土力学与地基基础浅基础PPT课件

1、下篇 地基基础设计与施工技术 第十章 浅基础 第十一章 桩基础及其他深基础 第十二章 特殊土地基与地震区地基基础问题 第十三章 地基处理 第十章第十章 浅基础浅基础 本章提要与学习目标 基础设计是建筑结构设计的重要内容之一，与建筑物的安全和 正常使用有着密切的关系。本章介绍了不同建筑物安全等级条 件下的设计原则，重点讨论了天然地基上浅基础的类型、基础 埋置深度的选择、地基承载力特征值的确定、基础底面尺寸的 确定、无筋扩展基础与扩展基础的设计，以及柱下条形基础的 设计，简要介绍了筏形基础与箱形基础的构造及设计原则和减 轻不均匀沉降的建筑措施、结构措施和施工措施。 要求熟悉地基基础设计的基本步骤和

2、方法；熟悉基础选型、基础埋置深度的确定；掌握地基承载力特征值 的确定，基础底面积的确定，地基持力层和软弱下卧层的承载力验算；掌握钢筋混凝土墙下条形基础、独 立基础的设计和柱下条形基础的设计；了解筏形基础和箱形基础的设计方法；熟悉减轻基础不均匀沉降的 建筑、结构和施工措施。 本章重点本章重点 浅基础的类型 基础埋置深度的选择 地基持力层和软弱下卧层 基础的选择和设计 10.1概述概述 受建筑物影响的那一部分地层称为地基，建筑物与地基接触的部分称为基础。建筑物的地基与基础设计是 建筑结构设计的重要内容之一。 地基可分为天然地基与人工地基。 天然地基：未经加固处理，能直接支承建筑物的地基 人工地基：

3、若地基土层较软弱，建筑物的荷重又较大，地基的承载力和变形都不能满足设计要求时，通过 人工加固处理的地基。 基础根据埋置深度分为浅基础和深基础。 基础：大多数建筑物基础的埋深不会很大（一般不大于5米），可以用普通基础开挖基坑和敞坑排水的方法 修建。如条形基础、片筏基础和箱形（按埋深基础等。 深基础：如桩基、沉井和地下连续墙等。 浅基础浅基础 浅基础定义浅基础定义: : 埋入地层深度较浅，施工一般采用敞开挖基坑修 筑的基础。 浅基础在设计计算时可以忽略基础侧面土体对基础的影响，基 础结构形式和施工方法也较简单。深基础埋入地层较深，结构 形式和施工方法较浅基础复杂，在设计计算时需考虑基础侧面 土体的

4、影响。 浅基础特点浅基础特点: :由于埋深浅，结构形式简单，施工方法简便，造价 也较低，因此是建筑物最常用的基础类型。 地基基础设计的基本原则地基基础设计的基本原则 基础底面的压力小于地基的容许承载力 地基及基础的变形值小于建筑物要求的沉降值 地基及基础的整体稳定性必须具有足够的保证 基础本身的强度满足要求 我国现行建筑地基基础设计规范中根据地基的复杂程度、建筑物规模和功能以及由于地基问题可能造 成建筑物破坏或影响正常使用的程度，将地基基础设计分为三个设计等级（表10-1）。 设计应根据具体情况，按照如下原则进行地基基础的设计： 所有建筑物的地基均应满足地基承载力计算的有关规定； 设计等级为甲

5、级、乙级的建筑物均应按变形设计； 表10-1所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不做变形验算, 如有下列情况之一时, 仍应作变形验算： 地基承载力特征值小于130kPa，且体形复杂的建筑物； 在地基上及其附近的地面上有堆载或相邻基础荷载差异较大， 可能引起地基产生过大的不均匀沉降时； 软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时； 相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时； 地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其固结未完成时。 对经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙等，应验算其稳定性； 基坑工程应进行稳定性验算； 当地下水埋藏较浅，建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时，应进行抗浮验算。 10.2 浅基础的类

6、型浅基础的类型 根据建筑物的特点和工程地质条件等划分为：根据建筑物的特点和工程地质条件等划分为： 1.无筋扩展基础（刚性基础） 2.扩展基础（柔性基础） 3.条形基础 4.筏板基础 5.箱形基础 6.岩石锚杆基础 一、无筋扩展基础一、无筋扩展基础 无筋扩展基础无筋扩展基础 通常是指由砖、通常是指由砖、 块石、素混凝块石、素混凝 土、三合土和土、三合土和 灰土等材料建灰土等材料建 造的基础，这造的基础，这 些材料虽有较些材料虽有较 好的抗压性能，好的抗压性能， 但抗拉、抗剪但抗拉、抗剪 强度却不高。强度却不高。 烟台大学住宅楼刚性基础 二、扩展基础二、扩展基础 扩展基础一般系扩展基础一般系 指柱

7、下钢筋混凝指柱下钢筋混凝 土独立基础和墙土独立基础和墙 下钢筋混凝土条下钢筋混凝土条 形基础。形基础。 扩展基础的抗弯扩展基础的抗弯 和抗剪性能良好，和抗剪性能良好， 可在竖向荷载较可在竖向荷载较 大、地基承载力大、地基承载力 不高以及承受水不高以及承受水 平力和力矩荷载平力和力矩荷载 等情况下使用，等情况下使用， 因此扩展基础也因此扩展基础也 称为柔性基础。称为柔性基础。 烟台大学六餐厅柱下独立基础 烟台大学六餐厅柱下独立基础 二柱联合基础 三、条形基础三、条形基础 柱下钢筋混凝土条形基础设置的目的是将承受的柱下钢筋混凝土条形基础设置的目的是将承受的 集中荷载均匀地分布到条形基础的底面积上，

