天然地基上的浅基础

1、会计学1天然地基上的浅基础天然地基上的浅基础几个概念：几个概念：d基础基础地基地基埋深埋深基础类型：基础类型： 桩基础桩基础 人工地基上的浅基础人工地基上的浅基础 深基础深基础换土垫层，水泥土桩、碎石桩复合地基等换土垫层，水泥土桩、碎石桩复合地基等人工地基：人工地基：埋深埋深5m5m特殊方法施工特殊方法施工考虑侧壁阻力作用考虑侧壁阻力作用沉井基础沉井基础沉箱基础沉箱基础桩基础也属深基础桩基础也属深基础浅基础：浅基础：埋深小于埋深小于5m5m，或者埋深大于，或者埋深大于5m5m，但，但是小于基础宽度。两侧（四周）的摩阻力忽是小于基础宽度。两侧（四周）的摩阻力忽略不计。所以不是简单的深浅概念。略不

2、计。所以不是简单的深浅概念。FdG主主要要受受力力层层持力层（受力层）持力层（受力层）下卧层下卧层条形基础条形基础 3b独立基础独立基础 1.5b且且 5m （二层以下民用建筑除外）（二层以下民用建筑除外）主要受力层深度：主要受力层深度： 按基础刚度分按基础刚度分无筋扩展基础（刚性基础）无筋扩展基础（刚性基础） 单独基础（独立基础）、条形基础、单独基础（独立基础）、条形基础、筏型基础、箱型基础、壳型基础筏型基础、箱型基础、壳型基础 按结构形式分按结构形式分扩展基础（柔性基础）扩展基础（柔性基础）5.1 5.1 概述概述 按基础刚度分按基础刚度分扩展基础扩展基础 (柔性基础柔性基础)0hbtgt

3、1:1.0 1:2.0与材料和荷与材料和荷载有关载有关F bth0F 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要求基础台阶宽高比（刚性要求基础台阶宽高比（刚性角）符合一定条件角）符合一定条件钢筋混凝土钢筋混凝土要满足抗弯、抗剪和抗要满足抗弯、抗剪和抗冲切等结构要求冲切等结构要求 按基础结构形式分按基础结构形式分2 2 条形基础条形基础3 十字交叉基础十字交叉基础条形基础的变种条形基础的变种4 4 筏形（筏板）基础筏形（筏板）基础底板底板外墙外墙内墙内墙5 5 箱形基础箱形基础6 6 壳体基础壳体基础高耸建筑物高耸建筑物满足：满足：承载力、变形要求承载力、变

4、形要求 设计内容设计内容确定：确定：埋深、型式、结构尺寸（长埋深、型式、结构尺寸（长 宽宽 高）、材料高）、材料验算：验算：承载力、变形、结构本身强度承载力、变形、结构本身强度 设计规范设计规范1 1 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（GBJ7-89GBJ7-89）2 2 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（GB50007-2002GB50007-2002）02规范：规范： 设计等级设计等级甲级甲级 乙级乙级 丙级丙级 设计方法设计方法允许（容许）承载力设计方法允许（容许）承载力设计方法极限状态设计方法极限状态设计方法承载能力极限状态承载能力极限状态正常使用极限状态正常使用极限状

5、态 荷载规定荷载规定荷载荷载分类分类永久荷载永久荷载可变荷载可变荷载偶然荷载（特殊荷载）：爆炸力、撞击力偶然荷载（特殊荷载）：爆炸力、撞击力建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范（GB50009-2001GB50009-2001） 荷载的标准值荷载的标准值 荷载的准永久值荷载的准永久值 荷载组合荷载组合基本组合基本组合标准组合标准组合准永久组合准永久组合niQikciQiGkGSSS1niQikciQikQQGkGSSSS211niQikcikQGkSSSS21niQikqiGkSSS1正常使用极正常使用极限状态下的限状态下的承载力验算承载力验算正常使用极限状态下正常使用极限状态下的变形验算，不记入

