地基与基础工程课件第2章天然地基上浅基础设计

1、地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第1 1 1页页页第第2章章 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计本章学习要求本章学习要求 u理解：理解：v概率极限状态设计法的原理；概率极限状态设计法的原理；v荷载及代表值、荷载组合值及组合系数、荷载效应及荷载及代表值、荷载组合值及组合系数、荷载效应及效应系数、分项系数等概念。效应系数、分项系数等概念。u掌握：掌握：v浅基础的类型及相关概念；浅基础的类型及相关概念；v浅基础设计的基本步骤；浅基础设计的基本步骤；v地基承载力的确定方法；地基承载力的确定方法；v浅基础的设计计算或验算内容与方法；浅基础

2、的设计计算或验算内容与方法；v减轻建筑物不均匀沉降危害的措施。减轻建筑物不均匀沉降危害的措施。地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第2 2 2页页页2.1 概述概述n2.1.12.1.1基本概念基本概念u地基地基v天然地基：天然地基：未经处理的天然土层未经处理的天然土层v人工地基：人工地基：人工加固处理的土层人工加固处理的土层u基础基础v浅基础：浅基础：埋置深度小于埋置深度小于5m5m，小于基础宽度，小于基础宽度v深基础：深基础：考虑侧面摩擦力考虑侧面摩擦力n2.1.22.1.2地基基础类型选择依据地基基础类型选择依据u建筑物的重要性、结构形

3、式、荷载性质及大小；建筑物的重要性、结构形式、荷载性质及大小；u地基的工程与水文地质状况。地基的工程与水文地质状况。地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第3 3 3页页页2.2 浅基础的设计方法及步骤浅基础的设计方法及步骤n2.2.12.2.1地基基础的允许承载力设计方法地基基础的允许承载力设计方法u地基允许承载力地基允许承载力：满足以下要求的最大压力满足以下要求的最大压力v基底压力基底压力地基极限承载力；地基极限承载力；v地基变形地基变形地基允许变形值。地基允许变形值。u设计方法：设计方法：v根据地基的允许承载力计算确定基底面积：根据地基的

4、允许承载力计算确定基底面积：vs s 上部结构总荷载与基础自重之和；上部结构总荷载与基础自重之和；v r r 地基允许承载力。地基允许承载力。u特点特点：允许承载力多按经验确定；安全度未知。：允许承载力多按经验确定；安全度未知。u应用应用：工业与民用建筑地基基础设计规范工业与民用建筑地基基础设计规范tj7-74tj7-74/rsa crpp 地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第4 4 4页页页n2.2.22.2.2地基基础的极限状态设计方法地基基础的极限状态设计方法u承载能力极限状态承载能力极限状态( (稳定极限状态稳定极限状态) )vp

5、pu u地基极限承载力地基极限承载力; ;vf fs s 安全系数安全系数. .u正常使用极限状态正常使用极限状态( (变形极限状态变形极限状态) )u设计方法：设计方法：v先变形验算先变形验算; ;再稳定性验算再稳定性验算. .u特点特点：变形验算时控制基底压力不超过临塑或临界荷载，：变形验算时控制基底压力不超过临塑或临界荷载，故通常不需做稳定极限状态验算故通常不需做稳定极限状态验算. .sufpp/ss 2.2 浅基础的设计方法及步骤浅基础的设计方法及步骤地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第5 5 5页页页n2.2.32.2.3地基基础

6、的可靠度设计方法地基基础的可靠度设计方法( (概率极限状态设计方法概率极限状态设计方法) )u定义：定义： 以以概率理论概率理论为基础，以为基础，以极限状态极限状态为分析方法，以为分析方法，以可靠可靠指标指标为安全标准的设计方法。为安全标准的设计方法。v安全系数与失效概率安全系数与失效概率以概率表示系统的安全程度以概率表示系统的安全程度安全度与安全系数关系安全度与安全系数关系v极限状态极限状态区分工程状态的标志区分工程状态的标志v可靠指标可靠指标可靠度、可靠指标可靠度、可靠指标2.2 浅基础的设计方法及步骤浅基础的设计方法及步骤地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础

7、工程地基与基础工程第第第6 6 6页页页n2.2.32.2.3地基基础的可靠度设计方法地基基础的可靠度设计方法( (概率极限状态设计方法概率极限状态设计方法) )u可靠度设计的原理可靠度设计的原理v结构工作状态的表达式：结构工作状态的表达式：z z表征结构工作状态的功能函数表征结构工作状态的功能函数; ;r r结构抗力结构抗力( (多为正态分布随机变量多为正态分布随机变量););s s结构荷载效应结构荷载效应( (多正态分布随机变量多正态分布随机变量) )。srz2.2 浅基础的设计方法及步骤浅基础的设计方法及步骤sz0z0rz=0z=r-s地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础