8、以集中荷载均匀地分布到条形基础的底面积上，以 减少地基反力，并通过形成的基础整体刚度来调减少地基反力，并通过形成的基础整体刚度来调 整可能产生的不均匀沉降。整可能产生的不均匀沉降。 四、筏板基础四、筏板基础 当地基承载力低，立柱或承重墙传来的荷载较大，以致十当地基承载力低，立柱或承重墙传来的荷载较大，以致十 字交叉钢筋混凝土条形基础仍不能满足地基承载力或沉降字交叉钢筋混凝土条形基础仍不能满足地基承载力或沉降 的要求时，可采用钢筋混凝土满堂基础，这样的要求时，可采用钢筋混凝土满堂基础，这样既扩大了基既扩大了基 底面积又增加了基础的整体性底面积又增加了基础的整体性，从而可避免建筑物的局部，从而可避

9、免建筑物的局部 发生不均匀沉降。这种满堂基础即称为筏板基础。发生不均匀沉降。这种满堂基础即称为筏板基础。 万象城筏板基础 五、箱形基础五、箱形基础 为增大基础刚度，可将为增大基础刚度，可将 基础做成由钢筋混凝土基础做成由钢筋混凝土 顶板、底板及纵横隔墙顶板、底板及纵横隔墙 组成的箱形基础，它的组成的箱形基础，它的 刚度远大于筏板基础，刚度远大于筏板基础， 而且基础顶板和底板间而且基础顶板和底板间 的空间常可利用作地下的空间常可利用作地下 室。它适用于室。它适用于地基较软地基较软 弱弱, ,土层厚土层厚，建筑物对建筑物对 不均匀沉降较敏感或荷不均匀沉降较敏感或荷 载较大而基础建筑面积载较大而基础

10、建筑面积 不太大的高层建筑不太大的高层建筑。 六、岩石锚杆基础六、岩石锚杆基础 岩石锚杆基础是以岩石锚杆基础是以 细石混凝土和锚杆细石混凝土和锚杆 灌注于钻凿成型的灌注于钻凿成型的 岩孔内的基础。适岩孔内的基础。适 用于直接建在基岩用于直接建在基岩 上的柱基，以及承上的柱基，以及承 受拉力（或上浮力）受拉力（或上浮力） 或水平力较大的建或水平力较大的建 筑物基础。筑物基础。 基础按受力性能分 刚性基础，指用受压极限强度比较大，而受弯、受拉极限强度较大的材料所建造的基础 柔性基础，用钢筋混凝土建造的基础。 10.3 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择 一、建筑物的用途、基础类型及荷载形式一、建

11、筑物的用途、基础类型及荷载形式 建筑物的用途建筑物的用途影响基础埋深的选择。如有地下室的建筑，埋影响基础埋深的选择。如有地下室的建筑，埋 深由地下室标高决定；工业建筑中的地下设施和设备基础，不能深由地下室标高决定；工业建筑中的地下设施和设备基础，不能 离建筑物基础太近。离建筑物基础太近。 基础类型基础类型是影响埋深的另一个主要因素。对于由砖石材料砌是影响埋深的另一个主要因素。对于由砖石材料砌 筑的刚性基础，因其高度相对较大，若埋深较小则有露的可能因筑的刚性基础，因其高度相对较大，若埋深较小则有露的可能因 此，基础的埋深由基础的构造高度决定。此，基础的埋深由基础的构造高度决定。 对于只受垂直荷载

12、作用的基础，可根据荷载的大小经过地基承载力的计算，选择持力层，确定埋深；如对于只受垂直荷载作用的基础，可根据荷载的大小经过地基承载力的计算，选择持力层，确定埋深；如 果基础同时还承受水平荷载作用（如挡土墙、厂房柱基、烟囱、水塔等构筑物的基础），则应加大埋深，果基础同时还承受水平荷载作用（如挡土墙、厂房柱基、烟囱、水塔等构筑物的基础），则应加大埋深， 以增强土层对基础的嵌固作用，保证构筑物的稳定性以增强土层对基础的嵌固作用，保证构筑物的稳定性 相邻建筑物基础埋深的影响 二、土层的性质与分布 为了满足建筑物对地基承载力和地基允许变为了满足建筑物对地基承载力和地基允许变 形值的要求，基础应尽量埋置在

13、良好的持力层上。形值的要求，基础应尽量埋置在良好的持力层上。 对于中小型建筑物，可以把处于坚硬、硬塑对于中小型建筑物，可以把处于坚硬、硬塑 或可塑状态的粘性土层，密实或中密状态的砂土层或可塑状态的粘性土层，密实或中密状态的砂土层 和碎石土层，以及属于低、中压缩性的其它土层视和碎石土层，以及属于低、中压缩性的其它土层视 为良好土层；而把处于流塑、软塑状态的粘性土层，为良好土层；而把处于流塑、软塑状态的粘性土层， 处于松散状态的砂土层、未经处理的填土和其它高处于松散状态的砂土层、未经处理的填土和其它高 压缩性土层视为软弱土层。压缩性土层视为软弱土层。 三、河流的冲 刷深度 基础埋深必须在设计洪水的

14、 最大冲刷线以下不小于1m 四、当地的冻结深度 除地基为非膨胀土外，基础底面应埋置在天然最大冻结线以下 一定深度 五、保持持力层稳定所需的最小埋置深度 基础的埋置深度（除岩石地基外），应在天然地面以下不小于 0.5m，基础顶面应低于设计地面0.1m以上。 相关考题 1 除岩石地基外，基础埋深不宜小于（ d ） a 0.1m；b 0.2m；c 0.4m；d 0.5m 2高层建筑基础埋深当采用天然地基时，可不小于建筑物高度的 （ b ） a 1/10；b 1/12；c 1/15；d 1/18 3当新建筑物基础深于既有（旧）建筑物基础时，新旧建筑物相 邻基础之间应保持的距离一般可为两相邻基础底面柱高

