天然地基上的淺基礎設計

天然地基上的淺基礎設計第一頁，共六十一頁，2022年，8月28日天然地基上的淺基礎設計第二頁，共六十一頁，2022年，8月28日8.1概述8.2淺基礎類型8.3基礎埋置深度的選擇8.4地基承載力的確定8.5基礎底面尺寸的確定8.6墻下鋼筋混凝土條形基礎設計8.7減輕建筑物不均勻沉降的措施第三頁，共六十一頁，2022年，8月28日

8.1概述

地基基礎設計必須根據(jù)建筑物的用途和安全等級、平面布置和上部結構類型，充分考慮建筑場地和地基巖土條件，結合施工條件以及工期、造價等各方面要求，合理選擇地基基礎方案，因地制宜、精心設計，以保證建筑物的安全和正常使用。一、選擇地基基礎類型，主要考慮兩方面因素：1、建筑物的性質；2、地基的地質情況。二、天然地基上的淺基礎：做在天然地基上，埋置深度小于5米的一般基礎（柱基或墻基）以及埋置深度雖超過5米，但小于基礎寬度的大尺寸基礎（如箱形基礎），在計算中基礎的側面摩擦力不必考慮，統(tǒng)稱為天然地基上的淺基礎。第四頁，共六十一頁，2022年，8月28日地基基礎設計的基本原則1.防止地基土發(fā)生剪切破壞和喪失穩(wěn)定性，應具有足夠的安全度；2.控制地基的變形量，使之不超過建筑物的地基特征變形允許值；3.基礎本身應具有足夠的強度、剛度和耐久性。三、地基基礎方案1.天然地基上的淺基礎；2.人工地基上的淺基礎；3.天然地基上的深基礎、樁基礎。

8.1概述第五頁，共六十一頁，2022年，8月28日

8.1概述人工地基：加固上部土層，提高土層的承載力，再把基礎做在這種經(jīng)過人工加固后的土層上。這種地基叫做人工地基。樁基礎：在地基中打樁，把建筑物支撐在樁臺上，建筑物的荷載由樁傳到地基深處較為堅實的土層。這種基礎叫做樁基礎。深基礎：把基礎做在地基深處承載力較高的土層上。埋置深度大于5m或大于基礎寬度。在計算基礎時應該考慮基礎側壁摩擦力的影響。這類基礎叫做深基礎。四、常規(guī)設計：

常用淺基礎體型不大、結構簡單，在計算單個基礎時，一般既不遵循上部結構與基礎的變形協(xié)調條件，也不考慮地基與基礎的相互作用。這種簡化法也經(jīng)常用于其它復雜基礎的初步設計，稱為常規(guī)設計。第六頁，共六十一頁，2022年，8月28日五、淺基礎設計內(nèi)容及步驟1.了解擬建場地工程地質條件的基礎上，合理選擇基礎類型、平面布置及埋深；2.按地基承載力確定基礎底面尺寸；3.進行必要的地基穩(wěn)定性和變形驗算；4.基礎結構的內(nèi)力分析和截面設計，并繪制施工圖。

8.1概述第七頁，共六十一頁，2022年，8月28日

地基、基礎與上部結構相互作用的概念一、基本概念常規(guī)設計法是把上部結構、基礎與地基三者作為彼此離散的獨立結構單元進行力學分析（如圖6-1）。不難看出常規(guī)設計法有不合理之處，因為地基、基礎和上部結構沿接觸面分離后，雖然滿足靜力平衡但卻完全忽略了三者之間受荷前后的變形連續(xù)性。第八頁，共六十一頁，2022年，8月28日

其實，地基、基礎和上部結構三者是相互聯(lián)系成整體來承擔荷載而發(fā)生變形的。這時，三部分都將按各自的剛度對變形產(chǎn)生相互制約的作用，從而使整個體系的內(nèi)力（包括柱腳和基底的反力）和變形（包括基礎沉降）發(fā)生變化。顯然，當?shù)鼗浫?、結構物對不均勻沉降敏感時，上述常規(guī)分析結果與實際情況的差別就愈大。由此可見，合理的分析方法，原則上應該以地基、基礎、上部結構之間必須同時滿足靜力平衡和變形協(xié)調兩個條件為前提。只有這樣，才能揭示它們在外荷作作用下相互制約、彼此影響的內(nèi)在聯(lián)系，從而達到安全、經(jīng)濟的設計目的。

