我國建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范的修訂和發(fā)展

我國建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范的修訂和發(fā)展

0前蘇聯(lián)規(guī)范對(duì)我國基地基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的影響基礎(chǔ)的地理設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。地基基礎(chǔ)承受建筑結(jié)構(gòu)各種作用,是保證建筑物安全性和可靠性的基礎(chǔ)?！兜鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》是貫徹國家技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策,在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中做到安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、確保質(zhì)量、保護(hù)環(huán)境而制定的標(biāo)準(zhǔn),一方面保證建筑物的安全使用,另一方面又起到促進(jìn)地基基礎(chǔ)技術(shù)進(jìn)步的重要作用。建國初期,中國在經(jīng)歷多年戰(zhàn)亂后,工作重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到經(jīng)濟(jì)建設(shè)上來,百廢待興。當(dāng)時(shí)的工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)很少,幾乎為零。建筑結(jié)構(gòu)形式大多是以磚木結(jié)構(gòu)為主,最多3~4層。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大,建筑的體型和高度不斷地增大,在特定場(chǎng)地上建設(shè)大體量公共建筑和民用建筑的需求也在增加。這時(shí)我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)得到了前蘇聯(lián)的大力支持,派了大批專家來中國指導(dǎo)經(jīng)濟(jì)建設(shè),面對(duì)我國無設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的狀況,大量使用了前蘇聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。1956年國家建設(shè)委員會(huì)批準(zhǔn)頒布前蘇聯(lián)七種主要的蘇聯(lián)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范與規(guī)程,其中HNTY127-55《房屋和工業(yè)結(jié)構(gòu)天然地基設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范》作為地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范在我國推廣使用。但頒布執(zhí)行的文件中明確指出,規(guī)范中某些條文必須結(jié)合中國的具體情況進(jìn)行研究和修改,建議各單位在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合我國情況采用,凡不適合我國實(shí)際情況的地方,各單位自行研究處理。這是以說明前蘇聯(lián)HNTY127-55規(guī)范對(duì)我國的基本建設(shè)起到了重要作用,包括北京10大建筑在內(nèi)的若干建筑建成使用。當(dāng)時(shí)建筑物的層數(shù)不高,對(duì)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的要求并不復(fù)雜,但也有由于地基基礎(chǔ)的差異沉降引起的結(jié)構(gòu)樓板斷裂,基礎(chǔ)沉降過大影響正常使用的情況。鑒于前蘇聯(lián)規(guī)范的局限性,我國工程技術(shù)人員積極進(jìn)行研究工作,著手編制我國自己的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范。上世紀(jì)50年代末及60年代,我國科技工作者進(jìn)行了諸如土的基本性質(zhì)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試儀器設(shè)備及測(cè)試方法、地基承載力、地基變形、樁基承載力、軟土地基設(shè)計(jì)理論和施工處理技術(shù)多項(xiàng)研究,取得了大量資料,特別是解決三線建設(shè)中地基基礎(chǔ)問題積累了諸多經(jīng)驗(yàn),為我國編制自己的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1編制質(zhì)量控制規(guī)范的基本情況TJ7—74《工業(yè)與民用建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡稱TJ7—74規(guī)范)是我國工程技術(shù)人員編制的第一本全國地基基礎(chǔ)通用設(shè)計(jì)規(guī)范。