15、差的 （ b ） a 0.5-1倍；b 1-2倍；c 2-3倍；d 3-4倍 相邻建筑物基础埋深的影响 1选择基础埋深应考虑哪些因素？ 2.建筑物的基础埋深与（ d ）无关 a.工程地质和水文地质条件； b.相邻建筑物的基础深度 c.作用在地基上的荷载大小和性质； d.结构形式 10.4 地基承载力特征值的确定（简介地基承载力特征值的确定（简介-第九章已第九章已 讲）讲） 地基承载力：地基承载力： 地基承载力是指地基土单位面积上承受荷载的 能力。 地基承载力特征值fak是建筑地基基础设计规 范采用概率极限状态设计原则确定的地基承 载力，其含义是在地基发挥正常使用功能时允 许采用的抗力设计值。

16、地基承载力是地基基础设计中不可缺少的数据。 因为地基基础设计首先必须保证荷载作用下地基土体具有足够抵抗剪切破坏的安全度 地基承载力验算 各级各类建筑物浅基础的地基承载力验算均应满足下列要求： pkfa ak fp2 . 1 max 地基承载力特征值的确定方法可归纳为三类： 按土的抗剪强度指标以理论公式计算； 按地基载荷试验或触探试验确定； 按有关规范提供的承载力或当地工程实践经验确定。 这三类方法各有所长，互为补充，必要时可按多种方法综合确 定，确定的精度宜按建筑物安全等级以及地质条件并结合当地 经验适当选择。 （4）确定地基承载力的方法有 、 和 等几大类。 10.5 底面尺寸的确定底面尺寸

17、的确定 在进行基础设计时，一般先确定基础埋深后确定基础底面尺寸。选择底面尺寸首先应满足地基承载力要求， 包括持力层（直接与基底相接触的土层）和软弱下卧层的承载力验算；另外，对部分建（构）筑物，还需 要考虑地基变形的影响，验算建（构）筑物的变形特征值，并对基础底面尺寸作必要的调整。 一、按地基持力层的承载力计算基底尺寸 1、按承载力计算底面压力应符合下列要求。、按承载力计算底面压力应符合下列要求。 （1） 轴心荷载作用轴心荷载作用 Pkfa Pk相应于荷载效应标准组合时，基础底面处相应于荷载效应标准组合时，基础底面处 平均压力。平均压力。 fa修正后修正后的地基承载力特征值。的地基承载力特征值。

18、 k aG F A fd kk k FG P A 对于单独基础，按上式计算出A后，先选定b或l，确定出l和b的比值，再计算另一边长，使A=lb，一般取 l/b=1.02.0。 对于条形基础，Fk为沿长度方向一米范围内上部结构传至基础顶面标高处的竖向力值（kN/m），则条形基 础的宽度为 df F b Ga K 在按以上两式计算A或b时，需要先确定地基承载力特征值fa，但fa值又与基础底面尺寸A有关，因此，可 能要通过反复试算才能确定。 计算时，由于基础埋深已经确定，可先对地基承载力进行深度修正，然后按计算所得的A=lb，考虑是否 需要进行宽度修正。 中心受压基础，按式 确定基础底面积后不需要进

19、行地基承载力验算（ F ）。 df F A 20 _ （2）当偏心荷载作）当偏心荷载作 用时除满足用时除满足Pkfa， 还应符合还应符合 pkmax 1.2fa 图10-11 偏心荷载作用下的基础 根据上述按承载力 计算的要求，在计 算偏心荷载作用下 的基础底面尺寸时， 通常可按下述试算 法进行：图10-12 （eb/6）时基底 压力计算 图10-12 （eb/6）时基底压力计算 先按轴心荷载作用下的公式，计算基础底面积A0； 考虑偏心影响，加大A0。一般可根据偏心距的大小增大，使A=（1.11.4）A0。对矩形底面的基础， 按A初步选择相应的基础底面长度l和宽度b，一般l/b=1.22.0。

20、 计算偏心荷载作用下的Pkmax、Pkmin，验算是否满足要求。如不满足要求，可调整基底尺寸再验算，如 此反复，直至底面尺寸合适为止。 为了保证基础不至于过分倾斜，通常要求偏心距e应满足下列条件 6 b GF M e kk k 当偏心距eb/6时，如图10-12所示，基础底面边缘的最大压力值应按下式计算 la GF p kk k 3 2 max 【例题10-2】一工业厂 房柱截面 350mm400mm，作 用在柱底的荷载为： Fk=700KN， Mk=80KN， Vk=15kN。土层为粘性 土，其中：=17.5 kN/m3，e=0.7， IL=0.78，fak=226 kPa， 其它参数如图1

21、0-13所示， 试根据持力层地基承载力 确定基础底面尺寸。 二、软弱下卧层承载力验算 我国沿海地区表层土较 硬，在其下有很厚一层 较软的淤泥、淤泥质土， 此时仅满足持力层的要 求是不够的，还需验算 软弱下卧层的强度，要 求传递到软弱下卧层顶 面处土体的附加应力与 自重应力之和不超过软 弱下卧层的承载力 软弱下卧层承载力验算软弱下卧层承载力验算 zcz az pp f z () 2 tan kc b p bz pp z () (2 tan )(2 tan ) kc lb p lzbz pp 计算软弱下卧层的承载力修正特征值时，仅需作深度修正，不作宽度修正（ T ）。 软弱下卧层验算例题软弱下卧层