地基、基礎與上部結構相互作用的概念第九頁，共六十一頁，2022年，8月28日二、地基和基礎的相互作用（一）基礎剛度對基底壓力的影響1.柔性基礎柔性基礎的抗彎剛度很小。它好比放在地上的柔軟薄膜，可以隨著地基的變形而任意彎曲?；A上任意一點的荷載傳遞到基底時不可能向旁邊擴散分布，象直接作用在地基上一樣。基底反力分布與作用于基礎上的荷載分布完全一致，均布荷載下柔性基礎的基底沉降是中部大、邊沿小。(a)(b)

地基、基礎與上部結構相互作用的概念第十頁，共六十一頁，2022年，8月28日6-32.剛性基礎

剛性基礎具有非常大的抗彎剛度，受荷后基礎不撓曲，因此，原來是平面的基底，沉降后仍然保持平面（如圖6-3）。此處把剛性基礎能跨越基底中部，將所承擔的荷載相對集中地傳至基底邊緣的現(xiàn)象叫做基礎的“架越作用”。

地基、基礎與上部結構相互作用的概念第十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日3.基礎相對剛度的影響6-66-7結論：基礎相對剛度越大，架越作用越明顯，基底壓力分布與上部荷載分布越不一致。

地基、基礎與上部結構相互作用的概念第十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日6-81.地基壓縮性不均勻的影響（二）地基非均質性的影響

地基、基礎與上部結構相互作用的概念第十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日2.不均勻地基上荷載分布不同的影響圖6-9

地基、基礎與上部結構相互作用的概念第十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日三、上部結構剛度的影響

上部結構剛度：整個上部結構對基礎不均勻沉降或撓曲的抵抗能力，或稱整體剛度。（一）柔性結構如排架結構等，由于屋架鉸接于柱頂，整個承重體系對基礎的不均勻沉降有很大的順從性，故基礎的沉降差不會引起主體結構的附加應力，傳給基礎的柱荷載也不因此而有所變動。結構與地基變形之間并不存在彼此制約、相互作用的關系。這類結構最適合按常規(guī)方法設計。

地基、基礎與上部結構相互作用的概念第十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日（二）敏感性結構

最常見的磚石砌體承重結構和鋼筋混凝土框架結構，對基礎不均勻沉降的反應都很靈敏，故稱之為敏感性結構。此類結構應考慮相互作用的影響。（三）剛性結構

煙囪、水塔、高爐、筒倉這類的高聳結構物之下整體配置的獨立基礎與上部結構渾然一體，使整個體系具有很大的剛度，當?shù)鼗痪鶆驎r，基礎轉動傾斜，但幾乎不會發(fā)生相對撓曲。這類結構也可采用常規(guī)設計。

地基、基礎與上部結構相互作用的概念第十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日

8.2淺基礎的類型可按照基礎材料、構造類型、受力特點分類。一、按材料分：1、磚基礎：大放角基礎。兩皮一收或兩皮一收與一皮一收相間。注意對材料的最底要求。2、毛石基礎：毛石：未經(jīng)加工整平的石料。注意其構造要求及臺階高寬比要求。3、灰土基礎：依體積比分為3：7灰土、2：8灰土，灰土干重度≥14.5~15.5KN/m,容許承載力可達250~300KPa。3應：捏緊成團，落地開花。第十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日

8.2淺基礎的類型優(yōu)點：施工簡便，造價便宜，可節(jié)約水泥、磚石材料。缺點：在水中硬化慢，早期強度低，抗水性差，抗凍性差。一般只用于冰凍線以下，地下水位以上。4、灰漿碎磚三合土基礎。石灰、砂、骨料體積比為1：2：4~1：3：6。5、混凝土和毛石混凝土基礎。6、鋼筋混凝土基礎。二、按構造類型分：1、條形基礎：長度遠大于寬度的基礎。2、獨立基礎。3、聯(lián)合基礎：柱下條形基礎，柱下十字交叉條形基礎，筏板基礎，箱形基礎。第十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日

8.2淺基礎的類型擴展基礎：配筋或不配筋的墻下條形基礎和單獨柱基礎。（一）無筋擴展基礎（剛性基礎）1、材料：磚、毛石、灰土或三合土。2、構造要求（保證抗拉、剪強度）：第十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日

