計算條形基礎(chǔ)時基床系數(shù)的取值問題

程 麗

（中油遼河工程有限公司規(guī)劃建筑所，遼寧 盤錦 124010）

基床反力系數(shù)K值的物理意義：指地基土在外力作用下產(chǎn)生單位變位時所需要的壓力。即K=p/s，式中：K為基床系數(shù)，MPa/m；p為地基土所受的應(yīng)力，MPa；s為地基的變位，m。

基床反力系數(shù)K值的大小與土的類型、基礎(chǔ)埋深、基礎(chǔ)底面積的形狀、基礎(chǔ)的剛度及荷載作用的時間等因素。試驗表明，在相同壓力作用下，基床反力系數(shù)K隨基礎(chǔ)寬度的增加而減小，在基底壓力和基底面積相同的情況下，矩形基礎(chǔ)下土的K值比方形的大。對于同一基礎(chǔ)，土的K值隨埋置深度的增加而增大。試驗還表明，粘性土的K值隨作用時間的增長而減小。因此，K值不是一個常量，它的確定是一個復(fù)雜的問題。

基床系數(shù)K在地基基礎(chǔ)設(shè)計中直接影響結(jié)構(gòu)位移和內(nèi)力計算，對工程造價、安全可靠性程度均有直接影響。為此，國內(nèi)外學(xué)者進行了大量的室內(nèi)試驗和現(xiàn)場原位試驗，提出了若干個計算地基土基床系數(shù)K的經(jīng)驗公式，但仍然存在諸多不確定因素。因此，本文通過具體工程實例來說明基床系數(shù)對基礎(chǔ)計算影響。

1 實際工程中常用基床反力系數(shù)K的確定

1.1 室內(nèi)外試驗。目前測定基床系數(shù)的試驗主要有3種：場載荷試驗、室內(nèi)三軸試驗及固結(jié)試驗。遺憾的是不論哪種方法， 其試驗條件和取值方法都缺少嚴格定義或統(tǒng)一規(guī)定。

1.2 按地基平均沉降反算。用分層總和法按土的壓縮性指標計算若干點沉降后取平均值S，得 K=p/ S 式中p為基底平均附加壓力，這個方法對把沉降計算結(jié)果控制在合理范圍內(nèi)是非常重要的。用這種方法計算的K不需要修正，JCCAD在“樁筏筏板有限元計算”中使用的就是這種方法。

1.3 經(jīng)驗值法。JCCAD說明書附錄中建議的K值。

2 結(jié)合工程實例，討論K的合理取值

2.1 工程概況。遼寧省盤錦市某食堂建設(shè)工程，結(jié)構(gòu)類型為二層框架結(jié)構(gòu)，建筑高度8.7m，建筑面積1304m2?，F(xiàn)將場地各巖土層特征從上至下分述如下：第1層雜填土：雜色，為場地平整時回填的砂礫、瀝青塊及原來舊樓房基礎(chǔ)，厚度為0.60m～0.80m，該層在設(shè)計時要全部清除。第2層粉質(zhì)黏土：呈軟塑～可塑狀態(tài)，土質(zhì)較均勻，厚度為1.90m～2.20m，該層為主要持力層。第3層粉砂：呈松散～稍密狀態(tài)，厚度1.20m～1.40m。第4層黏土，厚度2.60m～2.80m。根據(jù)擬建場地工程特點及場地的巖土工程條件，本工程建議采用淺基礎(chǔ)，基礎(chǔ)形式為條形基礎(chǔ)。

表1 K取不同值地梁最大反力與最小反力差值

2.2 K值如何選取。條形基礎(chǔ)梁高度取1000mm，約為柱距的1/6，地基反力分布均勻。天然地基下粉質(zhì)黏土軟塑～可塑黏土基床反力系數(shù)K值可取1.0×104kN/m3～ 4.0×104kN/m3，本工程計算采用K=1.0×104，2.0×104，4.0×104三種情況計算條形基礎(chǔ)，根據(jù)地基反力分布圖來討論K取何值比較合理。基礎(chǔ)計算模型取三種不同K值，得到地梁反力圖對比可知，當K=10000時，地梁最大反力與最小反力值相差一般不超過20%，工程設(shè)計中可近似認為地基反力分布較均勻，符合工程實際。當K=20000時，地梁最大反力與最小反力值相差基本都超過20%，地梁反力分布不均勻。當K=40000時，地梁最大反力與最小反力值相差基本都在50%左右，地梁反力分布更加不均勻，此時所取的地基反力系數(shù)值已經(jīng)不符合實際工程情況。②軸情況特殊，在K=10000是就出現(xiàn)地基反力分布很不均勻的情況，這是因為建筑功能影響。此食堂二層有個大餐廳，考慮到使用要求，在②軸與B軸相交處抽掉一個柱子，這樣得到②軸兩端柱子和中間柱子的軸力相差不多，導(dǎo)致端部地基反力很大，而中間地基反力很小。實際上地基梁剛度很大，兩端反力相差不會很大，此軸最后所得計算結(jié)果與實際不符，設(shè)計中應(yīng)該注意。地基反力系數(shù)K取不同值時，地梁彎矩也不同?；咀兓闆r是K值越大梁端負彎矩越小，6m跨的正彎矩變大，7m跨的負彎矩變小。

結(jié)語

由上面實例看出基床反力系數(shù)取值直接影響基礎(chǔ)梁配筋結(jié)果，對整個基礎(chǔ)工程造價也起著決定性影響。設(shè)計師可以根據(jù)計算結(jié)果和以往設(shè)計經(jīng)驗取得合理值。

[1]GB50007-2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

[2]周宏磊，張在明.基床系數(shù)的試驗方法與取值[J].工程勘察，2004（02）：11-15.

[3]劉艷華.基床系數(shù)的室內(nèi)外測試方法分析與研究[J].巖土工程技術(shù)，2004，18（05）：244.