8、工程地基与基础工程地基与基础工程第第第7 7 7页页页2.2 浅基础的设计方法及步骤浅基础的设计方法及步骤n功能函数功能函数z z 的概率密度函数为的概率密度函数为 f(zf(z) )，u结构可靠度：结构在规定时间、条件下完成预定功能的结构可靠度：结构在规定时间、条件下完成预定功能的概率概率. .u失效概率：失效概率：p pf f（z0z0），），按下式计算按下式计算困难！困难！)(exp21)(221zmzzzzfzf(z)0pf02)(022121)(dzedzzfpzmfzzz地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第8 8 8页页页)()

9、()(zdzfzdzfpzmfz0pfpfzmzzz)(zf zmzzz 0ffpp2.2 浅基础的设计方法及步骤浅基础的设计方法及步骤zmzzz1, 0zmz地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第9 9 9页页页u概率极限状态设计的实用方法：概率极限状态设计的实用方法：结构重要性系数结构重要性系数永久荷载标准值效应分项系数永久荷载标准值效应分项系数控制可变荷载标准值效应分项系控制可变荷载标准值效应分项系数数可变荷载标准值效应分项系数可变荷载标准值效应分项系数可变荷载组合值系数可变荷载组合值系数结构抗力分项系数结构抗力分项系数材料性能标准值材

10、料性能标准值几何参数标准值几何参数标准值2.2 浅基础的设计方法及步骤浅基础的设计方法及步骤地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第101010页页页n建筑结构荷载分类建筑结构荷载分类u永久荷载永久荷载：使用期内不随时间变化或变化可忽略：使用期内不随时间变化或变化可忽略v结构自重、设备的重量等结构自重、设备的重量等u可变荷载可变荷载：使用期内随时间变化且变化不可忽略：使用期内随时间变化且变化不可忽略v一般活荷载，雪荷载等一般活荷载，雪荷载等u偶然荷载偶然荷载：使用期内未必出现，出现时数值很大：使用期内未必出现，出现时数值很大v地震荷载地震荷载u

11、说明：说明：v上述不同荷载未必同时出现；上述不同荷载未必同时出现；v计算荷载效应计算荷载效应( (荷载引起的结构内力与变形荷载引起的结构内力与变形) )时，通时，通过荷载组合系数，提高取值的合理性。过荷载组合系数，提高取值的合理性。2.2 浅基础的设计方法及步骤浅基础的设计方法及步骤地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第111111页页页u建筑结构荷载的代表值建筑结构荷载的代表值v标准值标准值荷载的基本代表值。相当于设计基准期内年最大荷载的基本代表值。相当于设计基准期内年最大荷载统计分布的特征值，可取均值或某分位值。荷载统计分布的特征值，可取

12、均值或某分位值。v准永久值准永久值对于可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时对于可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值。间约为设计基准期一半的荷载值。荷载间歇性和分布不均匀性的折减荷载间歇性和分布不均匀性的折减标准值乘以准永久值系数标准值乘以准永久值系数2.2 浅基础的设计方法及步骤浅基础的设计方法及步骤地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第121212页页页v组合值组合值:对可变荷载，使组合后的荷载效应在设计基准期对可变荷载，使组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率，能与该荷载单独出现的概率趋于内的超越概率，能

13、与该荷载单独出现的概率趋于一致的荷载值；或者，使组合后的结构具有统一一致的荷载值；或者，使组合后的结构具有统一规定的可靠指标的荷载值。规定的可靠指标的荷载值。标准值乘以组合值系数标准值乘以组合值系数v设计值设计值:荷载代表值与荷载分项系数的乘积。荷载代表值与荷载分项系数的乘积。2.2 浅基础的设计方法及步骤浅基础的设计方法及步骤地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第131313页页页u建筑结构荷载组合建筑结构荷载组合v基本组合基本组合.4 . 12 . 111112111211数个可变荷载的组合值系第荷载的标准值；、荷载效应系数；、；取，取一

14、般荷载效应的分项系数；、荷载效应；、用时：可变荷载效应起控制作iqqgcccsssqcqcgcsssssciikkkqiqgqgqiqgqikkqgkniikciqiqikqqkggniqikciqikqqgkg2.2 浅基础的设计方法及步骤浅基础的设计方法及步骤地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第141414页页页niqikcigkqgqgniqikciqigkgssssss1135. 1.351.41.351;）（：均取与范规定：建筑地基基础设计规。取，取式中，式中符号含义同前。用时：永久荷载效应起控制作2.2 浅基础的设计方法及步骤浅

15、基础的设计方法及步骤地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第151515页页页v标准组合标准组合v准永久组合准永久组合组合值系数组合值系数准永久值系数准永久值系数niqikcikqkgssss21niqikqikgsss1qici2.2 浅基础的设计方法及步骤浅基础的设计方法及步骤地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第161616页页页u荷载的各种系数荷载的各种系数v结构重要性系数：结构重要性系数：v荷载效应的分项系数：荷载效应的分项系数：v荷载效应系数：荷载效应系数：v荷载组合系数荷载组合系

