建筑地基基础设计规范2011理解与应用8.19定.ppt

1、2011版建筑地基基础设计规范 理解与应用 湖南省建筑设计院 刘冬柏,目 录,一、2011版建筑地基基础设计规范修订的主要内容、原则及基本规定 二、地基基础设计中注册结构、岩土工程师需关注的几个问题 三、基础设计,一、2011版建筑地基基础设计规范修订的主要内容、原则及基本规定,1、规范修订原则及内容 A.修订遵循的原则 保持规范体系不变，提高变形计算和耐久性设计水平； 反映近十年来地基基础领域科研方面成熟的成果，反映原规范实施以来设计和工程实践的成功经验； 补充完善充实原设计规范中的部分内容。,B.主要修订内容：,1）增加地基基础设计等级中基坑工程的相关内容； 2）地基基础设计使用年限不应小

2、于建筑结构的设计 使用年限； 3）增加泥炭、泥炭质土的工程定义； 4）增加回弹压缩变形计算方法； 5）增加建筑物抗浮稳定计算方法； 6）增加当地基中下卧岩面为单向倾斜，岩面坡度大 于10%，基底下的土层厚度大于1.5m的土岩组合地基设计原则。 7）增加岩石地基设计内容 8）增加岩溶地区场地根据岩溶发育程度进行地基基 础设计的原则,9） 增加复合地基变形计算方法 10）增加扩展基础最小配筋率不应小于0.15%的设 计要求 11）增加当扩展基础底面短边尺寸小于或等于柱宽加 2倍基础有效高度的斜截面受剪承载力计算要求 12）对桩基沉降计算方法，经统计分析，调整了沉降 经验系数 13）增加对高地下水位

3、地区，当场地水文地质条件复 杂，基坑周边环境保护要求高，设计等级为甲级 的基坑工程，应进行地下室控制专项设计的要求 14）增加对地基处理工程的工程检验要求 15）增加单桩水平载荷试验要点，单桩竖向抗拔载荷 试验要点,C.修订后的规范章节分布,共10章22个附录，包括： 1、总则 2、术语和符号 3、基本规定 4、地基岩土的分类及工程特性指标、 5、地基计算、 6、山区地基、 7、软弱地基、 8、基础、 9、基坑 10、检验与监测等。,2、规范修订遵循工程结构可靠性设计统一标准设计原则,A 地基基础设计必须满足的要求 满足承载力的要求。 由地基土载荷试验测定的地基土压力变形曲线上规定的变形所对应

4、的应力值，或由土的抗剪强度确定。根据其取值确定的基础埋深和基底面积，要满足正常使用极限状态下建筑物的变形和稳定要求。 满足地基变形的要求， 建筑物的整体沉降量、倾斜值和差异沉降，其限值要满足建筑物的功能和使用要求。 满足地基稳定的要求。 保证建筑物承载能力极限状态下的安全性，防止整体倾覆和滑移。 满足基础构件承载力、变形及裂缝宽度的要求，结构构件强度（抗弯、抗剪、抗冲切验算）和变形、裂缝宽度验算符合相关规范的限值要求。,B、地基设计要求的依据,地基设计要求的依据是按照现行国家标准工程结 构可靠性设计统一标准GB50153 对结构设计应满 足的要求： 一、能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各

5、种 作用； 二、保持良好的使用性能； 三、具有足够的耐久性能； 四、当发生火灾时，在规定的时间内可保持足够的承 载力； 五、当发生爆炸、撞击、人为错误等偶然事件时，结 构能保持必需的整体稳固性，不出现与起因不相称的破坏后果，防止出现结构的连续倒塌。按此规定根据地基工作状态。,地基设计时应当考虑： 1 在长期荷载作用下，地基变形不致造成承重结构的损 坏； 2 在最不利荷载作用下，地基不出现失稳现象； 3 具有足够的耐久性能。 地基基础设计应注意区分上述三种功能要求。在满足 第一功能要求时，地基承载力的选取以不使地基中出现长 期塑性变形为原则，同时还要考虑在此条件下各类建筑可 能出现的变形特征及变

6、形量。由于地基土的变形具有长期 的时间效应，与钢、砼、砖石等材料相比，它属于大变形 材料。从已有的大量地基事故分析，绝大多数事故皆由地 基变形过大或不均匀所造成。故在规范中明确规定了按变 形设计的原则、方法。,3、规范修订遵循“技术先进、施工可行和经济合理”原则,地基基础设计水平评价，应该采用技术经济评价方法， 即技术先进性、施工可行性和经济指标的评价方法。随着 时代的发展、技术进步和经济实力提高在不同时期的内容 也在不断变化。2011版地基规范是第四个版本。 74版规范是按照安全系数法制定的。 89版采用了概率极限状态设计方法。 2002版按变形控制设计原则。 2011版保持02版体系不变，

7、提高变形计算和耐久性 设计水平。,2011版地基规范做了如下变化： 从2002版取消了地基承载力表，并明确了工程特 性指标的表述以及相关参数的确定。 规范4.2.1条明确了“土的工程特性指标可采用强度 指标、压缩性指标以及静力触探探头阻力、动力触探锤击 数、标准贯入试验锤击数、载荷试验承载力等特性指标表 示”。 规范5.2.3条明确规定了“地基承载力特征值可由载荷试 验或其它原位测试、公式计算、并结合工程实践经验等方 法综合确定”。 强调因地制宜，只对总的设计原则、计算做出了通用 规定，也给出了许多参数。规范附录有22项。各地区可以 根据土的特性、地质情况做出新的补充。,6.5节“岩石地基设计

