第八章 天然地基上的浅基础设计2015422

1、第八章天然地基上的浅基础设计天然地基上的浅基础设计2015.4.22张吾渝张吾渝8.1 浅基础的分类浅基础的分类浅基础浅基础 埋深小于埋深小于5m，或者埋深大于，或者埋深大于5m，但是小于基础宽度。两侧（四周），但是小于基础宽度。两侧（四周）的摩阻力忽略不计。所以不是简单的的摩阻力忽略不计。所以不是简单的深浅概念。深浅概念。天然地基天然地基 是不经过对地基土的处理是不经过对地基土的处理人工地基人工地基 经过地基处理经过地基处理d d桩基础桩基础下卧层下卧层地基与基础地基与基础d埋深埋深d q = d均布荷载均布荷载持力层（受力层）持力层（受力层）地基地基基础基础FG主主要要受受力力层层主要受力

2、层主要受力层n条形基础条形基础 3bn独立基础独立基础 1.5bn且且 5m（二层以下民用建筑除外）（二层以下民用建筑除外） 一、按基础材料分类一、按基础材料分类1、砖基础、砖基础2、毛石基础、毛石基础3、灰土基础、灰土基础4、三合土基础、三合土基础5、混凝土基础、混凝土基础6、钢筋混凝土基础、钢筋混凝土基础 砖基础砖基础（下铺垫层）（下铺垫层） 毛石基础毛石基础（下铺垫层）（下铺垫层）混凝土或毛石混凝土或毛石混凝土基础混凝土基础灰土或三灰土或三合土基础合土基础二、二、 按基础的结构形式分类按基础的结构形式分类1 单独基础单独基础: 柱下或墙下柱下或墙下,土质较好土质较好支承围护墙的地梁支承围

3、护墙的地梁 2 条型基础条型基础墙下或柱下条形基础墙下或柱下条形基础, 柱下：一般是土质差柱下：一般是土质差,两侧单独基础相连两侧单独基础相连3 十字交叉基础十字交叉基础柱下柱下: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4 片筏基础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,筏下有肋筏下有肋,板下处理板下处理Mat foundation5 箱形基础箱形基础有筏、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6 壳体基础壳体基础按基础刚度分按基础刚度分无筋扩展

4、基础无筋扩展基础(刚性基础刚性基础) 砖、石、灰土，素混凝土砖、石、灰土，素混凝土 材料抗拉强度很低材料抗拉强度很低有基础台阶宽高比有基础台阶宽高比(刚性角刚性角)要求要求扩展基础扩展基础(柔性基础柔性基础)钢筋混凝土钢筋混凝土要满足抗弯要满足抗弯,抗剪和抗剪和抗冲切等结构要求抗冲切等结构要求0hbtgt1.11.5与材料和与材料和荷载有关荷载有关F btb0h0F三、浅基础（三、浅基础（ ）设计的内容）设计的内容md51、选择基础的材料、类型和平面布置；、选择基础的材料、类型和平面布置；2、选择基础的埋置深度；、选择基础的埋置深度；3、确定地基承载力特征值；、确定地基承载力特征值；4、确定基

5、础的底面尺寸；、确定基础的底面尺寸；5、必要时进行地基变形与稳定性验算；、必要时进行地基变形与稳定性验算；6、进行基础结构设计（按基础布置进行内力分析、强度计算和、进行基础结构设计（按基础布置进行内力分析、强度计算和满足构造要求）；满足构造要求）；7、绘制基础施工图，提出施工说明；、绘制基础施工图，提出施工说明；四、基础设计方法四、基础设计方法（一）合理设计法：（一）合理设计法： （研究阶段）考虑地基、基础、上部结构共同工作；（研究阶段）考虑地基、基础、上部结构共同工作； （二）常规设计法（二）常规设计法 在工程设计中，通常把上部结构、基础和地基三者分离，在工程设计中，通常把上部结构、基础和地

6、基三者分离，分别对三者进行计算：视上部结构底端为固定支座或固定铰支座，分别对三者进行计算：视上部结构底端为固定支座或固定铰支座，不考虑荷载作用下各墙柱端部的相对位移，并按此进行内力分析；不考虑荷载作用下各墙柱端部的相对位移，并按此进行内力分析；而对基础与地基，则假定地基反力与基底压力呈直线分布，分别而对基础与地基，则假定地基反力与基底压力呈直线分布，分别计算基础的内力与地基的沉降；对于良好均匀地基上刚度大的基计算基础的内力与地基的沉降；对于良好均匀地基上刚度大的基础和墙柱布置均匀、作用荷载对称且大小接近的上部结构是可行础和墙柱布置均匀、作用荷载对称且大小接近的上部结构是可行的；的；五、对地基计

7、算的要求五、对地基计算的要求1、承载力计算：、承载力计算： 荷载：基本组合荷载：基本组合 nGGkQ1Q11kQiQiQiiki 2SC GC QCQ 设计值设计值 恒载恒载=分项系数分项系数标准值标准值 活载活载=分项系数分项系数组合系数组合系数标准值标准值2、变形计算：、变形计算： 3、稳定性验算：、稳定性验算： 设计等级为甲、乙级的建筑物，均应按地基变形设计；丙设计等级为甲、乙级的建筑物，均应按地基变形设计；丙级建筑物按照规范要求进行变形设计。级建筑物按照规范要求进行变形设计。对经常承受水平荷载作用的高层建筑和高耸结构（烟囱等）、建对经常承受水平荷载作用的高层建筑和高耸结构（烟囱等）、建