16、数。、别取、级建筑，分结构重要性系数；9 . 00 . 11 . 100rs 2.2 浅基础的设计方法及步骤浅基础的设计方法及步骤地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第171717页页页n注注 意：意：u概率极限状态设计方法的详细内容参考：概率极限状态设计方法的详细内容参考：v建筑结构可靠度设计统一标准建筑结构可靠度设计统一标准gb50068gb5006820012001v结构可靠度理论结构可靠度理论，赵国藩，建筑工业出版，赵国藩，建筑工业出版社，社，20002000v建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范gb50007-2002gb500

17、07-2002u结构荷载及组合的定义及规定参考结构荷载及组合的定义及规定参考: :v建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范 gb50009-2001 gb50009-20012.2 浅基础的设计方法及步骤浅基础的设计方法及步骤地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第181818页页页n2.2.42.2.4建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范设计方法要点设计方法要点u地基基础设计等级地基基础设计等级v划分依据：划分依据：地基复杂程度地基复杂程度建筑物的规模、功能与特征建筑物的规模、功能与特征地基问题可能造成建筑破坏或影响使用的程度地基问题可能造成建

18、筑破坏或影响使用的程度v设计等级：设计等级：甲级：甲级：复杂的重要建筑复杂的重要建筑乙级：乙级：其它建筑其它建筑丙级：丙级：次要的轻型建筑次要的轻型建筑2.2 浅基础的设计方法及步骤浅基础的设计方法及步骤地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第191919页页页u地基基础设计重要规定地基基础设计重要规定此部分内容参阅此部分内容参阅gb50007-2002之之3.0.13.0.5。v1）各等级地基设计均要满足承载力要求。各等级地基设计均要满足承载力要求。荷载组合荷载组合按正常使用极限状态下的标准组合；按正常使用极限状态下的标准组合；抗力抗力采用地

19、基承载力特征值。采用地基承载力特征值。v2）甲、乙级应按地基变形设计。甲、乙级应按地基变形设计。基底荷载组合基底荷载组合按按正常使用极限状态下的准永久组合，按按正常使用极限状态下的准永久组合，不计入风载与地震作用；不计入风载与地震作用；地基变形极限地基变形极限按地基变形允许值取值。按地基变形允许值取值。v3）下表中丙级建筑，除有特殊规定，均可不作变形验算：下表中丙级建筑，除有特殊规定，均可不作变形验算：2.2 浅基础的设计方法及步骤浅基础的设计方法及步骤地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第202020页页页可不做地基变形计算的设计等级为丙级

20、的建筑物可不做地基变形计算的设计等级为丙级的建筑物2.2 浅基础的设计方法及步骤浅基础的设计方法及步骤地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第212121页页页须做地基变形计算设计等级为丙级的建筑物须做地基变形计算设计等级为丙级的建筑物1.1.地基承载力特征值小于地基承载力特征值小于130kpa130kpa，且体型复杂者；，且体型复杂者；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，可在基础上及其附近有地面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；能引起地基产生过大的不均匀沉降时；3.3.软弱地基上的建筑物存在

21、偏心荷载时；软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时；4.4.相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；5.5.地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，自重固结未完成时。地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，自重固结未完成时。2.2 浅基础的设计方法及步骤浅基础的设计方法及步骤地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第222222页页页u4 4）经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构、水工结经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构、水工结构、挡土结构，以及斜坡或边坡附近的建筑、构筑物，构、挡土结构，以及斜坡或边坡附近的建筑、构筑物，除按上述

22、要求进行除按上述要求进行承载力验算承载力验算、变形验算变形验算外，还应进行外，还应进行地基稳定性验算地基稳定性验算: :v荷载组合荷载组合采用按承载力极限状态下的基本组合，但分采用按承载力极限状态下的基本组合，但分项系数均取为项系数均取为1 1。u5 5）确定基础或桩台高度、支撑结构截面、计算基础或支确定基础或桩台高度、支撑结构截面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时，按挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时，按承载能力承载能力极限状态下的荷载或荷载效应进行基本组合极限状态下的荷载或荷载效应进行基本组合，并采用规，并采用规定的相应分项系数。定的相应分项系数。2.2 浅基础的设计方法

23、及步骤浅基础的设计方法及步骤地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第232323页页页n2.2.52.2.5浅基础设计的基本步骤浅基础设计的基本步骤u1.1.地质勘察及建筑设计资料分析；地质勘察及建筑设计资料分析；u2.2.选择基础类型；选择基础类型；u3.3.确定持力层和基础埋置深度；确定持力层和基础埋置深度；u4.4.确定地基承载力；确定地基承载力；u5.5.初步确定基础底面尺寸；初步确定基础底面尺寸；u6.6.开展地基承载力验算、变形验算、稳定性验算；据验算开展地基承载力验算、变形验算、稳定性验算；据验算结果，必要时修改基底尺寸甚至埋深。