8.2淺基礎的類型（二）鋼筋混凝土擴展基礎1、特點：抗彎、剪性能好。2、形式：墻下和柱下鋼筋混凝土擴展基礎。第二十頁，共六十一頁，2022年，8月28日

8.2淺基礎的類型聯(lián)合基礎1、型式第二十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日

8.2淺基礎的類型獨立基礎殼體的設計及構造見《建筑地基基礎設計規(guī)范》。第二十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日

8.2淺基礎的類型三、按受力性能分：1、剛性基礎：指受壓極限強度較大，而受彎、受拉極限強度較小的材料所建造的基礎。2、柔性基礎：指鋼筋混凝土基礎。利用其抗彎、抗拉性能。不受臺階寬高比限制，可寬基淺埋。第二十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日3、內(nèi)力計算（1）按直線分布假定計算基底靜反力（2）按混凝土規(guī)范對基礎高度和變階處進行受沖切和受剪切承載力驗算；（3）錐形基礎的邊緣高度不小于200mm，階梯形基礎的階高宜為300~500mm；（4）確定底板受力鋼筋時，任意截面的彎矩計算：

第二十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日對距形基礎，當臺階高寬比且荷載偏心距時，任意截面及的彎距按下式計算：（5）構造：混凝土強度等級不低于C15，底板受力鋼筋不小于8mm,@≤200mm，混凝土保護層厚度有墊層時不小于35mm，無墊層時不小于70mm。第二十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日

8.3基礎埋置深度的選擇一、概念：1、基礎埋置深度：是指基礎底面至地面（一般指設計地面）的距離。2、基礎埋深選擇的意義：影響：建筑物的安全和正常使用；基礎施工技術措施；施工工期；工程造價。安全方面：對高層穩(wěn)定、滑移的影響；地基強度、變形的影響；基礎由于凍脹或水影響下的耐久性。3、基礎埋深選擇的原則：在保證建筑物安全、穩(wěn)定、耐久使用的前提下，應盡量淺埋，以便節(jié)省投資，方便施工。除基巖外，一般不宜小于0.5米。另外，基礎頂面應底于設計外地面100mm以上，以避免基礎外露。第二十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日

8.3基礎埋置深度的選擇二、影響基礎埋深的因素：1、建筑物類型及基礎構造：A、類型主要指高層與非高層之分。B、基礎構造，針對基礎類別、用途等。2、基礎上荷載大小及性質：A、荷載大小與地基承載力間的關系導致持力層選擇發(fā)生變化。B、建筑物類型不同，其所受荷載性質發(fā)生變化，從而對基礎埋深產(chǎn)生影響。eg,高層建筑：水平力作用；輸電塔：上拔力作用；磚窯：高溫作用；冷庫：低溫作用；受動力荷載基礎：對持力層土要求，不宜為飽和疏松的粉細砂（振動液化）。第二十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日

8.3基礎埋置深度的選擇3、工程地質條件A、工程地質條件不同，基礎的埋深有較大差別，要合理選擇持力層以保證建筑物的安全和經(jīng)濟性。B、土層不均勻時可分段采用不同埋深。對建于邊坡上的基礎（如上圖），其埋深應滿足下式：X取3.5m（條形基礎)或2.5m（距形或圓形基礎）第二十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日4、水文地質條件1、盡量將基礎置于地下水位以上。2、防止流砂；3、防止地基因挖土減壓而隆起開裂；應控制承壓含水層頂面的有效應力大于0。

8.3基礎埋置深度的選擇第二十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日5、地基土凍脹和融陷條件對于埋置于可凍脹土中的基礎，其最小埋深應由下式確定：—標準凍深；—采暖對凍深的影響系數(shù)—基底下允許殘留凍土層的厚度。

8.3基礎埋置深度的選擇z-maxhd=dmin(GB50007-2002）(GBJ7-89）maxhdz—設計凍深；—基底下允許殘留凍土層的最大厚度。第三十頁，共六十一頁，2022年，8月28日