8、造在斜坡上的建筑物以及基坑工程应验算其稳定性；（承载能力造在斜坡上的建筑物以及基坑工程应验算其稳定性；（承载能力极限状态）极限状态） 8.2 基础埋深的选择基础埋深的选择下卧层下卧层持力层（受力层）持力层（受力层）FGd埋深埋深基础埋置深度：指基础底面至设计地面的距离；基础埋置深度：指基础底面至设计地面的距离；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，但是有如下料，但是有如下基本要求基本要求：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,避免基础外露避免基础外露3. 桥

9、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一、基础埋深确定的基本原则一、基础埋深确定的基本原则二、确定基础埋深应考虑的因素二、确定基础埋深应考虑的因素 1 工程地质条件工程地质条件(1)地下室，地下管道地下室，地下管道（上下水，煤气电缆）（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便于应在基底以上，便于维修，并防止基础沉维修，并防止基础沉降压坏管道。降压坏管道。F(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=12LH(3)基础埋深不同时基础埋深不同时 a. 主楼

10、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b. 台阶式相连台阶式相连, 如山坡上的房屋如山坡上的房屋 或者验算边坡稳定性或者验算边坡稳定性台北国际金融中心台北国际金融中心b. 台阶式相连台阶式相连, 如山坡上的房屋或者验算边如山坡上的房屋或者验算边坡稳定性坡稳定性建造在土坡坡顶的基础基础埋深应满足：建造在土坡坡顶的基础基础埋深应满足： tan)(abd当当 a2.5，b3m时时5 . 25 . 3条形基础条形基础矩形或圆形基础矩形或圆形基础2、地基及地质水文条件、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,费用费用大扰动大扰动(2)

11、 土层分布情况土层分布情况a.浅基础还是深基础浅基础还是深基础(桩基础桩基础)b. 天然还是人工地基天然还是人工地基c. 如果是天然地基如果是天然地基,基础埋深的确定基础埋深的确定 根据土层分布根据土层分布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h1太小就为太小就为IIh14 m 桩基桩基或处理或处理好土好土软土软土(很深很深)好土好土软土软土软土软土好土好土 I II III IVh1h1(3)具有侵蚀性的地下水，应采用抗侵蚀的水泥品种具有侵蚀性的地下水，应采用抗侵蚀的水泥品种和相应的措施；和相应的措施；如

12、：地下水对混凝土结构具有中等腐蚀时，应对基础采用如：地下水对混凝土结构具有中等腐蚀时，应对基础采用二级防护措施，氯离子含量、保护层厚度都应满足要求。二级防护措施，氯离子含量、保护层厚度都应满足要求。(4)当持力层为隔水层而其下方存在承压水时，为当持力层为隔水层而其下方存在承压水时，为避免开挖基坑时隔水层被承压水冲破，坑底隔水避免开挖基坑时隔水层被承压水冲破，坑底隔水层应有一定的厚度，即控制基坑开挖深度；层应有一定的厚度，即控制基坑开挖深度；此时，坑底隔水层的重力应大于其下面承压水的此时，坑底隔水层的重力应大于其下面承压水的压力即：压力即：wwhh设土的重度为设土的重度为20 , 则则 2/mk

13、Nwhh213、冻结深度、冻结深度冻胀危害及机理冻胀危害及机理冻胀及冻拔冻胀及冻拔地面隆起地面隆起(不均匀不均匀)翻浆翻浆,融陷融陷,强度降低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（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。冰椎冰椎(1) 冻胀危害及机理冻胀危害及机理冻冻深深毛细区毛细区地下水地下水a.1928-1929 Casagrande做了较深入的研究做了较深入的研究,美国北部

14、美国北部:冰深冰深45cm,冻胀冻胀13cm, =8%12%, 60%110%, 冰透镜达冰透镜达13cm冻结区冻结区毛细水毛细水土颗粒土颗粒结合水结合水冰冰b. 机理机理 复杂复杂,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(2) 发生冻胀的条件发生冻胀的条件a. 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，水分供应孔隙水排走，骨架不变。太细的土，水分供应不及时，冻胀也不明显。不及时，冻胀

15、也不明显。b. 温度条件温度条件 低于冻结温度低于冻结温度c. 水力条件水力条件含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严重含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严重(3) 按冻胀的地基土分类按冻胀的地基土分类 老规范老规范 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平标准冻深多年实测最大冻结深度的平 均值均值, 夏季地面开始往下算。夏季地面开始往下算。 北京北京 1.0m，哈尔滨，哈尔滨 2.0m，满洲里，满洲里 2.5m(4) 考虑冻胀的基础埋深考虑冻胀的基础埋深dmin z0 t dfrZ0 标准冻深；标准冻深；dfr残留冻土层厚度残留冻土层厚度Z0 tZ0

16、dmin室内地面室内地面dfrt t：采暖对冻深的影响系数：采暖对冻深的影响系数冻胀率冻胀率 ：地面最大冻胀量：地面最大冻胀量/设计冻深设计冻深(%)hw冻结面与地下水的距离冻结面与地下水的距离Zd (H - z)冻胀后地面冻胀后地面原地面原地面 zzdH实测冻土厚度实测冻土厚度dmin zd hmaxZd 场地冻胀深度；场地冻胀深度；hmax允许残留冻土最大厚度允许残留冻土最大厚度ZdZ0dmin室内地面室内地面hmaxzezezwzwzszs0 0d dz zz z4、考虑基础类型、考虑基础类型n刚性基础刚性基础埋深大埋深大n柔性基础柔性基础埋深小埋深小5、考虑荷载性质与大小、考虑荷载性质