8、”内容提出了“当基岩面起伏比较大，并且都使用岩石地基时，同一建筑物可以使用多种基础形式”。 6.6.2、6.6.3、6.6.4、6.6.5条提出了岩溶地区场地根据岩溶发育程度进行地基基础设计的原则。 7.2.7至7.2.13增加了复合地基变形计算方法。 9.1.5明确了对地下水位地区，当场地水文地质条 件复杂，基坑周边环境保护要求高，设计等级为甲 级的基坑工程，应进行地下水控制专项设计的要求。 规范10.2.2明确了对地基处理工程的工程检验要求。 对桩基沉降计算方法，经统计分析，调整了沉降经 验系数。 4.2.1条明确了泥炭、质土的工程定义。,4、规范的适用范围及相关规范的协调原则,建筑地基基

9、础设计规范主要针对工业与民用建 筑（包括构筑物）的地基基础设计提出的设计原则和 设计方法。 对于特殊土地基基础设计应符合相应规范的规定。 湿陷性黄土：湿陷性黄土地区建筑规范湿陷 性黄土地区建筑基坑工程安全技术规程 膨胀土：膨胀土地区建筑技术规范 冻土：冻土工程地质勘察规范冻土地区建筑 地基基础设计规范 地基基础抗震：建筑抗震设计规范,地基基础规范还需有相应规范配套使用，例如： 建筑结构荷载规范 混凝土结构设计规范 岩土工程勘察规范 高层建筑岩土工程勘察规程 高层建筑混凝土结构技术规程 砌体结构设计规范 建筑基坑支护技术规程 建筑边坡工程技术规范 建筑地基基础工程施工及验收规范 建筑桩基技术规范

10、 建筑抗震设计规范 混凝土耐久性设计规范 建筑基坑支护技术规程 建筑基坑工程监测技术规范,5、按变形控制设计的原则,A.基础底面积和桩数确定采用荷载效应的取值原则。 允许承载力的取值原则：根据地基材料特性（地基土承载力与土的成因、成分、应力历史、基础埋深、基础宽度、地下室情况等密切相关）和国际标准中地基设计的方法，本次规范对地基设计采用正常使用状态这一原则，所选用的地基承载力是在地基土的压力变形曲线线性变形段内相应与不超过比例界限点的地基压力值，即允许承载力。规范3.0.5条第一款，明确表达了这一设计原则。 “1 按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定 桩数时，传至基础或承台底面上

11、的作用效应应按正常使用极限 状态下作用的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值 或单桩承载力特征值；,B.地基基础设计验算原则 在规范中强调变形和稳定性验算，在规范3.0.2条（强制性 条文）明确规定： 根据建筑物地基基础设计等级及长期荷载作用下地基变形对 上部结构的影响程度，地基基础设计应符合下列规定： 1 所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定； 2 设计等级为甲级、乙级的建筑物，均应按地基变形设计； 3 设计等级为丙级的建筑物有下列情况之一时应作变形验算： 1）地基承载力特征值小于130kPa，且体型复杂的建筑； 2）在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较 大，可能

12、引起地基产生过大的不均匀沉降时； 3）软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时；,4）相邻建筑距离近，可能发生倾斜时； 5）地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结 未完成时。 4 对经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土 墙等，以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物， 尚应验算其稳定性； 5 基坑工程应进行稳定性验算； 6 建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时，尚应进行 抗浮验算。 本条为强制性条文。它规定了地基设计的基本原则，为 确保地基设计的安全，在进行地基设计时必须严格执行。,6、地基设计两种极限状态的作用组合和抗力条件的设计原则,地基基础规范在305 条（强制性条文）对地基基

13、础设计明确规定了两种极限状态的作用组合条件和使用范 围地基基础设计时，所采用的作用效应与相应的抗力限值 应符合下列规定： 1 按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载 力确定桩数时，传至基础或承台底面上的作用效应应按正 常使用极限状态下作用的标准组合。相应的抗力应采用地 基承载力特征值或单桩承载力特征值； 2 计算地基变形时，传至基础底面上的作用效应应按 正常使用极限状态下作用的准永久组合，不应计入风荷载 和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值；,3 计算挡土墙、地基或滑坡稳定以及基础抗浮稳定时，作用效应应按承载能力极限状态下作用的基本组合，但其分项系数均为1.0； 4 在确定基础或桩基

14、承台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的作用效应和相应的基底反力、挡土墙土压力以及滑坡推力，应按承载能力极限状态下作用的基本组合，采用相应的分项系数。当需要验算基础裂缝宽度时，应按正常使用极限状态作用的标准组合； 5 基础设计安全等级、结构设计使用年限、结构重要性系数应按有关规范的规定采用，但结构重要性系数（0）不应小于1.0。,承载能力极限状态用来计算的内容： 构件的承载力（包括失稳）计算 构件的疲劳验算 抗震设计时结构的抗震承载力验算 结构的倾覆、滑移、漂移验算 结构的防连续倒塌验算,单桩承载力计算表达式： QkRa,上部结构表达式：,基础底

15、面设计表达式：,正常使用极限状态用来计算的内容： 对构件进行变形验算 对构件进行拉应力验算 对构件进行裂缝宽度验算 上部结构构件表达式：,地基变形量计算公式：,基本组合 承载力极限状态时，永久作用和可变荷载的组合。 基本组合的特点是标准荷载值乘荷载分项系数。 永久荷载的分项系数对结构不利时，取1.2和1.35， 对结构有利时，取1.0。 可变荷载的分项系数一般取1.4。 标准组合 正常使用极限状态计算时，采用标准值，有时采用频遇值或准永久值。 标准组合无荷载系数。频遇值或准永久值的系数均 小于1。,地基基础设计中，地基土是抗力，基础是传递上部荷载的构件，基础传来的作用就是地基的作用效应，因此

16、1、计算基础底面积和确定单桩数，基础上的荷载采用标准组合。地基抗力采用特征值。 2、计算地基变形时，采用准永久组合，变形限值为基础变形允许值。 3、挡土墙、地基或滑坡稳定以及基础抗浮稳定时采用基本组合。其分项系数均取1。 4、计算基础构件的承载力采用基本组合，计算基础构件的裂缝宽度采用标准值。 5、边坡、深基坑支护构件基础构件还应根据结构安全等级乘安全系数。,7、为提高设计质量减少设计失误的设计基本规定,地基基础设计应考虑上部结构和地基基础的共同作 用，对建筑体型、荷载情况、结构类型和地质条件进 行综合分析，确定合理的建筑措施、结构措施和地基 处理方法，为了满足各类建筑的设计要求，提高设计 质

