第七章浅基础设计

1、牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 第七章 浅基础浅基础设计设计 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 7.1 7.1 概概 述述 n地基基础设计必须根据建筑物的用途和安全等级、建筑地基基础设计必须根据建筑物的用途和安全等级、建筑 布置和仁部结构类型，充分考虑建筑场地和地基岩土条布置和仁部结构类型，充分考虑建筑场地和地基岩土条 件，结合施工条件以及工期、造价等各方面要求，合理件，结合施工条件以及工期、造价等各方面要求，合理 选择地基基础方案，因地制宜、精心设计，以保证建筑选择地基基础方案，因地制宜、精心设计，以保证建筑 物的安全和正常使用。物的安全

2、和正常使用。 n地基基础的设计和计算应该满足下列三项基本原则：地基基础的设计和计算应该满足下列三项基本原则： n1 1对防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性方面，应具有对防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性方面，应具有 足够的安全度，足够的安全度， n2 2应控制地基变形量，使之不超过建筑物的地墓变形允应控制地基变形量，使之不超过建筑物的地墓变形允 许值，以免引起基础不利截面和上部结构的损坏，或影许值，以免引起基础不利截面和上部结构的损坏，或影 响建筑物的使用功能和外观，响建筑物的使用功能和外观， n3 3基础的型式、构造和尺寸，除应能适应上部结构、符基础的型式、构造和尺寸，除应能适应上部结构、符 合

3、使用需要，满足地基承载力合使用需要，满足地基承载力 ( (稳定性稳定性) )和变形要求外，和变形要求外， 还应满足对基础结构的强度，刚度和耐久性的要求。还应满足对基础结构的强度，刚度和耐久性的要求。 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 n设计浅基础一般要妥善处理下列几方面问题：设计浅基础一般要妥善处理下列几方面问题： n1 1充分掌握拟建场地的工程地质条件和地基勘充分掌握拟建场地的工程地质条件和地基勘 察资料察资料 n2 2了解当地的建筑经验，施工条件和就地取材了解当地的建筑经验，施工条件和就地取材 的可能性，并结合实际考虑采用先进的施工技术的可能性，并结合实际考虑采用

4、先进的施工技术 和经济、可行的地基处理方法。和经济、可行的地基处理方法。 n3 3选择基础类型和平面布置方案，并确定地基选择基础类型和平面布置方案，并确定地基 持力层和基础埋置深度持力层和基础埋置深度 n4 4按地基承载力确定基础底面尺寸，进行必要按地基承载力确定基础底面尺寸，进行必要 的地基稳定性和变形验算的地基稳定性和变形验算 n5 5以简化的、或考虑相互作用的计算方法进行以简化的、或考虑相互作用的计算方法进行 基础结构的内力分析和截面设汁基础结构的内力分析和截面设汁 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 下卧层 地基与基础地基与基础 D 埋深D q = D 均布荷载

5、 持力层（受力层） 地基地基 基础 F G 主 要 受 力 层 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 主要受力层（表主要受力层（表3 30 02 2） n条形基础3b n独立基础1.5b n且5m（二层以下民用建筑除 外） 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 天然地基天然地基 浅基础的分类 1 按基础埋深分 2 按基础刚度分 无筋扩展(刚性)基础 扩展基础 3 按基础的结构形式分 地基基础分类地基基础分类 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 1 按基础刚度分类 无筋扩展基础(刚性基础) Rigid foundation 砖、

6、石、灰土，素混凝土 材 料抗拉强度很低，有基础台阶 宽高比(刚性角)要求 扩展基础(柔性基础) Spread foundation 钢筋混凝土。要满 足抗弯,抗剪和抗冲 切等结构要求 tan i i H b F bi b0 H0 F 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 2 按基础构造分类 一、单独基础: 柱下或墙下,土质 较好 Individual footing, pad foundation 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 二、条型基础 1 1、2 2墙下或柱下条形基础墙下或柱下条形基础, , 柱下柱下: :一般一般 是土质差是土质差,

7、,两侧单独基础相连两侧单独基础相连 Strip foundation 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 3 3 交叉条形基础交叉条形基础 柱下柱下: :土质更差土质更差, ,或荷载很大或荷载很大, ,四面基础相连四面基础相连 纵向条形基础纵向条形基础 横向条形基础横向条形基础 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 三 片筏基础 土质更差土质更差, ,单独基础联成整体单独基础联成整体, ,游泳馆游泳馆, ,筏筏 下有肋下有肋, ,板下处理板下处理 Mat foundation 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 四、箱形基础

8、 有筏、墙和顶板形成箱，整体性更好有筏、墙和顶板形成箱，整体性更好 底板底板 外墙外墙 内墙内墙 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 五、壳体基础 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 7.3基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择 下卧层 持力层（受力层）持力层（受力层） F G D 埋深 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 基础埋深基础埋深 一一 基础埋深确定基础埋深确定 ( (一）基础埋深确定的基本原则一）基础埋深确定的基本原则 在满足承载力的条件下尽量浅埋。省工省时省在满足承载力的条件下尽量浅埋。省工省时省 料，但是有如