22、验算例题 某柱基础，作用在设计地面处的柱荷载标准值、基础尺寸、埋深及地基条件如图所示。试验算持力层和软 弱下卧层的强度。（已知：持力层承载力修正系数 ， 淤泥层承载力修正系数 ） 6 . 1, 3 . 0db 1 . 1, 0db 解：（1）持力层承载力验算 =200+0.3（19-10）（3-3）+1.617（2.3-0.5） =249kPa 3 /0 .17 3 . 2 8 . 0195 . 116 mkNm )5 . 0()3( 0 dbff d b aka 承载力满足 kPafkPa A GF p249146 5 . 33 203 . 25 . 331050 kPaf W M A GF

23、 P 8 .2982492 . 12 . 1 3 .1883 .42146 6/5 . 33 1 .259 146 2 max 相关考题 1.中心受压基础，按式 确定基础底面积后不需要进行地基承载力验算（ F ）。 2. 计算软弱下卧层的承载力修正特征值时，仅需作深度修正， 不作宽度修正（ T ） 3.为什么要验算软弱下卧层承载力，其具体要求是什么？ df F A 20 _ 10.6 地基的变形验算地基的变形验算 一、基本概念 地基基础设计中，除了保证地基的强度、稳定要求外，还需保 证地基的变形控制在允许的范围内，以保证上部结构不因地基 变形过大而丧失其使用功能。调查研究表明，很多工程事故是

24、因为地基基础的不恰当设计、施工以及不合理的使用而导致的， 在这些工程事故中，又以地基变形过大而超过了相应允许值引 起的事故居多。因此地基变形验算是地基基础设计中一项十分 重要的内容。 对于一般多层建筑，地基土质较均匀且较好时， 按地基承载力控制设计基础，可以满足地基变形 要求，不需要进行地基变形验算。但对于甲、乙 级建筑物和荷载较大、土质不坚实的丙级建筑物， 为了保证工程安全，除满足地基承载力要求外， 还需进行地基变形验算。 二、变形验算的内容 1、建筑物地基变形计算值，不应大于地基变形允许值。、建筑物地基变形计算值，不应大于地基变形允许值。 2、变形特征分四种：、变形特征分四种： 沉降量独立

25、基础中心点沉降值或基础沉降平均值沉降量独立基础中心点沉降值或基础沉降平均值 沉降差相邻两个柱基的沉降量之差；沉降差相邻两个柱基的沉降量之差； 倾斜倾斜方向两端点沉降差与其距离比值；倾斜倾斜方向两端点沉降差与其距离比值； 局部倾斜在局部倾斜在610m内基础两点的沉降差与其距离的比值内基础两点的沉降差与其距离的比值 沉降变形图示 S S S l S l s i 规范中给出了建筑物的地基变形允许值(表10-5)。从表可见，地基的变形允许值对于不同类型的建筑物、 不同的建筑结构特点和使用要求、不同上部结构对不均匀沉降的敏感程度以及不同结构的安全储备要求等 而有所不同。 地基变形允许值确定涉及许多因素：

26、规范分析了国内外各类建筑物的有关地基变形允许值确定涉及许多因素：规范分析了国内外各类建筑物的有关 资料，提出了建筑物地基变形的允许值，对表中未包括的建筑物，其地资料，提出了建筑物地基变形的允许值，对表中未包括的建筑物，其地 基变形允许值应根据上部结构对地基变形的适应能力和使用上要求确定。基变形允许值应根据上部结构对地基变形的适应能力和使用上要求确定。 相关考题 104 试述地基变形特征的种类及其各自的定义？ 105 研究地基容许变形的工程意义是什么？ 62 单层排架结构柱基是以 （ a ）控制的 a 沉降差；b 沉降量；c 倾斜；d 局部倾斜 64 控制砌体承重结构基础的地基变形特征是 。框架

27、结构柱基础的地基变形特征是 。 （答案：局部倾斜、沉降差） 14.计算地基变形时，对于框架结构应由（ b ） a.沉降量控制； b.沉降差控制； c.倾斜控制； c.局部倾斜控制。 10.7 浅基础设计浅基础设计 一、无筋扩展基础设计一、无筋扩展基础设计 无筋扩展基础内容适用范围：无筋扩展基础内容适用范围： 指由砖，毛石，混凝土或毛石砼和三合土等材料组成的指由砖，毛石，混凝土或毛石砼和三合土等材料组成的 墙下条基或柱下独立基础。适用于多层民用建筑和轻型厂墙下条基或柱下独立基础。适用于多层民用建筑和轻型厂 房。房。 （一）无筋扩展基础的材料要求 刚性基础除了有以上所述刚性角的限制之外，在砌筑材料

28、方面 也有一定要求。 1.砖和砂浆 砌筑基础所用的砖和砂浆的强度等级，根据地基土的潮湿程度 和地区的严寒程度而有所不同。地面以下或防潮层以下的砖砌 体，所用材料强度等级不得低于表10-7所规定的数值。 2.石料 料石（经过加工，形状规则的块石）、毛石和大漂石有相当高 的抗压强度和抗冻性，是砌筑基础的良好材料。特别在山区， 石料可以就地取材，应该充分利用。做基础的石料要选用质地 坚硬、不易风化的岩石，石块的最小厚度不宜小于150mm。 石料的强度等级要求见表10-7。 3.混凝土 混凝土的抗压强度、耐久性、抗冻性都较砖好，且便于机械化 施工，但水泥耗量较大，造价稍高，且一般需要支模板，较多 用于