6、的变形验算，不记入风荷载和地震作用风荷载和地震作用水平荷载较大的建水平荷载较大的建筑物、挡土墙等，筑物、挡土墙等，承载力极限状态下承载力极限状态下的稳定验算的稳定验算民用建筑楼面均布活荷载的代表值民用建筑楼面均布活荷载的代表值类别类别住宅住宅 宿舍宿舍 办公室办公室 教室教室 试验室试验室食堂食堂 餐厅餐厅礼堂礼堂 剧场剧场 影院影院商店车站商店车站机场大厅机场大厅健身房健身房 舞台舞台书库档案库书库档案库标准值标准值(KN/m2)组合值组合值系数系数 c准永久值准永久值系数系数 q2.02.53.03.54.05.00.70.70.70.70.70.90.40.50.50.30.50.50.

7、8原则：原则：在满足承载力的条件下尽量浅埋在满足承载力的条件下尽量浅埋基本要求：基本要求：1.除岩石以外，除岩石以外，D大于大于50cm（表土扰动，植物，（表土扰动，植物，冻融，冲蚀）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其它控制因素其它控制因素1 1 建筑物的用途、结构类型及荷载性质与大小建筑物的用途、结构类型及荷载性质与大小 地震区，除岩石地基外，天然地基的筏形和箱地震区，除岩石地基外，天然地基的筏形和箱形基础埋深不宜小于建筑物高度的形基础埋深不宜小于建筑物高度的1/151/15 地下管道（上下水，煤气电缆）应在

8、基底以上，地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便于维修便于维修 基础埋深不同时基础埋深不同时 (1) (1) 主楼与裙房，高度不同主楼与裙房，高度不同, ,分期施工设置后浇带分期施工设置后浇带 (2) (2) 台阶式相连台阶式相连, , 如山坡上的房屋如山坡上的房屋 新旧及相邻建筑物有一定距离。否则要求支护，新旧及相邻建筑物有一定距离。否则要求支护，并且要严格限制支护的水平位移。并且要严格限制支护的水平位移。2 2 工程地质和水文地质条件工程地质和水文地质条件 尽量在地下水位以上尽量在地下水位以上, ,否则开挖降水否则开挖降水, ,费用大费用大 有承压水时，防止承压水顶破基底有承压水时，

9、防止承压水顶破基底基坑基坑 根据土层分布情况确定根据土层分布情况确定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房只有低层房屋可用，否屋可用，否则处理则处理尽量浅埋。尽量浅埋。但是如但是如h h1 1太太小就为小就为IIIIh1 5m桩基桩基或处理；或处理；好土好土软土软土好土好土 I II III IV好土好土软土软土软土软土(很深很深)h13 3 地基土的冻胀地基土的冻胀冻土冻土 多年冻土（冻结时间多年冻土（冻结时间 3 3年年） 季节性冻土季节性冻土发生冻胀的条件发生冻胀的条件（1 1）土的条件）土的条件 一般是细颗粒土一般是细颗粒土（2 2）温度条件）温度条件 低于冻结温度

10、低于冻结温度（3 3）水力条件）水力条件 含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严重含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严重外因外因内因内因土的冻胀性土的冻胀性土的冻胀性土的冻胀性 衡量指标衡量指标 冻胀性分类冻胀性分类平均冻胀率：平均冻胀率：hh 1%1% 3.5%3.5% 6%6% 12%注意：注意：碎石、砂等中碎石、砂等中粒径小于粒径小于0.075mm的的颗粒含量太高也会导颗粒含量太高也会导致冻胀致冻胀新讲义表新讲义表2-10考虑冻胀的基础埋深考虑冻胀的基础埋深按按0202规范规范dmin zd - hmax z zd d: : 设计冻深设计冻深h hmaxmax：容许残留冻土层最大厚度容