9、下料，但是有如下基本要求基本要求： 1. 1. D大于大于50cm,表土扰动，植物，冻融，冲蚀表土扰动，植物，冻融，冲蚀 2. 基础顶距离表土大于基础顶距离表土大于10cm，保护，保护 3. 桥要求在冲刷深度以下桥要求在冲刷深度以下 还有三项还有三项控制因素控制因素 D 大于大于10cm 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 （二）（二） 结构要求结构要求 1 1 地下室，地下管道（上下水，煤气电地下室，地下管道（上下水，煤气电 缆）应在基底以上，便于维修，要求地缆）应在基底以上，便于维修，要求地 下室下室, ,作用作用: : 承载力 变形 补偿基础 F 基础埋深基础埋深

10、 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 2.新旧相邻建筑物有新旧相邻建筑物有 一定距离一定距离 否则要求支护否则要求支护 并且要严格限制支护并且要严格限制支护 的水平位移的水平位移 L/ H=12 （二）（二） 结构要求结构要求 L H 基础埋深基础埋深 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 3基础埋深不同时 (1) 主楼与裙房主楼与裙房 高度不同高度不同, ,分期施工设置后浇带分期施工设置后浇带 （二）（二） 结构要求结构要求 (2) 台阶式相连台阶式相连, 如山坡上的房如山坡上的房 屋屋 或者验算边坡稳定性或者验算边坡稳定性 L/H=12 基础埋

11、深基础埋深 台北国际金融中心台北国际金融中心 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 4.场地环境条件 n基础埋深应大于因气候变化或树木生长导致地基基础埋深应大于因气候变化或树木生长导致地基 土胀缩、以及其他生物活动形成孔洞等可能到达土胀缩、以及其他生物活动形成孔洞等可能到达 的深度，的深度， n对靠近原有建筑物基础修建的新基础，其埋深不对靠近原有建筑物基础修建的新基础，其埋深不 宜超过原有基础的底面，否则新、旧基础间应保宜超过原有基础的底面，否则新、旧基础间应保 留一定的净距，留一定的净距， n如果基础邻近有管道或沟、坑等设施时，基础底如果基础邻近有管道或沟、坑等设施时，

12、基础底 面一般应低于这些设施的底面。面一般应低于这些设施的底面。 n濒临河、湖等水涔修建的建筑物基础，如受到流濒临河、湖等水涔修建的建筑物基础，如受到流 水或波浪冲刷的影响，其底面应位于冲刷线之下。水或波浪冲刷的影响，其底面应位于冲刷线之下。 基础埋深基础埋深 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 三、工程地质条件 n直接支承基础的土层称为持力层，其下的各土层直接支承基础的土层称为持力层，其下的各土层 称为下卧层。为了保证建筑物的安全，必须根据称为下卧层。为了保证建筑物的安全，必须根据 荷载的大小和性质给基础选择可靠的持力层。荷载的大小和性质给基础选择可靠的持力层。 n在

13、按地基条件选择埋深时，还经常要求从减少不在按地基条件选择埋深时，还经常要求从减少不 均匀沉降的角度来考虑。同一建筑物的基础可采均匀沉降的角度来考虑。同一建筑物的基础可采 用不同的埋深来调整不均匀沉降量用不同的埋深来调整不均匀沉降量 n对墙基础，如地基持力层顶面倾斜，必要时可沿对墙基础，如地基持力层顶面倾斜，必要时可沿 墙长将基础底面分段做成高低不同的台阶状，以墙长将基础底面分段做成高低不同的台阶状，以 保证基础各段都具有足够的埋深。保证基础各段都具有足够的埋深。 n对修建于坡高和坡角不太大的稳定土坡坡顶的基对修建于坡高和坡角不太大的稳定土坡坡顶的基 础础 基础埋深基础埋深 牡牡 丹丹 江江 大

14、大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 （四）地基及地质水文条件 1 地下水位以上地下水位以上,否则开挖降水否则开挖降水,费费 用大扰动用大扰动 2 土层分布情况土层分布情况 (1) 浅基础还是深基础浅基础还是深基础(桩基础桩基础) (2) 天然还是人工地基天然还是人工地基 (3) 如果是天然地基如果是天然地基,基础埋深的确基础埋深的确 定定 根据土层分布根据土层分布 基础埋深基础埋深 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 在满足其在满足其 他要求下他要求下 尽量浅埋尽量浅埋 只有低层只有低层 房屋可用房屋可用, , 否则处理否则处理 尽量浅埋尽量浅埋 但是如但是如h h

15、1 1 太小就为太小就为 IIII h14 m 桩基桩基 或处理或处理 （四） 地基及地质水文条件 好土好土 软土软土 ( (很深很深) ) 好土好土 软土软土 软土软土 好土好土 I II III IV h1 基础埋深基础埋深 h1 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 （四）（四） 冻结深度冻结深度 冻胀丘冻胀丘Pingo 随冻结面向下发展，当冻结层上水的压力大于上覆土层强度时，地随冻结面向下发展，当冻结层上水的压力大于上覆土层强度时，地 表就发生隆起，便形成冻胀丘。表就发生隆起，便形成冻胀丘。 基础埋深基础埋深 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程