17、与大小荷载大，基础尺寸大，适当增加埋深荷载大，基础尺寸大，适当增加埋深6、场地环境条件：、场地环境条件：靠近原有建筑物基础修建的新基础，靠近原有建筑物基础修建的新基础，埋深不宜超过原有基础的底面。埋深不宜超过原有基础的底面。7、高层建筑筏形基础和箱形基础：、高层建筑筏形基础和箱形基础： 基础埋深应满足地基承载力、变形基础埋深应满足地基承载力、变形和稳定性要求。在抗震设防区，除岩石和稳定性要求。在抗震设防区，除岩石地基外，天然地基上的箱形基础和筏形地基外，天然地基上的箱形基础和筏形基础的埋置深度不宜小于建筑物高度的基础的埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15；桩基础或桩筏基础的埋深（不计；桩基础或

18、桩筏基础的埋深（不计桩长）不宜小于建筑物高度的桩长）不宜小于建筑物高度的1/181/20。位于岩石上的高层建筑物，其基础埋深位于岩石上的高层建筑物，其基础埋深应满足抗滑要求。应满足抗滑要求。8.3 地基承载力地基承载力n规范规定的公式规范规定的公式n根据现场载荷试验的根据现场载荷试验的p-s 曲线确定曲线确定；n经验方法经验方法千斤顶千斤顶荷载板荷载板荷载计算荷载计算荷载种类荷载种类永久永久(恒恒)荷载荷载:(1)不随时间变化不随时间变化,(2)变化与均值变化与均值比可以忽略比可以忽略,(3)单调变化并趋于极值。单调变化并趋于极值。可变可变(活活)荷载荷载：变化与均值比不可以忽略：变化与均值比

19、不可以忽略偶然偶然(特殊特殊)荷载荷载：在结构使用期间不一定出现，：在结构使用期间不一定出现，一旦出现其值很大，持续时间很短。一旦出现其值很大，持续时间很短。荷载的代表值荷载的代表值标准值标准值:为设计基准期内最大荷载统计分布的特为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值，如均值征值，如均值组合值组合值：对于可变荷载，组合超越概率与其出对于可变荷载，组合超越概率与其出现概率相同现概率相同频遇值频遇值：对于可变荷载，超越概率为规定的较对于可变荷载，超越概率为规定的较小比率小比率准永久值：准永久值：对于可变荷载，设计基准期内，其对于可变荷载，设计基准期内，其超越的总时间为设计基准期一半的荷载值。超越的

20、总时间为设计基准期一半的荷载值。 荷载的设计值代表值荷载的设计值代表值分项系数分项系数 荷载效应荷载效应上部结构上部结构F：结构自重：结构自重 屋面楼面荷载屋面楼面荷载 活荷载活荷载基础自重基础自重G：设计地面高程（内外地面平均值）：设计地面高程（内外地面平均值）F MFF HF MH一般为前两种情况，横向力不大，只做校核一般为前两种情况，横向力不大，只做校核荷载组合极限状态设计时，荷载组合极限状态设计时，为保证结构可为保证结构可靠性对于同时出现的各种荷载设计值的规定靠性对于同时出现的各种荷载设计值的规定基本组合基本组合：承载能力极限状态设计时，永久作：承载能力极限状态设计时，永久作用与可变作

21、用的组合（分项系数）用与可变作用的组合（分项系数）标准组合标准组合：正常使用极限状态设计时，采用标：正常使用极限状态设计时，采用标准值（或组合值）为荷载代表的组合准值（或组合值）为荷载代表的组合准永久组合：准永久组合：正常使用极限状态设计时，对于正常使用极限状态设计时，对于可变荷载采用准永久值为荷载代表的组合可变荷载采用准永久值为荷载代表的组合荷载采用标准组合确定地基承载力荷载采用标准组合确定地基承载力niQikcikQGkSSSS21SGK 永久荷载效应值永久荷载效应值SQiK 可变荷载效应值，可变荷载效应值，SQ1K 表示起控制的可变荷载表示起控制的可变荷载一、按规范推荐的理论公式确定一、

22、按规范推荐的理论公式确定承载力公式承载力公式 fa=Mb b+Md md+Mcck fa :承载力特征值承载力特征值相当与相当与 p1/4=N B /2+Nq d+Ncc但当内摩擦角比较大时，但当内摩擦角比较大时， 2Mb N 适用条件适用条件:e0.033b (e-偏心距偏心距)二、按地基载荷试验确定二、按地基载荷试验确定1.当当p-s曲线有比较明显的起始直线段时曲线有比较明显的起始直线段时,以直线段末点对应的以直线段末点对应的压力压力p1（比例界限压力）作为地基承载力特征值；（水工：（比例界限压力）作为地基承载力特征值；（水工：R作为地基的允许承载力，偏于保守）作为地基的允许承载力，偏于保

23、守）2.当荷载加至地基明显破坏时，取破坏前的前一级荷载作为当荷载加至地基明显破坏时，取破坏前的前一级荷载作为地基极限荷载地基极限荷载pu,如如pu小于比例界限压力的小于比例界限压力的2倍时倍时,取取pu的一半的一半作为承载力特征值；作为承载力特征值；3.当当p-s曲线没有明显的曲线没有明显的p1 和和pu, 可取可取 对应的压对应的压力作为承载力特征值；力作为承载力特征值；bs)015. 001. 0(s=(0.010 0.015)b图 3-131popupsop1ppus三、按经验确定三、按经验确定四、按规范承载力表确定四、按规范承载力表确定1、地基承载力表（基本值或标准值）可查取各类、地基

