5.5 稳定性计算

5.5.1 高层建筑在承受地震作用、风荷载或其他水平荷载时。筏形与箱形基础的抗滑移稳定性(图5.5.1 )应符合下式的要求：

K_sQ≤F₁+F₂+(E_p-E_a)l ( 5.5.1 )

式中：F₁——基底摩擦力合力(kN)；
F₂——平行于剪力方向的侧壁摩擦力合力(kN)；
E_a、E_p——垂直于剪力方向的地下结构外墙面单位长度上主动土压力合力、被动土压力合力(kN／m)；
l——垂直于剪力方向的基础边长(m)；
Q——作用在基础顶面的风荷载、水平地震作用或其他水平荷载(kN)。风荷载、地震作用分别按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009、《建筑抗震设计规范》GB 50011确定，其他水平荷载按实际发生的情况确定；
K_s——抗滑移稳定性安全系数，取1.3。

图 5.5.1 抗滑移稳定性验算示意

5.5.2 高层建筑在承受地震作用、风荷载、其他水平荷载或偏心竖向荷载时，筏形与箱形基础的抗倾覆稳定性应符合下式的要求：

K_rM_c≤M_r (5.5.2)

式中：M_r——抗倾覆力矩(kN·m)；
M_c——倾覆力矩(kN·m)；
K_r——抗倾覆稳定性安全系数，取1.5。
5.5.3 当地基内存在软弱土层或地基土质不均匀时，应采用极限平衡理论的圆弧滑动面法验算地基整体稳定性。其最危险的滑动面上诸力对滑动中心所产生的杭滑力矩与滑动力矩应符合下式规定：

KM_s≤M_R (5.5.3)

式中：M_R——杭滑力矩(kN·m)；
M_s——滑动力矩(kN·m)；
K——整体稳定性安全系数，取1.2。
5.5.4 当建筑物地下室的一部分成全部在地下水位以下时，应进行抗浮稳定性验算。抗浮稳定性验算应符合下式的要求：

F′_k+G_k ≥K_fF_f (5.5.4)

式中：F′_k——上部结构传至基础顶面的竖向永久荷载(kN)；
G_k—— 基础自重和基础上的土重之和(kN)；
F_f——水浮力(kN)，在建筑物使用阶段按与设计使用年限相应的最高水位计算；在施工阶段，按分析地质状况、施工季节、施工方法、施工荷载等因素后确定的水位计算；
K_f——抗浮稳定安全系数，可根据工程重要性和确定水位时统计数据的完整性取1.0～1.1。
 

条文说明

5.5 稳定性计算
5.5.1 高层建筑承受各种竖向荷载和水平荷载的作用，地质条件也千差万别，本规范规定通过抗滑移稳定性、抗倾覆稳定性、抗浮稳定性和地基整体滑动稳定性这四种稳定性的验算来保证高层建筑的安全。当高层建筑在承受较强地震作用、风荷载或其他水平荷载时，筏形与箱形基础应验算其抗滑移稳定性。抗滑移的力是基底摩擦力、平行于剪力方向的侧壁摩擦力和垂直于剪力方向被动土压力的合力。计算基底摩擦力F₁时，除了按基础底面的竖向总压力和土与混凝土之间摩擦系数计算外，还应按地基上抗剪强度进行计算，取二者中的小值作为其抗滑移的力，是安全的。
土与混凝土之间的摩擦系数可根据试验或经验取值，也可参照现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007中关于挡土墙设计时按墙面平滑与填土摩擦的情况取值，其值如表3所示。

表3 土对挡土墙基底的摩擦系数

注：1 对易风化的软质岩和塑性指数I_p大于22的黏性上，基底摩擦系数应通过试验定；
2 对碎石土，可根据其密实程度、填亢物状况、风化程度等确定。
5.5.2 高层建筑在承受较强地震作用、风荷载、其他水平荷载或偏心竖向荷载时，应验算筏形和箱形基础的抗倾覆稳定性，验算的公式是明了的。
5.5.3 当非岩石地基内存在软弱土层或地基土质不均匀时，应采用极限平衡理论的圆弧滑动面法验算地基整体滑动稳定性。其计算方法是成熟的，可见于一般教科书。
5.5.4 建筑物地下室、地下车库、水池等由于水浮力的作用，上浮的事故常有发生。因此，当筏形和箱形基础部分或全部在地下水位以下时，应进行抗浮验算。抗浮验算的关键是地下水位的确定。抗浮验算用的地下水位应由勘察单位提供。
抗浮设防水位应在研究场区各层地下水的赋存条件、场区地下水与区域性水文地质条件之间的关系、各层地下水的变化趋势以及引起这种变化的客观条件的基础上，经综合分析确定：
1 当有长期水位观测资料时，抗浮设防水位可根据历史最高水位和建筑物使用期间可能发生的变化来确定；
2 当无长期水位观测资料或资料缺乏时，按勘察期间实测最高稳定水位并结合场地地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定；
3 场地有承压水且与潜水有水力联系时，应实测承压水水位并考虑其对抗浮设防水位的影响；
4 在可能发生地面积水和洪水泛滥的地区，可取地面标高为抗浮设防水位；
5 施工期间的抗浮设防水位可根据施工地区、季节和现场的具体情况，按近（3～5）年的最高水位确定。
水浮力、结构永久荷载的分项系数应取1.0。