16、系系 基础埋深基础埋深 冰椎冰椎 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 基础埋深基础埋深 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 基础埋深基础埋深 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 基础埋深基础埋深 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 （五）（五） 冻结深度冻结深度 1 冻胀危害及机理 （1）冻胀及冻拔 地面隆起(不均匀) 翻浆,融陷,强度降低 如果冻结深度大于融沉，称如果冻结深度大于融沉，称 为永冻土为永冻土 基础埋深基础埋深 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 1 冻胀危害及

17、机理冻胀危害及机理 冻 深 毛细区毛细区 地下水地下水 1928-1929 Casagrande做了较深入的研究, 美国北部:冰深45cm,冻胀13cm,=8%12%, 60%110%, 冰透镜达13cm 冻结区冻结区 基础埋深基础埋深 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 毛细水毛细水 土颗粒土颗粒 结合水结合水 冰冰 (2) 机理复杂机理复杂,开始认为是水变成冰的体胀开始认为是水变成冰的体胀. 自由水冻结温度自由水冻结温度0oc,结合水冻结温度结合水冻结温度-0.5-30oc 基础埋深基础埋深 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 总结:开敞式水

18、源,冻结慢,形成透镜体 吸引毛细水吸引毛细水 自由水自由水+ +外层外层( (弱弱) )结合水冻结结合水冻结, ,形成冰针形成冰针, ,冰透镜冰透镜 结合水膜变薄结合水膜变薄, ,离子浓度加大离子浓度加大, ,吸力增加吸力增加 吸引地下水吸引地下水 基础埋深基础埋深 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 2 发生冻胀的条件发生冻胀的条件 （1） 土的条件土的条件 一般是细颗粒土。一般是细颗粒土。 砂土的毛细高度小，发生冰冻时体积膨胀，砂土的毛细高度小，发生冰冻时体积膨胀， 孔隙水排走，骨架不变。太细的土，水分供孔隙水排走，骨架不变。太细的土，水分供 应不及时，冻胀也不明显

19、。应不及时，冻胀也不明显。 （2） 温度条件温度条件 低于冻结温度低于冻结温度 （3） 水力条件水力条件 含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严 重重 基础埋深基础埋深 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 3 按冻胀的地基土分类 老规范 土类，含水量，地下水位土类，含水量，地下水位 Z0标准冻深多年实测最大冻结深度的标准冻深多年实测最大冻结深度的 平均值平均值, 夏季地面开始往下算。夏季地面开始往下算。 北京北京 0.7m，哈尔滨，哈尔滨 1.8m 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 n季节性冻土的设计冻深季

20、节性冻土的设计冻深Zd应按下式计算：应按下式计算： nZd设计冻深（设计冻深（m） nZ0标准冻深（标准冻深（m） nzs土的类别对冻深的影响系数（表土的类别对冻深的影响系数（表7.5） nzw土的冻胀性对冻深的影响系数（表土的冻胀性对冻深的影响系数（表7.6） nze环境对冻深的影响系数（表环境对冻深的影响系数（表7.7） zezwzsd zz 0 n当建筑基础地面以下允许有一定厚度的冻土层，当建筑基础地面以下允许有一定厚度的冻土层， 可用下式计算基础的最小深度：可用下式计算基础的最小深度： maxmin hzd d 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 思考题：思考题

21、： 在辽宁某地修建一在辽宁某地修建一6 6层宿舍楼，层宿舍楼，9 9月底月底 开工挖地基，开工挖地基，3 3月份建成第一层时发月份建成第一层时发 现基础和墙面由于冻胀而开裂。设计现基础和墙面由于冻胀而开裂。设计 的基础埋深完全满足冻深的要求，解的基础埋深完全满足冻深的要求，解 释为什么发生冻胀破坏？释为什么发生冻胀破坏？ 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 7.47.4地基承载力地基承载力 n地基基础设计首先必须保地基基础设计首先必须保 证在荷载作用下的地基对证在荷载作用下的地基对 土体产生剪切破坏而失效土体产生剪切破坏而失效 方面，应具有足够的安全方面，应具有足够的安

22、全 度。为此，各级建筑物浅度。为此，各级建筑物浅 基础的地基承载力验算均基础的地基承载力验算均 应满足下列要求：应满足下列要求： n地基竖向承载力地基竖向承载力(以后都简称承以后都简称承 载力载力)设计值的确定方法可归纳设计值的确定方法可归纳 为三类：为三类：1)根据土的抗剪强度根据土的抗剪强度 指标以理论公式计算；指标以理论公式计算； 2)按现按现 场载荷试验的场载荷试验的P-S曲线确定；曲线确定；3) 按规范提供的承载力表确定。按规范提供的承载力表确定。 千斤顶千斤顶 荷载板荷载板 fp 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 n一、按土的抗剪强度指标确定地基承载力一、

23、按土的抗剪强度指标确定地基承载力 1.1.抗剪强度指标标准值抗剪强度指标标准值ck、 k a.a.根据室内根据室内n n组三轴试验结果，组三轴试验结果， 计算土性指标的平均值、标计算土性指标的平均值、标 准差和变异系数准差和变异系数 / n i i n1 1 ) 1/()( 1 2 2 nn n i i 平均值平均值 标准差标准差 变异系数变异系数 b.b.计算内摩擦角和粘聚力的计算内摩擦角和粘聚力的 统计修正系数统计修正系数 、c 2 678. 4704. 1 1 nn cc nn 2 678. 4704. 1 1 c.c.计算内摩擦角和粘聚力的计算内摩擦角和粘聚力的 标准值标准值 k cc