24、承载力表（基本值或标准值）可查取各类土的承载力特征值；土的承载力特征值；其中，现场试验锤击数应经过修正：其中，现场试验锤击数应经过修正： 645. 1)(105 .63NN2、地基承载力、地基承载力（1）计算地基承载力特征值：）计算地基承载力特征值： 0fffka（2）计算修正后的地基承载力特征值：）计算修正后的地基承载力特征值：)5 . 0()3(dbffmdbakamdmb5 . 0,3确定地基承载力设计值的方法确定地基承载力设计值的方法1.现场试验法：载荷试验、标准贯入试验、现场试验法：载荷试验、标准贯入试验、静力触探等。要进行修正静力触探等。要进行修正2.规范公式计算法，不做宽度深度修

25、正规范公式计算法，不做宽度深度修正3.根据经验确定承载力特征值，做宽度深根据经验确定承载力特征值，做宽度深度修正度修正fa=fak+ b (b-3)+ d m(d-0.5)8.4 基底尺寸的确定基底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 fapkmax 1.2 fa一、中心荷载一、中心荷载1、单独基础、单独基础（1）底面积）底面积A的确定的确定*荷载荷载Fk+Gk Gk=Ad, 是基础加土的平均重是基础加土的平均重度，度， =20kN/m3*承载力特征值承载力特征值fa（暂不做宽度修正）（暂不做宽度修正）*基底面积基底面积F

26、k+Gk =Afa)5.0( fakdDdfFAAfdAFakakGkFk(2) 长和宽长和宽,高度的确定高度的确定a.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hhbtgt =45o (1:1) 30o (1:2)Fll0b0bbth b.扩展基础（钢筋混凝土）扩展基础（钢筋混凝土）n埋置深度和平面尺寸的确定方法与埋置深度和平面尺寸的确定方法与刚性基础相同刚性基础相同n基础高度较小基础高度较小.F btb0h0F方形基础方形基础Abl矩形基础矩形基础)/(0 . 2/blnbl2nblbA)20(df

27、nFbak取取则则:2、条形基础、条形基础 单位长度，确定基础宽度单位长度，确定基础宽度Fh dfFbbfdbFakakb b0+2htg 确定确定h砖墙砖墙:承重墙承重墙b 6070cm, b0为为24,37,48cm 非非承重墙承重墙b 50cm二、偏心荷载（试算法）二、偏心荷载（试算法）以柱下独立基础为例以柱下独立基础为例（1）按中心荷载确定底面积）按中心荷载确定底面积A1(2)考虑偏心考虑偏心A=(1.11.4) A1dfFAak1F MeF+G（3）根据偏心大小根据根据偏心大小根据A初步确定初步确定b和和l假定基底的外形系数假定基底的外形系数n=l/b=1.52.0拟订基底尺寸拟订基

28、底尺寸l,b 考虑是否应对地基承载力进行宽度的修正考虑是否应对地基承载力进行宽度的修正（4） 验算验算Pkfa, Pkmax1.2fa(e l/6)fa=fak+ b (b-3)+ d m(d-0.5)Pkfa Pkmax 1.2fa8.5 地基变形与稳定性验算地基变形与稳定性验算下卧层下卧层的的埋深埋深d q = 的的均布荷载均布荷载持力层（受力层）持力层（受力层）基础基础FG主主要要受受力力层层初步确定了埋深和尺寸后初步确定了埋深和尺寸后,需要一系列验算需要一系列验算(一一) 持力层验算持力层验算1承载力的设计值的确定 fa=fak+ b (b-3)+ d m(d-0.5)b6m 按按6m

29、, b/6, 此时此时pmin0akkkfAGFpWMblGFpkkkmaxmin261blW akfp2 . 1max0minp(验算验算Pkfak,Pkmax1.2faae3an实际基底与土之间不能传递拉应力，基底实际基底与土之间不能传递拉应力，基底压应力分布如图。一部分脱开。压应力分布如图。一部分脱开。n要求要求3a 0.75b，即脱开面积小于，即脱开面积小于25%n不满足时不满足时*增加增加An*增加增加l, 减少减少b, A不变不变(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，当持力层下有软土时，可能在此层破坏，需要验算需要验算1 基底压力基底

30、压力 pk=(Fk+Gk)/A 中心荷载中心荷载2 基底原自重应力基底原自重应力 c03 基底附加应力基底附加应力 p0=pk- c04 扩散角扩散角 与与Es1/ Es2及及z/b有关有关 持力层太薄，不起作用持力层太薄，不起作用F P-c0dzc0cz软土软土Es1Es25 软弱下卧层顶部附加应力软弱下卧层顶部附加应力 查表查表27，条基无后一项条基无后一项(l)6 只做深度修正，不做宽度修正只做深度修正，不做宽度修正)2)(2()(0ztglztgbplbckzaczzf(三三) 地基变形验算（原规范）地基变形验算（原规范）1 、地基变形验算要求、地基变形验算要求(p25)n一级和部分二

31、级建筑，在满足承载力要一级和部分二级建筑，在满足承载力要求外，还要进行地基变形验算求外，还要进行地基变形验算n大部分二级建筑物查表确定承载力，无大部分二级建筑物查表确定承载力，无需验算地基变形验算。需验算地基变形验算。地基变形验算的要求是地基变形验算的要求是： (三三) 地基变形验算（现行规范）地基变形验算（现行规范）地基变形可分为：地基变形可分为：沉降量沉降量 沉降差沉降差 局部倾斜局部倾斜 倾斜倾斜计算地基变形时，应遵守下列规定：计算地基变形时，应遵守下列规定： （1）由于地基不均匀、建筑物荷载差异大或体型复杂等因素）由于地基不均匀、建筑物荷载差异大或体型复杂等因素引起的地基变形引起的地基