29、地下水位以下的基础。强度等级一般常采用C10C15。 为了节约水泥用量，可以在混凝土中掺入不超过基础体积20 30的毛石，称为毛石混凝土基础。 4.灰土 我国华北和西北地区，环境比较干燥，且冻胀性较小，常采用灰土做基础。灰土是经过消解后的石灰粉和 粘性土按一定比例加适量的水拌和夯击而成，其配合比为3：7或2：8，一般采用3：7，即3份石灰粉7份 粘性土（体积比），通常称”三七灰土”。 刚性基础的特点是稳定性好，施工简便，因此只要地基强度能 够满足要求，它是房屋、桥梁、涵洞等结构物首先考虑的基础 形式。它的主要缺点是用料多，自重大。当基础承受荷载较大， 按地基承载力确定的基础底面宽度也较大时，为

30、了满足刚性角 的要求，则需要较大的基础高度，导致基础埋深增大。所以刚 性基础一般适于六层和六层以下（三合土基础不宜超过四层） 的民用建筑和砌体承重的厂房以及荷载较小的桥梁基础。 设计步骤 初步选定基础高度H 混凝土基础 不小于200mm 石灰三合土基础 及灰土基础 为150mm的倍数 砖基础 为砖的模数 基础宽度b的确定 0 2tanbbH （二）无筋扩展基础的设计步骤 【例题例题10-3】某承重砖墙混凝土基础的埋深为某承重砖墙混凝土基础的埋深为1.5m，上部结构传来的压，上部结构传来的压 力力Fk=200KN/m，持力层为粉质粘土，其天然重度，持力层为粉质粘土，其天然重度 =17.5 KN/

31、m3，孔隙，孔隙 比比e=0.843，液性指数，液性指数IL=0.76，承载力特征值，承载力特征值fak=150 kPa，地下水位在基，地下水位在基 础底面以下，试计算此基础。础底面以下，试计算此基础。 解解 1.修正后的地基承载力特征值修正后的地基承载力特征值fa的确定的确定 按基础宽度按基础宽度b小于小于3m考虑，先不考虑对基础宽度的修正，考虑，先不考虑对基础宽度的修正， 根据根据e=0.843、IL=0.76查表查表10-3得：得：d =1.6。 则则 =150+1.617.5(1.5-0.5)=178 kPa 5 . 0dff mdaka m df F b Ga K 35. 1 5 .

32、 120178 200 a kk k fkPa A GF p 8 .172 0 . 14 . 1 5 . 14 . 120200 2.确定基础宽度 由公式10-8得 初步选定基础宽度为1.4m。 3.基础剖面设计 选定基础高度H=300mm，大放脚采用标准砖砌筑，每皮宽度 b1=60mm，h1=120mm，共砌五皮，大放脚的底面宽度 b0=240+2560=840mm，如图10-17所示。 4.按台阶的宽高比要求验算基础的宽度 基础采用C15混凝土砌筑，基底的平均压力为 基础采用C15混凝土砌筑，基底的平均压力为 a kk k fkPa A GF p 8 .172 0 . 14 . 1 5 .

33、 14 . 120200 0 . 1tan mHbb44. 10 . 13 . 0284. 0tan2 0 查表10-6得到台阶的允许宽高比 取基础宽度为1.44m满足要求。 二、扩展基础二、扩展基础 当不便于采用刚性基础或采用刚性基础不经济时，可以做成钢筋混凝土基础。柱下钢筋混凝土独立基础和 墙下钢筋混凝土条形基础，统称为钢筋混凝土扩展基础。 钢筋混凝土扩展基础的抗弯和抗剪性能良好，可在竖向荷载较大、地基承载力不高等情况下使用。该类基 础的高度不受台阶宽高比的限制，其高度比刚性基础小，适宜于需要“宽基浅埋”的情况。 “宽基浅埋”:有些建筑场地浅层土承载力较高，即表层具有一定 厚度的所谓“硬壳

34、层”，而在该硬壳层下土层的承载力较低， 并拟利用该硬壳层作为持力层时，更可考虑采用此类基础形式。 “宽基浅埋”地基基础方案是较软弱土层上覆盖有硬土层地基 减少基础沉降的优良方案之一（ T ）。 ( (一一) )墙下钢筋混凝土条形基础设计墙下钢筋混凝土条形基础设计 墙下钢筋混凝土条形扩展基础是砌体承重结 构墙体及挡土墙、涵管下常用的基础形式， 截面形式可采用阶梯形、矩形或锥形，其构 造如图10-18所示。 扩展基础设计扩展基础设计 截面设计包括确定基础高度和底板配筋。计 算时以基础净反力P；取1m计算单元。 地基净反力的概念 基底反力为作用于基底上的总竖向荷载（包括墙或 柱体下的荷载及基础自重）

35、除以基底面积。通常认 为仅由基础顶面标高以上部分传下的荷载所产生的 地基反力为地基净反力，并以pj表示。 M M 1 pp jm a x jm in 1jm a x p p p jm in p F F b1 a ho b ho b a 基础高度的验算 锥形基础的边缘高度不宜小于200mm。由于基础底板内不配箍筋和弯筋，所以基础底板任一截面的厚度是 由底板的抗剪切条件所决定。 如图10-19所示，基础验算截 面I-I处的剪力VI (kN/m)为 bI为验算截面I-I距基 础边缘的距离。当墙体 材料为混凝土时，验算 截面I-I在墙脚处，bI 等于基础边缘至墙脚的 距离a；当墙体材料为 砖墙、且墙脚