24、结果，必要时修改基底尺寸甚至埋深。u7.7.开展基础结构与构造设计，保证其刚度、强度和耐久性开展基础结构与构造设计，保证其刚度、强度和耐久性; ;u8.8.设计图、施工图绘制；设计说明书编写。设计图、施工图绘制；设计说明书编写。2.2 浅基础的设计方法及步骤浅基础的设计方法及步骤集资料集资料选类型选类型拟尺寸拟尺寸做检算做检算选方案选方案地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第242424页页页u浅基础设计的基本流程图浅基础设计的基本流程图基础选型基础选型确定埋深确定埋深确定持力层确定持力层地基承载力地基承载力初步确定初步确定基础底面尺寸基础底

25、面尺寸持力层持力层承载力验算承载力验算验算验算软弱下卧层软弱下卧层验算验算地基变形地基变形调整调整基础尺寸基础尺寸结束结束否否是是否否否否是是是是2.2 浅基础的设计方法及步骤浅基础的设计方法及步骤地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第252525页页页2.3 浅基础的类型浅基础的类型n2.3.12.3.1浅基础的结构类型浅基础的结构类型u1.1.单独基础（独立基础）单独基础（独立基础）u2.2.条形基础条形基础u3.3.十字交叉基础十字交叉基础u4.4.筏板基础筏板基础u5.5.箱形基础箱形基础u6.6.壳体基础壳体基础掌握掌握构造形式构造

26、形式适用条件适用条件地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第262626页页页u单独基础单独基础适用条件：适用条件：地基土层性质较好时；常配制于柱式、地基土层性质较好时；常配制于柱式、塔式及筒式构筑物之下。塔式及筒式构筑物之下。柱下单独基础柱下单独基础墙下单独基础墙下单独基础2.3 浅基础的类型浅基础的类型地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第272727页页页地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第282828页页页联合基础联合基础 地基与基

27、础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第292929页页页适用条件：适用条件： 墙下条形基础广泛应用于砌体结构。墙下条形基础广泛应用于砌体结构。 柱下条形基础用于框架结构中的柱荷载过大，柱下条形基础用于框架结构中的柱荷载过大，地基承载力不足情况。地基承载力不足情况。墙下条形基础墙下条形基础u条形基础条形基础2.3 浅基础的类型浅基础的类型地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第303030页页页适用条件：适用条件： 土质更差土质更差, , 柱下荷载很大或分布不均匀。柱下荷载很大或分布不均匀。u十字交叉基

28、础十字交叉基础2.3 浅基础的类型浅基础的类型地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第313131页页页适用条件：适用条件： 地基软弱而荷载较大，采用十字交叉基础不能满地基软弱而荷载较大，采用十字交叉基础不能满足地基承载力要求，采用筏形基础。用于多种结构，足地基承载力要求，采用筏形基础。用于多种结构，如框架、框剪、剪力墙结构及砌体结构。如框架、框剪、剪力墙结构及砌体结构。u筏形基础筏形基础：钢筋混凝土板式或梁板式基础：钢筋混凝土板式或梁板式基础2.3 浅基础的类型浅基础的类型地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程

29、地基与基础工程第第第323232页页页适用条件：适用条件：地基软弱且分布不均，荷载较大或分布不均时。地基软弱且分布不均，荷载较大或分布不均时。多用于高层建筑基础。技术复杂、工程造价高，且工期长，多用于高层建筑基础。技术复杂、工程造价高，且工期长，应与其它基础方案比较后采用。应与其它基础方案比较后采用。补偿基础：补偿基础： 建在地面下足够深度，使结构物重量不超过建在地面下足够深度，使结构物重量不超过或略超过挖出的地基土重，减少附加应力引起的地基沉或略超过挖出的地基土重，减少附加应力引起的地基沉降的整体基础。降的整体基础。u箱形基础：一种补偿基础形式箱形基础：一种补偿基础形式2.3 浅基础的类型浅

30、基础的类型地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第333333页页页特点特点：荷载在壳体内主要引起轴向压力，对于抗荷载在壳体内主要引起轴向压力，对于抗压性能较好的砖、石和混凝土材料，采用壳体结压性能较好的砖、石和混凝土材料，采用壳体结构更适应材料特性。构更适应材料特性。 u壳体基础：正圆锥及其组合形成的壳体基础壳体基础：正圆锥及其组合形成的壳体基础2.3 浅基础的类型浅基础的类型地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第343434页页页适用：适用：一般工业与民用建筑柱基和筒形的构筑一般工业与民用