32、变形 砌体承重结构：应由局部倾斜控制；砌体承重结构：应由局部倾斜控制； 框架结构和单层排架结构：应由相邻柱基的沉降差控制；框架结构和单层排架结构：应由相邻柱基的沉降差控制； （2）对于多层或高层建筑和高耸结构应由倾斜控制；）对于多层或高层建筑和高耸结构应由倾斜控制；沉降计算时的荷载沉降计算时的荷载计算地基变形时，传至基础底面上的荷载计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按效应应按正常使用极限状态下荷载效应的正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不应计入风荷载和地震荷载。准永久组合，不应计入风荷载和地震荷载。准永久组合准永久组合niQikqiGkSSS12 沉降计算沉降计算(1)基本原理基

33、本原理:分层总合法分层总合法, 方法方法:土力学讲过的方法土力学讲过的方法,e-p,logp, Es 规范为方便采用规范为方便采用“平均附加应力系数法平均附加应力系数法” (2)计算最终沉降计算最终沉降S= Si 计算深度确定计算深度确定 s 0.025SiiHees11平均附加应力系数法：平均附加应力系数法：Ai = p0( izi- I-1 zi-1)si=Ai/Esis= s siz0zi-1zi Hi zi01pi0pi0pb(3)地基最终沉降地基最终沉降S= sS s沉降计算经验系数沉降计算经验系数,因为在前面计算中因为在前面计算中,忽忽略了侧向变形及取样扰动略了侧向变形及取样扰动

34、s=1.40.2, (1)与土质软硬与土质软硬Es有关有关,是多层平是多层平均值均值,(2)与基底净附加应力与基底净附加应力p0/fk的大小有的大小有关，关，3 地基变形不满足时需采取的措施地基变形不满足时需采取的措施（1）改变基础型式或尺寸：相邻二柱由于荷载）改变基础型式或尺寸：相邻二柱由于荷载差别大使沉降差超过允许值，但地基土又比较差别大使沉降差超过允许值，但地基土又比较均匀时，则可考虑增加底面积来解决；均匀时，则可考虑增加底面积来解决；（2）减弱不均匀沉降危害：当砌体墙基础的）减弱不均匀沉降危害：当砌体墙基础的局部倾斜超过允许值时，应加大墙基础的刚度局部倾斜超过允许值时，应加大墙基础的刚

35、度和设置圈梁和构造柱等；和设置圈梁和构造柱等；（3）进行地基处理。）进行地基处理。（四）地基基础的稳定性验算（四）地基基础的稳定性验算n某些建筑物的独立基础，当承受较大的水某些建筑物的独立基础，当承受较大的水平荷载和偏心荷载时，有可能发生沿基底平荷载和偏心荷载时，有可能发生沿基底面的滑动、倾覆或与深层土层一起滑动。面的滑动、倾覆或与深层土层一起滑动。因此，对经常受水平荷载作用的高层建筑因此，对经常受水平荷载作用的高层建筑和高耸结构以及建造在斜坡上的建筑物，和高耸结构以及建造在斜坡上的建筑物，尚应进行稳定性的验算。尚应进行稳定性的验算。n稳定性计算通常采用圆弧滑动法。稳定性计算通常采用圆弧滑动法

36、。n滑动稳定安全系数滑动稳定安全系数K是指滑动面上诸力对是指滑动面上诸力对滑动圆弧中心所产生的抗滑力矩和滑动力滑动圆弧中心所产生的抗滑力矩和滑动力矩之比值，要求不小于矩之比值，要求不小于1.2，即，即 K=抗滑力矩抗滑力矩/滑动力矩滑动力矩1.2 通常最危险的滑动面假定为圆滑面，若考通常最危险的滑动面假定为圆滑面，若考虑深层滑动时，滑动面可为软弱土层界面，虑深层滑动时，滑动面可为软弱土层界面，即为一平面，此时安全系数即为一平面，此时安全系数K应大于应大于1.3。建造在斜坡上建筑物的地基稳定问题建造在斜坡上建筑物的地基稳定问题n对于建筑物基础较小的情况，通过对地基对于建筑物基础较小的情况，通过对

37、地基中附加应力的分析，给出了保证其稳定的限中附加应力的分析，给出了保证其稳定的限定范围。定范围。n位于稳定土坡顶的建筑物：位于稳定土坡顶的建筑物： 当垂直于坡顶边缘线的基础底面边长小于当垂直于坡顶边缘线的基础底面边长小于或等于或等于3m时，其基础底面外边缘到坡顶的水时，其基础底面外边缘到坡顶的水平距离平距离a可按下式计算，但不得小于可按下式计算，但不得小于2.5m：建造在斜坡上建筑物的地基稳定问题建造在斜坡上建筑物的地基稳定问题n条形基础条形基础 a3.5bd/tgn矩形基础矩形基础 a2.5bd/tg式中：式中：b垂直于坡顶边缘线的基础地面边长，垂直于坡顶边缘线的基础地面边长，m d基础埋置

38、深度，基础埋置深度，m 边坡坡角边坡坡角注：上两式的应用条件是土坡自身是稳定的。当坡脚大于注：上两式的应用条件是土坡自身是稳定的。当坡脚大于45度，坡高大于度，坡高大于8米时，应进行土坡稳定性验算。米时，应进行土坡稳定性验算。8.6 刚性基础设计刚性基础设计n刚性基础刚性基础:无筋扩展基础无筋扩展基础 其结构设计可以通过限制材料强度等其结构设计可以通过限制材料强度等级和台阶宽高比的要求进行级和台阶宽高比的要求进行,无需进行无需进行内力分析和截面强度计算内力分析和截面强度计算2200bbtghh020bbbh tg200bb2h tg基础的外伸长度基础的外伸长度b b2 2和基础高度和基础高度h