17、量，减少设计失误，规范根据地基变形建筑规模和 功能特点，以及地基问题可能造成建筑物破坏或影响 正常使用的程度，将地基基础设计分为三个设计等级。 对不同设计等级的建筑物地基基础设计在承载力取值 方法、勘探要求、变形控制原则进行了规定。 规范第3.0.1条表3.0.1作了明确的规定，本次修 订增加了基坑基础设计等级。,岩土工程勘察是地基基础设计的重要依据，地基规范在 3.0.4条规定了地基基础设计前岩土工程勘察及满足条件。 在该条第二款中，规定了勘察中的地基评价的方法和及各 设计等级建筑物地基基础设计需要的参数。 “2 地基评价宜采用钻探取样、室内土工试验、触探、 并结合其它原位测试方法进行。设计

18、等级为甲级的建筑物 应提供载荷试验指标、抗剪强度指标、变形参数指标和触 探资料；设计等级为乙级的建筑物应提供抗剪强度指标、 变形参数指标和触探资料；设计等级为丙级的建筑物应提 供触探及必要的钻探和土工试验资料。”,8、设计使用年限的基本规定,地基基础作为房屋建筑结构的一部分，其“设计使用年限不应小于 建筑结构的设计使用年限”。在规范的3.0.7条予以明确。 工程结构可靠性设计统一标准规定，工程结构设计时应规定结 构设计的使用年限，房屋建筑结构的设计使用年限如下表：,设计使用年限的法律责任 相关的法律法规明确了在工程的“设计使用年限” 内各方责任主体对工程质量应承担的法律责任。 建筑工程质量管理

19、条例第八十条：“在建筑物 的合理使用寿命内，因建筑工程质量不合格受到损害 的，有权向责任者要求赔偿”。 第四十一条中强调“建设工程在保修范围和保修期 限内发生质量问题的，施工单位应当履行保修义务， 并对造成的损失承担赔偿责任。” 第十九条中规定：“勘察、设计单位必须按照工程 建设强制性标准进行勘察、设计，并对其勘察、设计 的质量负责。”,二、地基基础设计中注册结构、岩土工程师需关注的几个问题,1、深、大基坑地基基础的设计方法 问题：城市化进程对过去几十年进行的多高层建筑勘察设计思维模式的冲击。 表现： a.以往的经验提供深、大基坑中地基承载力，造成超高层建筑基础设计的迷茫 b.不考虑深、大基坑

20、回弹再压缩变形分析和验算，不能正确反映地基的实际变形状况。,A.地基反力的确定方法 2002版-2011版地基基础设计规范强调通过试验确定地基承载力，取消各种土层的承载力表，2011版地基规范5.2.3条明确规定。 5.2.3 地基承载力特征值可由载荷试验或其它原位测试、公式计算、并结合工程实践经验等方法综合确定。 桩基规范5.3.1条明确规定： 5.3.1 设计采用的单桩竖向极限承载力标准值应符合下列规定： 1 设计等级为甲级的建筑桩基，应通过单桩静载试验确定；,2 设计等级为乙级的建筑桩基，当地质条件简单时，可参照地质条件相同的试桩资料，结合静力触探等原位测试和经验参数综合确定；其余均应通

21、过单桩静载试验确定； 3 设计等级为丙级的建筑桩基，可根据原位测试和经验参数确定。 B. 回弹再压缩变形计算 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部分，基础的总沉降量应由地基土的回弹再压缩量与附加压力引起的沉降量两部分组成。当荷载较大时，地基土的回弹量与回弹再压缩量虽然在意义上并相同，但在数量上却由于相近而可采用。若为地下车库，引起的回弹再压缩量常小于地基土的回弹量。当地基开挖较深时，建筑物的回弹再压缩量就成为较深地基变形计算中的一个内容。,2002版-2011版地基基础设计规范在5.3.11条对深基坑地基土的回弹再压缩变形提出了计算方法,C.变刚度设计 2002版

22、-2011版地基基础设计规范在5.3.12条对大面积基础上整体多栋高层建筑上部结构、基础与地基的共同作用进行变形计算。 桩基规范明确了在基础设计中可以采用变刚度设计的概念，是对传统基础设计理念的一大突破，在特殊条件下，基础设计中可不遵循抗震规范第3.3.4条“同一结构单元不宜部分采用天然地基部分采用桩基”的规定。 1）天然地基和均匀布桩基础的受力和变形特点 天然地基和均匀布桩的桩基础，其初始竖向支承刚度是均匀分布的，当基础（承台）（设置在桩顶且刚度有限）受均布荷载作用时，随着基础荷载的不断增加，由于土与土、桩与桩、土与桩的相互作用导致地基或桩群的竖向支承刚度分布发生内弱外强的变化，沉降变形出现

23、内大外小的蝶形分布，基底反力出现内小外大的马鞍形分布。对框架-核心筒结构，其上部结构的荷载和刚度呈现明显内大外小分布规律，碟形沉降更趋明显。（图7.1.1a）,2）变刚度调平设计的主要目的 为避免出现上述1）的情况，在基础设计中通过调整基桩的布置或采取地基处理手段，实现对地基和基础刚度的调整，最大限度地减小差异沉降，使基础或承台的内力显著降低（图7.1.1b）。 3）实现变刚度调平设计的主要方法（图7.1.2） （1）局部增强 采用天然地基时，不应拘泥于纯天然地基的传统概念，对荷载分布比较集中的区域（如核心筒附近等）实施局部增强处理，可采用局部桩基或采用局部刚性复合地基。 （2）变刚度桩基 采