36、伸出不大 于1/4砖长时，验算截 面I-I在墙面处， bI=a+0.06m。 )2( 2 minmax1 1 1jj bppbb b b V M M 1 ppjmax jmin 1jmax p p p jmin p F F b1 a ho b ho b a M M 1 ppjmax jmin 1jmax p p p jmin p F F b1 a ho b ho b a 当荷载无偏心时，基础验算截面的剪力可简化为： 剪力确定之后，基础有效高度h0由混凝土的抗剪切条件确定，即 j I pb V 1 c I f V h 07. 0 0 基础底板的配筋 基础底板的配筋由验算截面的弯矩值决定，验算截面

37、的弯矩计算式如下 弯矩确定后，可按下式计算沿基础长度方向每延米基础底板的配筋面积。 )( 32 minmax 22 pp b p b M jj I I I I y I s fh M A 0 9 . 0 墙下钢筋混凝土条形基础纵向分布钢筋的直径不小于8mm，间距不大于300mm，每延米分布钢筋的面积 不宜小于受力钢筋面积的1/10。 与墙下条形基础一样，在进行柱下独立基础设计时，一般先由 地基承载力确定基础的底面尺寸，然后再进行基础截面的设计 验算。 柱下钢筋混凝土独立基础的长短边之比一般取11.5，阶梯形 基础的每阶高度一般为300500mm，锥形基础的边缘高度一 般不宜小于200mm，也不宜

38、大于500mm，锥形坡度角一般取 25度。 柱下钢筋混凝土独立基础截面的设计验算内容主要包括基础截面的抗冲切验算和抗弯验算，由抗冲切验算 确定基础的合适高度，由抗弯验算确定基础底板的双向配筋。 （柱下钢筋混凝土独立基础基础高度是按什么条件确定的？） (1)抗冲切验算抗冲切验算 为保证基础不发生冲切破坏，必须进行抗冲切验算。 抗冲切验算的基本原则是基础可能冲切面以外地基 净反力产生的冲切力应小于基础可能冲切面（即冲 切角锥体）上的混凝土抗冲切力。以矩形底面基础 为例（见图10-21） 0 11 0.7 lhptm j Ff a h FP A 式中：hp受冲切承载力截面高度影响系数，当h不大于80

39、0时，取 1.0；当h大于等于2000时，取0.9，期间按线性内插法取用； ft混凝土轴心抗拉强度设计值； h0基础冲切破坏锥体的有效高度； am冲切破坏锥体最不利一侧计算长度； at冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长；当计算柱与基础交接处的 受冲切承载力时，取柱宽；当计算基础变阶处的受冲切承载力时，取上阶 宽； ab冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围的下 边长，当冲切破坏锥体的底面落在基础底面以内（图10-21a、 b），计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽加两 倍基础有效高度；当计算基础变阶处的受冲切承载力时，取 上阶宽加两倍基础有效高度。当冲切破坏锥体的底面在l方 向落

40、在基础底面以外，即a+2h l时（图10-21c）,ab=l; 当不满足式（10-26）的要求时，可适当增加基础高度后重新验算，直到满足为止。 2)底板配筋计算底板配筋计算 在轴心荷载或单向 偏心荷载作用下， 对于矩形基础（图 10-22），当台阶 的宽高比小于或等 于2.5和偏心距小于 或等于b/6基础宽度 时，任意截面的弯 矩可按下式计算： oy I sI hf M A 9 . 0 2 11maxmax 12 2 12 G Malapppp l A A G ppbbalM 2 )2()( 48 1 minmax 2 II 柱下单独基础的配筋设 计控制截面是柱边或阶 梯形基础的变阶处，由 以

41、上公式求出相应的控 制截面弯矩值，依据 混凝土结构设计规范 （GB50010-2002） 的有关规定，可按式 （10-24）计算底板长 边方向和短边方向的受 力钢筋面积ASI和ASII 。 oy I sI hf M A 9 . 0 应该指出，一般柱的混凝土强度等级较基础的混凝土强度等级高，因此，基础设计除了按以上方法验算其 高度，计算底板配筋外，尚应验算基础顶面的局部受压承载力。 【例题10-4】某柱下扩展基础，基础高600mm，基础尺寸bl=2.7m1.8 m，柱截面尺寸 b0l0=0.6m0.4m，传至基础顶面竖向荷载基本组合值F=820 kN，力矩基本组合值M=150 kN.m，试 验算

42、设计该扩展基础。 三、 柱下条形基础、筏形和箱形基础-了解 柱下条形基础、筏形基 础和箱形基础统称为连 续基础 与柱下独立基础相比， 连续基础具有优良的结 构特征、较大的承载能 力等优点，适合作为各 种地质条件复杂、建设 规模大、层数多、结构 复杂的建筑物基础。 上部结构、基础和地基共同作用是一个复杂的研究课题，尽管 已取得较丰硕的成果，但是由于涉及到的因素很多，尤其地基 土是一种很复杂的材料，目前尚缺少一种理想的地基模型去确 切模拟，因此考虑共同工作的分析结果与实测资料对比往往存 在着不同程度的差异，有时误差还较大，说明理论分析方法尚 有待进一步完善，许多设计人员提出，设计这些基础宜以“构

43、造为主，计算为辅”的原则。 柱下钢筋混凝土条形基础柱下钢筋混凝土条形基础 当上部结构荷载较大、地基土的承载力较低时，采用无筋扩展基础或扩展基础 往往不能满足地基强度和变形的要求。为增加基础刚度,防止由于过大的不均匀沉降 引起的上部结构的开裂和损坏，常采用柱下条形基础。 根据刚度的需要，柱下条形基础可沿纵向设置，也可沿纵横向设置而形成双向条形柱下条形基础可沿纵向设置，也可沿纵横向设置而形成双向条形 基础，称为交梁基础。基础，称为交梁基础。 如果柱网下的地基土较软弱，土的压缩性或柱荷载的分布沿两个柱列方向都很不均匀，则可采用交梁基 础。该基础形式多用于框架结构。 1、柱下条形基础的构造 柱下条形基