8.3基礎埋置深度的選擇=zdz0.yzs.yzw.yze—標準凍深；系采用在地表平坦、裸露、城市之外的空曠場地中不少于10年實測最大凍深的平均值。當無實測資料時，按規(guī)范附錄F采用。—土的類別對凍深的影響系數(shù)?！恋膬雒浶詫錾畹挠绊懴禂?shù)。—環(huán)境對凍深的影響系數(shù)。z0yzsyzwyze6、場地環(huán)境條件

最小埋深不小于0.5米，且不超過相鄰建筑基礎的底面，否則，與相鄰基礎的凈距應大于該相鄰基礎底面高差的1~2倍。第三十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日8.4地基承載力的確定1、地基承載力：地基在保證其穩(wěn)定的前提下，滿足建筑物各類變形要求時的承載能力。2、地基承載力的確定方法：a、根據(jù)《規(guī)范》表格確定；b、按靜載荷試驗方法確定；c、根據(jù)土的強度理論計算確定；d、根據(jù)相鄰條件相似的建筑物經(jīng)驗確定。第三十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日

8.4地基承載力的確定一、按土的抗剪強度指標確定（一）魏錫克公式承載力設計值按下式計算：—折減系數(shù)；—有效面積；—基礎實際面積?！踩禂?shù)2~3。第三十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日（二）規(guī)范推薦的理論公式長期承載力設計值：短期承載力設計值：（三）幾點說明（1）理論公式計算承載力的正確與否關鍵是抗剪強度參數(shù)的選??；（2）地下水位土體采用計算承載力；（3）理論公式?jīng)]有考慮變形的要求，此時必須進行地基變形驗算。

8.4地基承載力的確定第三十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日二、按地基載荷試驗確定承載力實測值：對低壓縮性土：或（當對高壓縮性土：

承載力標準值：對同一層土，選取三個以上的試驗點，如所得的實測值的極差不超過平均值的30%，則取平均值作為地基承載力特征值。

8.4地基承載力的確定(0.02)(1.5)第三十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日三、按規(guī)范承載力表確定（已取消）1、查表（6-3）~（6-13）得到或2、如按土的物理、力學性質指標確定的基本值，應按下式折算為標準值：—回歸修正系數(shù)。承載力特征值的修正：

8.4地基承載力的確定第三十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日

8.4地基承載力的確定四、軟弱下臥層驗算

當?shù)鼗芰臃秶鷥?nèi)存在軟弱下臥層時，還必須對下臥層進行驗算?；讐毫藴手?；基底處自重壓力值；應力擴散角（表7-14）；pcpczpz第三十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日

8.5基礎底面尺寸的確定一、按地基持力層的承載力計算基底尺寸

設計時，先選定埋深d并初步選擇基底尺寸，求得持力層承載力設計值fa

，在按下列條件驗算并調整尺寸直至滿足設計要求。Pk≤fa1、對于中心受壓基礎：Pk——相應于荷載效應標準組合時，基礎底面處的平均壓力值。fa——修正后的地基承載力特征值。第三十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日

8.5基礎底面尺寸的確定dfaFkAGg-≥dfaFkbGg-（矩形）（條形）Fk——相應于荷載效應標準組合時，上部結構傳至基礎頂面的豎向力值。Gk——基礎自重和基礎上的土重。AGkFkpk+=A——基礎底面面積?！葑⒁猓篸為基礎平均埋深。算法：涉及到fa的寬度修正。1、先假定B≤3m，不做寬度修正。2、如果B>3m，則再考慮寬度修正。第三十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日2、對于偏心受壓基礎：同時滿足：

8.5基礎底面尺寸的確定Pk≤faMk——相應于荷載效應標準組合時，作用于基礎底面的力矩值。由上式得：afW2.1MK≤+kpmax=AGkFk+即：第四十頁，共六十一頁，2022年，8月28日

8.5基礎底面尺寸的確定—折減系數(shù)（0.6~1）；kpmax=3laGk)2(Fk+算法：1、按中心受壓計算，求出A0。2、令A=（1.1~1.4）A0。3、驗證Pkmax≤1.2fa或：1、令2、驗證Pkmax≤1.2fa，求出A0。若不滿足，適當調整，再驗算，直到適合為止。第四十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日當時相當于不考慮偏心的影響；當時表示由于荷載偏心較大，應該限制基底平均壓力，使之不超過未考慮偏心影響的地基承載力的60%。

