标准值、平均值及特征值说的是结构的抗力指标。
标准值:不是平均分,是 “比大部分人低、但能覆盖风险” 的分数。
比如班里 30 人,去掉分数最高的 5 个和最低的 5 个,取剩下 20 人中的 “较低分”(专业上是按统计方法算的 “保证率值”),目的是 “就算有人考得差,也能满足基本要求”。
平均值:就是字面意思,把所有人的分数加起来除以人数,反映 “整体平均水平”,不偏不倚。
特征值:是 “经过安全打折后的上限值”。比如班里最高体能是搬 50 斤,为了避免累伤,规定 “最多搬 30 斤”
这个 30 斤就是 “特征值”,既考虑了实际能力,又留了安全余量。
一、抗剪强度指标(比如黏聚力、内摩擦角)→ 取 “标准值”:怕地基 “突然垮掉”
“抗剪强度”:地基土抵抗 “被剪断” 的能力,比如你踩在泥地上,泥地不塌陷,就是抗剪强度在起作用;
如果泥地太稀,一踩就陷,就是抗剪强度不够。
为什么必须取 “标准值”?—— 防 “小概率风险”出现在某一个点
地基土的抗剪强度不是处处一样的:同一层土,有的地方密一点(抗剪强),有的地方松一点(抗剪弱)。
如果我们用 “平均值” 来设计,会有个大问题:平均值覆盖不了 “局部弱区”
比如平均值能扛 10 吨力,但局部弱区只能扛 8 吨,要是房子压在弱区上,就会 “突然剪断”(地基坍塌、房子倾斜)。
而 “标准值” 是按 “95% 保证率” 算出来的(专业上的统计要求)
简单说,100 个测试点里,至少有 95 个点的抗剪强度能达到这个值,只排除极少数 “特别弱” 的异常点。
这样设计时,就算遇到稍弱的土,也能保证不被剪断,从根本上避免地基 “突然失效” 的安全事故。
二、压缩性指标(比如压缩系数、压缩模量)→ 取 “平均值”:算 “整体变形”
“压缩性”:地基土被房子压后 “变扁” 的能力。
比如软土压缩性高,房子压上去会沉得多;
硬土压缩性低,沉得少。
设计时要算 “房子最终会沉多少”,避免沉降太大导致墙面开裂、门窗关不上。
为什么取 “平均值”?—— 变形是 “整体效应”
地基沉降不是某一个点决定的,而是整个受力范围内土的 “平均压缩性” 决定的
比如房子下面有 10 米厚的土,就算其中 1 米土压缩性稍高,其他 9 米正常,整体沉降也会是 “平均水平”,不会因为局部差异出现 “极端沉降”。
如果用 “标准值”(偏保守的低值),会把压缩性算得比实际高,导致设计时过度加固地基(比如多打桩、多填碎石),造成成本浪费;
如果用 “最大值”,又会把压缩性算得太低,沉降算小了,实际沉降超标会裂房子。
所以取 “平均值” 最贴合实际,既能算准沉降,又不会浪费成本。
三、载荷试验承载力 → 取 “特征值”:给 “承载力” 留安全余量
“载荷试验承载力”:就是之前说的 “平板载荷试验” 测出来的
在地基上堆重物,直到土开始明显下沉(要垮的前兆),这个 “临界重量” 就是 “极限承载力”。
为什么取 “特征值”?—— 不能把地基 “用到极限”
载荷试验能测出地基的 “极限承载力”(比如能扛 20 吨 /㎡,再堆就塌了),但设计时绝对不能按 “极限值” 用
就像汽车载重极限是 10 吨,你不会每次都装 10 吨,万一遇到颠簸、上坡,就会超载损坏。
“特征值” 就是 “极限承载力除以一个安全系数”(规范里安全系数一般取 2)
比如极限承载力 20 吨 /㎡,特征值就是 10 吨 /㎡。
这个值的意义是:就算遇到 “意外情况”(比如房子实际重量比设计重一点、地基局部稍弱),地基也有足够的 “缓冲空间”,不会垮。
“特征值” 不是统计出来的(和标准值、平均值的计算逻辑不同),而是 “极限值打安全折” 后的结果,核心是平衡 “承载力够用” 和 “安全不垮”。
设计商场地基,载荷试验测到极限承载力 30 吨 /㎡,取特征值 15 吨 /㎡
就算商场后期堆了更多货物,重量接近 15 吨 /㎡,地基也不会有垮的风险。
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