31、建筑柱基和筒形的构筑物（如烟囱、水塔、料仓、中小高炉等）。物（如烟囱、水塔、料仓、中小高炉等）。um型组合壳、正圆锥壳、内球外锥组合壳型组合壳、正圆锥壳、内球外锥组合壳2.3 浅基础的类型浅基础的类型地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第353535页页页n2.3.2地基基础的选型原则地基基础的选型原则u1. 综合考虑：建筑结构类型、荷载性质及大小、岩土性综合考虑：建筑结构类型、荷载性质及大小、岩土性质等因素加以选择。质等因素加以选择。u2. 优先选用天然地基上浅基础方案，如不能满足需要，优先选用天然地基上浅基础方案，如不能满足需要，可经过综

32、合对比，选用人工地基上的浅基础或深基础方可经过综合对比，选用人工地基上的浅基础或深基础方案。案。u3. 满足地基强度、变形、稳定性要求的前提下，满足地基强度、变形、稳定性要求的前提下，浅基浅基础按以下次序优先选择靠前的形式：础按以下次序优先选择靠前的形式：v独立基础，条形基础，十字交叉条形基础，筏板基独立基础，条形基础，十字交叉条形基础，筏板基础，箱形基础础，箱形基础2.3 浅基础的类型浅基础的类型地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第363636页页页u浅基础选型汇总表浅基础选型汇总表2.3 浅基础的类型浅基础的类型地基与基础工程地基与基础

33、工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第373737页页页2.3 浅基础的类型浅基础的类型地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第383838页页页n2.3.32.3.3无筋扩展基础（刚性基础）无筋扩展基础（刚性基础）u由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成，基础高度由等材料组成，基础高度由刚性角刚性角控制的基础。控制的基础。p max002arctanhbbmaxb2.3 浅基础的类型浅基础的类型地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与

34、基础工程地基与基础工程第第第393939页页页u特点：特点：v结构简单、施工方便、造价低廉；结构简单、施工方便、造价低廉；v抗压性能好，而抗拉、抗剪强度较差。抗压性能好，而抗拉、抗剪强度较差。u适用条件：适用条件：v 地基条件地基条件持力层土质较好、无沟、塘、井、坑，下卧层无持力层土质较好、无沟、塘、井、坑，下卧层无淤泥或淤泥质软弱土层。淤泥或淤泥质软弱土层。v上部结构条件上部结构条件 6 6层及以下民用建筑和砖墙承重的轻型厂房；但三层及以下民用建筑和砖墙承重的轻型厂房；但三合土地基不宜用于超过合土地基不宜用于超过4 4层的民用建筑层的民用建筑2.3 浅基础的类型浅基础的类型地基与基础工程地基

35、与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第404040页页页u砖基础砖基础:v材料：砖材料：砖mu10,砂浆砂浆m5v构造：台阶式（大放脚）构造：台阶式（大放脚）v适用条件：应用在干燥和温暖的地区，适用条件：应用在干燥和温暖的地区，6层以下民用建层以下民用建筑和墙承重的厂房。筑和墙承重的厂房。两皮一收两皮一收二一间隔二一间隔2.3 浅基础的类型浅基础的类型地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第414141页页页u灰土基础：灰土基础：v石灰石灰:粘性土粘性土=2:8或或3:7v适用条件：地下水位以上，适用条件：地下

36、水位以上，5层及层及5层以下的民用建层以下的民用建筑和小型砖墙承重的轻型工业厂房。筑和小型砖墙承重的轻型工业厂房。u三合土基础：三合土基础：v石灰：砂：碎砖（或碎石）按体积比石灰：砂：碎砖（或碎石）按体积比1:2:4 或或1:3:6配成夯实而成。配成夯实而成。v特点：地下水位以上，特点：地下水位以上，4层及层及4层以下建筑物。层以下建筑物。2.3 浅基础的类型浅基础的类型地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第424242页页页u毛石基础毛石基础：v未风化的毛石、料石、漂石未风化的毛石、料石、漂石v刚性角：刚性角：1:1.25，1:1.50v构

37、造：每级台阶不少于构造：每级台阶不少于3皮，台阶宽度不超过皮，台阶宽度不超过200mm，台阶高度在，台阶高度在300mm左右。左右。v适用于：山区或严寒地区，地下水位以上，层适用于：山区或严寒地区，地下水位以上，层数不多的建筑物。数不多的建筑物。2.3 浅基础的类型浅基础的类型地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第434343页页页n混凝土或毛石混凝土基础：混凝土或毛石混凝土基础：u未风化的毛石、料石、漂石未风化的毛石、料石、漂石u混凝土混凝土(c10(c10或或c15)c15)或毛石混凝土浇筑的基础。或毛石混凝土浇筑的基础。u构造：台阶构造

38、：台阶 锥台锥台u适用条件：基础的强度、耐久性、抗冻性都较好，荷载适用条件：基础的强度、耐久性、抗冻性都较好，荷载较大或位于地下水位以下时采用此类型基础较大或位于地下水位以下时采用此类型基础u一般要求：vh350mm，一层台阶；v350900mm，三层台阶，每阶高度不宜大于500mm。2.3 浅基础的类型浅基础的类型地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第444444页页页u刚性基础的刚性角限定值刚性基础的刚性角限定值2.3 浅基础的类型浅基础的类型地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第454

