浅基础的地基验算（93页清楚明了）

1、地基基础工程第二章 浅基础的地基验算第一节 概述第二节 地基基础设计的基本原则第三节 基础埋置深度的确定第四节 地基承载力的确定方法第五节 地基承载力设计值的确定第六节 基础底面积尺寸的确定第七节 软弱下卧层验算第八节 地基变形计算第九节 地基稳定性验算第十节 减少不均匀沉降的措施第一节 概述 一、天然地基上浅基础的设计，包括下述各项内容： 1.选择基础的材料、类型和平面布置； 2.选择基础的埋置深度； 3.确定地基承载力； 4.确定基础底面尺寸； 5.进行地基变形与稳定性验算； 6.进行基础结构设计； 7.绘制基础施工图，提出施工说明。 第二节 地基基础设计的基本原则 一、设计等级 地基基础

2、设计等级分甲、乙、丙、丁四级，具体如下表所述： 二、作用荷载组合 地基基础设计时，所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值应按下列规定采用： (1)按地基承载力确定基础底面积及埋深时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值。 (2)计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按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作用。相应的限值应为地基变形允许值。 (3）计算挡土墙土压力、地基和斜坡的稳定及滑坡推力时，荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分项系数均为1.0。 (4)在确定基础高度、支挡结构截面

3、、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。 当需要验算基础裂缝宽度时，应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。 (5)由永久荷载效应控制的基本组合值可取标准组合值的1.35倍。 三、基础设计的技术要求 根据建筑物地基基础设计等级及长期荷载作用下地基变形对上部结构的影响程度，地基基础设计应符合下列规定： (1)所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定； (2)设计等级为甲级、乙级的建筑物，均应按地基变形设计； (3)表2-2所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算，

4、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； 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； 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，其自重固结未完成时； 对经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙等，以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物，尚应验算其稳定性； 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，尚应进行抗浮验算。 第三节 基础埋置深度的确定（一）基础埋置深度定义： 一般是从室外地面标高

5、算起，至基础底面的深度为基础埋深。（二）注意事项： 1）通常基础至少埋深0.5m； 2）基础顶面距设计地面的距离宜大于100mm，尽量避免基础外露，遭受外界的侵蚀和破坏。（三）影响基础埋深的主要因素： 1）与建筑物有关的条件 2）工程地质条件 3）水文地质条件 4）地基冻融条件 5）场地环境条件一、与建筑物有关的条件1.建筑物的类型与用途2.基础的形式与构造3.作用在地基上的荷载大小和性质二、工程地质条件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。1）若软弱土层厚度小于2m时，应将软弱土挖除，将基础置于下层坚实土层上；2）若软弱土层较厚，可考虑采用宽基浅埋的办法，也可考虑人工加固处理

6、，或桩基础方案。3）为保证基础的整体性，墙下无筋基础按台阶变化基础埋深，台阶的高宽比为1：2，每级台阶高度不超过0.5m。 三、水文地质条件 当持力层下埋藏有承压含水层时，为防止坑底土被承压水冲破，引起突涌流砂现象，要求坑底土的总覆盖压力大于承压含水层顶部的静水压力，即 式中： i各层土的重度。对潜水位以下的土取饱和重度； zi 各覆盖层厚度； w水的重度； h 承压水位，可按预估的最高承压水位确定，或以孔隙压力计确定。 四、地基冻融条件 不冻胀土的基础埋深可不考虑冻结深度。对于冻胀性地基，基础最小埋深应满足： dmin=zd-hmax 式中： zd设计冻深； z0 标准冻深； zs、zw、z

7、e 冻深影响系数，查表2-4、5、6可得； hmax基础底面下允许残留冻土层厚度，查表2-7可得。五、场地环境条件1）靠近原有建筑物修建基础，如基坑深度超过原有基础的埋深，则可能引起原有基础下沉或倾斜。2）如果在基础影响范围内有管道或沟、坑等地下设施通过时，基础底面一般应低于这些设施的底面。3）在河流、湖泊等水位旁建造的建筑物基础，如可能受到流水冲刷的影响，其底面应位于流水冲刷线之下。第四节 地基承载力的确定方法（一）地基承载力的定义： 由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形阶段内的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限。（二）影响地基承载力特征值的主要因素： 1）地基土的成因与堆积年代

