，本省各勘察单位在使用旧规范承载力表格时全部考虑了一定折减系数。对于其它类土，关键依据旧规范和基础工程手册中承载力取值表在本省应用情况，其适合本省部分表格列入地方标准中。1.4 依据现行桩基础技术规范，给出了桩基础侧阻力、端阻力特征值表。对于桩基础侧阻值和端阻值，我们采取了现行行业标准建筑桩基础技术规范JGJ94-94阻值表，并将极限侧阻、端阻力标准值除以2后变换为侧阻、端阻力特征值。地方标准直接采取现行桩基础规范阻力数据原因是现行桩基础规范阻值表在本省使用多年并为发觉显著差异，且现行桩基础规范并未废止。将极限侧阻、端阻力标准值除以2后变换为侧阻、端阻力特征值依据有二：一是桩基础承载力特征值实际上就是许可值，现行标准建筑地基基础设计规范GB50007-在试验方法关键点中明确要求，将静载荷试验得到单桩竖向极限承载力除以2为单桩竖向承载力特征值，而桩基础技术规范给出阻值表应该和静载荷试验结果是相吻合，将桩基础规范中极限侧阻、极限端阻力除以2安全系数作为桩侧阻力、端阻力特征值是合理，其差异应该是某一根桩试验结果和在大量试验结果基础上进行统计分析后给出经验值之间差异；二是依据现行桩基础技术规范和地基基础设计规范，将桩基础极限承载力标准值和桩基础承载力特征值进行换算，换算结果也是比较靠近。桩基础规范采取了以概率理论为基础、以分项系数表示极限状态设计法，所定义单桩承载力标准值所对应荷载是正常使用极限状态下荷载效应基础组合，所采取荷载已经考虑了作用分项系数，既将永久荷载和可变荷载分别乘以1.2和1.4分项系数，通常情况下可取综合分项系数1.25，在计算桩承载力设计值时，将极限承载力标准值除以抗力分项系数，对于预制桩取1.60。现行地基基础设计规范所定义承载力特征值所对应荷载是正常使用极限状态下荷载效应标准组合，既荷载没有乘以作用分项系数，在计算桩基承载力特征值时，将桩基极限承载力除以2安全系数，我们假设单桩极限承载力为kN，按地基基础设计规范计算，单桩承载力特征值为2=1000kN，该承载力对应上部荷载是正常使用极限状态下荷载效应标准组合。按桩基础规范计算，单桩承载力设计值为1.6（抗力分项系数）=1250 kN，此时对应上部荷载是荷载效应基础组合，将其折算成标准组合时除以作用综合分项系数1.25恰好等于单桩承载力特征值1000。经过上述分析可知，将桩基础规范中极限端阻力、极限侧阻力除以2安全系数后作为桩基础侧阻力、端阻力特征值，计算结果和桩基础技术规范计算结果差异不大，差异只是桩基础规范中桩型不一样时抗力分项系数不一样所产生差异。2 省地基规范和国家标准几点关键不一样2.1地基软弱下卧层验算时考虑上下层土压缩模量比小于3情况。在验算地基软弱下卧层时，要依据基底持力层土和软弱下卧层土压缩模量比值确定地基压力扩散角，国家标准地基规范给出扩散角没有压缩模量比小于3数值，而本省地基土软弱层和上覆土层压缩模量比通常情况下全部小于3，具体压力扩散角数值极少有经验资料可供参考，所以在设计时通常无法验算软弱下卧层。为方便使用，考虑到本省实际情况，我们参考浙江省地方标准建筑地基基础设计规范DB33/1001-数据，给出了压缩模量比等于1时扩散角，供设计时内插用（见表3）。这一要求使本省设计人员在验算软弱下卧层承载力时有了依据。 表3 地基压力扩散角0.250.501（4）（12）3623510251020302.2直接给出附加应力系数沿土层厚度积分值近似计算方法。