24、k c 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 2.2.确定地基承载力特征值确定地基承载力特征值 当当e0.0330.033b，根据土的抗剪根据土的抗剪 强度指标确定地基承载力强度指标确定地基承载力 kcmdba cMdMbMf fa土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值 Mb、Md、Mc承载力系数（可根据承载力系数（可根据 k查表得到查表得到) ) 地基土的重度，地下水位以下取浮重度地基土的重度，地下水位以下取浮重度 d基础埋置深度基础埋置深度( (m) )，从室外地面标高计算，从室外地面标高计算 m基础底面以上土的加权重度，地下水位

25、以下取浮重度基础底面以上土的加权重度，地下水位以下取浮重度 b基础地面宽度，大于基础地面宽度，大于6 6m时，按时，按6 6m取值，对于砂土小于取值，对于砂土小于 3 3m时按时按3 3m取值取值 ck基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 二、按荷载试验确定（略）二、按荷载试验确定（略） 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 规范规范规定：规定：当当b3m3m或或d0.5m0.5m，地基承载力特征值应地基承载力特征值应 该进行修正该进行修正 fa 修正后的地基承载力特征值，

26、修正后的地基承载力特征值，kPakPa； fak地基承载力特征值，地基承载力特征值，kPakPa； b,d基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，查表基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，查表7.107.10 基底持力层土的天然重度基底持力层土的天然重度 m m基底以上埋深范围内土的加权平均重度基底以上埋深范围内土的加权平均重度 b b基础底面宽度，基础底面宽度，b3mb6mb6m时按时按6m6m计计 d d基础埋置深度，基础埋置深度，d0.5md0.5m时按时按0.5m0.5m计计 )5 . 0()3(dbff mdbaka 三、按三、按建筑地基规范建筑地基规范提供的承载力表格确定提供的承载力表格

27、确定 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 7.5 7.5 基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定 基本条件：基底压力的标准值不基本条件：基底压力的标准值不 大于承载力的特征值大于承载力的特征值 pk fa pkmax 1.2fa 基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 中心荷载 （1）底面积）底面积A的确定的确定 *中心荷载中心荷载Fk+Gk，pk=(Fk+Gk)/A; G= GdA, G 是基础及回填土平均重度，一般取是基础及回填土平均重度，一般取20kN/m3 代入代入pk fa为为(Fk+ GdA)/Afa

28、df F A Ga k Gk Fk 基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定 Fk 相应于荷载效应标准组合时，上部结相应于荷载效应标准组合时，上部结 构传至基础顶面的竖向力值（构传至基础顶面的竖向力值（kN） 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 (2) 长和宽长和宽,高度的确定高度的确定 单独无筋扩展基础单独无筋扩展基础 bl A, b b0+2htg , l l0+2htg 满足满足d h+0.1m 确定确定b, l 和和h h b tg t =45o (1:1) 30o (1:2) F l l0 b0 b bt h 基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定 牡牡 丹丹 江江

29、 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 条基单位长度，确定基础宽度 F h df F b fbdbF Ga k aGk / )( bb0+2htg 确定h 砖墙:承重墙b 6070cm, b0为24,37,49cm 非承重墙b 50cm 基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 偏心荷载 偏心荷载作用下，除应符合公式偏心荷载作用下，除应符合公式p pk kffa a 要求外，尚应符合下列要求：要求外，尚应符合下列要求： 其中，e=M/(F+G)L/6。 或当pkmin0 0 2 . 1 min max k a kkk k p f W

30、M A GF p F M eF+G 基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定 其中，e=M/(F+G) L/6 a kk k f ba GF p2 . 1 3 )(2 max 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 偏心荷载作用下的承载力计算步骤 n1.1.先按中心荷载作用下的公式，计先按中心荷载作用下的公式，计 算基础底面积算基础底面积A A0 0 n2.2.考虑偏心影响，加大考虑偏心影响，加大A A0 0。一般取：。一般取： A=(1.1-1.4)AA=(1.1-1.4)A0 0。 n3.3.计算偏心荷载作用下的计算偏心荷载作用下的p pmax max， ，p pmin m

31、in， ， 并进行验算。并进行验算。 基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 ( (二二) ) 软弱下卧层承载力验算软弱下卧层承载力验算 当持力层下有软土时，可能在此层破坏，需当持力层下有软土时，可能在此层破坏，需 要验算，要求作用在软弱下卧层顶面处的附加应要验算，要求作用在软弱下卧层顶面处的附加应 力与自重应力之和不超过它的承载力设计值，即：力与自重应力之和不超过它的承载力设计值，即： n 软弱下卧层顶面处的附加应力设计值软弱下卧层顶面处的附加应力设计值 (kPa(kPa) )； n 软弱下卧层顶面处土的自重应力标准软弱下卧层顶面处土

