前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了建筑地基標準中地基承載力可靠性分析范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

摘要：該文對建筑地基基礎設計標準體系做了歸納，對建筑地基可靠性設計標準的歷史沿革作了較系統的總結，闡明了現行工程標準中關于地基可靠性的設計表達方法，同時指出地基承載力設計標準與地基可靠性設計標準的內在關系。

關鍵詞：地基基礎；可靠度；安全度；容許應力法；極限狀態設計法

0引言

土木工程最基本的科學性是工程結構的可靠性。可靠性包括安全性、適用性與耐久性。由于我國現行地基基礎設計規范規定地基承載力計算時的作用效應采用正常使用狀態下的標準組合（不考慮荷載分項系數），因此地基安全性取決于地基承載力設計值的取值規定。換言之，地基承載力設計等同于地基安全性設計，相關設計標準對地基承載力的規定是地基安全性設計的具體體現。現行設計標準中，關于地基承載力極限狀態設計方法的規定還存在一些尚需澄清的問題，有必要了解形成這些規定的背景。本文對此作了點評，澄清了因規定表述不清引起的工程界的一些模糊認識。要全面弄清楚這些規定，還涉及到巖土力學基礎理論、地基承載力基本概念（包括地基破壞模式、破壞界定標準與地基承載力的工程含義）及地基承載力確定方法等。藉本文可以幫助工程技術人員正確理解與執行現行建筑地基基礎標準中關于建筑地基承載力設計參數的確定方法，并有助于正確閱讀理解地質勘察資料。

1現行建筑地基基礎設計勘察標準

地基與基礎密切相關，因此合并編制形成地基基礎設計標準，當綜合性較強時稱為技術標準。這類標準與勘察及各類檢測、驗收標準配套組成完整的地基基礎工程設計標準，其中地基承載力設計規定是其中最基本、最重要的內容。現行的地基基礎工程國家與行業標準主要有：（1）《建筑地基基礎設計規范》GB50007（目前年號為2011）；（2）《建筑地基處理技術規范》JGJ79（目前年號為2012）；（3）《建筑樁基技術規范》JGJ94（目前年號為2008，順便指出，該標準雖然名稱表達上為樁基礎標準，但同時包含樁基與地基的規定）；（4）《建筑基樁檢測技術規范》JGJ106（目前年號為2014）；（5）《高層建筑筏形與箱形基礎技術規范》JGJ6（目前年號為2011）；（6）《巖土工程勘察規范》GB50021（目前年號為2001，現行為2009年版）；（7）《高層建筑巖土工程勘察標準》JGJ/T72（目前年號為2017）。對重慶地區有地方標準：（1）《建筑地基基礎設計規范》DBJ50-047（目前年號為2016）；（2）《建筑樁基礎設計與施工驗收規范》DBJ50-200（目前年號為2014）；（3）《工程地質勘察規范》DBJ50-043（目前年號為2016）。國家標準《工程結構可靠性設計統一標準》GB50153（目前年號為2008）作為土木工程結構設計的基礎性標準，涉及地基可靠性時理應從其規定。由于我國幅員遼闊，區域差別很大，很多地區都制定了適合本地區的地基基礎工程標準，和國家標準可能有所區別。有時地方設計標準低于國家標準，比如重慶市地方標準《建筑地基基礎設計規范》DBJ50-047-2016[1]第4.2.7條對天然巖石單軸抗壓強度的折減系數，比國家標準取值大。因此，在巖土工程領域，國家標準有時嚴于地方標準，此時，執行標準的優先順序仍為：地方標準→行業標準→國家標準。

