彭安宁钱力航
（中国建筑科学研究院北京100013）
[播要】介绍（高层建筑箱形与筏形基础技术规范）（JGJ6-99）的有关背景资料.规范第一章至第四章内容对于高层建筑基础方案的选择与确定是重要的，直接与基础工程的合理性、经济性和安全性密切相关.
[关键词】高层建筑基础箱形基础夜形基础地基勘察地基承藏力沉降计算
The background of Technical Code for Tall Bailding Box Fomndarions αnd Rafr Fondarioms is intro duced in the First Lecture. Readers can briefly understand the developing of foundation engineering forhigh-rise building in china. The content of chapter 1 to chapter 4 are included. The soil investigation umoj o uops a o uuod a ae aq pmp aue ssfeue as pue ee uuq dation plan snd closely relatimg to economy and sefety.
Keywords: foundastion; bigh-rise building: box foundation: rsft foundation; soil investigation: bearing capacity isetlement analysis
箱形基础进行了大量修订补充外，还增加了夜形基础、柱-箱、桂-筏基础.与JGJ6-80相比.不仅内与形基础技术规范）（JGJ6-99）（以下简称规范）容上扩展量大，而且容纳了近年来我国工程建设中 的先进科研测试成果和工程实践经验，具有较高的理论水平和实用性.为便于广大设计人员更好地理解，运用规范JGJ6-99，我们编写了本讲座，也是我们参加编制工作的一些体会，仅供大家参考.
一、概述
1999年11月1日正式实施的（高层建筑箱形是（高层建筑箱形基础设计与施工规程）（JGJ6-80）的发展及延续，也是国内高层建筑发展的促进的结果.20世纪七十年代国内的高层建筑主要为10一12层板楼，八十年代则主要为12-16层板楼和16 -18层塔楼.结构体系主要有框架、框架-剪力墙和剪力墙，平面布局较为简单规整，箱形基础的应用十分普遇.规程JGJ6-80是适应当时的需要面编 新的.八十年代末期二十层以上的高层建筑迅速发展，建筑层数突骏60层，高度突破200m.由于高层建筑要满足商业、办公等活动的需要，大开间、大柱体结构和其它新型结构体系也相继出现，建筑的平、 网的建筑得到发展，除了传统的三大结构体系外，赞立面也由过去靠用的矩形向复杂的造型发展，规程JGJ6-80已不能满足设计工作的需要.因此，中国 建筑科学研究院会同北京市建筑设计新究院、北京市融察设计研究院、上海市建筑设计研究院、中国兵器工业需察设计研究院、辽宁省建筑设计研究院和北京建工集团总公司等单位编制了新的行业规范 JGJ6-99，以代替规程JGJ6-80.
二、总则
总则主要强调制定本规范的目的、适用范图、必须考虑的重要原则以及与其他现行有关标准的相可 关系，应该引起设计人员的重视.
1.0.2条指出*本规范适用于高层建筑箱形和筏形基础的勘客、设计与施工”，而规程JGJ6-80则主要是用于设计与施工.之所以把勘察也包括选 来，主要是考速到高层建筑基础汇程在整个建筑程中的重要性，考虑到它对整个工程的经济性和安全性都有很大的影响，综合考虑期察、设计与辨1更有利于产生合理的设计方案.
1.0.3条仍然强调了综合考虑各种因素进行设计与施工的概念，面且特别要求考虑与相邻建筑的相互影响.因为沉降的影响继而引起高层建筑的颜 斜、基础及结构物的内力变化，危及建演物的安全或正常使用.面高层建筑基础施工导致相邻建筑报
规范JGJ6-99与规程JGJ6-80相比，除了对
环，甚至毁坏的例子更是时有发生，经济损失巨大.对此必须事前考虑，并采取有效措施.首先必须准确预估相互影响的程度，分析可能引起的后果，然后考虑基坑开挖时的坑壁支护间题，进行合理的支护 设计与施工.另一项必要的工作就是与施工同步进行监测，主要包括原有建筑和新建筑的沉降观测、裂并常，及时采取措施，实践证明这是十分有效的. 缝监测、基坑的垂直与水平位移蓝测等.一旦发现
线范）（GBJ108-87）、《地下防水工程施工及验收规范）（GBJ208-83）《建筑工程质量检验评定标准）(GBJ301 - 88).