32、的自重应力标准 值；值； n 软弱下卧层顶面处经深度修正后的地软弱下卧层顶面处经深度修正后的地 基承载力设计值。基承载力设计值。 基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定 azczz fpp z p cz p az f 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 当持力层下有软土时，可能在此层破当持力层下有软土时，可能在此层破 坏，需要验算坏，需要验算 1 基底压力基底压力 p=(F+G)/A 中心荷载中心荷载 2 基底原自重应力基底原自重应力 c0 =0d 3 基底附加应力基底附加应力 p0=p- c0 4 扩散角扩散角 与与Es1/ Es2及及z/b有关，有关， 查表查表7.1

33、4 若持力层太薄，不起作用若持力层太薄，不起作用 F P-c0 d z c0 cz 软土软土 Es1 Es2 基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 5 软弱下卧层顶部附加应力 矩形基础 条形基础 )tan2)(tan2( )( zbzl dplb p mk z tan2 )( zb dpb p mk z 基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 一、地基变形特征一、地基变形特征 地基变形特征一般分为：地基变形特征一般分为： 沉降量沉降量基础某点的沉降值基础某点的沉降值( (单层排

34、架结构单层排架结构) )； 沉降差沉降差基础两点或相邻柱基电点的沉降量之差基础两点或相邻柱基电点的沉降量之差( (框架结框架结 构构) ) ； 倾斜倾斜基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值( (高耸高耸 结构结构) )； 局部倾斜局部倾斜砌体承重结构沿砌体承重结构沿6-10m6-10m内基础两点的沉降差与其内基础两点的沉降差与其 距离的比值距离的比值( (砌体承重结构砌体承重结构) )。 具体建筑物所需验算的地基变形特征取决于建筑物的结构具体建筑物所需验算的地基变形特征取决于建筑物的结构 类型、整体刚度和使用要求。以下按柔性、敏感性和刚性三类类型、整

35、体刚度和使用要求。以下按柔性、敏感性和刚性三类 结构分述与其有关的地基变形特征及其可能招致的损害特点。结构分述与其有关的地基变形特征及其可能招致的损害特点。 7.6 7.6 地基变形验算地基变形验算 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 二、地基特征变形验算二、地基特征变形验算 凡属下列情况之一者，在按地基承载力确定基础底面尺寸凡属下列情况之一者，在按地基承载力确定基础底面尺寸 之后，之后，尚须验算：尚须验算： 地基特征变形验算公式：地基特征变形验算公式： ssss s s地基特征变形；地基特征变形； ss地基特征变形允许值，查表地基特征变形允许值，查表7.157.15

36、1.1.安全等级为一级的建筑物；安全等级为一级的建筑物； 2.2.表表7.27.2所列范围以外的二级建筑物；所列范围以外的二级建筑物； 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 注意：注意： 1.1.传至基础底面的荷载传至基础底面的荷载F Fk k应按长期效应组合的荷载标准值；应按长期效应组合的荷载标准值； 2.2.基底压力基底压力p=(Fp=(Fk k+G+G)/A)/A； 3.3.基底附加压力基底附加压力p p0 0=p-=p-0 0d d。 3.3.表表7.27.2所列范围以内有下列情况的二级建筑物：所列范围以内有下列情况的二级建筑物： 1 1）地基承载力标准值小于）地

37、基承载力标准值小于130kh130kh，且体型复杂的建筑；，且体型复杂的建筑； 2 2）在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，）在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大， 引起地基产生过大的不均匀沉降时；引起地基产生过大的不均匀沉降时； 3 3）软弱地基上的相邻建筑如距离过近，可能发生倾斜时；）软弱地基上的相邻建筑如距离过近，可能发生倾斜时； 4 4）地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结尚未）地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结尚未 完成时。完成时。 此外，对经常受水平荷载作用的高层建筑和高耸结构，以及此外，对经常受水平荷载作用的高层建筑和高耸结构，以及 建

38、造在斜坡上的建筑物和构筑物，尚应验算其稳定性建造在斜坡上的建筑物和构筑物，尚应验算其稳定性 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 扩展基础是指柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混扩展基础是指柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混 凝土条形基础。凝土条形基础。 一、扩展基础的构造要求一、扩展基础的构造要求 1.1.一般要求一般要求 1)1)基础边缘高度基础边缘高度 锥形基础的边缘高度一般不小于锥形基础的边缘高度一般不小于200mm200mm，也，也 不宜大于不宜大于500mm500mm；阶梯形基础的每阶高度，宜为；阶梯形基础的每阶高度，宜为300-500mm300-500mm。

39、2)2)基底垫层基底垫层 通常在底板下浇筑一层素混凝土垫层。垫层厚度通常在底板下浇筑一层素混凝土垫层。垫层厚度 一般为一般为100mm100mm两边伸出基础底板不小于两边伸出基础底板不小于50mm50mm，一般为，一般为100mm100mm。 3)3)钢筋钢筋 底板受力钢筋直径不应小于底板受力钢筋直径不应小于10mm10mm，间距不大于，间距不大于200mm200mm， 也不以小于也不以小于100mm100mm；底板钢筋保护层，当有垫层是不小于；底板钢筋保护层，当有垫层是不小于40mm40mm； 无垫层时不宜小于无垫层时不宜小于70mm70mm。 4)4)混凝土混凝土 混凝土强度等级不应低于混

