摘要：本文通过某工程实例中天然基础截面计算，对现行《建筑地基基础设计规范》中关于受剪承载力计算及公式进行探讨，同时对各地方规范公式进行对比及分析，探讨天然基础实际受剪时真实受力情况，使其在工程设计中达到安全、合理、经济。
关键词：天然基础，受剪承载力计算，剪切系数，阶高比
1.工程实例：
某中学高层综合楼，框架结构，采用天然基础，持力层为中风化砂岩层，其容许承载力特征值为1800kpa,柱截面800X800,柱底轴力标准值为10000KN，无覆土，砼强度等级C35，根据抗弯及抗冲切计算出来的基底大小为2.4X2.4m,基础采用一阶。
实例中短边尺寸2.4m大于0.8m+2X0.75m＝2.3m故按《建筑地基基础设计规范》（以下简称《地规》）（GB50007-2011）8.2.7条规定可不验算受剪承载力，即该基础高度是由冲切承载力计算决定的，从计算软件盈建科、MORGAIN来看均认为只要基础底面短边尺寸小于或等于柱宽加两倍基础有效高度的柱下独立基础可不计算受剪承载力，对此，笔者对天然基础关于抗剪承载力计算提出以下疑问：1、当基础底面短边尺寸大于柱宽加两倍基础有效高度的柱下独立基础时是否就不需要进行受剪承载力验算；2、按《地规》8.2.9条剪切系数0.7是否符合真实受力情况，合理性值得探讨。
2.天然基础的抗剪计算：
在现实工程中，天然基础传力明确，经济效益突出成为工程设计中首选的基础形式，根据试验结果及工程实践表明，土质地基承载力不高，一般在300KPa以下，冲切破坏锥体落在基础面以内时，基础的高度往往由冲切承载力决定，只要满足抗冲切承载力计算，一般就能满足抗剪要求。
翻开 《地规》的发行史来看，首先是不要求对天然基础受剪承载力计算，后来补充了该项计算，但仅仅是对基础底面短边尺寸小于或等于柱宽加两倍基础有效高度的天然基础进行计算，而对于大于柱宽加两倍基础有效高度的情况并未没有相关说明及规定，而桩基规范5.9.9指出：“柱（墙）下桩基承台，应分别对柱（墙）边、变截面处和桩边联线形成的贯通承台的斜截面的受剪承载力进行验算。”既然桩基承台要求进行抗剪验算，同样的以承受弯剪应力为主的天然基础就没有理由不作抗剪验算.
其实，天然基础是否要进行受剪承载力计算，《地规》3.0.2条已明确指出：所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定，承载力计算应包括受弯，冲切，剪切及受压承载力计算 ，由此可见，天然基础除进行受弯、受冲切和受压承载力计算外，还须对截面进行受剪承载力计算，以确保基础安全性。
3.各规范天然基础抗剪计算公式
对于地基承载力高的岩石地基，天然基础底面积相对较小，高宽比较大，基础高度通常是由抗剪承载力验算确定，但按《地规》抗剪公式计算所得基础高度很高，对比其它地方规范的抗剪公式，现行《地规》的抗剪公式略为保守。主要是因为抗剪计算公式（8.2.9-1）引用的剪切系数0.7偏低，而剪切系数0.7仅适用于刚度较小的一般梁板构件，不适用于刚度较大的承台和基础。所以，基础的剪切系数需作具体探讨，对比桩基及各地方规范，天然基础受剪承载力计算与阶高比(基础台阶宽度与其高度之比)有关。
(1)《地规》8.2.9条：当基础底面短边尺寸小于或等于柱宽加两倍基础有效高度时，应按下式验算柱与基础交接处截面受剪承载力：V s ≤ 0.70*βhs * ft * Ao（式 1.1）
(2)《广东省建筑地基基础设计规范》(DBJl5-31—2016) 9.2.9 条：当基础底面短边尺寸小于或等于柱宽加两倍基础有效高度时，应按下式验算距基础柱边ho/2或距变阶处ho/2截面的受剪承载力：V s ≤ 0.70*βhs * ft * Ao（式 1.2）
(3)《贵州建筑地基基础设计规范》（DBJ52/45-2018）第 8.2.2 条，当基础置于岩石地基上时，应验算柱边或墙边缘以及变阶处基础受剪承载力，受剪承载力验算公式如下：V s ≤1.4* (4-λ) /3* βhs *ft *b* ho（式 1.3）
4.各规范抗剪承载力公式计算结果对比及分析
以本工程天然基础为例按各规范抗剪公式计算结果：
通过以上计算结果列表来看，按（式 1.1）计算出来的基础高度最大，其次是按（式 1.3）计算的结果，贵州的地方公式是根据地区经验引入了一个修正系数，提高了截面抗力。再次是按（式 1.2）计算的结果，广东的地方公式也是根据工程实践和地区经验，对抗力效应做了一定程度的削减。
对比各地方规范关于天然基础受剪承载力公式，无论从计算方法还是计算模式都不尽相同。就目前来说设计中常用的还是（式 1.1），但根据此式计算出来的基础高度很高，特别是岩石地基上的天然基础，一般会达到2~3米，结果是安全的，但并不是最优的，安全有余而合理性不足，造成较大的浪费。
5.结语
综上所述，天然基础无论其阶高比是否大于1均应按照规范要求对其进行受剪承载力的验算，基础高度需要通过受冲切及受剪承载力计算包络确定的，不能简单地认为只要基础底面短边尺寸大于柱宽加两倍基础有效高度的柱下独立基础就可以不用进行受剪计算，这样往往会造成工程质量隐患。
此外，对各地方规范关于天然基础受剪承载力计算公式和结果进行对比及分析，按《地规》式（1.1）引用的剪切系数0.7来计算基础高度是偏于保守的，计算结果虽安全可行的，但并不符合真实受力状态，使计算出来的基础截面高度过高，造成很大浪费及不合理，而广东和贵州地方规范根据大量工程实践和经验适当修正了抗剪验算公式，通过分析其原理，按深受弯构件的受力特点考虑了阶高比的影响，有效减少天然基础的高度。由此，笔者建议天然基础按广东地规式（1.2）验算距基础柱边ho/2或距变阶处ho/2截面处的受剪承载力比较合适且较为经济。
参考文献：
[1]《建筑地基基础设计规范 》GB50007- 2011
[2]《广东省建筑地基基础设计规范 》DBJ15-31-2016
[3]《贵州建筑地基基础设计规范》DBJ52/45-2018
论文作者:郑文乐
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第09期
论文发表时间:2019/7/23
标签：承载力论文; 基础论文; 高度论文; 截面论文; 公式论文; 底面论文; 系数论文; 《城镇建设》2019年第09期论文;