11、许残留冻土层最大厚度标标准准冻冻深深土土类类别别冻冻胀胀性性环环境境影响系数影响系数Z Z0 0 标准冻深：标准冻深：北北 京京 0.81.0m哈尔滨哈尔滨 2.0m满洲里满洲里 2.8m 10年的实测最年的实测最大冻深平均值大冻深平均值极限承载力极限承载力承载力承载力容许承载力：设计承载力容许承载力：设计承载力通常所说的承载力指容许承载力通常所说的承载力指容许承载力理论公式计算承载力：临界荷载临界荷载 P1/4、P1/3临塑荷载临塑荷载 Pcr阶段阶段1：弹性段弹性段阶段阶段2：局部塑性区局部塑性区阶段阶段3：完全破坏段完全破坏段极限荷载极限荷载Pu（极限承载力）（极限承载力）q= 0dp2

12、 zM Zmax=0 ： Zmax= B/4 或或 B/3 ： Pcr = 0 dNq+cNcP1/4 = B N1/4+ 0 d Nq+cNc临界临界荷载荷载P1/3= B N1/3+ 0 d Nq+cNc临塑荷载临塑荷载极限荷载（极限承载力）极限荷载（极限承载力） Pu 计算计算1 普朗德尔普朗德尔-瑞斯纳公式瑞斯纳公式q DDBp0实际地面CIIIAIIIEFBr0r q= 0d dcquNcNdP02 太沙基公式太沙基公式被动区过渡区刚性核刚性核太沙基太沙基极限承载力：极限承载力：cquNcNqNBP21一个半经一个半经验的公式验的公式3 斯凯普顿公式斯凯普顿公式对于饱和软粘土地基对于

13、饱和软粘土地基 0： 条形基础下：条形基础下：dcPu014. 5普朗德尔普朗德尔- -瑞斯瑞斯纳公式的特例纳公式的特例 矩形基础下：矩形基础下：dbdlbcPu0)51)(51 (5斯凯普斯凯普顿公式顿公式4 汉森公式汉森公式在原有极限承载力公式上修正：在原有极限承载力公式上修正： 基础形状修正基础形状修正 深度修正深度修正 荷载倾斜修正荷载倾斜修正 地面倾斜修正地面倾斜修正 基底倾斜修正基底倾斜修正ccccccqqqqqqubgidsNcbgidsNqbgidsNBP21理论公式计算承载力（总结）：临界荷载临界荷载 P1/4、P1/3临塑荷载临塑荷载 Pcr极限荷载极限荷载Pu（极限承载力

14、）（极限承载力）普朗特尔普朗特尔-雷斯诺公式雷斯诺公式太沙基公式太沙基公式斯凯普顿公式斯凯普顿公式汉森公式汉森公式我国规范中取：我国规范中取：以临界荷载以临界荷载P1/4为理论基础为理论基础 1 1 通过公式计算通过公式计算 2 2 通过载荷试验确定通过载荷试验确定 3 3 通过经验确定通过经验确定GBJ7-89 GBJ7-89 规范：规范：推荐查表方法推荐查表方法GB50007-2002 GB50007-2002 规范：规范：取消了相关表格取消了相关表格承载力公式计算：承载力公式计算： fa：承载力特征值（设计值）承载力特征值（设计值） Mb、Md 、Mc：承载力系数，由承载力系数，由 k

15、查表查表 b：基底宽度，大于基底宽度，大于6m按按6m考虑，考虑， 对于砂土小于对于砂土小于3m按按3m考虑考虑 ck：基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力查表计算：查表计算：GBJ7-89 GBJ7-89 规范规范fk= f f0 fk：承载力标准值承载力标准值 f0：承载力基本值（查表）承载力基本值（查表） f ：承载力修正系数承载力修正系数2918. 7884. 21nnf变异系数变异系数粘性土粘性土 e e、I IL L粉粉 土土 e e、w w砂砂 土土 N N63.563.5淤淤 泥泥 w w进行深度和宽度修正：进行深度和宽度修正：fak ：查表计算或静