2工程結構可靠性設計標準

國家標準《工程結構可靠性設計統一標準》GB50153所指工程結構是土木工程結構，巖土工程是土木工程的一個分支，所以該標準涵蓋巖土工程的可靠性設計。根據GB50153的定義[2]，可靠性表述為：結構在規定的時間內，在規定的條件下完成預定功能的能力。要實現這項要求，結構應具有安全性、適用性、耐久性。這三性表達了結構可靠性的具體涵義，有時也將這三性概括稱為結構可靠性；可靠度表述為：結構在規定的時間內，在規定的條件下完成預定功能的概率，可靠度是可靠性的概率度量。其中，度量結構可靠度的數值指標為結構可靠指標。確定結構可靠性有三個概率準則：（1）準則I：半經驗半概率準則；（2）準則II：近似概率準則；（3）準則III：全概率準則。現行結構設計標準體系主要規定有三個可靠性設計方法：1）概率極限狀態法（以概率理論為基礎以分項系數表達的極限狀態設計方法)；2）容許應力法（使結構在作用標準值下產生的應力不超過規定的容許應力的設計方法，其中容許應力為材料或巖土強度標準值除以某一系數）；3）單一安全系數法（使結構的抗力標準值與作用標準值的效應之比不低于某一規定安全系數的設計方法）。上述方法1）屬于準則II，方法2）、3）屬于準則I。工程科學技術發展經歷了從準則I到準則II的階段，目前處于準則I準則II并行階段。國標GB50153倡導使用準則II。準則II已成為建筑結構主要設計標準。準則III目前處于理論研究中，是遠期發展方向。雖然準則I會用到數理統計方法確定工程材料物理力學參數統計值，但與準則II有實質不同，仍以經驗確定安全系數，以總體安全系數（大老K）而非分項系數表達，因此稱為半經驗半概率準則，屬于定值法范疇[3]，雖隱含了安全度，但安全度無法科學度量。隨著工程科學技術的進步，逐漸發展建立了更科學的可靠性設計標準與方法，即概率極限狀態法。其原則規定已體現在GB50153中，并已在結構中得到廣泛應用。我國土木工程各領域分屬不同行業，上世紀80年代各行業分別編制了本行業的結構設計統一標準（即《xx行業結構設計統一標準》），其中建筑行業當時為《建筑結構設計統一標準》GB68-84。但這些標準對具有共性的內容，其可靠度設計標準不盡一致。因此國家標準《工程結構可靠度設計統一標準》GB50153-92在當時應運而生，它使我國土木工程各領域在處理可靠性問題上有了統一性與協調性標準。GB50153是基礎性標準，在可靠度設計統一標準上是第一層級的。迄今GB50153出現過兩個版本，即GB50153-92與GB50153-2008。現行版本GB50153-2008有了較大補充與改進。GB50153倡導采用概率極限狀態法。但同時規定，當缺乏統計資料時，也可采用容許應力或單一安全系數等經驗方法，即傳統方法。需要強調的是，現階段這條規定主要適用于巖土工程。在GB50153-92的基本框架下，建筑、水利水電、港口、鐵路、公路行業分別編制了本行業第二層級的可靠度設計統一標準，其中建筑行業為《建筑結構可靠度設計統一標準》GB50068-2001。各建設行業以此作為用于本行業結構設計可靠度設計統一標準并取代各自原先的《結構設計統一標準》，再據此編制出本行業的具體標準，包括地基基礎設計標準。需要指出，目前的第二層級可靠度設計統一標準是依據GB50153-92編制的，GB50153-2008后理應隨同GB50153-92一并廢止。由于與GB50153-2008配套的第二層級可靠度設計統一標準尚未跟進編制，所以GB50153-2008以后編制的各具體工程結構設計標準應是直接以GB50153-2008為依據的，包括建筑地基基礎規范GB50007-2011、DBJ50-047-2016。但早于GB50153-2008，且目前仍在使用的某些具體設計標準與GB50153-2008無依據關系，有符合性與協調性問題，比如JGJ94-2008。但在安全性的規定上，GB50068-2001與GB50153-2008是一致的。GB50153-2008對工程結構可靠性設計提出了基本要求，要求結構設計應滿足本標準第3.1.2條列出的5項功能，第1、4、5款功能要求均屬于安全性原則要求。各行業、各專業設計標準的規定是滿足基本要求的具體體現。

3地基設計可靠性理論

3.1地基可靠性的概念

按GB50153-2008第3.1.2條的要求并根據地基工作狀態，建筑行業國家標準《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2011規定地基設計時應考慮：1）在長期荷載作用下，地基變形不致造成承重結構的損壞；2）在最不利荷載作用下，地基不出現失穩現象；3）具有足夠的耐久性能。其中第1）條與因地基變形引起的上部結構安全性、適用性及耐久性相關；第2）條與地基安全性相關。建筑地基基礎設計標準的具體規定是這三條基本要求的具體體現。安全性的概率度量理應為安全度，但GB50153沒有安全度的提法。由于可靠度包含了可靠性三個涵義（安全性、適用性、耐久性）的概率度量，也不能簡單將可靠度與安全度等價。其實GB50153本有必要把安全度從可靠度中分離出來單獨定義，用以直接與結構承載力掛鉤。由GB50153-2008附錄G.2安全性評定規定及各鑒定、檢測標準對安全性含義的規定，對建筑結構，安全性評定包括結構體系和構件布置、構造和連接、承載力。但對地基，明顯可以說地基承載力設計標準即為地基安全度設計標準。