三、规范JGJ6-99中箱筏基础的定义
规范所指的箱形基础是指由底板、顶板、侧增及一定数量内隔编构成的整体刚度较好的单层或多层钢筋混凝土基础.在规范以后的条文中，对增体的 数量、墙体和顶、底板的最小厚度、墙体开润等都作了明确的规定.符合这些规定的才是规范所指的箱基.关于筏形基础的规定则没有这样严格.之所以法相一致的. 对籍基有这样严格的定文，是与规范规定的计算方
本条强调的第二个问题是考虑地基基础和上部结构的共同作用问题，这是一个比较复杂的问题.这两个问题都具有很强的学术性，至今尚未能圆满 首先是考虑还是不考虑，其次就是怎样考虑更合理.解决.但过去的经验表明，JGJ6-80计算整体弯曲考虑上部结构与箱形基础共网作用的经验公式是有 效且安全的.由于上部结构参与工作，一般能使箱形和筏形基磁的最大弯矩降低20%左右.当然，这里采用的是简化公式，规范并不限制设计人员采用其他有效的计算方法.
四、地基动察
-99增加了较多内容.多年来，高层建筑工程实践 JGJ6-80关于地基勘察的规定只有5条，JGJ6使人们逐渐认识到地基基础和地基勘察的密切关系和重要性.需察报告应提出可采用的基础和基坑支护的建议方案.设计人员还应根据建筑物的重要 性、地基的复杂程度、上部结构的状况和施工条件进行综合分析，最终决定采用何种方案，也可根据需要提出勤察要求，甚至补勘.
JGJ6-80对其适用范围作了限制，即适用于层数在20层以下、建筑高度不超过60m的高层建筑.作此限的主要原因是当时采用的实测资料多为此 范图内的高层建筑，而且当时高层建筑还比较少，对更高的建筑缺乏直接的设计施工经验.经过十多年计其数，我们已经能够从中总结出足够的经验，再作 的飞速发展，我国已建成的高层和超高层建筑已难类似JG]6-80的限制就没有必要了.
作为高层建筑的地基，稳定性和均匀性是最为重要的两个条件，撕探点的布置主要就是以此为依据.规范JGJ6-99规定单高层建筑勘探点不应少于5个，比JGJ6-80的规定增加了一个.这与 《高层建筑岩土工程勤察规程》的规定“每一单体的一级高层建筑，防探点数量不应少于6个，二级高层的4个点，对评价一个场地的地质情况常感不足，如 建筑不应少于4个“也略有区别.按JGJ6-80规定图1所示矩形基础，如果比较长，仅四角布孔，绘制地质剖面图就比较图难，如果是5个孔，即在中心布一个孔，情况就好得多.当然，如果建筑物的基础平 面面积较大，或者体型较复杂，转角点较多，就需要布置更多的期探点了.
总则最后一条说明了规范JGJ6-99与国家现行有关标准的关系.由于是强制性行业标准，规范 中有明确规定的都应执行本规范：凡在规范中未列入面设计中必须涉及的问题，都应按国家现行其它有关的规范和标准执行.
关标准有：（工业与民用建筑工程地质勘察规范） 与规范JGJ6-99关系较为密切的国家现行有（TJ21-77）、《岩土工程勘察线范）（GR50021-94）、地区工程地质勤察规范）（JGJ83-91）、（建筑地基基 （高层建筑岩土工程勤察规程）（JGJ72-90）、《软土础设计规范）（GBJ7-89）、《建筑桩基技术规范）（JGJ94-94）、《建筑结构荷载规范）（GBJ9-87）、（建 筑抗震设计规范）（GBJ11-89）、《混凝土结构设计规范）（GBJ10-89）、（钢混凝土高层建筑结构设及验收规范）（GBJ50204-92）、（地下工程防水技术
范给出了计算公式为： 关于勘探点的深度规
（1）控制性勘探点
（2）一般性勘探点图1探点布置示意图
及验收规范）（GBJ202-83）、《混酸土结构工程施工深度；d为基础埋置深度：b为基础底面宽度：a； 式中：d为控制性勘探点深度：d为一般性勘探点为与土层有关的经验系数.