16、载荷试验确定的承载力标准值查表计算或静载荷试验确定的承载力标准值fa ：深宽修正后的承载力特征值（设计值）深宽修正后的承载力特征值（设计值） b、 d ：宽度和埋深修正系数宽度和埋深修正系数 ：基础底面以下土的重度基础底面以下土的重度 m ：基础底面以上土的加权平均重度基础底面以上土的加权平均重度b ：大于大于6m按按6m考虑，小于考虑，小于3m按按3m考虑考虑基础尺寸初步确定：基础尺寸初步确定：fAGFANpGFdF F 作用在顶面的荷载，作用在顶面的荷载，kNkNGG 基础及台阶上填土总重，基础及台阶上填土总重，kNkNA A 基底面积基底面积，m m2 2AdGG GG 平均重度，一般取

17、平均重度，一般取 20 20 kN/mkN/m3 3d d 基础埋深，基础埋深，m m 暂不做宽度修正暂不做宽度修正AfAdFGdfFAG单独基础，中心荷载单独基础，中心荷载GFddfFAG条形基础，中心荷载条形基础，中心荷载dfFbG偏心荷载时：偏心荷载时：将上面计算的将上面计算的 A 或或 b 扩大至扩大至 1.11.4 倍倍根据根据 A A 可初步确定可初步确定 b b 和和 L L1 持力层承载力验算：持力层承载力验算： 根据初步确定的埋深根据初步确定的埋深d d与与b b，确定，确定f f 承载力验算承载力验算fAGFpWMAGFpminmax偏心荷载时：偏心荷载时：261blW p

18、max 1.2f 高层建筑高层建筑(筏筏,箱基箱基) ：pmin 0 考虑地震可能出现考虑地震可能出现 eb/6, 此时允许此时允许 pmin0，但，但0应应力区不能超过力区不能超过 25%blN=F+GfAGFp要求：要求：以条形面积为例以条形面积为例b be eNbebNp61minmaxeb/6: 三角形三角形偏心荷载时：偏心荷载时：偏心荷载时：偏心荷载时：blN=F+G 增加面积增加面积 A A不变，改变不变，改变 b 和和 l，具体看偏心方向，具体看偏心方向 采用不对称柱采用不对称柱若不满足承载力要求，则考虑：若不满足承载力要求，则考虑：2 软弱下卧层承载力验算：软弱下卧层承载力验算

19、：F pdz pcz软土软土Es1Es2zdczzfpp)2)(2()(0ztglztgblbpppcz注意：注意： 下卧层承载力下卧层承载力 f 只做深度修正只做深度修正 条基无后一项条基无后一项 扩散角可查表扩散角可查表3 其它验算：其它验算： 水平荷载较大时，稳定验算水平荷载较大时，稳定验算 建筑在斜坡上时，稳定验算建筑在斜坡上时，稳定验算 抗震验算抗震验算后面后面介绍介绍PhPv 建筑物需满足地基变形要求建筑物需满足地基变形要求 计算原理：计算原理：分层总和法分层总和法 部分建筑物可不做变形验算部分建筑物可不做变形验算沉降量、沉降差、倾斜等沉降量、沉降差、倾斜等5.4 5.4 地基承载

20、力验算和变形验算地基承载力验算和变形验算新讲义表新讲义表2-74 地基变形验算：地基变形验算： 计算方法：计算方法：规范推荐规范推荐“平均附加应力系数平均附加应力系数”方方法法高大钊书中将其称为高大钊书中将其称为“应力面积法应力面积法”注意：注意：荷载应按正常使用荷载应按正常使用极限状态下荷载效应的准极限状态下荷载效应的准永久组合，不应计入风荷永久组合，不应计入风荷载和地震荷载载和地震荷载5.4 5.4 地基承载力验算和变形验算地基承载力验算和变形验算dzizi-10i)(110iiiisiizzEpsniisS1SSs沉降不满足时，需要：沉降不满足时，需要：地震定义：地震定义：由内力地质作用