44、础的构 造见图10-24。其 横截面一般做成倒T 型，下部伸出部分 称为翼板，中间部 分称为肋梁。其构 造要求如下： 翼板厚度hf不宜小于200mm，当hf=200250mm时，翼板 宜取等厚度；当hf250 mm时，可做成坡度i1：3的变厚翼 板，当柱荷载较大时，可在柱两侧局部增高（加腋）（图10- 24c），以提高梁的抗剪切能力，翼板的具体厚度尚应经计算确 定。翼板宽度b应按地基承载力计算确定。 肋梁高度H应由计算确定，初估截面时，宜取柱距的1/8 1/4，肋宽b0应由截面的抗剪条件确定，且应满足图10-24(e) 的要求。 为了调整基础底面形心的位置，以及使各柱下弯矩与跨中弯跨均衡以利配

45、筋，条形基础两端宜伸出柱边， 其外伸悬臂长度 l0宜为边跨柱距的1/41/3。 条形基础肋梁的纵向受力钢筋应按计算确定，肋 梁上部纵向钢筋应通长配置，下部的纵向钢筋至少 应有24根通长配置，且其面积不得少于底部纵 向受力钢筋面积的1/3。当肋梁的腹板高度450 时，应在梁的两侧沿高度配置直径大于10mm纵向 构造腰筋，每侧纵向构造腰筋（不包括梁上、下部 受力架立钢筋）的截面面积不应小于梁腹板截面面 积的0.1%，其间距不宜大于200mm。肋梁中的箍 筋应按计算确定，箍筋应做成封闭式。当肋梁宽度 b0350mm时，可用双肢箍；当350mmb0 800mm时，可用四肢箍；当b0800mm时，可用

46、六肢箍。箍筋直径612mm，间距50200，在 距柱中心线为0.250.30倍柱距范围内箍筋应加密 布置。底板受力钢筋按计算确定，直径不宜小于 10，间距为100200。 条形基础用混凝土强度等级不宜低于C20，垫层为C10，其厚度宜为70100。 2、柱下条形基础的计算 基础底面尺寸的确定 按上述构造要求确定基础长度L，然后将基础视为 刚性矩形基础，按地基承载力特征值确定基础底面 宽度b。再按构造要求确定基础长度L时，应尽量 使其形心与基础所受外合力重心相重合，此时地基 反力为均匀分布， 见图10-25a，基础宽度b可按 式10-8确定。 L P3P2P1P5P4 e P P5P4P3 P2

47、P1 L/2L/2 L/2 L/2 P 若基础底面形心与基础所受外合力不能相重合，即 偏心受荷（图10-25b），则基底反力沿长度方向 呈梯形分布，基础宽度b除了满足式（10-8）外， 还应按式（10-12）验算确定。 L P3P2P1P5P4 e P P5P4P3 P2P1 L/2L/2 L/2 L/2 P 翼板的计算 翼板可视为悬臂于肋梁两侧，按悬臂板考虑，若基础中心受荷， 可按式10-20计算剪力，然后按斜截面的抗剪能力确定翼板厚 度。由弯矩M计算条形基础翼板内的横向配筋。 如果基础沿横向为偏心受荷， 则沿梁长度方向单位长度内翼板 根部的剪力V由式10-19确定，弯矩M由式10-23确定

48、。 基础粱纵向内力分析 静定分析法 静定分析法是一种按线性分析基底净反力的简化计算方法， 其适用前提是要求基础具有足够的相对抗弯刚度。 基底静反力：仅由基础顶面荷载设计值所产生的地基反力 该法假定基底反力呈线性分布，以此求得基底净反 力pj，基础上所有的作用力都已确定（图10-26）， 并按静力平衡条件计算出任意截面上的剪力V及弯 距M，由此绘制出沿基础长度方向的剪力图和弯距 图，依此进行肋梁的抗剪计算及配筋。 静定分析法没有考虑基础与上部结构的相互作用，因而在荷载和直线分布的基底反力作用下产生整体弯曲。 与其它方法比较，计算所得基础不利截面上的弯矩绝对值一般偏大。此法只宜用于上部为柔性结构、

49、且基 础自身刚度较大的条形基础以及联合基础。 倒梁法 倒梁法认为上部结构是刚性的，各柱之间没有差异沉降（图 10-27），因而可把柱脚视为条形基础的支座，支座间不存 在相对竖向位移，基础的挠曲变形不致改变地基压力，并假 定基底净反力（pjb，kN/m）呈线性分布，且除柱的竖向 集中力外各种荷载作用（包括柱传来的力矩）均为已知，按 倒置的普通连续梁计算梁的纵向内力，例如力矩分配法、力 法、位移法等。 倒梁法求得的支座反力不等于原柱作用的竖向荷载，实践中常采用所谓“基底反力局部调整法”进行修正， 即是将支座处的不平衡力均匀分布在本支座两侧各1/3跨度范围内求解梁的内力，该内力与前面求得的内力 进行

