5.4 变形计算

5.4.1 建筑物的地基变形计算值，不应大于地基变形允许值，地基变形允许值应按地区经验确定，当无地区经验时应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的规定。
5.4.2 建于天然地基上的建筑物，其基础施工时均需先开挖基坑。此时地基土受力性状的改变，相当于卸除该深度土自重压力p_c的荷载。卸载后地基即发生回弹变形。在建筑物从砌筑基础以至建成投入使用期间，地基处于逐步加载受荷的过程中。当外荷小于或等于p_c时，地基沉降变形s₁是由地基回弹转化为再压缩的变形。当外荷大于p_c时，除上述s₁回弹再压缩地基沉降变形外，还由于附加压力p₀＝p—p_c产生地基固结沉降变形s₂。对基础埋置深的建筑物地基最终沉降变形皆应由s₁+s₂组成；如按分层总和法计算地基最终沉降，即如本规范中式（5.4.2-1）～式（5.4.2-3）所示。

    应该指出高层建筑箱基和筏基由于基础埋置较深，因此地基回弹再压缩变形s₁往往在总沉降中占重要地位，甚至有些高层建筑设置（3～4）层（甚至更多层）地下室时，总荷载有可能等于或小于p_c，这样的高层建筑地基沉降变形将仅由地基回弹再压缩变形决定。由此看来。对于高层建筑筏基和箱基在计算地基最终沉降变形中s₁部分的变形不但不应忽略，而应予以重视和考虑。
    式（5.4.2-2）中所用的回弹再压缩模量E_s'和压缩模量E_s应按本规范第4.3.1条的试验要求取得。按式（5.4.2-1）～式（5.4.2-3）计算最终沉降，实际上也考虑了应力历史对地基土固结的影响。
    式（5.4.2-3）中沉降计算经验系数ψ_s可按地区经验采用；由于该系数仅用于对s₂部分的沉降进行调整，这样就与现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007相一致，故在缺乏经验地区时可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的有关规定采用。地基沉降回弹再压缩变形s₁部分的经验系数ψ'亦可按地区经验确定，但目前有经验的地区和单位较少，尚须不断积累，目前暂可按ψ'＝1考虑。
    按式（5.4.2-3）计算时，基础中点的沉降计算深度可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007采用。不另作说明。而按式（5.4.2-2）计算时，沉降计算深度可取基坑开挖深度。
5.4.3 本规范除在第5.4.2条规定采用室内压缩模量计算沉降量外，又在第5.4.3条规定了按变形模量计算沉降的方法。设计人员可以根据工程的具体情况选择其中任一种方法进行沉降计算。或者采用两种方法计算，进行比较，根据工程经验预估沉降量。
    高层建筑筏形与箱形基础地基的沉降计算与一般中小型基础有所不同，如前所述，高层建筑除具有基础面积大、埋置深，尚有地基回弹等影响。因此，利用本条方法计算地基沉降变形时尚应遵守以下原则：
    1 关于计算荷载问题
    我国地基沉降变形计算是以附加压力作为计算荷载，并且已积累了很多经验。一些高层建筑基础埋置较深，根据使用要求及地质条件，有时将筏形与箱形基础做成补偿基础，此种情况下，附加压力很小或等于零。如按附加压力为计算荷载，则其沉降变形也很小或等于零。但实际上并非如此，由于筏形或箱形基础的基坑面积大，基坑开挖深度深，基坑底土回弹不能忽视.当建筑物荷载增加到一定程度时，基础仍然会有沉降变形，该变形即为回弹再压缩变形。
    为了使沉降计算与实际变形接近，采用总荷载作为地基沉降计算压力的建议，对于埋置深度很深、面积很大的基础是适宜的。也比采用附加压力计算合理。一方面近似考虑了深埋基础（或补偿基础）计算中的复杂问题，另一方面也近似解决了大面积开挖基坑坑底的回弹再压缩问题。
    2 关于地基变形模量问题
    采用野外载荷试验资料算得的变形模量E₀，基本上解决了试验土样扰动的问题。土中应力状态在载荷板下与实际情况比较接近。因此，有关资料指出在地基沉降计算公式中宜采用原位载荷试验所确定的变形模量最理想。其缺点是试验工作量大，时间较长。目前我国采用旁压仪确定变形模量或标准贯入试验及触探资料，间接推算与原位载荷试验建立关系以确定变形模量，也是一种有前途的方法。例如我国《深圳地区建筑地基基础设计试行规程》就规定了花岗岩残积土的变形模量可根据标准贯入锤击数N确定。
    3 大基础的地基压缩层深度问题
    高层建筑筏形及箱形基础宽度一般都大于10m，可按大基础考虑。由何颐华《大基础地基压缩层深度计算方法的研究》一文可知大基础地基压缩层的深度z_n与基础宽度B、土的类别有密切的关系。该资料已根据不同基础宽度B计算了方形、矩形及带形基础地基压缩层z_n，并将计算结果z_n与B绘成曲线。由曲线可知在基础宽度B＝10m～30m（带形基础为10m～20m）的区段间，z_n与B的曲线近似直线关系。从而得到了地基压缩层深度的计算公式。又根据工程实测的地基压缩层深度对计算值作了调整，即乘一调整系数β值，对砂类土β＝0.5。一般黏土β＝0.75，软弱土β＝1.00，最后得到了大基础地基压缩层z_n的近似计算式（5.4.4）。利用该式计算地基压缩层深度z_n并与工程实测作了对比，一般接近实际，而且简易实用。
    4 高层建筑筏形及箱形基础地基沉降变形计算方法
    目前，国内外高层建筑筏形及箱形基础采用的地基沉降变形计算方法一般有分层总和法与弹性理论法。地基是处于三向应力状态下的，土是分层的。地基的变形是在有效压缩层深度范围之内的。很多学者在三向应力状态下计算地基沉降变形量的研究中作了大量工作。本条所述方法以弹性理沦为依据，考虑了地基中的三向应力作用、有效压缩层、基础刚度、形状及尺寸等因素对基础沉降变形的影响，给出了在均布荷载下矩形刚性基础沉降变形的近似解及带形刚性基础沉降变形的精确解，计算结果与实测结果比较接近，见表2。

表2 按本规范第5.4.3条计算的地基沉降与实测值比较表

5.4.5 带裙房高层建筑的大面积整体筏形基础的沉降按上部结构、基础与地基共同作用的方法进行计算是比较合理的。设计人员可根据所在单位的技术条件酌情采用。
5.4.6 对于多幢建筑下的同一大面积整体筏形基础，可按叠加原理计算基础的沉降的原因，可参看第5.1.4条的说明。