39、 h0 0的比值：的比值： 基础的刚性角。Fll0b0bb2h0 tan200bbh无筋扩展基础台阶宽高比允许值无筋扩展基础构造示意图无筋扩展基础构造示意图一一 、砖基础、砖基础240560240560二二 、砖石基础、砖石基础30030030080 150 150三、素混凝土基础三、素混凝土基础一层台阶一层台阶120200240 60 170240 60 150 150两层台阶两层台阶n砖基础的砌筑方式有：砖基础的砌筑方式有： （1）“两皮一收两皮一收”砌法：每层为二皮砖，砌法：每层为二皮砖，高度为高度为120mm，挑出，挑出1 /4砖长，即砖长，即60mm65mm； （2）“两皮一收与一皮

40、一收相间两皮一收与一皮一收相间”砌法：砌法：即一层高度即一层高度60mm，另一层高度，另一层高度120mm，挑出挑出60mm65mm。从基础底面起，。从基础底面起，“二二皮皮”与与“一皮一皮”相间。相间。n为了保证基础的砌筑质量，一般在砖基础为了保证基础的砌筑质量，一般在砖基础底面以下先做三合土或底面以下先做三合土或混凝土垫层混凝土垫层，垫层，垫层每边伸出基础底面每边伸出基础底面100mm，厚度，厚度100mm。这种垫层不能作为基础的一部分。垫层的这种垫层不能作为基础的一部分。垫层的宽度和高度不计入基础底宽和埋深之内。宽度和高度不计入基础底宽和埋深之内。n墙下的刚性基础只在墙的厚度方向（横向）

41、墙下的刚性基础只在墙的厚度方向（横向）放级，而柱下的刚性基础在两个方向放级，放级，而柱下的刚性基础在两个方向放级，两个方向都要符合宽高比允许值的要求两个方向都要符合宽高比允许值的要求。 8.7 墙下钢筋混凝土条形基础墙下钢筋混凝土条形基础设计设计 单向受弯，确定基础高度和底单向受弯，确定基础高度和底板配筋（受力钢筋、构造筋）板配筋（受力钢筋、构造筋）一、构造要求一、构造要求梯形截面基础的边缘高度，一般梯形截面基础的边缘高度，一般200mm，梯形坡度，梯形坡度i1:3，基础高度小于，基础高度小于250mm时，可作成等厚度板；时，可作成等厚度板；基础下的垫层厚度一般为基础下的垫层厚度一般为100m

42、m；底板受力钢筋底板受力钢筋10,100mm200mm。当有垫层时，。当有垫层时，混凝土的保护层厚度混凝土的保护层厚度40mm，无垫层时，无垫层时70mm。纵向分。纵向分布钢筋不小于布钢筋不小于8 , 间距不大于间距不大于300mm ；每延米分布钢筋每延米分布钢筋的面积应不小于受力钢筋的面积的的面积应不小于受力钢筋的面积的1/10。 混凝土强度等级混凝土强度等级 C20；,当地基软弱时，为了减小不均匀沉降的影响，基础截面当地基软弱时，为了减小不均匀沉降的影响，基础截面可采用带肋的板，肋的纵向钢筋和箍筋按经验确定。可采用带肋的板，肋的纵向钢筋和箍筋按经验确定。b41b 在在T型及十字型交接处型及

43、十字型交接处,底板横向受力钢筋仅沿一底板横向受力钢筋仅沿一个方向通长布置个方向通长布置,另一个方向的受力钢筋可布置到主受另一个方向的受力钢筋可布置到主受力方向底板宽度的力方向底板宽度的1/4处处.在拐角底板横向受力钢筋应在拐角底板横向受力钢筋应沿两个方向布置。沿两个方向布置。二、轴心荷载作用二、轴心荷载作用 地基净反力（地基净反力（ ）：由基础顶面）：由基础顶面的荷载设计值所产生的地基反力；的荷载设计值所产生的地基反力； bFPn/nP1、基础高度、基础高度 基础内不配箍筋和弯筋，故基础内不配箍筋和弯筋，故基础高度由混凝土的抗剪条件确定：基础高度由混凝土的抗剪条件确定：V图M图nP1lbpn0

44、bb2121lbpn条形基础的受力分析条形基础的受力分析1b1lbpVnh0基础有效高度（设计时，初选基础有效高度（设计时，初选h0=1/8b) t00.7fvh ml0 . 12、基础底板配筋、基础底板配筋悬臂根部的最大弯矩悬臂根部的最大弯矩( )为：为：则每米墙长的受力钢筋为：则每米墙长的受力钢筋为：mkN.09.0hfMAys2121lbpMn三、偏心荷载作用三、偏心荷载作用 偏心荷载作用下，基底净反力一般为梯形偏心荷载作用下，基底净反力一般为梯形分布，基础底面积则按矩形考虑。分布，基础底面积则按矩形考虑。 基底偏心距：基底偏心距： 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

45、净反力为： 悬臂根部截面悬臂根部截面I处的净反力：处的净反力：FMe0)61 (0maxminbebFpn)(minmax1min1nnnnppbbbpp1、基础的高度、基础的高度基础高度由混凝土的抗剪条件确定：基础高度由混凝土的抗剪条件确定：式中：式中： 剪力设计值；剪力设计值；2、基础底板配筋、基础底板配筋悬臂根部的最大弯矩悬臂根部的最大弯矩 为：为：则每米墙长的受力钢筋为：则每米墙长的受力钢筋为：VmllbppVnn0.1)(2111max211max)(41lbppMnn).(mkNM09.0hfMAyS07 . 0lhfVt8.8 柱下钢筋混凝土单独 基础设计钢筋混凝土独立基础的形式