根據(jù)國家建委的指示,《工業(yè)與民用建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》的編制工作于1971年10月開始至1973年3月完成,主編單位是國家建委建筑科學(xué)研究院,參加編制的單位有北京、上海、天津、江蘇、黑龍江、吉林、湖北、浙江、廣東、山西、陜西、四川、貴州、云南、新疆等省市、自治區(qū)建委(基建局)和冶金、一機(jī)、燃化、輕工等部所屬的勘察、設(shè)計(jì)、科研、施工及同濟(jì)大學(xué)、天津大學(xué)、哈爾濱建工學(xué)院、南京工學(xué)院等62個(gè)單位的干部、工人、技術(shù)人員、教師共98人。規(guī)范編制共分6個(gè)大組,包括勘察與地基承載力、凍土地基與基礎(chǔ)埋深、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算、山區(qū)地基、軟弱地基、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等。規(guī)范編制的原則方針是:(1)認(rèn)真貫徹執(zhí)行“鼓足干勁、力爭(zhēng)上游、多快好省建設(shè)社會(huì)主義”總路線,執(zhí)行“備戰(zhàn)、備荒、為人民”的戰(zhàn)略方針,“大中小并舉、多搞中小”的方針。(2)從我國七億人口出發(fā),從我國現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)水平出發(fā),從加強(qiáng)工農(nóng)聯(lián)盟出發(fā),從搞好三線建設(shè)和大中小型項(xiàng)目建設(shè)出發(fā),總結(jié)自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),打破洋框框,走我國自己工業(yè)發(fā)展的道路。(3)對(duì)數(shù)量眾多的中小型建設(shè)的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要提供實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的必要數(shù)據(jù)及處理措施,對(duì)大型建筑物的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)也要切合實(shí)際,力求計(jì)算簡化。在保證工程質(zhì)量的前提下,盡量節(jié)約工程造價(jià)。(4)已普遍推廣應(yīng)用、行之有效的新技術(shù),并有可靠的科學(xué)數(shù)據(jù),應(yīng)列入標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。已推廣應(yīng)用,實(shí)踐證明在一定范圍內(nèi)是成功的,并已取得一定科學(xué)數(shù)據(jù)的,在此次編制過程中經(jīng)過總結(jié)提高,可將有把握的部分列入標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范,但要說明其使用范圍和編制相應(yīng)的技術(shù)措施。根據(jù)上述編制原則,編制組結(jié)合地基基礎(chǔ)當(dāng)時(shí)實(shí)際情況,經(jīng)過反復(fù)調(diào)查研究,確定規(guī)范由總則、地基土的分類及允許承載力、基礎(chǔ)埋深、地基計(jì)算、山區(qū)地基、軟弱地基、基礎(chǔ)等7章組成。TJ7—74規(guī)范有以下幾個(gè)特點(diǎn):(1)從我國地質(zhì)情況出發(fā),根據(jù)20多年中我國各地為解決生產(chǎn)問題而進(jìn)行的大量載荷試驗(yàn)資料,經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析,編制出8種土類的允許承載力表,具有足夠的實(shí)踐基礎(chǔ),完全可以滿足中、小建筑物的地基設(shè)計(jì)需要。(2)在300余份沉降觀測(cè)資料的基礎(chǔ)上,劃出按地基允許承載力設(shè)計(jì)的范圍,基本上解決了分類設(shè)計(jì)的復(fù)雜問題,簡化了設(shè)計(jì)計(jì)算工作。(3)在一般地基設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,考慮到山區(qū)地基的軟硬不均,軟弱地基的變形過大問題等特點(diǎn),根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),分別采用以處理為主或者以加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)剛度為主的設(shè)計(jì)措施,將計(jì)算的普遍原則與地基的特殊條件相結(jié)合,使設(shè)計(jì)計(jì)算、地基處理、結(jié)構(gòu)處理和基礎(chǔ)選型密切聯(lián)系起來。(4)對(duì)于復(fù)雜的地基問題,如巖溶、土洞、滑坡防治、邊坡穩(wěn)定、凍害、大面積堆料等,均在總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了相關(guān)的措施。