8.5基礎底面尺寸的確定第四十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日

8.5基礎底面尺寸的確定作業(yè)：某磚混房屋外縱墻，中心受壓，室內(nèi)外高差0.3m，作用在室內(nèi)地平處的豎向荷載值為Fk=120kN/m,由天然地面起算的基礎埋深為0.7m，采用灰土基礎，Mu10磚，M7.5水泥砂漿，地基承載力特征值fa=110kpa,ηb=0.3,ηd=1.6。試確定基礎寬度，并進行剖面設計。第四十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日

8.5基礎底面尺寸的確定第四十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日

8.5基礎底面尺寸的確定第四十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日

8.5基礎底面尺寸的確定第四十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日

8.5基礎底面尺寸的確定第四十七頁，共六十一頁，2022年，8月28日

8.5基礎底面尺寸的確定第四十八頁，共六十一頁，2022年，8月28日

8.5基礎底面尺寸的確定第四十九頁，共六十一頁，2022年，8月28日地基特征變形驗算和基礎底面尺寸調整一、地基特征變形驗算（一）地基變形特征1、沉降量：基礎某點的沉降值；2、沉降差：基礎兩點或相鄰柱基中點的沉降量之差；3、傾斜：基礎傾斜方向兩端點的沉降差與其距離的比值；4、局部傾斜：砌體結構沿縱向6~10m內(nèi)基礎兩點的沉降差與其距離的比值。第五十頁，共六十一頁，2022年，8月28日（二）地基變形的控制1、磚混結構：應控制局部傾斜值小于0.002~0.003；2、排架結構：應控制柱基的沉降量和沉降差；3、框架結構：應控制相鄰柱基的沉降差；4、多高層建筑：應控制傾斜值；5、高聳結構物：應控制傾斜和沉降量；地基特征變形驗算和基礎底面尺寸調整第五十一頁，共六十一頁，2022年，8月28日（三）地基變形驗算范圍

凡屬下列情況之一者，尚需驗算地基特征變形是否超過允許值：（1）安全等級為一級的建筑物；（2）表所列范圍以外的二級建筑物；（3）表所列范圍以內(nèi)有下列情況的二級建筑物：1）地基承載力標準值小于130，且體型復雜的建筑；2）附近有地面堆載或相鄰基礎荷載差異較大；3）軟弱地基上的相鄰建筑距離過近，可能發(fā)生傾斜時；4）地基內(nèi)有厚度較大或厚薄不均的填土，其自重固結未完成時；地基特征變形驗算和基礎底面尺寸調整第五十二頁，共六十一頁，2022年，8月28日二、按允許沉降調整基礎底面尺寸（一）基本概念均質地基上矩形基礎的沉降量：基底平均附加壓力：得：（6-30a）（6-30b）地基特征變形驗算和基礎底面尺寸調整第五十三頁，共六十一頁，2022年，8月28日

假設對建筑物下荷載不同的柱基礎群，按一個統(tǒng)一的承載力設計值f來確定所有基礎的基底尺寸，則各基礎的基底附加壓力均為：設：不變，為常數(shù)，由式（6-30a）看出，基礎底面尺寸越大，其沉降量也越大。所以，從減少沉降差的角度看，單純按承載力確定基礎底面尺寸的設計方法就未必合理了，在一定條件下調整基底尺寸有其必要性。地基特征變形驗算和基礎底面尺寸調整第五十四頁，共六十一頁，2022年，8月28日就一個柱基而言，其荷載F不變。從式（6-30b）看，增大底面尺寸反而可以減少沉降量，按照這一概念，對于承受一定柱荷載的基礎，可以通過改變底面尺寸來改變沉降量的目的。這就提供了調整不同柱基間的沉降差的可能性。（二）以迭代法調整基礎底面尺寸設有兩基礎j、k分別受中心荷載作用：jk地基特征變形驗算和基礎底面尺寸調整第五十五頁，共六十一頁，2022年，8月28日表示k基礎承受單位荷載時，在j基礎中心引起的沉降。沉降量表達式：jk設k基礎的沉降較大，K、j兩基礎的沉降差為：地基特征變形驗算和基礎底面尺寸調整第五十六頁，共六十一頁，2022年，8月28日如且按相同f的值選定了和則只能將增大為，使的。此時，k基礎基底附加壓力減小為