24、用桩基时，对荷载分布比较集中的区域可采取变桩距（局部加密布桩）、变桩径（局部区域采用较大桩径的桩）、变桩长（多持力层）布桩，同时可适当弱化外围桩基或按复合桩基设计。 （3）主、裙楼连体变刚度 对主、裙楼连体的建筑，基础应按增强主楼（如采用桩基等）弱化裙房（如采用天然地基、疏短桩、复合地基等）的原则设计。,D.深基坑施工带来的环境安全 由于深基坑开挖深度大引起的周边已有建筑产生沉降、上下水渗漏、燃气管线爆炸、道路交通安全时有发生，不得不引起我们高度关注。因此本次规范对深基坑支护作了较多明确规定，能引起结构工程师和岩土工程师的认真对待。 地基规范第9.1.3条（新增条文）： 基坑工程设计应包括下列

25、内容： 1 支护结构体系的方案和技术经济比较； 2 基坑支护体系的稳定性验算； 3 支护结构的强度、稳定和变形计算； 4 地下水控制设计； 5 对周边环境影响的控制设计； 6 基坑土方开挖方案； 7 基坑工程的监测要求。,地基规范第9.1.5条（新增条文）： 基坑支护结构设计应符合下列规定： 1 所有支护结构设计均应满足强度和变形计算以及土体稳定性验算的要求； 2 设计等级为甲级、乙级的基坑工程，应进行因土方开挖、降水引起的基坑内外土体的变形计算； 3 高地下水位地区设计等级为甲级的基坑工程，应按本规范第9.9 节的规定进行地下水控制的专项设计,地基规范第9.1.7条（新增条文）： 因支护结构

26、变形、岩土开挖及地下水条件变化引起的基坑内外土体变形应符合下列规定： 1 不得影响地下结构尺寸、形状和正常施工； 2 不得影响既有桩基的正常使用； 3 对周围已有建、构筑物引起的地基变形不得超过地基变形允许值； 4 不得影响周边地下建、构筑物、地下轨道交通设施及管线的正常使用。,地基规范第9.2.6条（新增条文）： 需对基坑工程周边进行环境调查时，调查的范围和内容应符合下列规定： 1 应调查基坑周边2 倍开挖深度范围内建、构筑物及设施的状况，当附近有轨道交通设施、隧道、防汛墙等重要建、构筑物及设施时，或降水深度较大时应扩大调查范围； 2 环境调查应包括下列内容： 1）建、构筑物的结构形式、材料

27、强度、基础形式与埋深、沉降与倾斜及保护要求等； 2）地下交通工程、管线设施等的平面位置、埋深、结构形式、材料强度、断面尺寸、运营情况及保护要求等。,E.深大地下建筑建设引起周边建筑设计评价的探讨 新建地下建筑的基础埋深比既有建筑基础埋深大，且体量大，对既有建筑整体稳定以及地基承载力的评价已是基础工程应该解决的的新问题。 本次规范修订在第5.3.9条只提出了一条原则性的思路，但未作对相邻建筑影响的详细规定。“当存在相邻荷载时，应计算相邻荷载引起的地基变形，其值可按应力叠加原理，采用角点法计算。” 未来深、大基坑开挖以及地下结构建设改变临近建筑的地基承载力设计条件，因进行复核，对既有建筑地基土已有

28、应力历史的作用应进一步研究，新建建筑基础埋深大于既有建筑基础埋深时的地基加固技术或结构加固技术应进行研究。,F. 地下交通路线施工或穿越工程以及地下使用功能实现引起的有关基础工程问题。 城市地下交通的线路建设一般埋深较大，施工引起的地应力损失造成地面沉降，对周边环境的影响较大，穿越工程改变了原有建筑物的的地基基础受力条件，需进行评价，进行结构或地基托换加固，为实现地下交通与地下空间的人流、商业及综合使用功能，需进行既有建筑地下结构改造等。,2、地基基础设计等级的确定和作用 问题：注册结构、岩土工程师不能做到无缝对接、正确确 定地基基础设计等级 表现： a结构工程师提供的勘察任务书中基本情况描述

29、有欠 缺，缺乏对地基基础的复杂程度可能造成建筑破坏或 影响认识不足。 b注册岩土工程师对地基基础设计等级的作用了解不 够全面，缺乏对勘察任务书中的基本情况描述认真研 读。,A、目前多数地基基础设计等级确定方法 的讨论 地基基础设计等级分级依据在2011版地基规范3.0.1条 中规定“应根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及由 于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度分为 三个设计等级”，在表3.0.1 中可以看出，有些项是是结构工 程师能确定的，有些项应由岩土工程师才能确定，因此，勘 察技术条件和要求表格中基础设计等级在任务书中就确定是 不合理的。而岩土工程师不加思索按任务书要求执

30、行，也是 不合理的。 以目前多数设计单位提供的“房屋建筑岩土工程勘察技术 条件和要求”中常提供的表格分析。,目前常用的“房屋建筑岩土工程勘察技术条件和要求”中的基本条件表：,B.岩土工程勘察规范对勘察等级的分级 岩土规范对岩土工程勘察分级的原则同地基基础设计等级的分级原则基本一致。主要是根据工程的重要性等级、场地复杂程度和地基复杂程度来进行分级。 在3.1.1条、3.1.2条、3.1.3条、3.1.4条对岩土勘察分级作了明确规定。,C.确定地基基础设计等级的方法建议： 从地基规范和勘察规范所表示的上述条款内容可以看出岩土勘察的等级就是地基基础设计等级。因此岩土工程师从任务书中的技术条件和要求的