关于平板截荷试验.由于其压板面积较小，影示压缩层范围内土的压缩 瑞深度浅，也很难准确表性.如有条件，最好能对不同深度处的土层进行载房楼工程，采用平板截荷试验所得压缩模量也&著缩模量. 低于用实测沉降反算的压
这两个公式很明确，但基础底面宽度的确定常常引起误解，造成不必要的液费.许多高层建筑的主楼与稻房的基础埋深相同，导致基暗宽度很大， 这时6的取法就会因理解不同而异.在此应指出，在取5值时，应考虑主楼基确与据房基础的受力关础总宽80m，面主楼基础仅宽30m，且不与裙房基础 系.考虑它们的整体性以及基础刚度.如某工程基形成一个整体基础，这时如果取80m就没有必要了；如果裙房基础的宽度不很大，且与主楼基础连为度，此时如果仅以主的宽度30m作为值也是不 一体，从受力的角度看，背定会影响地基的压缩层深合适的.
图2确定航期图结 压力的kgp曲线
本章第3.4节是关于地下水的内容.地F水的资料不仅设计基坑支护必不可少，而且对基础本身 本十分重要.国内由于抗渗、抗浮设计失误查成的工程事放郡普发生过，设计时一定要重视这些问题计算水的浮力时应注愈，在渗透系数大的地基中，浮力比较明确地符合阿基米德原理，水的浮力为p Yh、式中，Y为水的重度，h为基础底面至地下水位的距离.耐在渗透系数小的地基中，浮力的大小很难准确确定.实测资料表明，建筑物所受的浮力小于水柱高度，但具体数值很难确定、因此设计 时仍按上式计算为宜，使之有一定的安全储备，
本章第3.3节的室内试验与现场原位测试具有较大的难度和工作量.高层和超高层建筑基底压力 一般较大，常规土工试验确定的物理力学参数往往不能满足设计要求.因此，第3.3.1条一开始就强调室内压缩试验的最大压力值应大于土的自重压力 与预计的附加压力之和，高层建筑基础一般都具有保理的特点，总沉降主要包括网弹再压缩和盟结沉沉降量的50%，因此在沉降计算中必须考虑回弹再 降在北京地区实满某工程的目弹冉压驿量接近总压缩问题.
进行回弹再压缩试验是必要的，本规范还要求试验压力应模损实际加卸萄的应力状态，关于前期 固结压力试验的问题，由于考虑土的应力历史，按不阿的固结状态进行沉降计算是国际上通用的方法，因此对于重大工程和有科研价值的工程仍有必要进 行该项试验，以取得沉降计算参数.但是前期固结压力试验比较璀做，对取土的质量要求较高，荷载大（3.0~5.0MPa），时间长，面且确定前期固结压力p（图2）的方法还不够成熟，较难得到准确的结果. 所以在规范中没有将前期图结压力试验列为必须进行的试验项目.
五、地基计算
主要的两个问题.由于高层建筑敢心高，在频斜本 地基的强度和变形计算是高层建筑基磁设计益相等的条件下高层建筑的重心编离基账形心的期离比非高层建筑大.从而导致基底附加力矩大、 班边缘最大、最小压力的比值（P/P）增大，进步引起更大的倾斜.地基的稳定性主要包括抗倾覆稳定性和抗滑移稳定性，排除不良地质条件（不均）性病足不了要求的情况，从国内外资料和实际践查 地基液化土.）在平原地区般不会出观稳定结果看还未发现在均匀地基上叁定导效破坏的例到不良地质条件则应另当期论.稳定性验算对于山 子，如天津、上海软土地区亦未发现此类例子.但遇区地基则是非常重要的问题.综上所述，不霍理解第4.0.1条的规定“箱形和夜形基础的地基应进行承载力和变形计算，必要时应验算地基的稳定性，
第3.3.3条现定“当需确定一级建筑物或有特殊要 规范较重视现场原位测试，并作了明确规定.求建筑物的地基承藏力和变形计算参数，应进行平板载荷试验”.室内试验的试样体积约为100cm，避免的抗动，试验结果很难准确.例如西安小雁塔 而所代表的土层体积常达上千m”，加之取土时难以工程，根据室内试验参数计算沉降量为60.18mm（平均压缩模量为6.52MPs），而实测沉降量仅为 31.4mm反算压缩横量为11.056MPa；北京建医门外16号公寓反算模量是室内试验结果的2.4倍.
