[分享]美国和中国标准独立基础抗拔稳定性比较
电厂中开关站构架属于特种结构，在构架顶部作用水平拉线荷载，基础会承受很大的拉力，处于上拔状态。关于独立基础的抗拔稳定性，各国标准的条款不完全相同，在涉外项目图纸的确认过程常引起争议。本文对比中美标准独立基础抗拔稳定性条款。
1中国标准独立基础抗拔稳定性
火电厂开关站构架基础一般采用明挖并考虑施工操作面的施工方式，然后把开挖出来的土回填到基坑内，按设计要求夯实。掏挖的施工方式一般用于输电线路铁塔基础，在电厂的施工极少采用。本文主要探讨采用明挖并考虑施工操作面的独立基础抗拔稳定性，采用重力法。
1.1 变电站建筑结构设计技术规程
《变电站建筑结构设计技术规程》DL/T 5457采用两种方式计算独立基础抗拔，一采用锥形土体来计算抗拔力的稳定系数KS，其值取1.5；二是按基础自重及基础台阶上土重来计算抗拔力的稳定系数KG，其值取为1.0。当计算基础侧土作用，按倒锥形土体计算基础的抗拔承载力时，按下式试算：
T≤[（Vt-V0）γ0＋G]/KS
其中T：上拔力,kN；
Vt：基础底板上在上拔角α范围内土和基础的体积,m3；
V0：锥形土体中的基础体积,m3；
γ0：土的重度（地下水位以下取土的浮重度），kN/m3；
G：基础自重,kN。
其中土的重度γ0和上拔角α应根据勘测资料提供的土的类别和状态，按表1取用。
当不计算基础侧土作用，按基础自重及台阶上土的自重计算基础的抗拔承载力时，按下式计算：
T≤（G＋G0）/KG
其中G：基础自重，kN;
G0：基础底板上的土重，kN。
1.2 高耸结构设计规范
与《变电站建筑结构设计技术规程》相比，《高耸结构设计规范》GB50135对于基础的抗拔稳定性条款有相似之处，但更加细致。GB 50135提到了剪切法和土重法计算基础的抗拔稳定性，对于明挖并考虑操作面的独立基础只有土重法适用。对于土重法，仅提到锥形土体计算抗拔稳定性系数一种方法，并考虑临界深度hcr，临界深度的确定详见表2。也就是说当基础上拔深度低于或超过临界深度时，锥形土体体积的计算公式不一样。
《高耸结构设计规范》GB50135中采用土重法计算基础的抗拔稳定性按下式计算：
T≤Ge/γR1＋Gf/γR2
其中：T为上拔力，kN；
Ge：土体重量，kN；土的重度γ0按表1取用；当基础上拔深度ht≤hcr时，取基础底板以上、抗拔角α以内的土体重，见图1；当基础上拔深度ht＞hcr时，取hcr以上、抗拔角α以内的土体重和高度为（ht－hcr）的土柱重之和，见图2。
Gf：基础重，按基础的体积计算，kN；
α：土体计算的抗拔角，按表1取用；
γR1：土体重的抗拔稳定系数，可用1.7；
γR2：基础重的抗拔稳定系数，可用1.2。
图1 基础上拔深度ht≤hcr
图2 基础上拔深度ht＞hcr
2 美标独立基础抗拔稳定性分析
美标中按照两种情况计算独立基础的抗拔稳定性，一种当承受持续上拔力时，另外一种承受瞬时上拔力时，两种情况计算抗拔土体的重量不同，采用的安全系数也不相同。
当基础承受持续的上拔力时，按如下方式得出安全系数。Q 为上拔力，用于抵抗上的重量W为位于基础底板垂直线限制的棱柱体内的有效土和混凝土重量，地下水位以下部分采用浮容重，详见图3,安全系数W/Q≥2。同时美标指出这是一个保守的方法。
当基础承受瞬时上拔力时，考虑采用楔形土加基础自重来抗拔，详见图4。回填采用粘性土时，θ取30°；采用粒状土时，θ取20°。安全系数＝WT/P，安全系数不应小于1.5，WT为基础重加土楔体重量。
图3 承受持续上拔力
图4 承受瞬时上拔力
3 小结
中标与美标相比更加细致，但对于荷载工况、抗拔土重计算、抗拔角以及安全系数的取值也有不同之处，主要异同点详见表3。
参考文献：
[1] 建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.
[2] 变电站建筑结构设计技术规程（DL/T 5457-2012）[S]. 北京：中国计划出版社，2012.
[3] 高耸结构设计规范（GB 50135-2006）[S]. 北京：中国计划出版社，2007.
[4] Foundationsand earth structures design manual 7.02 [M]. Naval Facilities EngineeringCommand, 1986.