46、主要有：现浇柱锥形基础、阶梯钢筋混凝土独立基础的形式主要有：现浇柱锥形基础、阶梯形基础、预制杯形基础。形基础、预制杯形基础。一、构造要求一、构造要求1.垫层：垫层： 厚：厚：100mm ；混凝土强度；混凝土强度C10；两边伸出底板；两边伸出底板100mm2.底板：混凝土强度底板：混凝土强度C20锥形基础边缘高度不宜小于锥形基础边缘高度不宜小于200mm，且两个方向的坡度不宜，且两个方向的坡度不宜大于大于1:3。阶梯形基础每阶高度。阶梯形基础每阶高度300mm500mm 分为二阶分为二阶, ，分为三阶分为三阶底板受力钢筋的直径不应小于底板受力钢筋的直径不应小于10mm，间距不应大于，间距不应大于

47、200mm，也不应小于也不应小于100mm，最小配筋率不应小于最小配筋率不应小于0.15%有垫层时，钢筋保护层厚度不应小于有垫层时，钢筋保护层厚度不应小于40mm 无垫层时，钢筋保护层厚度不应小于无垫层时，钢筋保护层厚度不应小于70mm当基础底边边长大于当基础底边边长大于2.5m时，钢筋长度或宽度可减为时，钢筋长度或宽度可减为 0.9l(0.9b),布置钢筋时要交错布置布置钢筋时要交错布置300h900h9005050b100200mb5 . 2lhh5003003 杯形基础构造要求杯形基础构造要求1002a1hh75t2h50501a50杯形基础杯形基础钢筋焊网钢筋焊网杯口联系尺寸：杯口联系

48、尺寸： 上：上：75mm 下：下：50mm基础的杯底厚（基础的杯底厚（a1）和杯壁厚（）和杯壁厚（t）见下表：）见下表：柱截面长边尺寸柱截面长边尺寸h(mm)杯底厚（杯底厚（a1）杯壁厚（杯壁厚（t）h500150150200500h800200200800h10002003001000h15002503501500h2000300400杯壁配筋：杯壁配筋：当柱为中心和小偏心受压且当柱为中心和小偏心受压且0.5t/h20.65时，或大偏心受压时，或大偏心受压t/h20.75时，杯壁一般不配筋时，杯壁一般不配筋柱插入深度柱插入深度 矩形或工字形矩形或工字形h 500500 h 800800 h

49、1000h 1000h1=h1.2h h1=hh1=0.9h800h1=0.8h1000且且h120d或或2530d(d-柱筋柱筋)，h10.05柱长（满足吊装要求）柱长（满足吊装要求）4.钢筋混凝土独立基础与柱的连接钢筋混凝土独立基础与柱的连接（1）现浇柱基础）现浇柱基础100当上部结构纵向钢筋在基础内的保护层厚度大于当上部结构纵向钢筋在基础内的保护层厚度大于5d（d为纵向钢筋的最大直径）时，该纵向钢筋的最小为纵向钢筋的最大直径）时，该纵向钢筋的最小锚固长度锚固长度la按下表确定：按下表确定：hal如果基础和柱不同时浇筑，柱纵向钢筋通过插筋如果基础和柱不同时浇筑，柱纵向钢筋通过插筋锚入基础，

50、插筋数目、直径和柱的纵向钢筋相同。锚入基础，插筋数目、直径和柱的纵向钢筋相同。 当保护层厚度在当保护层厚度在1d5d之间时，之间时，laf按上表及按上表及钢筋混钢筋混凝土结构设计规范凝土结构设计规范有关规定之间插入采用有关规定之间插入采用考虑抗震要求：纵向受力钢筋的抗震锚固长度考虑抗震要求：纵向受力钢筋的抗震锚固长度 GB 50007-2011规范中规定：规范中规定： 一、二级抗震一、二级抗震 laE=1.15 la 三级抗震三级抗震 laE=1.05 la 四级抗震四级抗震 laE= la受力状况与构件受力状况与构件 la轴心受压和小偏心受压现浇柱与剪力墙轴心受压和小偏心受压现浇柱与剪力墙1

51、8d大偏心受压和受拉现浇柱和剪力墙大偏心受压和受拉现浇柱和剪力墙28d轴心受压和小偏心受压预制柱插入杯口轴心受压和小偏心受压预制柱插入杯口18d大偏心受压柱插入杯口大偏心受压柱插入杯口23d1、基础高度确定：、基础高度确定：现浇柱：柱为中心受压或小偏心受压，基现浇柱：柱为中心受压或小偏心受压，基 础高度础高度1200mm；柱为大偏心受压：基础；柱为大偏心受压：基础 高度高度1400mm预制柱预制柱:按表选按表选h1（1）基础高度由砼抗冲切强度确定）基础高度由砼抗冲切强度确定 基础高度应保证基础不发生冲切破坏基础高度应保证基础不发生冲切破坏,应使在应使在基础冲切角锥体以外基础冲切角锥体以外,由地