8、2）地基土的物理力学性质 3）地下水 4）建筑物情况（三）地基承载力的确定方法 1）载荷试验法 对于同一土层宜选取3个以上的试验点，当各试验点所得的承载力特征值的极差不超过其平均值的30%时，取其平均值作为该土层的地基承载力特征值fak。 【例1】在同一粉土层上进行三个载荷试验，整理得地基承载力特征值分别为280、238、225kpa，试求该粉土层的承载力特征值。 【解】实测值的平均值为： 1/3（280+238+225）=247.7kpa 极差为 280-225=55kpa 极差与平均值之比为 55/247.7=22%30% 故该粉土层的承载力特征值为： fak=247.7kpa【练习题1】

9、在一粘性土层上做了四个载荷试验，整理得地基承载力特征值的实测值分别为320、250、260、280kpa，试求该粘性土层的地基承载力特征值。答案： fak=277.5kpa2）理论公式法 fa=pu/K式中：Pu地基土极限承载力； K 安全系数，其值与地基基础设计等级、荷载的性质、土的抗剪强度指标的可靠程度以及地基条件等因素有关，对长期承载力一般取K=23。 除按上式计算地基承载力特征值外，也可以采用地基临塑荷载pcr、地基临界荷载p1/4（p1/3）来计算地基承载力特征值。 第五节 地基承载力设计值的确定一、由抗剪强度指标计算地基承载力特征值二、岩石地基承载力特征值三、经过深宽修正后的地基承

10、载力特征值四、容许地基承载力一、由抗剪强度指标计算地基承载力特征值式中： fa由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，按k值查表2-8确定； b基础底面宽度； k、ck基底下1倍短边宽深度内土的内摩擦角和粘聚力标准值； 基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度； m基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度； d基础埋置深度。 【例2】某条形基础底宽b=1.8m，埋深d=1.2m，地基土为粘土，内摩擦角标准值k=20，粘聚力标准值ck=12kpa，地下水位与基底平齐，土的有效重度=10kN/m3，基底以上土的重度m=18.3kN/m3。试确定地基承载力特

11、征值fa。 【解】 由k=20查表得， Mb=0.51、Md=3.06、Mc=5.66 =0.51101.8+3.0618.31.2+5.6612 =144.3kpa 故地基承载力特征值为： fak=144.3kpa【练习题2】某粉土地基如下图所示，试应用地基基础规范理论公式确定地基承载力。二、岩石地基承载力特征值 式中：f岩石地基承载力特征值（kPa） ; frk岩石饱和单轴抗压强度标准值（kPa)，可按建筑地基基础设计规范附录J确定； r 折减系数。根据岩体完整程度以及结构面的间距、宽度、产状和组合，由地区经验确定；无经验时，对完整岩体可取0.5，对较完整岩体可取0. 20. 5，对较破碎

12、岩体可取0. 10.2。 对破碎、极破碎的岩石地基承载力特征值，可根据地区经验取值，无地区经验时，可根据平板载荷试验确定。三、经过深宽修正后的地基承载力特征值 当基础宽度大于3m或埋深大于0. 5 m时，从载荷试验或其他原位测试等方法确定的地基承载力特征值，按建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)的规定应按下式进行深宽修正：式中：fa修正后的地基承载力特征值； fak地基承载力特征值；b、d 基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土的类别查表2-9确定； 基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度； b 基础底面宽度，b6m时,取b=6m； m 基础底面以上土的加权平均重度，地