31、表格中对于建筑物的规模和功能特征以及建筑物的重要性可以全面了解。又能从勘察的情况确定场地、地基的复杂程度可以准确的确定基础设计等级。,D.建筑物地基基础设计等级的作用 （1）验算地基变形的建筑物的范围。地基规范3.0.2条（强条）作了详细规定， （2）滑坡推力安全系数的取值，受滑坡影响的建筑物，其地基基础设计等级为甲、乙、丙级时，滑坡防治时的滑坡推力安全系数取1.3、1.2、1.1. （3）单桩承载力特征值Ra的确定方法因等级不同而不同。 甲级和乙级时要通过单桩竖向静荷载试验或深层平板载荷试验。丙级可通过静力触探及标贯试验参数确定。 （4）勘察报告提供资料的内容因等级不同要求不同。 甲级建筑要

32、提供载荷试验指标、抗剪强度指标、变形参数指标和触探资料。,乙级建筑要提供抗剪强度指标、变形参数指标和触探资料。 丙级建筑要提供触探及必要的钻探和土工试验资料。 （5）地基基础设计等级为甲级、乙级的建筑物主体宜避开岩溶强 发育地段。 （6）基坑支护结构设计 甲级、乙级基坑工程应进行土方开挖、降水引起的基坑内 外土体的变形计算。 高地下水位地区设计等级为甲级的基坑工程，应按地基 规范第9.9节规定进行地下水控制的专项设计。 （7）基坑监测的项目。 甲级建筑，基坑开挖要求的必测项目为10项。 乙级建筑，基坑开挖要求的必测项目为7项。 丙级建筑，基坑开挖要求未做规定。 （8）变形观测。 地基基础设计等

33、级为甲级的建筑和建设在复合地基或软弱地 基上的乙级建筑，应在施工期间和使用期间进行地基变形观测； 其他未做规定。,E.地基基础等级与结构安全等级是什么关系？ 有两种误解：一种是将地基基础设计等级等同于结构安全等级，另一种是认为地基基础设计等级与结构安全等级存在着一一对应的关系。这两个设计等级既不等同也无一一对应关系。 结构安全等级共分一、二、三级，确定方法主要以结构的重要性程度、设计使用年限。 地基基础设计等级分为甲、乙、丙三个等级。确定方法有结构的重要性、规模、场地、地基的复杂程度。 结构安全等级用于整个结构体系中的所有部件承载力的设计（含基础设计）；而地基基础设计等级仅限于地基基础的勘测、

34、设计方法以及取值参数。 例如：对于大量的一般建筑物，结构安全等级为二级，而地基基础设计等级却可能为甲级或乙级。 又例如：建筑基坑支护，它的结构安全等级可能为二级，但基础设计等级可能是甲级。,3、勘察任务书、勘察报告的研读和使用,问题：缺乏对勘察任务书和勘察报告的认真研读。 表现： a结构工程师提出的勘察任务书缺乏针对性，岩土工程师又缺乏认真的研读 b结构工程师缺乏认真检查判断岩土报告中的核心内容及信息重点。 以目前我们常用的“房屋建筑岩土工程勘察技术条件和要求”提出的相关内容分析，结构工程师在地基基础设计中所需要的勘察内容，,A.结构工程师关注的核心内容： 1）场地的稳定性和适宜性， 场地内是

35、否存在埋藏的河道、沟浜、防空洞、孤石等对工程不利的不利条件，通过对地形地貌的描述，对位于山坡、湖海岸边的工程，可能存在的地质灾害作出判定。并根据判定进行相关验算和措施。 2）持力层的选择 3）地基承载力 4）地基变形参数 5）地下水（抗浮水位、土和水的腐蚀性） 6）基础选型的建议,B.利用勘察报告的几个突出问题 1）以绝对高程为基准描述和判断，地基的相关问题和参数 2）强调采取荷载试验和地方经验 3）场地实际的地形地貌和地质情况观察和描述的全面性。 4）地基土参数的全面性和准确性。 5）场地地基的判定与设计建议的协调性。,4、场地稳定性的勘察与设计 问题： 勘察人员不对所建建筑的周围环境进行调

36、查、评价，设计人员不研究绝对标高与实际现场的关系，不对现场地形、地貌和地质实际情况进行现场踏勘，避免闭门造车，建筑物布置在危险地段，造成施工期间和使用期间存在重大安全隐患。 例1：某房产开发项目，修建在山体的滑坡体上，结果花大量 资金进行滑坡治理。 例2：某工程修建在近10米高的挡土墙下，基坑采用大开挖的 形式，差点引发重大工程事故 例3：汶川大地震中，因地震引发的地质次生灾害将房屋掩 埋，造成巨大的人民生命财产缺失。,北川东南部景家山大滑坡西北部王家岩大滑坡,我省某市暴雨中引发的滑坡,某开发项目，山体不稳定,例4：某高层住宅群北向紧邻高山，南向紧邻 河岸，岩土勘察报告仅做出了应加强建筑结构

37、的支挡措施，未对山体的稳定性做出详细勘察 和评价，勘察单位按一般平地建筑进行了两层 地下室设计，该建筑存在严重的盲目性和安全 隐患。 例5：某高层住宅群修建在较高的山坡下，入 户层下高达20米，勘察、设计单位仅在文字描 述上作了提醒，应加强边坡支护。 例6：某工程边坡为软质岩层，勘察报告仅描 述了C、值。设计单位均按普通的软质岩体进 行支护设计，忽视岩石的产状。对其支护的稳 定性存在着极大的安全隐患。,A.对稳定性设计的要求 地基规范在第3.0.2条（强制性条文）第4款和第5款中 对场地稳定性做了明确规定。 第4款：对经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙等，以及建造在斜坡上或边坡附近

38、的建筑物和构筑物，尚应验算其稳定性； 第5款：基坑工程应进行稳定性验算； 地基规范在第9.1.3条（强制性条文） 基坑工程设计应包括下列内容： 1 支护结构体系的方案和技术经济比较； 2 基坑支护体系的稳定性验算； 3 支护结构的强度、稳定和变形计算； 4 地下水控制设计； 5 对周边环境影响的控制设计； 6 基坑土方开挖方案； 7 基坑工程的监测要求。,B.对勘察的要求 高层勘察规程第3.0.5 条：初步勘察阶段应对场地的稳定性和适宜性作出评价。判明影响场地和地基稳定性的不良地质作用和特殊性岩土的有关问题，包括：断裂、地裂缝及其活动性，岩溶、土洞及其发育程度，崩塌、滑坡、泥石流、高边坡或岸边

