土木吧丨地基承载力为何用特征值不用标准值?

土木吧丨地基承载力为何用特征值不用标准值？

很多同行有疑惑地基承载力为何用特征值？不是设计值也不是标

准值呢？其实这是有历史渊源的，GBJ 7-89规范及以前，地基土的承

载力只有极限值和标准值，标准值修正后就是计算值，对应当时上部

结构，是建立在安全系数法的模式。改为极限状态设计模式后，与上

部结构的规范的可靠度指标β不在一个水平，但发现当上部结构的荷

载分项系数都采用1.0时，β指标就基本接近在一个水平上，在修订89

规范为GB50007-2002规范时，为了不至与过去的叫法混淆，启用了

“地基承载力特征值”这个叫法，并在2002规范3.0.4-1条（强条）

规定，在计算地基中，基础底面以上的荷载，采用荷载效应的标准组

合。今天的GB50007-2011上也是这样规定的。

下面，我们详细了解下这几个概念。

地基承载力是指地基对基础及上部结构荷载的承受能力，其大小

取决于地基、基础及上部结构两个方面。有关承载力的几个基本概念

(林宗元.岩土工程勘察设计手册)：

极限承载力:使地基发生剪切破坏,失去整体稳定时的基础底面最小

压力,亦即地基能承受的最大荷载强度。

容许承载力〔R〕:确定地基不产生剪切破坏或失稳,同时又保证建

筑物的沉降不超过允许值的最大荷载。

承载力基本值(f0):根据土的室内试验或原位测试物理力学指标的

平均值,按经验公式计算或查经验表格得到的相当于标准基础宽度和埋

深时的地基容许承载力值,承载力基本值乘以据以计算或查表的物理力

学指标回归修正系数,可得到承载力标准值。

承载力标准值(fk):地基设计时采用的考虑了土性指标变异影响后

的相当于标准基础宽度和埋深时的地基容许承载力代表值。

承载力设计值(f):地基承载力标准值,经基础宽度和埋深修正,以及

直接用地基强度指标按承载力理论公式计算得到的值。承载力设计值

是在地基设计计算时采用的地基条件承载力值。

地基承载力特征值(fak):是指载荷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。

与钢、混凝土、砌体材料相比,土属于大变形材料,当荷载增加时,随

着地基变形的相应增长,地基承载力逐渐加大,很难界定出一个真正的

“极限值”,另一方面,建筑物的正常使用应满足其功能要求,常常是承载

力还有潜力可挖,而变形已达到或超过正常使用的限值,也就是变形控制

了承载力,因此,根据传统习惯,地基设计所选用的承载力通常是在保证地

基稳定的前提下,使建筑物的变形不超过其允许值的地基承载力,即容许

承载力,其安全系数已包括在内。

地基承载力（subgrade bearing capacity）是指地基承担荷载的

能力。在荷载作用下，地基要产生变形。随着荷载的增大，地基变形

逐渐增大，初始阶段地基土中应力处在弹性平衡状态，具有安全承载

能力。当荷载增大到地基中开始出现某点或小区域内各点在其某一方

向平面上的剪应力达到土的抗剪强度时，该点或小区域内各点就发生

剪切破坏而处在极限平衡状态，土中应力将发生重分布。这种小范围

的剪切破坏区，称为塑性区（plastic zone）。地基小范围的极限平衡

状态大都可以恢复到弹性平衡状态，地基尚能趋于稳定，仍具有安全

的承载能力。但此时地基变形稍大，必须验算变形的计算值不允许超

过允许值。当荷载继续增大，地基出现较大范围的塑性区时，将显示

地基承载力不足而失去稳定。此时地基达到极限承载力。

随着《建筑结构设计统一标准》(GBJ68-84)的施行,要求抗力计算

按承载能力极限状态,采用相当于极限值的“标准值”,并将过去的总安

全系数一分为二,由荷载分项系数和抗力分项系数分担,因此,GBJ7-89

以承载力容许值作为标准值,经深宽修正后的承载力值作为设计值,故有

抗力的计值大于标准值。这与《建筑结构可靠度设计统一标准》

(GB50068-2001)的规定不符,而《建筑结构荷载规范》(GB50009-

2001)也完善了正常使用极限状态的表达式,认可了地基设计中承载力

计算可用正常使用极限状态荷载效应标准组合。为了与国际标准《结

构可靠性总原则》ISO2394中相关术语一致,新规范采用了“特征值”

一词,用以表示正常使用极限状态计算时采用的地基承载力值,其涵义即

为发挥正常使用功能时所允许采用的抗力设计值,以避免过去一律提

“标准值”时所带来的混淆。

在确定基础面积时,以上数值相应的荷载效应组合和抗力分别是:74

规范的荷载标准组合与容许承载力值,89规范中的荷载基本组合与承载

力设计值,2002规范中的荷载标准组合与地基承载力特征值。这样分清

了荷载与抗力两条线,明确了两类极限状态的适用范围和表达式,概念基

本就清楚了。