国家标准地基规范在确定沉降计算经验系数，计算压缩模量当量值时，将土层附加应力图形面积经简化后表示为附加应力系数图形面积，即附加应力系数沿土层厚度积分值，但在设计者进行手工计算时，无法直接对附加应力系数进行积分计算，通常全部是经过平均附加应力系数来计算附加应力系数图形面积。所以，本规范直接给出附加应力系数沿土层厚度积分值计算方法，见图一： 图一 基础沉降计算分层示意基底角点下深度Z处附加应力，该点应变在作用下，从基底至地基任意深度内土层压缩量为式中 土层压缩量； 深度Z处应变值； 深度Z处附加应力； 基底附加应力； 附加应力系数。上式中，附加应力系数沿土层厚度积分值即为附加应力系数图形面积，用代表附加应力系数图形面积，则依据平均附加应力系数定义， ，则即：附加应力系数沿土层厚度积分值等于平均附加应力系数和土层厚度乘积。对于成层地基中第层土，附加应力系数图形面积为=至此得出，第层土附加应力系数沿土层厚度积分值等于。压缩模量当量值为 2.3地基承载力深度修正时，考虑地下室防水底板对土剪切滑移约束作用。在进行地基承载力深度修正时，对于有地下室情况，应依据基础类型确定基础埋置深度值。国家标准地基基础设计规范要求，当基础为箱形基础或片筏基础时，基础埋置深度从室外自然地面算起，当基础为条形基础或独立基础时，基础埋置深度从地下室地面算起。该项要求关键是考虑基底土在上部荷载作用下产生剪切滑移时，滑动土体受到基础周围土自重压力约束作用，对于有地下室独立基础或条形基础，基础周围土自重压力只有地下室地面以下土体产生自重压力，但当设有钢筋混凝土防水底板时，因为该底板含有一定刚度，而且和基础相连接，当基础底面土体产生滑移时，该底板对土侧向滑移和挤出能起到一定约束作用，即起到一定厚度土体自重作用。这种作用大小和防水底板厚度、刚度、配筋情况、基础之间净距离、防水底板和基础之间连接结构等原因相关。对此中国相关资料提议按防水底板能够完全起到约束土体滑移作用，即深度修正时基础埋深从室外自然地面算起。为安全可靠起见，本规范要求，当地下室防水底板厚度大于250mm且配置双层钢筋网时，进行承载力深度修正确定基础埋置深度可考虑该防水底板作用，基础埋置深度可从室外地面和地下室地面平均标高算起。这一要求对于有地下室独立基础和条形基础，相当于提升了地基承载力，在安全可靠前提下，减小了基础尺寸，使部分按国家标准计算不能采取独立基础或条形基础而必需采取片筏基础或箱形基础建筑，能够采取独立基础或条形基础，在安全可靠前提下，可大幅度降低工程造价。2.4桩基础强度计算时混凝土工艺系数按行业标准建筑桩基础技术规范取值。 国家标准建筑地基基础设计规范在要求桩基础混凝土工艺系数时，在现行建筑桩基础技术规范基础上降低了混凝土工艺系数值，这关键考虑中国部分软土地域桩入土深度较大，成桩质量可靠性偏低，为确保桩身强度能满足承载力要求，采取了降低混凝土工艺系数方法，提升了设计安全度。在编制本省地基规范时，考虑到本省地质条件比很好，极少有深厚软土地基，即使有，土状态也显著好于中国东南沿海地域软土，而且本省工程上使用桩基础桩长多数在1030m之间，施工时混凝土质量确保率比较高，所以我们采取了现行行业标准建筑桩基础技术规范中混凝土工艺系数，而且经过多年实践证实，该系数在本省使用是没有问题。3 结语 黑龙江省地方标准建筑地基基础设计规范在本省是首次编写，可能还存在部分问题和不足，但我们相信在全省同行共同努力下，经过实践不停对其进行修改和完善，肯定会使该规范在本省发挥关键作用。执笔 王公山