地基的变形和稳定性验算

8.6.1 地基的变形验算

地基在荷载或其他因素的作用下，要发生变形（均匀沉降或不均匀沉降），变形过大可能危害到建筑物结构的安全，或影响建筑物的正常使用。为防止建筑物不致因地基变形或不均匀沉降过大造成建筑物的开裂与损坏，保证建筑物正常使用，必须对地基的变形，特别是不均匀沉降加以控制。《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）规定，对设计等级为甲级、乙级和有下列情况之一的丙级建筑物均应作地基变形验算：

（1）地基承载力特征值小于130k Pa，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）相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；

（5）地基内有厚度较大或Д 不均的填土，其自重固结未完成时。

一般根据结构类型、整体刚度、体型大小、荷载分布、基础形式以及土的工程地质特性，计算地基变形Δ值，要求其不超过相应的允许值[Δ]值，即

Δ≤[Δ]（8-23）

式中，[Δ]为地基的允许变形值，见表8-4。

表8-4 建筑物的地基变形、 值

续表

注： ①有括号者仅适用于中压缩性土。

②L为相邻柱基的中心距离（mm），Hg为自室外地面起算的建筑物高度（m）。

地基的允许变形值按其变形特征可以分为以下几种：

（1）沉降量—独立基础中心点的沉降量或整幢建筑物基础的平均值；

（2）沉降差—相邻两个柱基的沉降量之差；

（3）倾斜—独立基础在倾斜方向基础两端点的沉降差与其距离的比值；

（4）局部倾斜—砌体承重结构沿纵墙6～10m内基础两点的沉降差与其距离的比值。

由于建筑地基不均匀、荷载差异很大、体型复杂等因素引起的地基变形，对于砌体承重结构应由局部倾斜值控制；对于框架结构和单层排架结构应由相邻柱基的沉降差控制；对于多层或高层建筑和高耸结构应由倾斜值控制；必要时尚应控制平均沉降量。

在必要的情况下，需要分别预估建筑物在施工期间和使用期间的地基变形值，以便预留建筑物有关部分之间的净空，并考虑连结方法和施工顺序。此时，一般多层建筑物在施工期间完成的沉降量，对于砂土可认为其最终沉降量已完成80%以上，对于低压缩黏性土可认为已完成最终沉降量的50%～80%，对于中压缩性土可认为已完成20%～50%，对于高压缩性土可认为已完成5%～20%。

表8-4列出了建筑物的地基变形允许值。从表中可见，地基的变形允许值对于不同类型的建筑物、不同的建筑物结构特点和使用要求、不同的上部结构对不均匀沉降的敏感程度以及不同的结构安全储备，有着不同的要求。

8.6.2 地基稳定性验算

某些建筑物当承受较大的水平荷载和偏心荷载时，有可能发生沿基底面的滑动、倾斜或与深层土层一起滑动。如建于1941年的加拿大特郎斯康（Transcona）谷仓，因不了解基础下有厚达16m的软黏土层，迅速加载，超过了地基的极限承载力，使建筑物失去稳定，地基发生整体滑动破坏。如果地基土层本身倾斜，则更易发生整体滑动破坏。《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）规定，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；对基坑工程应进行稳定性验算。

地基稳定性可采用圆弧滑动面法进行验算，最危险的滑动面上诸力对滑动中心所产生的抗滑力矩与滑动力矩应符合下式：

式中 MS——滑动力矩；

MR——抗滑力矩。

图8-18 基础外缘至坡顶水平距离示意图

位于稳定土坡坡顶上的建筑物，当垂直于坡顶边缘线的基础底面边长小于或等于3m时，其基础底面外边缘线到坡顶的水平距离a可按下式计算（图8-18），但不得小于2.5m：

条形基础

矩形基础

式中 a——基础底面外边绿线至坡顶的水平距离，m；

b——垂直于坡顶边缘线的基础底面边长，m；

d——基础埋置深度，m；

β——边坡坡角。

当基础底面外边缘线至坡顶的水平距离a不满足式（8-25）、式（8-26）的要求时，可根据基底平均压力按式（8-24）确定基础距坡顶边缘的距离和基础埋深。当边坡坡角大于45°、坡高大于8m时，尚应按式（8-24）进行土坡稳定验算。