(5)吸收了國外計(jì)算中的合理部分,并按我國實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)加以修正或簡化,如沉降計(jì)算公式、擋土墻公式、觸探、地基允許變形值等,使其“洋為中用”。(6)原則性與靈活性相結(jié)合。全國規(guī)范只能就大量的、普遍的地基問題加以原則規(guī)定。對(duì)于某些特殊情況,規(guī)范規(guī)定可根據(jù)具體情況,結(jié)合試驗(yàn)和當(dāng)?shù)爻墒旖?jīng)驗(yàn)綜合確定,使各單位在設(shè)計(jì)時(shí)既有所遵循,又給予一定的靈活性,有利于發(fā)揮其積極性。TJ7—74規(guī)范在相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)對(duì)我國地基基礎(chǔ)領(lǐng)域工程建設(shè)發(fā)揮了巨大作用,解決了量大面廣的工業(yè)與民用建筑設(shè)計(jì)問題,對(duì)復(fù)雜公共建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)也提出了切實(shí)可行的方法。規(guī)范編制組在規(guī)范編制工作中,也對(duì)編制工作中某些經(jīng)驗(yàn)不足、不完整,具有局限性的問題加以總結(jié),提出了地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中亟待解決的問題有:①觸探的定型與應(yīng)用(包括測(cè)定樁尖阻力);②抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)與地基強(qiáng)度計(jì)算;③地下水對(duì)土與基礎(chǔ)的侵蝕性;④反復(fù)荷載及風(fēng)荷載對(duì)土的強(qiáng)度及基底壓力的影響;⑤基礎(chǔ)寬度、埋深與允許承載力的關(guān)系;⑥凍土的凍切作用與防凍脹材料;⑦凍土的融化下沉與基礎(chǔ)埋深;⑧鄰近建筑物或地面荷載對(duì)建筑物沉降影響。⑨基礎(chǔ)與承臺(tái)(包括杯口)的內(nèi)力分布分析與配筋計(jì)算;⑩地基梁板內(nèi)力分析與設(shè)計(jì);擋土墻壓力與設(shè)計(jì);滑坡預(yù)測(cè);高層建筑地基計(jì)算與箱形基礎(chǔ)設(shè)計(jì);打樁設(shè)備定型化與動(dòng)力試樁公式;群樁計(jì)算。與前蘇聯(lián)規(guī)范HNTY127-55對(duì)比,我國TJ7—74規(guī)范在內(nèi)容上增加了山區(qū)地基、軟弱地基、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)內(nèi)容,這是我國工程技術(shù)人員針對(duì)具體土質(zhì)、地基特性提出的具有國際先進(jìn)水平的成果。2規(guī)范對(duì)地基承載力的設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)根據(jù)原國家建委(81)建發(fā)設(shè)字第546號(hào)文件的要求,由原城鄉(xiāng)建設(shè)環(huán)境保護(hù)部會(huì)同有關(guān)部廳對(duì)TJ7—74《工業(yè)與民用建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行修訂,更名為TJ7—89《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡稱為GBJ7—89規(guī)范)。由建設(shè)部中國建筑科學(xué)研究院會(huì)同有關(guān)科研、設(shè)計(jì)、勘察單位和高等院校參加了修訂工作。在對(duì)TJ7—74規(guī)范遺留問題的深入研究基礎(chǔ)上,GBJ7—89規(guī)范對(duì)TJ7—74規(guī)范做了較大的補(bǔ)充和修改,主要內(nèi)容有:(1)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GBJ68—84《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》的要求,規(guī)定了設(shè)計(jì)原則和計(jì)算方法。按照國家標(biāo)準(zhǔn)GBJ83—85《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通用符號(hào)、計(jì)量單位和基本術(shù)語》的規(guī)定,修改了符號(hào)、計(jì)量單位和基本術(shù)語。(2)對(duì)土的分類和描述做了部分修訂,規(guī)定了砂土的下限,增加了粉土一類,修訂了紅粘土的定義。(3)增加用巖石單軸抗壓強(qiáng)度確定巖石地基承載力的方法,取消老粘土和新近沉積粘性土的承載力表,增加粉土承載力表,修訂了紅粘土承載力表,采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法確定土的工程特性指標(biāo)。(4)修訂我國季節(jié)性凍土標(biāo)準(zhǔn)凍深線圖,補(bǔ)充了不同凍脹類型地基防凍害措施。(5)驗(yàn)算軟弱下臥層,采取上、下層土的壓縮模量之比確定壓力擴(kuò)散角。