39、545页页页n2.3.4 2.3.4 钢筋混凝土扩展基础（柔性基础）钢筋混凝土扩展基础（柔性基础）u概念概念：由钢筋混凝土材料构成，能承受一定弯曲变形，有：由钢筋混凝土材料构成，能承受一定弯曲变形，有较强的抗剪、抗弯能力的扩展基础。较强的抗剪、抗弯能力的扩展基础。u常见：常见：v柱下钢筋混凝土独立基础；柱下钢筋混凝土独立基础；v墙下钢筋混凝土条形基础。墙下钢筋混凝土条形基础。u适用条件：适用条件：v竖向荷载较大、受水平力和弯矩；竖向荷载较大、受水平力和弯矩；v地基承载力不高；地基承载力不高；v基础需要基础需要“宽基浅埋宽基浅埋”的情况的情况u构造要求：构造要求：v高度：锥台型高度：锥台型200

40、mm、阶梯型、阶梯型300500mm；垫层：；垫层：厚度厚度100mm,c10；2.3 浅基础的类型浅基础的类型地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第464646页页页地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第474747页页页地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第484848页页页v混凝土强度等级混凝土强度等级:c20,满足耐久性；满足耐久性；v钢筋要求：钢筋要求：受力筋不小于受力筋不小于10，分布筋不小于，分布筋不小于8；受力筋间距受力筋间

41、距100200mm，分布筋小于，分布筋小于300mm。保护层：有垫层保护层：有垫层40mm，无垫层，无垫层70mm。2.3 浅基础的类型浅基础的类型地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第494949页页页2.4 基础的埋置深度基础的埋置深度n2.4.1基础埋深及其基础埋深及其确定原则确定原则此部分内容参阅此部分内容参阅gb50007-2002之之5.1.15.1.9。u基础埋深基础埋深：基础底面至室外设计地面的深度。基础底面至室外设计地面的深度。u确定原则：确定原则：保证安全可靠的前提下尽量浅埋；埋深大于保证安全可靠的前提下尽量浅埋；埋深大于

42、50cm；基础顶面距地表大于；基础顶面距地表大于10cm。n2.4.2基础埋深基础埋深确定的考虑因素确定的考虑因素v建筑物结构条件；建筑物结构条件；v场地环境条件；场地环境条件；v工程地质条件；工程地质条件；v水文地质条件；水文地质条件；v地基冻融条件。地基冻融条件。地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第505050页页页2.4 基础的埋置深度基础的埋置深度n2.4.2.1 2.4.2.1 建筑物结构条件建筑物结构条件u建筑建筑物的使用功能物的使用功能；v考虑地下室、设备层、人防工程或电梯设置考虑地下室、设备层、人防工程或电梯设置u基础形式和

43、构造；基础形式和构造；v刚性基础适当深埋，扩展基础可浅埋；刚性基础适当深埋，扩展基础可浅埋；v箱形、筏形基础箱形、筏形基础建筑物高度的建筑物高度的1/151/15，桩箱或桩筏基，桩箱或桩筏基础础建筑物高度的建筑物高度的1/181/181/201/20。u地基荷载性质、大小。地基荷载性质、大小。v输电塔基础、斜拉桥桥墩基础：上拔力；输电塔基础、斜拉桥桥墩基础：上拔力；v高层建筑：基础埋深需满足稳定性要求。高层建筑：基础埋深需满足稳定性要求。地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第515151页页页2.4 基础的埋置深度基础的埋置深度u2.4.2.

44、2 建筑场地条件建筑场地条件v附近有相邻建筑物时：附近有相邻建筑物时：新建筑物基础埋深不宜大于原有建筑基础，如大于需新建筑物基础埋深不宜大于原有建筑基础，如大于需保持一定水平间距，否则采取措施。保持一定水平间距，否则采取措施。l hl/ h=12旧旧新新地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第525252页页页2.4 基础的埋置深度基础的埋置深度n建筑物位于土坡坡顶时：建筑物位于土坡坡顶时：u靠近土坡边缘的基础与边缘应有一段距离：靠近土坡边缘的基础与边缘应有一段距离：u垂直于坡顶边缘线的基础底面边长垂直于坡顶边缘线的基础底面边长b3m时，由基础

45、时，由基础底面外缘到坡顶边缘的水平距离底面外缘到坡顶边缘的水平距离a不小于不小于2.5m，且，且a与与基础埋深基础埋深d应符合下式要求：应符合下式要求：u条形基础条形基础取取3.5；矩形和圆形基础；矩形和圆形基础取取2.5tandba地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第535353页页页2.4 基础的埋置深度基础的埋置深度u2.4.2.3 工程地质条件工程地质条件v土体力学性质与厚度土体力学性质与厚度在在满足其他满足其他要求下尽量要求下尽量浅埋浅埋只有低层房只有低层房屋可用屋可用,否则否则处理处理尽量浅埋但尽量浅埋但是如是如h1太小太小就为

