天然地基上基礎變形計算的誤差分析

1. 前言

在地基上建造建筑物后，地基土將在基底附加壓力引起的附加應力作用下產生新的變形，這種變形一般包括體積變形和形狀變形。地基土中的體積變形通常表現為體積縮小，而這種在外力作用下土體積縮小的特性稱為土的壓縮性。計算地基變形時，傳至基礎地面上的荷載應按長期效應組合，不考慮風荷載及地震作用，地基變形計算是正常使用極限狀態一個關鍵問題，建筑物地基變形的計算值，不應大于地基變形的允許值。因此提高變形計算的精度成為變形計算的首要問題。

2. 變形計算

地基變形計算依據下面的基本假設

（1）土粒本身變形不計，土的壓縮由顆粒移動引起孔隙體積減少的結果；

（2）土體只產生豎向壓縮，無側向變型；

（3）土層均質，且計算厚度范圍內壓力均勻分布。

建筑物的沉降計算需涉及以下內容：

(1) 建筑物重量。建筑物層數越高自重越大，作用在基礎底面上的接觸壓力就越大，地基的沉降量也就越大；

(2) 建筑物分布情況。在軸心壓力作用下，基礎產生均勻沉降，而在偏心壓力作用下，地基產生不均勻沉降；

(3) 基礎的剛度。其中剛性基礎受集中力作用，會強迫地基產生均勻的沉降，而柔性基礎由于剛度很小，將隨地基一起變形，因此，必須使基礎兩側的單位荷載比中間大才能使地基大致均勻的下沉。

各類建筑物的變形控制如下表1所示，具體控制值參見地基規范。

表1 各類建筑的變形控制特征

沉降計算公式如下式所示:

3. 變形計算誤差分析

目前，我國地基沉降計算多采用的是傳統的分層總和法，由于其假定一維壓縮、柔性基礎、采用附加壓力計算等因素的影響，計算值通常遠大于實測值。隨著大規模高層建筑的出現，整體筏板基礎因其具有整體剛度大、能夠調節不均勻沉降、提供較大地下使用空間等優點而成為高層建筑常用的基礎形式。分層總和法已經不能滿足工程建設的需要。對于規范規定的常規計算方法，主要存在以下不足：

1 土體方面

（1） 土體測試參數為應力釋放之后的參數

（2） 土體本身受到擾動

（3） 土體含水量發生變化

地基土的壓縮模量要根據不同深度地基土的性質分別來做，因為要涉及作用力的大小、土的含水量、孔隙比和塑性指數變化因素，它不是一個固定的數值，在實際計算過程中應該根據不同的壓力段采用不同的壓縮模量。

2 計算壓力沒有考慮上部結構剛度的影響：規范中給的修正系數是沒有考慮上部結構剛度影響下的沉降修正系數，在考慮上部結構剛度后，沉降系數如何修正需進一步明確。

3 基底附加應力計算考慮的均質土體條件下的應力計算，而實際土體均是成層土，兩者還是有差別的，同時地基反力的分布形式也不是平均分布，這和實際也是有差別的。

上述四個方面都與上部結構計算有本質的不同，他們都會給地基變形帶來誤差，因此地基計算值和地基實際變形是有誤差的。