摘要：所有建造在地球上的工程结构物，都必须支承在一种称之为“基础”的结构构件上。基础为整个工程体系的一部分，它用来将其所承受的上部荷载及其自重传递至其下伏的土层或岩层。这些荷载会导致地基土体中原有应力状态的改变，在土体中产生附加于原有应力之上的应力（附加应力）。
关键词：基础定义 基础分类 地基承载力 沉降 沉降差
一、基础的定义
国标对地基和基础分别定义如下：地基—支撑基础的土体或岩体；基础—将结构所承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。美标对基础的定义几乎与国标一致：所有建造在地球上的工程结构物，都必须支承在一种称之为“基础”的结构构件上。基础为整个工程体系的一部分，它用来将其所承受的上部荷载及其自重传递至其下伏的土层或岩层。这些荷载会导致地基土体中原有应力状态的改变，在土体中产生附加于原有应力之上的应力（附加应力）。而原有应力则是指由土体自重及地质历史所形成的土体中的应力。
二、地基承载力
国标有地基承载力特征值（characteristic value）这个概念，即由荷载试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。地基承载力特征值可由荷载试验或其他原位测试、公式计算，并结合工程实际经验等方法综合确定。当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从荷载试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，尚应进行深宽修正，修正公式如下：
承载力的代表值包括了基本值、标准值、设计值和特征值，其定义分别如下：
地基承载力基本值：按照标准方法试验，未经数理统计处理的数据。
地基承载力标准值：在正常情况下，可能出现承载力最小值，系按标准方法试验，并经数理统计处理得出的数据。
地基承载力设计值：地基在保证稳定性的条件下，满足建筑物基础沉降要求所能承受荷载的能力。可由塑性荷载直接得到，也可由极限荷载除以安全系数得到，或由地基承载力标准值经过基础宽度和埋深修正后确定。
地基承载力特征值：正常使用极限状态计算时的地基承载力。即在发挥正常使用功能时地基所允许采用抗力的设计值。它是以概率理论为基础，也是在保证地基稳定的条件下，使建筑物沉降计算值不超过允许值的地基承载力。
由于岩土体与其他建材如钢筋、混凝土相比，其各项指标的变异性较大，并不完全适用与上部结构相同的概率极限设计方法，因此有了特征值这个概念。地基容许承载力、地基承载力设计值与特征值在概念上有所不同，但在使用含义上相当。
美标 当基础在荷载下出现最大承载力qult时，将会出现如下两种情况的破坏：基础沿一些旋转中心（可能沿铅锤线）旋转，在圆弧形滑动区周边产生剪切破坏；或是类似楔体刺入土中的破坏。因此，对基础设计的允许承载力qa建议取下面二者的小值：①控制沉降值在允许值范围内对应的极限承载力；②土体强度的极限承载力。基于剪切控制的允许承载力qa可由极限承载力q极限（基于土体强度的承载力）除以一个安全系数得到，即qa=q极限/SF。安全系数取决于土体类型（黏性土或无黏性土），土体参数值的可靠程度和结构物信息（重要性、使用要求等）以及专家建议等。
按最关键性的几种可能情况求得的设计荷载，其安全系数一般取2~3，具体如下：
设计荷载=RDDL+RLLL+RSS+HS (SF=3.0)
设计荷载=RDDL+RLLL+RWW+HS (SF=2.0)
设计荷载=RDDL+RLLL+REE+RSS (SF=2.0)
（Ri——荷载系数，DL——恒荷载，LL——活荷载，S——雪荷载，W——风荷载，E——地震荷载，HS——液体静压，EP——土压力）
许多其他可能的控制性荷载组合，包括0.5LL和DL，E和HS等也常被研究。通常对瞬时荷载，例如风荷载和地震荷载，取较小的安全系数，但不是绝对的。应该特别注意，岩土工程师在岩土勘探报告中建议的允许强度（承载力等），已经包含了安全系数。
三、基础的沉降
国标将地基变形特征分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜，对不同的结构体系以及不同的土体类别区别控制。对于砌体承载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。局部倾斜控制在0.002（中、低压缩性土）和0.003（高压缩性土），对于沉降差控制在0.0007L~0.005L（L为相邻柱基的中心距离，单位mm），对多层和高层建筑的整体倾斜按照其高度不同控制在0.002~0.004，对于高耸结构基础的倾斜根据高度不同控制在0.002~0.008。
一般多层建筑物在施工期间完成的沉降量，对于不同的土体所占最终沉降量的比例有所不同，对于碎石或砂土可认为已完成最终沉降量的80%以上，对于低压缩性土可以认为已完成最终沉降量的50%~80%，对于中压缩性土可以认为已完成20~50%，对于高压缩性土可认为已完成5%~20%。
美标将沉降一般分为瞬时沉降和固结沉降。瞬时沉降，即荷载施加后立即发生或在约7天的时间内发生的沉降；固结沉降，即与时间有关的沉降，其历时为几个月至几年，大多数工程的固结沉降历时一般为3~10年。瞬时沉降分析适用于饱和的S≤90%的所有细粒土（包括粉土和黏土）以及具有较大渗透系数的所有粗粒土（比如渗透系数超过10-3m/s）。固结沉降分析适用于饱和的或基本饱和的所有细粒土，可应用固结理论进行分析。对于这些土，一般必须对其沉降以及大部分沉降完成所需的时间进行估算。
四、总结
通过以上几点比较，不难发现国标和美标对地基基础的设计既有相同和相似之处，又有不同之处。不管是国标还是美标，对地基承载力和沉降控制这两大关键点均有控制要求，其理论依据是相同的，但其计算公式和计算过程不相同，控制的侧重点也不尽相同。因此，我们在进行基础设计时，要采用统一的标准体系进行设计计算和检验，不可将两者规范体系互为混用。在两国各自的规范体系下进行设计的工程也都不计其数，绝大多数的建筑物都仍在安全使用，所以，并不能得出美标标准高于国标标准，或是国标标准高于美标标准的结论。
参考文献
［1］《建筑地基基础设计规范》
［2］《建筑结构荷载规范》
［3］《Foundation Analysis and Design5th Edition》——Joseph E. Bowles
［4］《ASCE 7-10 Minimum Design Loads for buildings and other Structures》
［5］《ACI 318-14 Building Code Requirements for Structural Concrete》
【作者简介】姓名：叶永鹏工作单位：山东电力建设第三工程有限公司工程咨询院
职务：新能源设计部副主任工程师 结构工程师；姓名：李家宏工作单位：山东电力建设第三工程有限公司工程咨询院职务：土建部主任 注册一级结构工程师。
论文作者:叶永鹏,李家宏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/14
标签：荷载论文; 基础论文; 承载力论文; 地基论文; 应力论文; 结构论文; 特征值论文; 《电力设备》2018年第19期论文;