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为什么基础增大，反而不满足规范
王锁军.水木人生
周末早晨一睁眼，打开土木吧，看到了一篇YJK郭工的文章《基础减小，承载力才满足？》，觉得很有意思：
这和一般人头脑中得思维是不一致的。我们一般认为当基础已经够了，再加大底面积增加安全系数总是好的，但仔细看文章，发现的确是按规范进行计算和控制的，也没有错，那是不是我们的思维错了呢？
实际上，我们的思维也没有错。当一个中心基础承载力不够或为了安全想减少基础压力但无法两侧增加（比如原有建筑旁边新增建筑），单侧增加基础宽度肯定是有意义的，可是计算却超出了规范规定，那问题道理到底出在哪里了呢？
文中还把这个基础按有限元进行了分析，就符合规范要求了，为什么采用传统简化的方法不满足要求，而有限元就满足了呢？
这的确需要深入思考，小问题包含着大学问。这个如果弄清楚了，就可以明白地基基础的几个根本性问题，我尝试着分析一下。
一
承载力来源于太沙基的滑切失稳理论，见下图：
那么就文中的两个不同基础，那个实际上更安全呢？
比较这两种基础形式，我们不能说左侧的比右侧的更安全，比如对于180KPa的地基,我认为右侧的更安全，因为滑切面的尺寸更大了,这也是为什么进行基础宽度修正的原因，再有1500宽的基础的平均基础压力也比1000的基础小了35%，对太沙基的整体抗滑切也是有利的，毕竟太沙基的整体抗滑切是整体而不仅仅是局部的压力，所以就郭文单纯从承载力分析，我认为仍是右侧更安全。
那为什么规范认为右侧不安全呢？我觉得这是岩土的特点，同宽的基础有偏心时肯定是不利的，梯形的荷载也不如均布荷载的好，但规范无法囊括即使梯形荷载的平均值远小于中心基础的均布荷载时哪个更好的情况。简化计算时规定小于1.2倍的承载力，并不是来源于准确理论，只能这样宏观的规定，也是有道理的。
所以规范规定并没有错，我们应该执行，我们的思维也没有错，错的是我们的地球上地基土太复杂了，规范的简化计算无法包含任何的情况，所以了解本质，设计时即符合规范，也没有困惑。
二
上述的分析，是基于承载力的，如果从地基变形的角度，情况就更加的复杂了。比如左侧基础平均沉降一定大于右侧，但右侧倾斜一定大于左侧（理想状态下，左侧无差异沉降）。故对于倾斜比较敏感的结构或地基土比较软的结构，右侧加大基础反而不利。
所以基础方案应该承载力和变形同时考虑。
三
郭工文中也采用了输入地基基床系数的有限元法，这是现代计算先进的计算方式，比简化手算更准确。
实际的地基反力分布一定是这样的：
反力分布和上部结构刚度、基础刚度、地基刚度均有关。就独立来说，只考虑基础刚度和地基刚度。
它们的关系是这样的，基础刚度越大，反力越接近于平均（两端大中间小），而地基刚度越大，基础反力越集中于柱根部（对基础内力配筋有利）。
不过，引起地基反力集中的原因不同其结果也不同，如果是因基础刚度小，引起的反力集中，可能造成地基沉降加大和地基承载力不够。而因地基刚度增大造成地基反力集中只能是有利的，不存在不利的因素，因为这个地基反力的集中正是因为地基变形小而引起的。这也是为什么简化计算独立基础要求高悬比大于2.5，否则薄薄的基础起不到扩散荷载的目的了。
整体建筑筏板基础的三共同（上部结构、基础、地基共同作用）分析和这个原理差不多，只是是整个建筑基础的，并且多了一个上部结构刚度的影响。
没有计算机的年代，我们无法精确求解上述反力分布。只好按简化的计算方法了。
《地基基础思考与实践研修班》中，当讲到了考虑考虑考虑上部结构、基础、地基刚度计算的基床系数时，有学员问独立基础可以用基床系数吗？
可以的，郭工的文章已经给出了解答。
不过注意：采用有限元计算地基反力向柱周集中，其基础内力（弯矩、剪力、冲切）相对于均布反力的简化计算偏于不安全，但并不是真的不安全，如果地基土比较硬，基床系数也比较符合实际情况，地基反力集中度高，对基础计算是经济的，也不会产生超过实际的沉降和局部承载力不足。但如果基床系数取大了，地基反力集中度大于实际情况就不安全了。独立基础的简化计算方法比较复合实际情况，建议不要采用这种复杂的计算，不好把握。
基床系数是很难准确得到，它和上部结构构件的刚度不是一个概念，这是地基的特点所决定的，采用基床系数是没有办法的办法，何必用于本没有必要的独立基础呢？郭文采用基床系数的有限元法分析，会使我们更加理解地基反力分布的本质。
2021年12月12日
勘察设计大师、规范主编
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