规港JGJ6-99一个较大的进步是将抗震设防区天然土质地基上的箱基和疫基埋深由JGJ6-801/15、但是前提是必策考虑建筑物的高度、体型地 规定的不宜小于建筑物高度的1/10改为不官小F基土质、抗震设防烈度等因素.高度高、体型复杂.
应大一些，且必须满足抗倾覆和抗滑移的要求. 地基土质较差、抗震设防烈度较高的高层建筑埋深
计算公式如下： 规范给出的第二个箱形和形基暗的最终沉降
我国高层建筑经过儿十年的发展，高度比七十年代有很大提高，如果仍然控制在1/10，对有的建 筑物基础埋深就过大了，会造成很大的滚费，而且二十多年的设计经验和科研或果也表明，关于1/15的规定是合适的.规范的编制说明对此已有表述.
(4.0.7)
该公式是总应力法，采用变形模量E和基础底面总压应力计算沉降，该公式从理论上讲简便明确.由于采用的是总应力，计算结果包括了回弹再压缩变形.变形模量最好由载荷试验或其他可行的现场 土工试验求得，如能得到不同深度范围的E，则计算结果更为准确.
长）亦作了“不宜小于建筑物高的1/18的规定. 本现范对整箱或链夜基础的埋置深度（不计桩这一规定也是通过大量的工程实践，经过统计分析和典型工程的试算以后得到的，既安全可靠，又经济合理.
人员多提供一个可以选择使用的方法.当然如果在 规范提供了两个沉降计算公式，目的是为设计设计计算时期察单位提供了EE'，和E.等比较完整的资料，则可以按两个公式分别计算，然后根据地 区经验综合分析，作出判断，以便对沉降的预估更接近实际.
关于基础底面压力设计值的规定主要有两点需要注意：一是要求P0.即基础底面边缘的最小压力设计值不能小于零.这条规定对非高层建筑的 基础是没有的，因为高层建筑的高度高、重量大，本身对倾斜的要求和对抗频疆稳定性比较高.二是规定”当基础底面地囊组合的边缘意小压力出现零应25%”，与（建筑抗震设计规范）的规定一致.对链箱 力时，零应力区的面积不应超过基础底面积的或桩筏基础在出现零应力区实际上是拉应力区时，应验算链的抗拨力.
规范第4.0.8条规定“按公式（4.0.7）进行沉降计算时，沉降计算深度=按下式计算”：
(4.0.8)
式中：x_为与基础长宽比有关的经验值：为折减系数，与基醋长宽比有关：3为调整系数，与地基土类别有关.
式（4.0.8）是根据“高层建筑基础地基压的研究成果总结出来的.研究结果证实：1）荷载的增大对地基压缩层深度影响甚微，主要 影响总沉降量，图3为上海、北京及原苏联的实测结果：2）地基压缩
规范JGJ6-99给出的第一个箱形和夜形基础的最终沉降量计算公式：
( a # -1 1 )(4.0.6)
与《建筑地基基础设计规范）的算式相比增加了考虐且弹再压缩变形的一项P/E.因为高层建筑 一般采用多层地下室，其理置深度大，由此引起的地基回弹再压缩变形相应也比较大，往往占总沉降变形量很大比例，如果不考虑回弹再压缩变形，星然是零的情况、如果采用原来的沉降计算公式就计算不 不合适的.有时还会遇到基底附加压力小于或等于出沉降变形.实际观测结果表明，即使是完全补偿沉降实际上就是同弹再压缩.关于回弹再压缩，间 基础，基底附加压力为零，也会发生沉降变形，这种题提出比较早，但室内试验和原位测试的资料比较少，对简便实用的计算方法的研究工作微得也不多，规范提供的公式也是近似的，规范进步之处是在最 终沉降量的计算中可以考虑回弹再压缩量.关于考虑回弹影响的沉降计算经验系数，由于目前积累的资料比较少，还不能给出一张表，有待今后逐步积累和完善.在暂无经验的地区，可先按=1考虑.