46、就为iih15 m 处理或处理或桩基桩基 i ii iii iv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h1h1地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第545454页页页地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第555555页页页2.4 基础的埋置深度基础的埋置深度n地基土平面分布不均时，可采用不同的基础埋深来调整不地基土平面分布不均时，可采用不同的基础埋深来调整不均匀沉降；均匀沉降；n基础需不同埋深时，应采用台阶形过渡；台阶宽度基础需不同埋深时，应采用台阶形过渡；台阶

47、宽度l l和台和台阶高度阶高度 h h之比宜为之比宜为2 2h0.5ml1m地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第565656页页页2.4 基础的埋置深度基础的埋置深度n2.4.2.4水文地质条件水文地质条件u有地下水时，尽量将建在有地下水时，尽量将建在地下水位之上地下水位之上；u若必须埋在地下水位之下，应采取保护地基土不受扰若必须埋在地下水位之下，应采取保护地基土不受扰动的措施，还应考虑可能出现的施工与设计问题，以动的措施，还应考虑可能出现的施工与设计问题，以及及地下水浮力地下水浮力引起基础底板的内力变化；引起基础底板的内力变化；u如果持力

48、层下埋藏有承压含水层时，选择基础埋深必如果持力层下埋藏有承压含水层时，选择基础埋深必须考虑须考虑承压水的作用承压水的作用，控制基坑开挖深度。承压水头，控制基坑开挖深度。承压水头压力小于坑底土的总覆盖压力。压力小于坑底土的总覆盖压力。u濒临河、湖等水体修建的建筑物基础，基础埋深须大濒临河、湖等水体修建的建筑物基础，基础埋深须大于于最大冲刷深度最大冲刷深度。地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第575757页页页2.4 基础的埋置深度基础的埋置深度v有承压水的情形有承压水的情形基坑底至承压含水层顶部土总覆盖压力基坑底至承压含水层顶部土总覆盖压力：

49、 izi（注：潜水位以下土取饱和重度）（注：潜水位以下土取饱和重度）承压含水层顶部的静水压力承压含水层顶部的静水压力u：u =wh开挖深度开挖深度：u / l/6时时 pmin0，出现应力调整； pmax按下式计算： 式中式中: b 垂直于力矩作用方向的基础底面边长；垂直于力矩作用方向的基础底面边长； a 合力作用点至基底压力最大的边缘的距离。合力作用点至基底压力最大的边缘的距离。2.6 地基计算地基计算ae3abagfpkkk32max地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第969696页页页u偏心荷载下基础底面积确定偏心荷载下基础底面积确定

50、逐次渐进法逐次渐进法v不考虑偏心影响，先按轴心荷载作用计算出基础的底面不考虑偏心影响，先按轴心荷载作用计算出基础的底面积积a0；v按偏心大小按偏心大小a=(1.11.4) a0；v初步选定初步选定l和和b；v计算计算e、pkmax和和pkmin。v若不满足要求或基础尺寸过大，调整基础尺寸，重新验若不满足要求或基础尺寸过大，调整基础尺寸，重新验算。算。2.6 地基计算地基计算bl地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第979797页页页n2.6.3 持力层地基承载力验算持力层地基承载力验算u轴心荷载作用：轴心荷载作用：u偏心荷载作用偏心荷载作用u

51、注意：注意：v基底压力计算方法同基底压力计算方法同3.2v地基承载力特征值必须经过地基承载力特征值必须经过 基础埋深及宽度修正！基础埋深及宽度修正！2.6 地基计算地基计算akfpakfp2 . 1maxfpminpmaxmqpkfagkfk地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第989898页页页算算 例例设计地面设计地面-1.20m杂填土，杂填土，16.5kn/m3粉质粘土，粉质粘土， 19.2kn/m3，fak212kpae=0.78, il=0.45, es1=9.6mpa00-5.00m淤泥质土，淤泥质土， 16.5kn/m3，fak

52、100kpaes2=3.2mpa地下水地下水地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第999999页页页解：解： (1) 基础埋深基础埋深2m，先对地基承载力特征值做深度修正，先对地基承载力特征值做深度修正： 由由e0.78，il0.45，查表，查表(教材教材p167) 得得d1.6，b=0.3 fa = fak+ dm(d-0.5) = 212+1.6(16.51.29.20.8)/2(2.0-0.5) = 244.6kpa (2) 按中心荷载初步估计基底面积按中心荷载初步估计基底面积: a0fk/(fa-gd) 1100/244.6-(201