(6)補(bǔ)充建筑物的地基變形允許值,修正沉降計(jì)算深度的確定方法,調(diào)整沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。(7)修訂擋土墻主動(dòng)土壓力的計(jì)算方法。(8)補(bǔ)充高杯口基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算,增加柱下條基和墻下筏基的內(nèi)容。(9)補(bǔ)充擴(kuò)底樁,增加樁基嵌巖石的承載力計(jì)算,修訂樁基礎(chǔ)承臺(tái)受彎承載力計(jì)算。GBJ7—89規(guī)范修訂期間,JGJ6—80《高層建筑箱形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》、JGJ4—80《工業(yè)與民用建筑灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》相繼頒布,地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范的內(nèi)容作了相應(yīng)調(diào)整。GBJ7—89規(guī)范與TJ7—74規(guī)范相比,內(nèi)容上更完整,TJ7—74未解決的問題得到了較好地處理。雖然GBJ7—89規(guī)范也存在許多不足,但由于過于強(qiáng)調(diào)地基設(shè)計(jì)與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)表達(dá)的一致性,GBJ7—89規(guī)范對(duì)地基承載力設(shè)計(jì)值的調(diào)整無法真正實(shí)現(xiàn)分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)的荷載效應(yīng)基本組合條件,而采用了相對(duì)安全的處理方法。例如,當(dāng)計(jì)算所得的地基承載力設(shè)計(jì)值f<1.1fk時(shí),可取f=1.1fk等(結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載效應(yīng)基本組合的綜合分項(xiàng)系數(shù)為1.25~1.27)。在術(shù)語表達(dá)中,“設(shè)計(jì)值”、“標(biāo)準(zhǔn)值”等概念在各本規(guī)范表達(dá)不完全一致,造成設(shè)計(jì)人員的理解困難。3國外經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范上世紀(jì)90年代,隨著我國基本建設(shè)的飛速發(fā)展,高層建筑已占有城市建設(shè)的很大比例;地下空間開發(fā)利用使得基坑深度越來越深,最深可達(dá)地下6層;大面積基礎(chǔ)上建有多幢多層和高層建筑的工程項(xiàng)目,開發(fā)也隨著地下車庫、地下商場(chǎng)的需求越來越多,對(duì)建筑和地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提出了多方面的要求。同時(shí),各地區(qū)地基基礎(chǔ)工作者在積累了大量工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了總結(jié)提高,地基基礎(chǔ)領(lǐng)域的地方規(guī)范也在部分省市、自治區(qū)產(chǎn)生,對(duì)國家標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容調(diào)整提出了新的要求。1997年初,在建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額司的主持下,分別在福建、上海、天津召開了部分地基基礎(chǔ)專家研討會(huì),針對(duì)GBJ7—89規(guī)范使用情況進(jìn)行了調(diào)查研究,根據(jù)建設(shè)部建標(biāo)(1997)108號(hào)文件的要求,由中國建筑科學(xué)研究院會(huì)同有關(guān)設(shè)計(jì)、勘察、施工、研究和教學(xué)單位23個(gè),對(duì)GBJ7—89《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行修訂。修訂組對(duì)概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中兩種極限狀態(tài)的使用范圍和計(jì)算方法進(jìn)行了專題研究,明確按地基承載力確定基礎(chǔ)底面積及埋深或按單樁承載力確定樁數(shù)時(shí),傳至基礎(chǔ)或承臺(tái)底面上的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合。相應(yīng)的抗力應(yīng)采用地基承載力特征值或單樁承載力特征值。計(jì)算地基變形時(shí),傳至基礎(chǔ)底面上的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合,不應(yīng)計(jì)入風(fēng)荷載和地震作用,相應(yīng)的限值為地基變形允許值。計(jì)算擋土墻、地基或斜坡穩(wěn)定時(shí),荷載效應(yīng)應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合,但其分項(xiàng)系數(shù)為1.0。