50、叠加，如此反复多次，直到支座反力接近柱荷载为止。 3、柱下十字交叉梁基础的计算 当上部荷载较大、 地基土较软弱，只 靠单向设置柱下条 形基础已不能满足 地基承载力和地基 变形要求时，可采 用沿纵、横柱列设 置交叉条形基础， 又称十字交叉梁基 础（图10-7）。 柱下十字交叉梁基础可视为双向的柱下条形基础，其每个方向的条形基础构造与计算，与前述相同，只是 柱传递的竖向荷载由两个方向的条形基础承担，故需在两个方向上进行分配，而柱传递的弯矩Mx、My直 接加于相应方向的基础梁上，不必再做分配，即不考虑基础梁承受的扭矩。 柱传递的竖向荷载在正交的两个条形基础上的分配原则必须满足两个条件。 1静力平衡条

51、件； 2变形协调条件。 （二）筏形基础（二）筏形基础 当地基特别软弱，上部荷载很大，用交梁基础将当地基特别软弱，上部荷载很大，用交梁基础将 导致基础宽度较大而又相互接近时，或有地下室，导致基础宽度较大而又相互接近时，或有地下室， 可将基础底板联成一片而成为筏形基础。可将基础底板联成一片而成为筏形基础。 筏形基础可分为筏形基础可分为墙下筏形基础墙下筏形基础和和柱下筏形基础柱下筏形基础。 柱下筏形基础常有平板式和梁板式两种。柱下筏形基础常有平板式和梁板式两种。平板式筏形基础平板式筏形基础是在地基上做一块钢筋混凝土底板，柱子通过柱是在地基上做一块钢筋混凝土底板，柱子通过柱 脚支承在底板上；脚支承在底

52、板上；梁板式筏形基础梁板式筏形基础分为下梁板式和上梁板式，下梁板式基础底板上面平整，可作建筑物底分为下梁板式和上梁板式，下梁板式基础底板上面平整，可作建筑物底 层地面。层地面。 1.构造要求构造要求 筏形基础，特别是梁板式筏形基础整体刚度较大，能很好地调 整不均匀沉降，常用于高层建筑中。 筏形基础的混凝土强度等级不应低于C30。 采用筏形基础的地下室应沿四周布置钢筋混凝土外墙，外墙厚 度不应小于250mm，内墙厚度不应小于200mm。 筏形基础的钢筋间距不应小于150mm，宜为200300mm，受力钢 筋直径不宜小于12mm。 筏形基础 （a）墙下筏形基础；(b)平板式柱下筏形基础； (c)下

53、梁板式柱下筏形基础；(d)上梁板式柱下筏形基础 2、 筏形基础内力计算 工程中，经常采用简化方法近似进行筏基内力计算，即认为基础是绝对刚性，基底反力呈直线分布，并按 静力学方法计算基底反力。 倒楼盖法 倒楼盖法是将筏形基础视为一放置在地基上的楼盖，柱或墙视 为该楼盖的支座，地基净反力为作用在该楼盖上的外荷载，按 混凝土结构中的单向或双向梁板的肋梁楼盖方法进行内力计算。 在基础工程中，对框架结构中的筏形基础，常将纵、横方向的 梁设置成相等的截面高度和宽度，在节点处，由于纵、横方向 的基础梁交叉，柱的竖向荷载需要在纵、横方向分配，求得柱 荷载在纵、横两个方向的分配值，肋梁就可分别按两个方向上 的条

54、形基础计算了。 弹性地基上板的简化计算 如果柱网及荷载分布都比较均匀一致（变化不超过20%），当筏形基础的 柱距小于1.75（为基础梁的柔度指数）或筏形基础上支撑着刚性的上 部结构（如上部结构为剪力墙）时，可认为此时的筏形基础是刚性的，其 内力及基底反力可按倒楼盖法计算，否则，筏基的刚度较弱，属于柔性基 础，应按弹性地基上的梁板进行分析；若此时柱网及荷载分布仍比较均匀， 可将筏形基础划分成相互垂直的条状板带，板带宽度即为相邻柱中心线间 的距离，按前述文克尔弹性地基梁的办法计算。 相关考题 筏形基础的地基反力有几种计算方法?各适用什么条件. 文克勒地基模型 捷克工程师，提出如下假设。 p=kS

55、1）把地基划分许多竖直土柱，每条土柱可由一根 弹簧代替。 2）基底反力图形与竖向位移相似，如刚度 大（基础）受荷后基础底面仍保持平面，基 底反力图形按直线规律变化。 3. 筏形基础结构承载力计算 按前述方法计算出筏形基础的内力后，还需按现行混凝土结构设计规范中的有关规定计算基础梁的弯、 剪及冲切承载力；同时还应满足规范中有关的构造要求。 （三）箱型基础（三）箱型基础 箱形基础是由底板、顶板、钢筋混凝土纵横隔墙构成的整体现 浇钢筋混凝土结构。 箱形基础具有较大的基础底面、较深的埋置深度和中空的结构 形式，上部结构的部分荷载可用开挖卸去的土的重量得以补偿。 与一般的实体基础比较，它能显著地提高地基的稳定性，降低 基础沉降量。 箱形基础适用于软弱地基上的高层、重型或不均匀沉降有严格 要求的建筑物。 1.构造要求构造要求 箱形基础的混凝土强度等级不应低于C30。 箱形基础外墙宜沿建筑物周边布置，内墙沿上部结构的柱 网或剪力墙位置纵横均匀布置，墙体水平截面总面积不宜 小于箱形基础外墙外包尺寸的水平投影面积的1/10。 无人防设计要求的箱基，基础底板不应小于300mm，外 墙厚度不应小于250mm，内墙厚度不应小于200mm，顶 板厚度不应小于200mm。 墙体的门洞宜设在柱间居中部位。 箱形基础的顶板和底板纵横方向支座钢筋尚应有1/31/2 的钢筋连通，且