图3压箱层保度与荷载的关系
层深度与基础宽度密切相关，6>10m时，两者呈真线关系，见图4：3）地基压缩层深度与地基土类别有关，随地基土粗颗含量的增多，压缩层深度减小.
除规范规定的两种方法外，压缩层深度还有别的一些计算方法，如考虑士的应力历史，按不同的固结状态进行沉降计算，在国际上也是常用的方法.该法对土工试验技术有较高的要求，对于重大工程 和有科研价值的工程，可以考虑采用.
目前常用的沉降计算方法都是基于线弹性理论，将土假定为弹性匀质体.实际上土是由矿物颗粒、水和空气构成的三相体系材料，并且还具有随
机性、多变性等不定因素.因此计算[降量总是不很精确的，绝大多数情 况都是通过经验系数，来调整.还有一个值得设计人 员注意的间题是，现在国内各有关规德、包括地区规范
式中：E为土的弹性模量：B为垂直于计算方向的基础宽度：EI方上部结构和基磁的抗弯刚度
其中，EI为基础的抗弯刚度，E为垂直于B向形 成架抗力的杆件别度，∑EaA/12为垂直于B向的剪力墙有效抗弯刚度，A为增的高度，a为增的厚度
（3）根据K，查得系数1
图4压烟层际度与基宽度关系
（4）计算差异沉降s
和本规范，沉降计算结果反映的是未考虑基础刚度 的自由沉降，用此方法确定差异沉降量然是不合理的.见图5.由于未考虑基础刚度对弯曲变形的影响.计算结果奇大了差异沉降的数值，有时因此面舍 弃了天然地基方案.国内有关规范未列入差异沉降的计算方法，而对差异沉降值却又有所限制.美国混发土学会AC1（ACI Committee 436（1996）)推荐的计算方法可供参考：
计算结果表明，随着相对度系数K，的增加，沉路差减小得很快.
本章4.0.11条明确要求建在非岩石地基上的一级高层建筑，均应进行沉降观测.对重要和复杂的高层建筑，尚宜进行基坑回弹、地基反力、基础内许多建设单位不愿进行这方面的工作.实践证明. 力和地基变形等实测工作.但由干经济上的原因，这些测试工作对保证建筑物的安全很有益处.沉降观测要求建筑物沉降变形达到稳定标准才可以终 止，如北京地区规定100d沉降量不超过1mm为稳定标准.
图5差异沉降示意
方案的选择，安全性和经济性问题非靠突出，时外 本章是十分重要的一章，地基计算关系到基础研究资料表明，天然地基基础的造价仅为桩基础的17% ~ 67% .
（1）计算平均沉降量△H（即前面介绍的自由沉降计算方法）：
（2）计算刚度系数K
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题严重.
五、事故处理方案
针对该工程性身缺陷发生在浅部、缺陷桩比例大等特点，采用了以下处理方案：（1）将原桩距标高 下降500mm，原设计基底下0.6m厚灰土垫层改为1.0m厚砂石垫层，以利于下部饱和土的排水固结、提高地基承载力：（2）将原设计的砖基础改为明筋混 凝土条基，以增加结构抵抗不均匀沉降的能力.
六、几点建议
基础是隐蔽工程，施工质量的好坏直楼关系到建筑物的安全，对被基进行检测十分必要，建议 施工中做好以下几点：1）严格控制拔管速度，合呼别定施工方案：2）掌握混凝土注量，严禁技管后往械孔中二次灌注：3）保证成核混凝土的强度等级及水 泥、砂、石质量：4）强化质量管理，加强桩基检测.
（x）完整桩被形和频谱图（b）缺陷硅波形和频谱图
图2实测波形和颜谱血线图
未能及时发现间题.脊检测后，才发现桩基质量间