39、的稳定性；调查了解古河道、暗浜、暗塘、洞穴或其他人工地下设施；初步判明特殊性岩土对场地、地基稳定性的影响；在抗震设防区应初步评价建筑场地类别，场地属抗震有利、不利或危险地段，液化、震陷可能性，设计需要时应提供抗震设计动力参数。 高层勘察规程3.0.6条（强制性条文）：详细勘察阶段应采用多种手段查明场地工程地质条件；应采用综合评价方法，对场地和地基稳定性作出结论。,5、地基基础耐久性设计,问题：对耐久性指标和材料的劣化机理缺乏了解。 现象： a 对土的污染和水的腐蚀性描述与勘察结论不一致 b 对地基基础的耐久性设计概念不清 2011版地基基础的修订，增加了第3.0.7条，地基基础 的设计年限不应

40、小与建筑结构的设计使用年限。因此对于 地基基础的耐久性设计提出了新的要求。,A.混凝土基础耐久性设计 我们常用的混凝土材料的基础的耐久性设计遵循两个依据：环境条件、使用年限。 混凝土结构设计规范，对耐久性设计将环境条件进行了分类，共分为5类（见表），并在混凝土规范第3.5.6条和3.5.7条对设计使用年限100年的和环境类别为4类5类的混凝土结构作了有关规定。,混凝土结构设计规范8.2.1,B.工业建筑防腐蚀设计规范GB50046对地基基础防腐蚀设计的有关规定 地基基础不同于上部结构，它对周围环境是土和水，一般情况基础环境类别为二类或三类，可按混凝土规范相关规定进行耐久性设计。但当土污染、水具

41、有中、强腐蚀性时，应符合有关标准的规定和采取专门措施。目前，通常遵照工业建筑防腐蚀设计规范GB50046进行设计。 防腐规范在4.7、4.8、4.9节对地基、基础、桩基础的防腐要求作了具体的规定。例如对基础材料的选择、基础的埋深、基础的防腐做法、基础的保护层作出了具体的规定，特别是对混凝土桩身的防护在不同腐蚀性等级情况下的选用进行了详细规定。见附表：,6、地下工程的抗浮设计,问题：地下室因地下水的作用产生上浮破坏时有发 生。 表现： a 对地下水作用认识不足。未认真科学地确定抗浮 设防水位 b 放置在完整的砂岩中的地下室认为不存在地下室 的作用 c 江河湖岸边有透水层的地下室工程未考虑历史最

42、高洪水位 抗浮最关键的问题是抗浮水位的确定和抗浮措施 得当，若抗浮水位不能客观反映场区的实际情况或抗 浮措施不得当，可能引发安全事故。,A.抗浮水位的确定 地基规范第3.0.4条岩土工程勘察应提供资料的内 容第6款中，明确规定：“当工程需要时，尚应提供“用 于计算地下水浮力的设防水位”。 勘察规范第4.1.11条（强制性条文）第6款明确规定 查明地下水的埋藏条件，提供地下水位及其变化幅度， 勘察规范在第7节中对地下水的勘察要求、水文地质 参数的确定、地下水作用的评价、分3小节18条作了详细规 定，设计人员应该掌握和学习这些规定才能对勘察报告所提 供的抗浮水位与地下工程的实际情况密切结合，做好符

43、合实 际工程的抗浮设计。 在沿河、沿江地区应了解历史最高洪水位，应根据场地 土的实际情况，将历史最高洪水位作为抗浮水位的重要参数。,B.抗浮验算 2011版地基基础规范未颁布之前，我国现行规范对水 浮力的分项系数和抵抗力的分项系数的取值，没有进行协 调和统一。 2011版在第5.4.3条作了明确规定：,C.锚杆抗浮验算的问题 现象：抗浮设计的通常有三种做法：“压”、“拉”、“压拉并举”。 无论是“压”还是“拉”或“压拉并举”，都应进行整体抗浮验算，保证压重、抗拉力或压拉合力大于水的总浮力，即y=0。 在目前的地下室采用锚杆抗浮设计中，有下列2种通常的计算方法： 计算方法1：上部建筑结构荷重不满

44、足整体抗浮要求，全部采用锚杆抗浮。做法为：底板下（连柱底或砼墙下）满铺锚杆，水浮力全部由锚杆承担，既不考虑上部建筑自重，也不考虑地下室底板自重可抵抗水浮力的作用，其计算方法为： 总的水浮力设计值/单根锚杆设计值所需锚杆根数 底板总面积/所需锚杆根数=单根锚杆所占面积（用该面积来确定锚杆间距）,计算方法2：企图利用上部结构自重和锚杆共同抗浮，其计算方法为： （总的水浮力设计值底板及上部结构自重设计值）/单根锚杆设计值所需锚杆根数。 底板总面积/所需锚杆根数=单根锚杆所占面积（用该面积来确定锚杆间距） 分析： 两种计算方法分别存在的问题： 计算方法1：没有充分利用结构自重参与抗浮，方显保守浪费。,

45、计算方法2：存在着两种可能，一种可能是浪费，若要满足计算方法假定，必须保证上部结构的自重通过柱、梁、板能均匀传递到底板上，要达到这一目标必须保证柱的轴力首先能传到底板梁上，然后由梁传至底板，要求梁、板有一定的刚度和承载力，因此会造成浪费，实际工程也难以做到。另一种可能存在安全隐患，即底部梁板完全未考虑自重是否可以均匀传递至底板，想当然的将上部荷载作为抗浮荷载，柱基附近的锚杆没有起作用或起作用很少，而远离柱基区的锚杆不能满足水浮力的要求。在水浮力作用下，底板跨中的锚杆先破坏失效，相继扩散到梁边、柱基边，最后造成锚杆全部失效，我省的某工程锚杆抗浮，采用的就是这种方法，最后地下室中间底板隆起破坏。,