在確定基礎(chǔ)或樁臺(tái)高度、支擋結(jié)構(gòu)截面、計(jì)算基礎(chǔ)或支擋結(jié)構(gòu)內(nèi)力、確定配筋和驗(yàn)算材料強(qiáng)度時(shí),上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載效應(yīng)組合和相應(yīng)的基底反力,應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合,采用相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)。規(guī)范修訂期間,修訂組認(rèn)真考察、學(xué)習(xí)和研究了國際上先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的內(nèi)容,對(duì)規(guī)范整體內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整,基本實(shí)現(xiàn)了與國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的接軌。修訂后的規(guī)范共10章22個(gè)附錄,主要修訂內(nèi)容是:強(qiáng)調(diào)按變形控制設(shè)計(jì)的原則,滿足建筑物使用功能的要求;細(xì)化巖石分類和地基土的凍脹分類;增加有限壓縮層地基變形和回彈變形計(jì)算方法;增加巖石邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)方法;增加復(fù)合地基設(shè)計(jì)方法;增加高層建筑筏形基礎(chǔ)計(jì)算方法;增加樁基沉降計(jì)算方法;增加基坑工程設(shè)計(jì)方法;增加地基基礎(chǔ)檢測(cè)與監(jiān)測(cè)內(nèi)容;取消殼體基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的規(guī)定;取消了不埋式筏板基礎(chǔ)的內(nèi)容。由于其成因、應(yīng)力歷史的不同,地基土的工程特性有較大差異。在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中應(yīng)更加強(qiáng)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的重要性,應(yīng)總結(jié)經(jīng)驗(yàn),提出適合本地區(qū)地質(zhì)特點(diǎn)的設(shè)計(jì)參數(shù)。近30年大規(guī)模工程建設(shè)積累了大量工程經(jīng)驗(yàn),全國近十幾個(gè)省市編制了地方標(biāo)準(zhǔn)。在這種情況下,GB50007—2002《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》取消了地基承載力表。4對(duì)國基基基設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容進(jìn)行修訂進(jìn)入新世紀(jì),我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程飛速發(fā)展,基本建設(shè)如火如荼,城市地下空間開發(fā)利用已成為城市可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容。這些需求給地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提出了新的要求,根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部建標(biāo)(2008)102號(hào)通知的要求,中國建筑科學(xué)研究院會(huì)同有關(guān)勘察、設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)以及科研、大專院校等有關(guān)單位對(duì)GB50007—2002《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行修訂。2009年10月對(duì)全國地基基礎(chǔ)領(lǐng)域的相關(guān)單位、個(gè)人征求意見,共發(fā)出征求意見稿300余份,并在網(wǎng)上登載征求意見。目前已收集各種意見600余條,規(guī)范修訂組正進(jìn)行整理,對(duì)提出的修訂意見進(jìn)行梳理,提出處理意見。此次修訂工作的主要內(nèi)容:(1)增加有關(guān)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的環(huán)境保護(hù)以及耐久性設(shè)計(jì)內(nèi)容;(2)增加抗浮設(shè)計(jì)原則;(3)增加大底盤基礎(chǔ)設(shè)計(jì)控制指標(biāo);(4)補(bǔ)充完善季節(jié)性凍土地基設(shè)計(jì)原則;(5)增加回彈再壓縮變形計(jì)算方法;(6)補(bǔ)充完善復(fù)合地基設(shè)計(jì)原則和檢驗(yàn)方法;(7)補(bǔ)充完善基坑工程設(shè)計(jì)內(nèi)容;(8