第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 筏板冲切计算中地基净反力的影响因素 刘华，肖艳玲，吴立志，朱春明 （中国建筑科学研究院建研科技股份有限公司设计软件事业部100013） 摘要：实际观测以及实验结果表明，实际工程中地基反力影响因素很多，同时用有限元程序进行基础计算的时候得到 的基底反力受各种计算条件的影响，计算结果可能有较大差别，进行冲切计算时净反力取值不同计算结果有较大差别，某些 工程取地基反力平均值验算冲切其安全性更有保证.
关键词：基底净反力，筏板试验反力，有限元计算结果反力 1前言 不少工程师认为，在进行筏板冲切验算的时候，应该直接取有限元程序计算得到的基地反力作为净反 力验算冲切.
实验表明，影响地基反力分布形式的因素较多，如基础和上部结构的刚度、建筑物的荷载分 布及其大小、基础的埋置深度、基础平面的形状和尺寸、有无相邻建筑物的影响、地基土的性质（如土的 类别、非线性、蠕变性等）、施工条件（如施工引起的基底土的扰动）等.
同时，用有限元程序进行基础及 地基计算时，各种计算条件的差异设置，对计算出的地基反力也有较大影响.
首目选取有限元计算结果的 反力作为净反力进行冲切验算可能存在不安全因素.
2规范条文 《地基规范》第8.4.7条规定：计算时应考虑作用在冲切临界面中重心上的不平衡弯矩产生的附加剪 力.
距柱边h0/2处冲切临界截面的最大剪应力应按下列公式计算： m = F /u_h α MmsCAs / 1 mx ≤ 0.7(0.4 1.2β 1 β f ) 1 a =1-- 1 3√(c/c) 地基反力设计值：对边柱和角取轴力设计值减去筏板冲切临界截面范围内的地基反力设计值：地基反力值 应扣除底板自重： 刘华，男，1980.10出生，工学硕士，工程师
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 -距柱边h0/2处冲切临界截面的周长，按本规范附录P计算： h-筏板的有效高度： A-沿弯矩作用方向，冲切临界截面重心至冲切临界截面最大剪应力点的距离，按附录P计算； -与弯矩作用方向一致的冲切临界截面的边长，按规范附录P计算： C-一垂直于的冲切临界截面的边长，按规范附录P计算； a._-不平衡弯矩通过冲切临界截面上的偏心剪力传递的分配系数.
其中对于的求解方法，涉及到基底净反力的取值，基底净反力的取值是否合理直接影响到筏板冲切 验算结果是否合理，从而最终决定筏板厚度取值是否合理.
3地基反力的分布规律实测与实验结果 对于柔性基础，由于其刚度很小，在竖向荷载作用下没有抵抗弯曲变形的能力，能随着地基一起变形.
因此，地基反力的分布与作用与基础上的荷载分布是一致的.
柔性基础在均布荷载作用下，其沉降特点是 中部大、边缘小.
R 图1柔性基础地基反力分布 刚性基础受荷后基础不发生挠曲，且地基与基础的变形协调一致.
因此，在轴心荷载作用下地基表面 各点的竖向变形值相同.
理论计算与试验均表明，轴心受荷时刚性基础典型的地基反力分布曲线形式有： （d）凹抛物线形：（b）马鞍形：（c）凸抛物线形：（d）钟形，如图1所示.
当荷载较小时，地基反力分布曲线 皇凹抛物线或马鞍形：随着荷载的增大，位于基础边缘部分的地基土产生塑性变形区，边缘地基反力不再 增大，而荷载增加部分则由中间部分的土体承担，中间部分的地基反力继续增大，地基反力分布曲线逐渐 由马鞍形转变为抛物线形：当荷载接近地基土的破坏荷载时，地基反力分布曲线又由抛物线形变成钟形.
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 (a) (b) (c) (d) 图2轴心荷载下刚性基确地基反力分布形式 (a)凹抛物线形(b)马鞍形（c)凸抛物线形（d)钟形 对于目前国内出现较多的大底盘结构，其基底反力分布与基础横向与纵向刚度有关.
因为基础横纵向 刚度不同，基底反力分布规律可能会出现完全相反的趋势.
下图为某大底盘结构横向与纵向反力分布： 24 医力盒编号 27 0.02 0.06 LIO [a)大底盘纵向地基反力分布曲线 压力盘编号 0 00 36 0.02 5.04 0.10 0.121 (b)大底盘横向地基反力分布曲线 图3大底盘结构地基反力分布 正是由于地基反力计算的重要性及复杂性，国内外许多学者对此做了大量研究工作，提出了多种计算 在计算中，一般采用一种地基计算模型，有时也可根据施工条件和地基土的特性将地基土进行分层，联合 使用两种地基计算模型.
随着电子计算机技术的飞速发展，在地基反力计算中考虑影响地基反力的因素也 在逐步增加，原来比较复杂的问题变得相对容易.
但是，到目前为止，还没有一种能包含各种因素影响且 符合实际情况的地基反力的计算方法.
各种方法的出现，也与当时的计算手段有关.
实验研究表明，筏板刚度不同，基底反力分布也有较大差别.
中国建筑科学研究院取面积为1.0m×1.0m
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 b)，地基承载力没有充分发挥基础板就出现井字形受弯破坏裂缝：当h/I≤0.16时，地基反力呈直线分布， 加载超过地基承载力特征值后，基础板发生冲切破坏（图c)：当h/=0.20时，基础边缘反力逐渐增大，中部 反力逐渐减小，在加荷接近冲切承载力时，底部反力向中部集中，最终基础板出现冲切破坏（图d).
IP P [P [P h/L=01 h/L=0.125 n/L=016 h/L-02 板厚：L-板宽 图4不同宽高比的基确板下反力分布 4有限元计算时计算条件差异设置对地基反力的影响 有限元程序计算时，基床系数的大小，网格划分的结果，是否考虑上下部共同作用对于程序计算地基 反力都有较大影响.
4.1基床系数的影响 基床系数是指地基土在外力作用下产生单位变形时所需的压力，其在地基基础设计中有重要作用，准 确地设定基床系数值是十分关键的，目前确定基床系数的方法主要有三种：现场荷载试验、室内三轴试验 及固结试验.
遗撼的是不论哪种方法，其试验条件和取值方法都缺少严格定义或统一规定，导致得到的基 床系数差别很大.
面基床反力系数的取值直接影响到基地反力的计算结果.
某工程：左侧10层框筒，右侧4层框架.
无地下室，基础整体布置1米厚筏板，框筒部分布置1.5米 厚筏板，厚度不满足冲切验算的柱子地下布置柱墩.
图5上部结构三位轴测图(左)及基础三位图(右) 不同的基床反力系数对应的核心筒周边的地基反力.
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 9 9 B ? r 3 t 59 20 ot R 28 （a)K=5000地基反力图 (b）K=10000地基反力图 85 8 （c)K=20000地基反力图 (d）K=50000地基反力图 图6不同基床系数计算的地基反力