13、下水位以下取浮重度； d基础的埋置深度，一般自室外地面标高算起。 【例题3】某住宅楼为6层。经岩土工程勘察得地基承载力特征值fak=170kpa。设基础底面宽度为1.2m，埋深4.8m，试求经深宽修正后的地基承载力特征值fa。已知该地基土的孔隙比e为0.716，液性指数IL为0.66。基底以上土的加权平均重度m为15.3kN/m3。 【解】根据公式 计算。 因基础宽度b=1.2ml/6时， 必须满足的条件是： pk fa pkmax1.2 faFkM偏心荷载作用下的基础底面尺寸计算的步骤：（1）先按中心荷载作用的计算公式求基础底面积A0；（2）根据荷载偏心情况，将按中心荷载作用计算得到的基底

14、面积A0增大10% 40%； 即（3）按公式计算基底压力pkmax；（4）验算持力层承载力，是否满足pk fa和pkmax1.2 fa的要 求，如果不满足，则调整A，再行验算。 【例2-2】有一单层厂房柱基，上部结构传到基础顶面的荷载为：Fk2=450kN,Mk=70kN.m FkH=20kN，基础埋深1.6m，基础梁传到基础顶面的荷载Fk1=60kN设计此基础底面积。【解】（1）求修正后的地基承载力特征值（2）估算A0（3）计算基底压力并验算【练习1】如图所示，土层为粉质粘土，fak=220kpa ，地下水位在地面下0.5m处。厂房柱作用于基础顶面的荷载均为标准值。取基础长宽比为2，试确定该

15、厂房柱基础的底面尺寸。 【练习2】某框架柱传给基础的荷载标准值为： Fk=1200kN,Mk=310kN.m（沿基础长边方向作用）基础埋深d=1.5m，基底尺寸为2m4m。地基土为粉土，修正后的地基承载力特征值fa=200kpa 。试验算基底尺寸是否满足设计要求。【练习3】已知图中的柱荷载Fk=1000kN, Mk=180kN.m,取基础长宽比为1.5，试确定柱下独立基础的底面尺寸。第七节 软弱下卧层验算对软弱下卧层的验算，必须满足如下条件：式中： pz相应于荷载效应标准组合时，软弱下卧层顶面 处的附加压力值；pcz软弱下卧层处土的自重压力值； faz软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力

16、特征值。对于pz的计算公式如下：条形基础： 矩形基础：式中： b矩形基础或条形基础底边的宽度； l矩形基础底边的长度；pc基础底面处土的自重压力值； z基础底面至软弱下卧层顶面的距离；地基压力扩散线与垂直线的夹角，可查表得。应力扩散角的选取一般粘性土22，tan=0.404密实的碎石类土、砾砂、粗中砂及硬粘土，30，tan=0.58z/b0.250.50351061020232530注： 和 分别为上层与下层土的压缩模量。z0.25b时，一般0，必要时，由实验确定； z0.50b时,值不变。例 题 【例2-3】如图所示，柱下矩形基础底面尺寸为2.0m3.0m，试根据图中各项资料验算所选基础底面

17、尺寸是否合适。【解】（1）验算持力层承载力（2）验算软弱下卧层承载力 【练习1】如图所示柱下独立基础的底面尺寸为3m4.8m，持力层为粘土，fak=155kpa ，软弱下卧层为淤泥，其fak=60kpa ，地下水位在天然地面下1m深处，荷载标准值及其他有关数据如图所示。试分别按持力层和软弱下卧层承载力验算基础底面尺寸是否合适。 【练习2】某轴心受压柱传给底面的荷载标准值为Fk=835kN,基础埋深2.2m，底面尺寸为2.2m2.2m。自地面起的土层分布依次为：杂填土，厚2.2m， =16kN/m3；粘土，厚3.3m，=19.8kN/m3； 淤泥质粘土，厚5m，地基承载力特征值fak=84kpa