3.2地基承載力標準中的可靠度體現

遵循GB50153的倡導，建筑結構已基本采用了概率極限狀態設計法。鋼材、混凝土、砌體等人工材料可控性強、變異性較小、統計數據充分。GB50153對人工材料強度明確給出了概率分布模型及結構的目標可靠度指標，采用概率極限狀態法有基礎工作的支撐。但對巖土工程，因巖土性質極為多樣，差別很大，目前統計資料不足，缺乏基礎工作的支撐。GB50153指出巖土性能標準值宜根據實驗結果按有關規定確定，未給出概率分布模型及目標可靠度指標。現階段除港口、水利水電領域及個別地區作了嘗試以外，地基工程采用的仍是傳統可靠度設計方法。就全國范圍來說，區域性差異大，概率極限狀態設計法作為巖土工程的發展方向，隨著理論研究的發展、實驗及統計資料的補充完善，將以形成地方標準為主。條件不成熟時追求形式上的極限狀態設計法會造成設計可靠度的實際混亂。上世紀后葉，國家標準《建筑地基基礎規范》GBJ7-89、行業標準《建筑樁基技術規范》JGJ94-94按照國家標準《建筑結構設計統一標準》GB68-84的理論框架，在地基基礎標準體系內率先執行概率極限狀態設計法，但理論與實踐都不成功。主要原因就是統計資料不足，只能在分項系數的確定上作校準法調整。對JGJ94-94[4]，作用采用基本組合，普通民用建筑約為標準組合的1.25倍，抗力分項系數根據樁型及工藝采用1.60到1.70不等。取其中間值1.65舉例：得出1.25×1.65=2.06，近似于安全系數為2，可見只是將安全系數肢解了而已。對GBJ7-89，作用采用基本組合，但抗力設計值并非由抗力標準值除以抗力分項系數得到，規定的抗力設計值比標準值還大，不合符概率極限狀態法的規定。進一步說明如下：雖然GB50153允許（過渡時期）采用校準法確定目標可靠度，即在總體上承認傳統經驗法隱含的可靠度水平，但仍需要根據抗力的概率分布類型和統計參數，運用概率極限狀態法的計算方法，來揭示用傳統經驗法計算的既有工程所隱含的可靠度，并以此作為目標可靠度，用目標可靠度指標來換算地基抗力分項系數，按換算得來的分項系數做設計計算得到的設計可靠度指標才與目標可靠度指標具有一致性，才符合概率極限狀態法。當將來實施了足夠數量的校準設計工程后，還可通過工程檢測反饋的數據信息進行再驗證，必要時可根據驗證結果進一步優化調整目標可靠度指標，使之更好地符合國家經濟政策。因為目標可靠度指標是根據安全與經濟的最佳平衡并綜合多種因素后，以國家經濟技術政策的性質人為選定的指標。之后GB50068-2001將舊版GB68-84的“應遵守本標準的規定”改為“宜遵守本標準的原則”[5]，并完善了正常使用極限狀態的表達式，認可了地基設計中可采用正常使用極限狀態效應的標準組合，GB50007-2002、JGJ94-2008又改回到傳統可靠度設計方法上來了。因為GB50068-2001與GB50153-2008在安全度設計標準上是一致的，GB50007-2011與GB50007-2002在安全度設計標準上也一致。除JGJ94-2008屬于單一安全系數法外，其余都屬于容許應力法。

3.3建筑地基基礎設計標準可靠性表達的變遷

國家標準《建筑地基基礎設計規范》GB50007是地基基礎工程標準體系的國家標準，也是基本標準，在安全度規定（包括地基承載力確定方法）方面，其余地基基礎類標準與其一致。截至目前，GB50007前后經歷了4個版本：1）《工業與民用建筑地基基礎設計規范》TJ7-74（簡稱74版）、2）《建筑地基基礎設計規范》GBJ7-89（簡稱89版）、3）《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2002（簡稱02版）、4）《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2011（簡稱11版）。各版本與各階段的技術發展條件和可靠性設計標準相適應。其中，74版屬于容許應力法（容許承載力-作用標準組合）；89版形式上屬于極限狀態設計法（承載力設計值-作用基本組合），未體現以概率理論為基礎；02與11版實際為容許應力法（承載力特征值-作用標準組合）。74版之前我國一直使用前蘇聯規范。

4結論

地基承載力設計的重要任務是滿足既定的可靠性。地基承載力的可靠性設計方法，歷史上經過了從經驗法向半概率論方法的過渡，目前標準所采用的設計表達式形式上采用了概率論極限狀態法的分項系數表達式，仍需采用基于安全系數的經驗法的校核，但是總體技術水平有了很大的發展。由于巖土工程特性的不確定性性、復雜性，概率極限狀態法應用于巖土工程包括地基工程，尚需通過進一步的理論研究、實踐經驗與統計數據的積累逐步實現。隨著經濟社會的發展和工程經驗的積累，地基抗力分項系數的確定將更符合概率極限狀態法的精神實質。

參考文獻：

[1]DBJ50-047-2016建筑地基基礎設計規范[S].重慶：重慶市城鄉建設委員會，2016.

[2]GB50153-2008工程結構可靠性設計統一標準[S].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[3]沈其明，鄧和平.結構設計中的容許應力法和概率極限狀態設計法[J].重慶交通學院學報，1985（2）：12-16.

[4]JGJ94-2008建筑樁基技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[5]GB50068-2001建筑結構可靠度設計統一標準[S].北京：中國建筑工業出版社，2001.

作者：于海祥 朱曉凱 吳笛 單位：重慶建工集團股份有限公司設計研究院 重慶恒濱建設（集團）有限公司