53、.2+100.8)/22 5.2m2 (3)考虑偏心荷载作用，将基础面积扩大到考虑偏心荷载作用，将基础面积扩大到1.3倍倍: a1=1.35.26.8 取基底边取基底边l/b1.5，则，则b2.1m，l3.2m。 地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第100100100页页页 (4)(4)验算持力层地基承载力验算持力层地基承载力 基础及上覆土重基础及上覆土重: gkgad(201.2+100.8)(2.13.2)215kn; 竖向中心荷载标准值竖向中心荷载标准值fk=1100kn， 基底所受力矩基底所受力矩mk=m+qkd100+100230

54、0 kn.m 基底抵抗矩基底抵抗矩wbl2/6=2.13.22/63.6m3 基底平均压力：基底平均压力：pk=(fk+gk)/a=(1100+215)/6.8=195.7fa 基底最小基底最小/最大边缘压力：最大边缘压力：pkmax=(fk+gk)/a1+mk/w195.7+300/3.6279.0 0 可见可见,满足持力层承载力要求满足持力层承载力要求; 但基底尺寸过大但基底尺寸过大,不经济。不经济。 地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第101101101页页页 (4)(4)重新调整基底尺寸重新调整基底尺寸 a2=1.25a0=6.5m

55、2 取基底边取基底边l/b1.5，则，则b2.08m，l3.12m。 基底平均压力基底平均压力: pk=(fk+gk)/a=201.2kafa; 基底边缘最大、最小压力基底边缘最大、最小压力: pkmax=(fk+gk)/a+mk/w290.1ka0(压应力压应力) 满足地基承载力要求，基础底面尺寸合适。满足地基承载力要求，基础底面尺寸合适。 地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第102102102页页页n2.6.4 软弱下卧层承载力验算软弱下卧层承载力验算u软弱下卧层：软弱下卧层：承载力显著低于持力层的高压缩土层承载力显著低于持力层的高压缩

56、土层.u验算公式：验算公式： pz+pczfazvpz 软弱下卧层顶面处的附加压力值；软弱下卧层顶面处的附加压力值；vpcz软弱下卧层顶面处土的自重压力值；软弱下卧层顶面处土的自重压力值；vfaz 顶面处经顶面处经深度修正后深度修正后的地基承载力特征值。的地基承载力特征值。2.6 地基计算地基计算f pk-pcdzpcpz软弱下卧层软弱下卧层es1es2g 持力层持力层pczl地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第103103103页页页upz的计算公式的计算公式v基底附加压力基底附加压力(p0=p-z)的扩散规律：的扩散规律：按某角度按某角

57、度（压力扩散角）向下扩散，分布于（压力扩散角）向下扩散，分布于较大面积上。较大面积上。扩散后的总附加应力基底总附加压力扩散后的总附加应力基底总附加压力2.6 地基计算地基计算f pk-pcdzpcpz软弱下卧层软弱下卧层es1es2g 持力层持力层pczl地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第104104104页页页v矩形基础的矩形基础的p地基压力扩散角地基压力扩散角,见规范。见规范。v条形基础的条形基础的p：2.6 地基计算地基计算)tan2)(tan2()(zbzlpplbpckztan2)(zbppbpckz地基与基础工程地基与基础工程

58、地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第105105105页页页v软弱下卧层承载力计算如不满足要求：软弱下卧层承载力计算如不满足要求：增大基底面积，减小基底压力，重复上述增大基底面积，减小基底压力，重复上述验算过程。验算过程。2.6 地基计算地基计算地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第106106106页页页算算 例例设计地面设计地面-1.20m杂填土，杂填土，16.5kn/m3粉质粘土，粉质粘土， 19.2kn/m3，fak212kpae=0.78, il=0.45, es1=9.6mpa00-5.00m淤泥质土，淤

59、泥质土， 16.5kn/m3，fak100kpaes2=3.2mpa地下水地下水地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第107107107页页页 （5 5）验算软弱下卧层地基承载力）验算软弱下卧层地基承载力 淤泥质土承载力特征值深度修正，查表淤泥质土承载力特征值深度修正，查表d1.0 m(16.51.2+9.23.8)/510.95kn/m3 作用在下卧层顶面处土的自重压力作用在下卧层顶面处土的自重压力: pcz =m (d+z)=10.95554 .7 kpa; 作用在下卧层顶面处的附加压力作用在下卧层顶面处的附加压力: pk-pc201.2

60、 - 54 .7 174.0 kpa; es1/es2=9.6/3.2=3.0,z/b=1.4, 查表得查表得23; pz=bl(pk-pc)/(b+2ztan)(l+2ztan) =(6.5174.0) /(2.08+23tan23) (3.12+23tan23) =43.3 kpa pcz +pz= 54 .7 + 43.3 =98kpafaz= 100kpa 可见，软弱下卧层承载力满足要求。可见，软弱下卧层承载力满足要求。地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第第第108108108页页页n2.7.1 基础的高度基础的高度u按刚性角确定按刚性