52、基净反力产生的冲由地基净反力产生的冲切荷载切荷载Fl 小于基础冲切面上的抗冲切强度。小于基础冲切面上的抗冲切强度。二、轴心荷载作用二、轴心荷载作用扩展基础破坏形式扩展基础破坏形式21 21纯剪斜压冲切弯曲当基础承受柱当基础承受柱子传来荷载时子传来荷载时,若在柱子周边若在柱子周边处基础高度不处基础高度不够够,就会从柱子就会从柱子周边起沿周边起沿45o斜斜面拉裂面拉裂,产生冲产生冲切破坏。切破坏。原因：冲切破原因：冲切破坏面上的主拉坏面上的主拉应力超过了基应力超过了基础混凝土的抗础混凝土的抗拉强度设计值。拉强度设计值。b bm m角锥体斜裂面上、下边边长角锥体斜裂面上、下边边长b bt t、b b

53、b b的平均值，的平均值，h h0 0基础有效高度：有垫层基础有效高度：有垫层 对矩形截面柱的矩形基础对矩形截面柱的矩形基础,在柱与在柱与基础交接处以及基础变阶处的冲基础交接处以及基础变阶处的冲切强度满足切强度满足:2tf1.1N/mm0hh40ohh70tbmbbb2A A1 1冲切力作用的面积；冲切力作用的面积； f ft t砼抗拉强度设计值：砼抗拉强度设计值： C20C20 ；无垫层；无垫层 b bm mh h0 0角锥体斜裂面的面积；角锥体斜裂面的面积；107 . 0ApFhbfFjlmthplhp 受冲切承载力截面高度影响系数受冲切承载力截面高度影响系数,h 800mm取取1; h

54、2000mm取取0.9,中间内差中间内差（2）冲切力作用面积的计算）冲切力作用面积的计算设柱的长、短边分别为设柱的长、短边分别为 ac、bca.冲切角锥体底边落在基底面积之内冲切角锥体底边落在基底面积之内由图可知：角锥体斜裂面下边由图可知：角锥体斜裂面下边 bbb即：即：bc0bb2hb则：则：tbcc0mc0bbbb2hbbh22冲切力作用的面积：冲切力作用的面积：20012221222hbbbhalAcc=/2基础高度验算式：基础高度验算式：改写为改写为 c0bb2h试算：试算：先按经验和构造要求初估先按经验和构造要求初估h0;代入代入复核复核。验算；验算；07 . 0hbfFmthpl0

55、0200)(7 . 02222hhbfhbbbhalpcthpccj0mthplhbf7 . 0Fb、冲切角锥体破坏底边在基底面积之外、冲切角锥体破坏底边在基底面积之外12/2冲切力作用的面积：冲切力作用的面积：c0bb2h，此时，此时A A1 1为一矩形；为一矩形； 角锥体斜裂面的面积：角锥体斜裂面的面积：基础高度抗冲切验算：基础高度抗冲切验算：2000022)(7 . 022bhbhhbfbhalpccthpcjbhalAc01222000022)(bhbhhbhbccmc、对于阶形基础，除了对柱边进行抗冲切验算外，还应对、对于阶形基础，除了对柱边进行抗冲切验算外，还应对上一阶变阶处进行下

56、阶的冲切验算：上一阶变阶处进行下阶的冲切验算：验算基础高度时：验算基础高度时： L1代替代替ac，b1代替代替bc一般：一般： 12hh上阶边长：上阶边长： 1c1bbb2)1 (211cal2、底板配筋、底板配筋在地基净反在地基净反力作用下，基力作用下，基础沿柱的周边础沿柱的周边向上弯曲，由向上弯曲，由于于l/b2，故为，故为双向弯曲。破双向弯曲。破坏时裂缝沿柱坏时裂缝沿柱角至基础角将角至基础角将基底分裂为四基底分裂为四块梯形面积，块梯形面积，故配筋计算时，故配筋计算时，可看作四块悬可看作四块悬臂板。臂板。Ibc(b-b0)/2b(b-b0)/2( - 0)/2ac ( - 0)/2baII

57、a1pn由图可知，由图可知，pj对对截面产生的弯矩截面产生的弯矩 则平行于则平行于l方向方向IsIy0MA0.9f h同理：同理：则平行于则平行于b方向：方向：IIsIIy0MA0.9f h在变阶处，需计算在变阶处，需计算sIIIsIVA,A取：取： sIsIIIA ,A较大值配平行于较大值配平行于l方向钢筋；方向钢筋； sIIsIVA ,A较大值配平行于较大值配平行于b方向钢筋。方向钢筋。 )2()(2412bbalPMccjI)2()(2412labbPMccjII二、偏心荷载作用二、偏心荷载作用1、计算净反力、计算净反力0MeF2、初估基础高度、初估基础高度（1）冲切角锥体底边在基底面积

58、内）冲切角锥体底边在基底面积内 c0bb2h抗冲切验算：抗冲切验算： 00200max)(7 . 02222hhbfhbbbhalpcthpccj)61 (minmaxlelbFpjj（2）冲切角锥体底边在基底面积外）冲切角锥体底边在基底面积外 c0bb2h抗冲切验算：抗冲切验算： 3、底板配筋：与轴心荷载作用时计算公式相似、底板配筋：与轴心荷载作用时计算公式相似（1）计算）计算IIIIMM,配平行于配平行于l方向钢筋方向钢筋 20000max22)(7 . 022bhbhhbfhalpccthpcj)2()(2412bbalPMccjI)(2minmaxminjjcjjIPPlalPP)(21maxjIjjPPP（2）计算）计算IIIVMM,配平行于配平行于b方向钢筋方向钢筋)2()(2412labbPMccjIIlbFPPPjmimjj)(21max8.9 双柱联合基础设计双柱联合基础设计 相邻基础间距过小时，考虑到施工方便可相邻基础间距过小时，考虑到施工方便可以将两柱基础合并为联合基础，基底多为以将两柱基础合并为联合