46、正确的“压拉并举”方法 如图所示：由于与柱、墙相连的梁板一定范围内具有一定的刚度，水浮力可直接与上部结构自重平衡，而上部自重很难传递至远离梁、柱、桩、墙的区域。 合理做法是：抗浮力与水浮力平衡计算可分成两种区域：柱、墙、梁影响区域和纯底板抵抗区域。 纯底板抵抗区域的计算方法应是抗浮锚杆设计承载力除以每平方米水浮力（减去每平米底板自重），得到抗浮锚杆的受力面积；而柱、墙、梁影响区域应充分利用上部建筑自重进行抗浮，验算传递的上部建筑自重是否能平衡该区域的水浮力，此外，还应验算在水浮力作用下梁强度和裂缝满足要求。,抗浮锚杆受力分区图,D.防水设计水位和抗浮设计水位的相互关系,地基规范（第8.4.4条

47、）和防水规范（第4.1.3条）的相关规定（注意：此条规定前后不一致）： 筏形基础的混凝土强度等级不应低于C30。当有地下室时应采用防水混凝土，防水混凝土的抗渗等级应根据地下水的最大水头与防渗混凝土厚度的比值，按现行地下工程防水技术规范选用，但不应小于0.6MPa。必要时宜设架空排水层。,7、场地、地基基础抗震设计原则,问题：岩土工程师对建筑抗震设计要求场地相关参数的 需求不够清楚。 表现： a 对地段的划分不够准确。 b 对场地土类别的划分不够严谨。 c 对特殊场地缺乏描述。 建筑抗震设计中，对建筑场地的地形地貌地质环境及场 地的地基土类别的描述划分十分重要。它涉及到计算参数、 抗震构造等诸多

48、问题。,A.建筑场地地段划分的作用， 建筑抗震设计规范2010版对选择建筑场地作了如下规定： 3.3.1 （强条）选择建筑场地时，应根据工程需要，掌握地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、一般、不利和危险地段做出综合评价。对不利地段，应提出避开要求；当无法避开时应采取有效的措施。对危险地段，严禁建造甲、乙类的建筑，不应建造丙类的建筑。 4.3.2 （强条）地面下20m 深度范围内存在饱和砂土和饱和粉土时，除6 度设防外，应进行液化判别；存在液化土层的地基，应根据建筑的抗震设防类别、地基的液化等级，结合具体情况采取相应的措施。,B、场地土类别的作用,抗规第3.3.2 条（强条）

49、建筑场地为类时，甲、 乙类的建筑应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗 震构造措施；丙类的建筑应允许按本地区抗震设防烈度降 低一度的要求采取抗震构造措施，但抗震设防烈度为6 度 时仍应按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。 抗规第3.3.3条：对于建筑场地为、类、设计基 本地震加速度为0.15g和0.3g的地区，应分别提高一度即分 别按8度和9度采取抗震措施。,特征周期值（s）表,抗规第5.1.4条：对不同场地土类别的场地特征周期是不一 样的，应按下表进行特征周期的选用： 场地土类别不同、特征周期的选用不同,C.地形地貌复杂程度对抗震设计的影响 抗规第3.3.5条 山区建筑场地和地基基

50、础设计 应符合下列要求： 1 山区建筑场地勘察应有边坡稳定性评价和防治方 案建议；应根据地质、地形条件和使用要求，因地制 宜设置符合抗震设防要求的边坡工程。边坡设计应符 合现行国家标准建筑边坡工程技术规范GB 50330 的要求；其稳定性验算时，有关的摩擦角应 按设防烈度的高低相应修正。 2 边坡附近的建筑应进行抗震稳定性设计。建筑基 础与土质、强风化岩质边坡的边缘应留有足够的距 离，其值应根据抗震设防烈度的高低确定，并采取措 施避免地震时地基基础破坏。,抗规4.1.8 （强条）当需要在条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石和强风化岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段建造丙类及丙类以上建筑时，

51、除保证其在地震作用下的稳定性外，尚应估计不利地段对设计地震动参数可能产生的放大作用，其水平地震影响系数最大值应乘以增大系数。其值应根据不利地段的具体情况确定，在1.11.6 范围内采用。 抗规4.1.9 （强条）场地岩土工程勘察，应根据实际需要划分的对建筑有利、不利和危险的地段，提供建筑的场地类别和岩土地震稳定性(如滑坡、崩塌、液化和震陷特性等)评价，对需要采用时程分析法补充计算的建筑，尚应根据设计要求提供土层剖面、场地覆盖层厚度和有关的动力参数。,D. 抗震设防类别的确定和作用 抗震类别的确定方法 建筑工程抗震设防分类标准第3.0.2条（强制性条文）将建筑工程分为四个抗震设防类别，分别为特殊

52、设防类（简称甲类）、重点设防类（乙类）、标准设防类（丙类）、适度设防类（丁类）。 抗震类别的作用 建筑工程抗震设防分类标准3.0.3条（强制性条文）提出了对重点设防类应按高于本地区设防烈度一度的要求加强其抗震措施，提出了特殊设防类应按高于本地区设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施。,特殊用房的抗震类别的划分 抗震分类标准将人员密集型的公共建筑例如体育建筑、影剧院建筑、大型商业建筑、博物馆和档案馆、教育建筑（幼儿园、小学）、高层建筑正常使用人数超过1万人的抗震设防类别划为重点设防类（乙类）。科学实验研究生产剧毒的生物制品、天然和人工细菌、病毒的建筑抗震设防类别划为特别设防类(甲类)。其余均为丙类

