第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文2014年 带裙房高层建筑地基承载力验算中 地下水位的选取分析 孔慧，储德文 （中国建筑科学研究院，北京100013） 提要：高层建筑基础埋深一般相对较深，在地基及基础设计中一般会涉及到地下水的影响.
在考虑地下水对裙 位变化时的地基承载力要求.
本文结合一实际工程进行分析，发现在一定地下水位范围内，存在地基承载力不满 是的情况，并建议在设计中找出考虑深度修正后地基承载力特征值最小时对应的地下水位，满足此水位的地基承 载力验算后，可以保证在任何地下水位下的地基承载力安全.
关键词：地基承载力，深度修正，地下水位 1问题的提出 《建筑地基基础设计规范规范》（GB50007-2011）第5.2.4条对于高层建筑中常见的主楼和裙房相连的结 构，在进行主楼地基承载力深度修正时，规范条文说明描述如下：目前建筑工程大量存在着主裙楼一体的 结构对于主体结构地基承载力的深度修正，宜将基础地面以上范围内的荷载，按基础两侧的超载考虑，当 超载宽度大于基础宽度两倍时，可将超载折算成土层厚度作为基础埋深，基础两侧超载不等时，取小值.
规范并没有提及有地下水时如何考虑.
高层建筑基础埋深一般相对较深，在考虑两侧裙房荷载等效时 需要扣除水浮力的影响.
在验算地基承载力时，由于水位的不确定性，一般考虑最高水位和最低水位两种 情况进行地基承载力验算，并认为能包络最不利情况，但实际情况并非如此.
下面以一工程实例说明这种 情况.
2工程分析 某工程剖面如图1所示.
裙房宽度大于塔楼宽度两倍，符合规范对考虑裙房荷载等效时超载宽度的要 求.
结构基础采用筏板基础，持力层位于透水的卵石层，未经深度修正的地基承载力特征值f=250kPa.
基底标高距离地面20m，地勘报告给出的最高水位为距离地面5m.
塔楼及裙房基础设计信息见表1.
作者箭介：孔意（1985），男，工程师
第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 全外地面 室外如面 境水界石层 图1结构剖面 表1相关参数取值（未考虑水浮力） 塔楼基底压力（kPa) 400 地下室基底压力(kPa) 110 埋深（m） 20 地基承载力标准值 (kPa) 250 深度修正系数 4. 4 在工程设计中，结构工程师在验算塔楼地基承载力修正时，通常考虑最高水位和最低水位（位于基地 以下，不考虑地下水）两种情况进行验证.
对本工程，分别计算如下： （1）不考虑地下水情况： 因为，q =110kPa，所以d =110/20=5.50m， 由规范（GB50007）公式5.2.4可得： f= 250 4.4× 20×(5.5 0.5)= 660kPa P<f.所以地基承载力满足要求. （2）考虑地下水 根据地勘报告，最大水头高度为h=15m，所以扣除水浮力后的基底有效应力为： 塔楼：P=400-15×10=250kPa 裙房：q =110-15×10=-40kPa 因为q <0，不考虑深度修正，即f=f=250kPa P≤f. ，所以地基承载力满足要求. 由以上验算可知，对于考虑最高水位和最低水位两种情况，地基承载力均可满足要求. 那么，上述验算能否保证当地下水位位于最高和最低之间时仍能满足设计要求呢？ 为了便于分析，我 们按水头标高1m的变化幅度，验算不同水头高度下的基底压力与地基承载力，见表2，并将基底有效应 力和考虑深度修正后的地基承载力与水头高度的关系绘于图2. 第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文 2014年 表2不同水头高度地基承载力验算 地基承载力深 深度修正后的地 基底有效应力 地基承载力/ 水头高（m） (kPa) 度修正部分的 基承载力fa 基地有效应 承载力（kPa） (kPa) 力 0 400 440 690 1.73 390 396 646 1.66 2 380 352 602 1.58 3 370 3()8 558 1.51 4 360 264 514 1.43 5 350 220 470 1.34 6 340 176 426 1.25 7 330 132 382 1.16 8 320 88 338 1.06 9 310 44 294 0.95 10 300 0 250 0.83 11 290 0 250 0.86 12 280 0 250 0.89 13 270 0 250 0.93 14 260 0 250 0.96 15 250 0 250 100 16 240 0 250 1.04 17 230 0 250 1.09 18 220 0 250 1.14 19 210 0 250 1.19 20 200 0 250 1.25 800 600 fa(kPa) 500 400 300 pk 200 100 0 0 1 234 56 7 8 9 101112131415 1617 181920 水头高度（m） 图2基底应力（Pk）、地基承载力（fa）与水头高度关系曲线 对图2，可以看出：基底有效应力随水头高度呈线性降低关系. 但对于地基承载力特征值，由于裙房 等效荷载折算埋深d=0.5后（图中A点）不再考虑深度修正（即深度修正承载力为0），故地基承载力 特征值线性降低到250kPa后即保持不变，即地基承载力随水头高度表现为图2中的折线关系. 图2中折 第二十三届全国高层建筑结构学术会议论文2014年 点A的意义即地基承载力深度修正部分的承载力为0. 结合表2和图2，随着水头高度的增加，地基承载力在图2所示基底应力与地基承载力曲线相交三角 形区域内不能够满足地基承载力需求，并且在折点A的位置，二者的差值达最大. 当hg（d-0.5)=0时，即d=0.5时，水头高度h=10m，地基承载力特征值最低，f=f=250kPa， 此时，基底有效应力p =400-10?10300kPa，f./p=0.83<1，即地基承载力不满足要求. 由以上分析可知，对于类似工程条件下的地基承载力验算，在设计中，如果仅验算最高水位和最低水 位时的地基承载力并不能保证在地下水位变化时的地基承载力要求. 在实际设计中，建议找出地基承载力深度修正部分的承载力为0时（即h9（d-0.5）=0，图2中折 点A），对应的地下水位高度验算地基承载力是否满足要求. 3结语 本文结合一实际工程进行分析表明，在进行地基承载力验算时，如果仅考虑最高水位和最低水位两种 情况，并不能保证在地下水位变化时的地基承载力安全. 建议在类似工程设计中，找出考虑深度修正后地 基承载力特征值最小时（即f=f，深度修正承载力为0）对应的地下验算地基承载力所需要的最小地基 承载力，满足此点的地基承载力验算后，即可以保证在任何水头高度下的地基承载力安全. 需要说明的是， 当裙房不满足抗浮要求时，采用不同的处理方式对地基承载力修正有不同的影响，本文不涉及这方面的考 虑. 参考文献 []GB5007-2011建筑地基基确设计规范[S]北京：中国建筑工业出版社 2011. [2]干海峰，董建军，姜桥，地下水对地基承裁力理深修正的影响[D].山东大学学报（工学版） 2008 38(S2）：87-89. [3]雷晓雨，闫明礼，等.地下水对地基基础设计的影响[』].工业建筑，12010 40(11):85-87.