40、凝土强度等级不应低于C20C20 7.7 7.7 扩展基础设计扩展基础设计 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 n2.2.现浇柱下独立基础的构造要求现浇柱下独立基础的构造要求 n现浇柱基础中应伸出插筋，插筋在柱内的纵向钢筋连接现浇柱基础中应伸出插筋，插筋在柱内的纵向钢筋连接 宜优先采用焊接或机械连接的接头，插筋在基础内应符宜优先采用焊接或机械连接的接头，插筋在基础内应符 合下列要求：合下列要求： n1)1)插筋的直径、钢筋种类、根数及其间距应与柱内的纵插筋的直径、钢筋种类、根数及其间距应与柱内的纵 向钢筋相同。向钢筋相同。 n2)2)插筋锚入基础的长度：插筋锚入基础的长

41、度： n当基础高度当基础高度h h1200mm1200mm时，锚入基础长度应大于锚固时，锚入基础长度应大于锚固 长度长度( (钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构) )。 n当基础高度当基础高度h h较大时，轴心受压和小偏心受压柱较大时，轴心受压和小偏心受压柱 h1200mmh1200mm，大偏心受压柱，大偏心受压柱h1400mmh1400mm，可仅将四角插筋，可仅将四角插筋 伸至基础底板钢筋网上，其余插筋只锚固于基础顶面下伸至基础底板钢筋网上，其余插筋只锚固于基础顶面下 锚固长度内。锚固长度内。 n基础中插筋至少需分别在基础顶面下基础中插筋至少需分别在基础顶面下l00mml00mm和插筋下和插筋下

42、端设置箍筋，且间距不大于端设置箍筋，且间距不大于800mm800mm，基础中箍筋宜筋与，基础中箍筋宜筋与 柱中间。柱中间。 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 3.3.墙下条形基础的构造要求墙下条形基础的构造要求 墙下钢筋混凝土条形基础按外形不同可分为：墙下钢筋混凝土条形基础按外形不同可分为： 1)1)无纵筋板式条形基础无纵筋板式条形基础 2)2)有纵筋板式条形基础有纵筋板式条形基础 二、扩展基础的计算二、扩展基础的计算 1.1.墙下钢筋混凝土条形基础的底板厚度和配筋墙下钢筋混凝土条形基础的底板厚度和配筋 (1)(1)中心荷载作用中心荷载作用 若取沿墙长度方向若取沿墙长

43、度方向L=1mL=1m的基础板分析，则：的基础板分析，则： p pn n地基净反力设计值，地基净反力设计值，kPakPa; ; F F上部结构传至地面标高处的荷载设计值，上部结构传至地面标高处的荷载设计值，kN/mkN/m； b b墙下钢筋混凝土条形基础宽度墙下钢筋混凝土条形基础宽度m m。 b F lb F pn 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 在在p pn n作用下，将在基础底板内产生弯矩作用下，将在基础底板内产生弯矩 M M和剪力和剪力V V V=pV=pn na a1 1 M=pM=pn na a1 12 2/2/2 V基础底板根部的剪力设计基础底板根部的剪

44、力设计 值，值，kNkNm m； M基础底板根部的弯还设计基础底板根部的弯还设计 值值kNkNm mm m ； a1截面截面-至基础边缘距至基础边缘距 离。离。 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 1)1)基础底板厚度基础底板厚度 基础内部配箍筋和弯筋，故基础底板厚度应满足混凝土的抗剪基础内部配箍筋和弯筋，故基础底板厚度应满足混凝土的抗剪 切条件：切条件： V0.7hfth0或 h0 V/0.7hft 2)2)基础底板配筋基础底板配筋 按下式计算：按下式计算： y s fh M A 0 9 . 0 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 （2 2）偏

45、心荷载作用）偏心荷载作用 先计算基底净反力的偏心距先计算基底净反力的偏心距e en,0 n,0 基础边缘处的最大和最小净反力为：基础边缘处的最大和最小净反力为： 悬臂根部截面的净反力为：悬臂根部截面的净反力为： min,max, 1 min, 2 nnnn pp b a pp 6 0, b F M en要求 b e bl F p nn n 0,max, min, 6 1 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 2.2.柱下钢筋混凝土单独基础底板厚度柱下钢筋混凝土单独基础底板厚度 和配筋计算和配筋计算 （1 1）中心荷载作用）中心荷载作用 1)1)基础底板厚度基础底板厚度 0

46、 7 . 0hafF mthpl 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 2)2)基础底板配筋基础底板配筋 由于单独基础底板在由于单独基础底板在p p0 0作用下，在两个方向均发生弯曲，作用下，在两个方向均发生弯曲， 所以两个方向都要配受力钢筋钢筋面积按两个方向的最所以两个方向都要配受力钢筋钢筋面积按两个方向的最 大弯矩分别计算大弯矩分别计算( (图图7.34)7.34)； a.a.柱边柱边- b.b.柱边柱边- c.c.阶梯高度变化处阶梯高度变化处- d.d.阶梯高度变化处阶梯高度变化处- )2()( 24 2 cc n I bbal p M )2()( 24 2 cc