18、 试按软弱下卧层承载力验算基础底面尺寸是否足够(取地基压力扩散角=23)第八节 地基变形计算一、建筑物地基变形的容许值二、建筑地基变形计算一、建筑物地基变形的容许值地基变形验算的要求是： 式中：建筑物的地基变形计算值； 地基变形允许值。地基变形特征值可分为：沉降量独立基础中心点的沉降值或整幢建筑物基础的平均沉 降量。沉降差一般指相邻两个柱基中心的沉降之差。倾 斜指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值。局部倾斜指砌体承重结构沿纵墙610m内基础两端点的沉降 差与其距离的比值。地基变形分类基础变形指标:沉降值沉降差倾斜局部倾斜计算方法:基础中心沉降值s两相邻独立基础沉降值之差s=610msss

19、s二、建筑地基变形计算建筑地基基础设计规范推荐的沉降计算公式为：式中：s地基最终变形量； 按应力面积法计算出的地基变形量；s沉降计算经验系数；n 地基变形计算深度范围内所划分的土层数；p0 对应于荷载效应准永久组合时的基础底面处的附加压力；Esi基础底面下第i层土的压缩模量；zi、zi-1 基础底面至第i层土、第i-1层土底面的距离； 基础底面计算点至第i层土、第i-1层土底面范围内平 均附加应力系数。按规范方法计算地基变形时，变形计算深度zn应符合下式要求：(一) 分层总和法1.计算原理:一般取基底中心点下地基附加应力来计算各分层土的竖向压缩量，认为基础的平均沉降量s为各分层上竖向压缩量Ds

20、i之和。2.几点假设:地基土为一均匀的、等向的半无限空间弹性体；计算部位为基础中心点O下土柱所受附加应力z进行计算；地基土的变形条件为侧限条件；计算深度因工程上附加应力扩散随深度而减少，计算到某一深度（受压层）即可。3.方法与步骤： 绘制地基和基础的剖面图；划分若干薄层；计算各层的自重应力c 与附加应力z ，分别绘制其中心线左侧和右侧；确定沉降计算深度Zn；计算各薄层的压缩量Si；计算地基最终沉降量 S。分 层 总 和 法 取分层厚hi0.4b或hi=12m，b为基础宽度;取z 0.2c (中、低压缩性土)或z 0.1c (高压缩性土)处的土层深度为地基沉降计算深度。平均自重应力p1i 和平均

21、附加应力pi平均自重应力p1i 和平均自重应力p1i 与平均附加应力pi 之和 (p1i+ pi ) ,在压缩曲线上查出相应的初始孔隙比和压缩稳定后的孔隙比;计算各分层土的压缩量si。地基最终沉降量 s 的分层总和法公式： 例题条形基础宽度为2.0 m，传至地面的荷载为100 kNm，基础理置深度为1.2 m，地下水位在基底以下0.6 m，如下图所示，地基土的室内压缩试验试验e-p数据下表所示，用分层总和法求基础中点的沉降量。 压力 e值0 50 100 200 300 粘土0.651 0.625 0.608 0.587 0.570 粉质粘土0.978 0.889 0.855 0.809 0.

22、773 【解】 （1）地基分层： 考虑分层厚度不超过0.4b=0.8 m以及地下水位，基底以下厚1.2 m的粘土层分成两层，层厚均为0.6 m，其下粉质粘土层分层厚度均取为0.8 m。 （2）计算自重应力 计算分层处的自重应力，地下水位以下取有效重度进行计算。计算各分层上下界面处自重应力的平均值，作为该分层受压前所受侧限竖向应力p1i。（3）计算竖向附加应力； 基底平均附加应力为： （4）将各分层自重应力平均值和附加应力平均值之和作为该分层受压后的总应力p2i。（5）确定压缩层深度： 按sz/sc=0.2来确定压缩层深度，在z=4.4 m处，sz/sc14.8/62.5=0.2370.2,在z=5.2 m处，sz/sc12.7/69.00.1840.2，所以压缩层深度可取为基底以下5.2 m。 （6）计算各分层的压缩量：（7）计算基础平均最终沉降量：(二) 规范法 建筑地基基础设计规范所推荐的地基最终沉降量计算方法是另一种形式的分层总和法。它也采用