53、。 抗震分类标准第6.0.5条，对商住楼中人员密集的大型商场的抗震类别应划为重点设防类（乙类），并可按区段确定其抗震类别。按商场规范（JGJ48），大型商场是指一个区段按人流5000人，换算建筑面积在17000平米或营业面积在7000平米以上。因此高层商住楼若下部四层为大型商场，则下部抗震类别应定为乙类，上部住宅楼可定为丙类。若该楼为钢筋砼结构，下部砼构件的抗震等级应按提高一度选择抗震等级，上部按所在区域抗震烈度选择抗震等级。,抗震设防分类标准第6.0.3规定：“体育建筑中规模分级为特大型的体育场、大型、观众席容量很多的中型体育场和体育馆（含游泳池），抗震设防类别应划为重点设防类。” 体育建筑

54、中人员密集的范围，根据体育建筑设计规范的规模分级，观众座位很多的大型体育场指容量不少于3万人或每个结构区段容量不少于5000人，观众座位很多的大型体育馆（含游泳馆）指观众座位容量不少于4500人。 抗震设防分类标准第6.0.4条规定：“文化娱乐建筑中，、图书馆的视听室和报告厅、文化馆的观演和展览厅、娱乐中心建筑，抗震设防类别应划为重点设防类别。”根据剧场建筑设计规范和电影院建筑设计规范对大型的电影院、剧场、礼堂指座位不少于1200座；新标准规定对图书馆和文化馆的观演和展览厅、娱乐中心同样对对待，指一个区段内上下楼层合计的座位明显大于1200座同时其中至少有一个500座以上的大厅。这类多层建筑中

55、人员密集且疏散有一定困难的公共建筑，抗震分类标准为乙类。,8、桩型及桩长选择,问题：勘察报告提供的桩型选择不合理 现象： a、软弱土层或易发生流砂土层，采用人工挖孔桩，带来施工过程中的人身安全； b、采用预应力管桩作抗拔桩、高台桩和支挡桩，且桩与承台连接的纵筋不满足受力特征的锚固长度； c、桩型选择不满足桩长的基本要求。 A. 对不良土层慎重选用人工挖孔桩 建设部659号公告中限制使用的技术中，有一项规定“人工挖孔桩不得用于软土或易发生流沙的场地。地下水位高的场地，应先降水后施工”。省建设厅相继在安全施工的文件中对此也作出了规定。一旦在施工中出现人身安全问题设计单位可能应承担一定的法律责任。

56、桩基规范附录A桩型与成桩工艺的选择表具有重要的参考依据。,B. 预应力管桩的应用范围 优点：竖向承载力高、施工速度快，经济性好； 预应力管桩优先考虑做抗压桩使用。 缺点：抗拉、抗剪性能差 预应力管桩应避免作为抗拔桩、高台桩和支挡桩使用 必须采用预应力管桩做抗拔桩时，应防止两个失效：管桩与承台的锚固失效、桩接头失效。 应用范围：可用于穿越一般性黏土、填土、淤泥质土、粉土、砂土。桩端持力层可选择在硬黏性土、密石砂土、碎石土、硬质岩石和风化岩层。 可用于工业和民用建筑，高度在100米以下。,对下列情况应慎用预应管桩 a 对软土地基上较高的高层建筑(高度超过50米) b 桩底持力层顶部起伏较大的地区，

57、特别是石灰岩地区。 c 对软弱地区工程、深基坑工程、承受较大水平力的桩基。必须采用预应力管桩做抗剪桩时，应由地下室外墙，承台地面的土压力承担水平力，还应在管桩顶部设置填芯钢筋砼，以增加管桩顶部的有效截面面积，提高管桩的承载力。严禁采用薄壁预应力管桩（PC桩） d 对于地下水含有强腐蚀性的场地应慎重使用防止管桩接头与预应力筋的腐蚀桩基失效。,C.桩长的选择,目前我国现有规范中对桩长问题很少有明确的规定，在桩基规范第4.1.7条“预制桩的分节长度应根据施工条件及运输条件确定；第根桩的接头数量不宜超过3个”。广东地方标准预应力砼管桩规程也提到第个桩的接头数量也不宜超过3个。这是对长桩的限定。对短桩很

58、少有资料给予定义和限定。 因此，有些预制管桩桩长仅35m，且试桩承载力又能满足设计要求，基础形式是否可定为桩基； 有些浅层软质岩层场地中，人工挖孔桩桩长仅34m，设计承载力特征值是否可按桩的特征值取值。 桩长太短存在两大问题： 当预制管桩打入软直岩体后，地下水的长期扰动，导致岩体风化，承载力降低，但桩的摩擦阻力安全储备难以与承载力降低平衡，其道理类似于2008的南方冰灾轻钢结构跨塌比砼、砌体结构要严重得多的多原因。, 桩尖下土力的极限承载力，可以用深基础的极限荷载理论来确定。在极限状态下，土体的滑动面的形状，有各种不同的假定，较常用的为太沙基及梅耶霍夫的图式。如右图所示，利用土体的极限平开理论

59、可以得到桩尖承载力的理论计算公式，虽然这些理论公式的假定条件还缺乏足够的实验验证，但它的受力概念应符合其实际情况。 在2003年全国民用建筑工程技术措施结构第3.11.1条提到人工挖孔桩桩长小于6m，L/D小于3，按墩基计算。 我个人认为桩净长应大于6m，否则难以满足桩的持力层承载力特征值的前提条件和可能造成安全储备太低的现象。,9、土钉、锚杆、复合土钉支护,问题：对土钉、锚杆、复合土钉支护设计分析混乱 现象： a把土钉和锚杆混为一种 b超出土钉支护允许范围，乱用土钉作为永久边坡支护 A.土钉墙支护 根据土钉墙构造和受力机理，它属于利用土体自身通过土钉的作用形成重力式支护结构，它的适用范围根据基坑土钉支护技术规程第1.0.2条仅适用于基坑直立开挖或陡坡开挖的临时性支护，基坑的深度不宜超过18米，使用期限不宜超过18个月。,土钉墙支护外部稳定分析：,土钉墙内部稳