47、n II albb p M )2()( 24 1 2 1 bbal p M n III )2()( 24 1 2 1 albb p M n IV 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 （2 2）偏心荷载作用）偏心荷载作用 偏心受压基础底板厚度和配筋计算与中心受压情况基本相同偏心受压基础底板厚度和配筋计算与中心受压情况基本相同 l e lb F p n n 0, max, 6 1 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 一般情况下，柱下应首先考虑设置独立基础。若与柱一般情况下，柱下应首先考虑设置

48、独立基础。若与柱 荷载较大、各柱荷载差过大、地基承载力低或地基土质变荷载较大、各柱荷载差过大、地基承载力低或地基土质变 化较大等情况，可以考虑采用柱下条形基础。化较大等情况，可以考虑采用柱下条形基础。 一、地基基础与上部结构相互作用的概念一、地基基础与上部结构相互作用的概念 1.1.基本概念基本概念 7.87.8柱下钢筋混凝土条形基础设计柱下钢筋混凝土条形基础设计 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 2.2.相对刚度的影响相对刚度的影响 “相对刚度相对刚度”是指是指“上部结构上部结构+ +基础基础”与与地基之间地基之间的刚度比，的刚度比， 它在上部结构、基础与地基的共同

49、作用中，起重要影响。它在上部结构、基础与地基的共同作用中，起重要影响。 注意：注意： 1)1)相对刚度为零相对刚度为零 2)2)相对刚度趋于无穷大相对刚度趋于无穷大 3.3.工程处理中的规定工程处理中的规定 考虑上部结构、基础与地基共同作用下时的工程处理考虑上部结构、基础与地基共同作用下时的工程处理 方法可参照以下规定，参照方法可参照以下规定，参照P190P190页。页。 二、柱下钢筋混凝土条形基础设计二、柱下钢筋混凝土条形基础设计 1.1.柱下钢筋混凝土条形基础的构造要求柱下钢筋混凝土条形基础的构造要求 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 （1 1）外形尺寸）外形尺寸

50、 肋梁高度肋梁高度h h 翼板厚度翼板厚度h hf f 注意：注意： 一般柱下条形基础沿梁纵向取等截面。一般柱下条形基础沿梁纵向取等截面。 （2 2）钢筋和混凝土）钢筋和混凝土 1)1)梁内纵向受力钢筋梁内纵向受力钢筋 2)2)箍筋箍筋 3)3)底板钢筋底板钢筋 4)4)混凝土混凝土 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 2.2.柱下钢筋混凝土条形基础内力计算方法柱下钢筋混凝土条形基础内力计算方法 （1 1）弹性地基梁方法）弹性地基梁方法 1)1)基床系数法基床系数法 基本假定：基本假定：地基上任意点受的压力强度地基上任意点受的压力强度P P与该点的地基沉降与该点的地基沉

51、降s s成成 比：比：P=kP=ks s 适用条件：适用条件：抗剪强度很低的半液态土抗剪强度很低的半液态土( (如淤泥、软粘土等如淤泥、软粘土等) )地基地基 或塑性区相对较大土层上的柔性基础，采用该方法比较合适。或塑性区相对较大土层上的柔性基础，采用该方法比较合适。 此外，厚度不超过梁或板的短边宽度之半的薄压缩层地基此外，厚度不超过梁或板的短边宽度之半的薄压缩层地基( (如薄如薄 的破碎岩层的破碎岩层) )上的柔性基础也适于该方法。上的柔性基础也适于该方法。 2)2)半无限弹性体法半无限弹性体法 基本假定：基本假定：假定地基为半无限弹性体，将柱下条形基础作为放假定地基为半无限弹性体，将柱下条

52、形基础作为放 在半无限弹性体表面上的梁，当荷载作用在半无限弹性体表面在半无限弹性体表面上的梁，当荷载作用在半无限弹性体表面 时，某点的沉降不仅与作用在该点上的压力大小有关，同时也时，某点的沉降不仅与作用在该点上的压力大小有关，同时也 和邻近处作用的荷载有关。和邻近处作用的荷载有关。 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 适用条件：适用条件：用于压缩层深度较大的一般土层上的柔性基础，用于压缩层深度较大的一般土层上的柔性基础， 并要求地基土的弹性模量和伯松比值较为准确。当作用于并要求地基土的弹性模量和伯松比值较为准确。当作用于 地基上的荷载不很大，地基处于弹性变形状态时，用这

53、种地基上的荷载不很大，地基处于弹性变形状态时，用这种 方法计算才较符合实际。方法计算才较符合实际。 （2 2）简化的内力计算方法）简化的内力计算方法 1)1)倒梁法倒梁法 基本假定：基本假定：地基压力分布呈直线或平面分布，其重心与作地基压力分布呈直线或平面分布，其重心与作 用与板上的荷载合力作用线相重合。用与板上的荷载合力作用线相重合。 适用条件：适用条件：建筑地基规范建筑地基规范规定，若地基较均匀，上部规定，若地基较均匀，上部 结构刚度较好，荷载分布较均匀，且条形基础梁的高度大结构刚度较好，荷载分布较均匀，且条形基础梁的高度大 于于1/61/6柱距时，地基反力可按直线分布，条形基础量的内力柱