21、和外力地质作用引起的地壳由内力地质作用和外力地质作用引起的地壳振动现象的总称振动现象的总称唐山地震：唐山地震：24万人万人关东地震：关东地震：大火、龙卷风大火、龙卷风阪神地震阪神地震地震类型地震类型构造地震：构造地震：占占90%火山地震火山地震陷落地震陷落地震激发地震：激发地震：水库诱发、核爆炸水库诱发、核爆炸甘肃地震：甘肃地震：20万人万人5.5 5.5 抗震设计抗震设计苏门答腊地震：苏门答腊地震：20 万人万人19951995年阪神地震年阪神地震19951995年年1 1月月1717日，日本兵库县南日，日本兵库县南部阪神淡路地区发生了里氏部阪神淡路地区发生了里氏7.27.2级强烈地震，死级

22、强烈地震，死54385438人，伤人，伤2452324523人，直接经济损失约人，直接经济损失约800800亿美元。亿美元。震区的大开等多个地铁车站遭到震区的大开等多个地铁车站遭到严重的破坏。严重的破坏。现代地下结构在地震中遭到严重现代地下结构在地震中遭到严重破坏的第一个实例。破坏的第一个实例。地震：严重地震：严重的自然灾害的自然灾害5.5 5.5 抗震设计抗震设计震震 源：源：发生地震的部位发生地震的部位震震 中：中：震源在地面的投影震源在地面的投影震震 中中 距：距：地面上某一点到震中的距离地面上某一点到震中的距离震源深度：震源深度：震源到震中距离。震源到震中距离。 深度深度 横波横波 面

23、波面波5.5 5.5 抗震设计抗震设计震级：震级：表示地震本身强度大小的等级，表示地震本身强度大小的等级， 是衡量震源释放能量大小的一种量度是衡量震源释放能量大小的一种量度M: 震级震级A: 标准地震仪在距震中标准地震仪在距震中100km处记录的以处记录的以微米微米为单位记录的为单位记录的最大最大水平地动位移（单幅值）水平地动位移（单幅值）里希特（里希特（Richter)Richter)里氏里氏AMlogM2: M2: 无感无感2M4: 2M5M5： 破坏破坏M7M7： 强烈强烈一般一般1M8.51M8.5，震级增加一级能量增加，震级增加一级能量增加3030倍左右倍左右5.5 5.5 抗震设计

24、抗震设计上限上限?烈度：烈度：地面及建筑物受地震影响的强烈的程度地面及建筑物受地震影响的强烈的程度烈度大小：烈度大小：1212度（中国）度（中国） 震级震级 震源深度震源深度 距震中距离距震中距离 场地岩土情况场地岩土情况与与等有关等有关5.5 5.5 抗震设计抗震设计5.5 5.5 抗震设计抗震设计地震烈度的定量地震烈度的定量描述极其复杂描述极其复杂烈度烈度地震现象地震现象1 12 2度度人们一般没感觉，只有地震仪才能记录到人们一般没感觉，只有地震仪才能记录到3 3度度室内少数人感觉到轻微震动室内少数人感觉到轻微震动4 45 5度度人们有不同程度的感觉人们有不同程度的感觉6 6度度人行不稳，

25、器血倾斜，房屋出现裂缝，少数受到坡坏人行不稳，器血倾斜，房屋出现裂缝，少数受到坡坏7 78 8度度人立不住，大部分房屋遭到破坏，高大烟囱可以断裂，有时有人立不住，大部分房屋遭到破坏，高大烟囱可以断裂，有时有喷砂冒水现象喷砂冒水现象9 91010度度房屋严重破坏，地表烈缝很多，湖泊水库中有大浪，部分铁轨房屋严重破坏，地表烈缝很多，湖泊水库中有大浪，部分铁轨弯曲、变形弯曲、变形11111212度度房屋普遍倒坍，地面变形严重，造成巨大的自然灾害房屋普遍倒坍，地面变形严重，造成巨大的自然灾害地震烈度表地震烈度表基本烈度：基本烈度：一个地区今后一定时期内，一般场地条一个地区今后一定时期内，一般场地条件下