54、距时，地基反力可按直线分布，条形基础量的内力 可按连续梁计算；此时边跨跨中弯矩及第一支座的弯矩值可按连续梁计算；此时边跨跨中弯矩及第一支座的弯矩值 宜乘以宜乘以1.21.2的系数。的系数。 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 内力计算：内力计算： a.a.按偏心受压计算，按偏心受压计算， b.b.将柱底视为不动铰支座。以地基净反力为荷载，按多跨将柱底视为不动铰支座。以地基净反力为荷载，按多跨 连续梁方法求得梁的内力。连续梁方法求得梁的内力。 c.c.倒梁法求得的支座反力可能会不等于原先用于基底净反倒梁法求得的支座反力可能会不等于原先用于基底净反 力的竖向柱荷载。如下例力

55、的竖向柱荷载。如下例7.117.11中的中的c c支座的反力支座的反力(1660kN)(1660kN) 比原来的竖向往荷载比原来的竖向往荷载(1754kN)(1754kN)减少了减少了94kN94kN。这即可理解。这即可理解 为上部结构的整体刚度对基础整体弯曲的抑制作用。使为上部结构的整体刚度对基础整体弯曲的抑制作用。使 柱荷载的分布均匀化；也反映了倒梁法计算所得的支座柱荷载的分布均匀化；也反映了倒梁法计算所得的支座 反力与基底反力不平衡的这一主要缺点。对此、实践中反力与基底反力不平衡的这一主要缺点。对此、实践中 有采用所谓有采用所谓“基底反力局部调整法基底反力局部调整法”，即：可将支座处，即

56、：可将支座处 的不平衡力均匀分布在本支座两侧各的不平衡力均匀分布在本支座两侧各1/31/3跨度范围内，跨度范围内， 从而将地基反力调整为台阶状，再按倒梁计算出内力后从而将地基反力调整为台阶状，再按倒梁计算出内力后 叠加。叠加。 W M bl F p ii max min 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 2)2)剪力平衡法剪力平衡法 n假定地基反力按直线分布基础上所有的作用假定地基反力按直线分布基础上所有的作用 力都已确定，可按静力平衡条件力都已确定，可按静力平衡条件( (剪力平衡剪力平衡) ) 计算出任意截面计算出任意截面i i上的弯矩上的弯矩M Mi i和剪力和剪

57、力v vi i。 n剪力平衡法未考虑地基基础与上部结构的相剪力平衡法未考虑地基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，这作用下产生整体弯曲。与其它方法比较，这 样计算所得的基础不利截面上弯短绝对值一样计算所得的基础不利截面上弯短绝对值一 般较大。但此法只宜用于上部为柔性结构、般较大。但此法只宜用于上部为柔性结构、 且自身刚度较大的条形基础以及联合基础。且自身刚度较大的条形基础以及联合基础。 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 筏板基础有平板式、梁板式两种类型筏板基础有平板式、梁

58、板式两种类型 一、构造要求一、构造要求 1.1.混凝土强度等级要求混凝土强度等级要求 2.2.筏形基础的厚度筏形基础的厚度 3.3.梁板式筏形基础的底板和基础梁配筋要求梁板式筏形基础的底板和基础梁配筋要求 4.4.地下室底层柱、剪力墙与梁板式筏形基础的基础梁连接地下室底层柱、剪力墙与梁板式筏形基础的基础梁连接 时的要求时的要求 二、筏形基础的结构和内力计算二、筏形基础的结构和内力计算 对单栋建筑物，在地基土比较均匀的条形下，在荷载效应对单栋建筑物，在地基土比较均匀的条形下，在荷载效应 准永久组合下的偏心距准永久组合下的偏心距e e宜符合下式要求：宜符合下式要求： AWe/1 . 0 7.97.

59、9筏形基础设计筏形基础设计 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 （1 1）简化计算方法）简化计算方法”倒楼盖倒楼盖”法法 对于矩形筏形基础，基地反力可按下列偏心受压公式进行对于矩形筏形基础，基地反力可按下列偏心受压公式进行 简化计算：简化计算： 式中式中: : （2 2）结构承载力计算）结构承载力计算 1)1)梁板式筏形基础梁板式筏形基础 a.a.冲切承载力计算冲切承载力计算 当底板区格为矩形双向板式，当底板区格为矩形双向板式， 底板受冲切所需的有效厚度底板受冲切所需的有效厚度h h0 0 GF M e GF M e x y y x ; ) 6 6 1 ( 1max 2

60、min , , b e l e lb GF y x pP pp 4 7 . 0 4 )()( 21 2121 0 thp nn nnnn fp lpl llll h 0 7 . 0hufF mthpl 牡牡 丹丹 江江 大大 学学 建建 筑筑 工工 程程 系系 b.b.剪切承载力计算剪切承载力计算 梁板式筏形基础底板受剪切承载力应符合下式要求：梁板式筏形基础底板受剪切承载力应符合下式要求： 2)2)平板式筏形基础平板式筏形基础 a.a.冲切承载力计算冲切承载力计算 柱的冲切临界截面的最大剪应力柱的冲切临界截面的最大剪应力 内筒的冲切承载力内筒的冲切承载力 max0 max / 0.70(0.4