26、可能遭遇的最大地震烈度。件下可能遭遇的最大地震烈度。目前我国基本上取目前我国基本上取50年年超越概率为超越概率为10的烈度值作为基本烈度的烈度值作为基本烈度抗震设防烈度：抗震设防烈度：一个地区作为抗震设防依据的烈度一个地区作为抗震设防依据的烈度设计烈度：设计烈度：各类不同建筑物抗震设计所采用的烈度各类不同建筑物抗震设计所采用的烈度一般一般6 6度以下可不进行地震作用计算度以下可不进行地震作用计算5.5 5.5 抗震设计抗震设计场地土类型场地土类型场地覆盖层厚度场地覆盖层厚度建筑场地类别：建筑场地类别： 场地土类型场地土类型中硬中硬坚硬坚硬中软中软软弱软弱根据土层剪根据土层剪切波速划分切波速划分

27、5.5 5.5 抗震设计抗震设计建筑场地类别：建筑场地类别：地震震害：地震震害： 地震滑坡和地裂地震滑坡和地裂 软土震陷软土震陷5.5 5.5 抗震设计抗震设计5.5 5.5 抗震设计抗震设计抗震承载力抗震承载力： s=11.5（软（软硬），抗震承载力提高系数，可查表硬），抗震承载力提高系数，可查表 在动荷载作用下，动强度有所高在动荷载作用下，动强度有所高 特殊荷载，安全系数可降低特殊荷载，安全系数可降低5.5 5.5 抗震设计抗震设计地震作用（地震力）计算：地震作用（地震力）计算：FE= GeqGeq 等效重力荷载：等效重力荷载：单层单层=Ge，多层，多层=0.85Ge 相应于结构物相应于结

28、构物基本周期基本周期 T 的地震影响系数的地震影响系数5.5 5.5 抗震设计抗震设计地震影响系数地震影响系数 ：max9 . 0TTgT (s) 3Tg 00.1 max0.45 max我国规范，查图我国规范，查图T 结构物的结构物的基本周期基本周期Tg 场地的场地的特征周期特征周期取决于取决于场地类别场地类别（） 地震类型地震类型（近震，远震）（近震，远震）内因内因外因外因 max 与地震烈度有关与地震烈度有关 =0.040.32（69度）度）?5.5 5.5 抗震设计抗震设计基底压力计算基底压力计算：GGEdFE b be eN0pmin maxp将地震作用等效为惯性力将地震作用等效为惯

29、性力, ,按按静荷载分析计算静荷载分析计算拟静力法拟静力法验算要求验算要求：EEpppp2 . 1max0应力面积应力面积 25%GE 结构的总重力荷载结构的总重力荷载G 基础与周围土的混合重基础与周围土的混合重FE 、M 地震惯性力和力矩地震惯性力和力矩M 地震液化：地震液化：对于饱和松砂、细砂，在振动荷载下对于饱和松砂、细砂，在振动荷载下( (剪切力剪切力) )土有由松土有由松变密的趋势。这个过程中，由于水来不及排走，颗粒在变密的趋势。这个过程中，由于水来不及排走，颗粒在一段时间内处于悬浮状态。有效应力变为零，抗剪强度一段时间内处于悬浮状态。有效应力变为零，抗剪强度丧失丧失液化液化液化条件：液化条件：饱和；松散；细砂或粉土饱和；松散；细砂或粉土注意：注意： 密砂密砂, , 不液化不液化 埋深埋深15m15m以下，一般不液化以下，一般不液化5.5 5.5 抗震设计抗震设计液化机理示意液化机理示意5.5 5.5 抗震设计抗震设计地基液化可能性判断方法地基液化可能性判断方法5.5 5.5 抗震设计抗震设计规范推荐的地基液化可能性判断方法规范推荐的地基液化可能性判断方法若初步判别为若初步判别为不液化不液化土，土，可