基础工程设计原则与规定（PPT191）

基础工程设计计原则

与规规定概述地基基础设计计是土木工程程结构设计的的重要组成部部分。结构设设计包含基础础设计。在某某种地质条件件下，基础设设计的意义和和要求，比上上部结构设计计更重要、更更难。基础的设计计地基与基础的关系天然地基上上的浅基础础天然地基上上的深基础础地基与基础础密切相关关，彼此制制约地基与基础础设计不能单方面面考虑地基基础方方案人工地基上上的浅基础础地基基础方案选择基础的设计计施工条件上部结构的的性质工程地质条条件包括建筑物物的用途、、结构布置置、结构类类型、荷载载性质及大大小等包括场地土土层分布、、组成、土土性及地下下水等包括当地施施工技术力力量、施工工设备、材材料价格、、工期、造造价、环境境保护等优选天然地基上的浅基础础土层编号土层名土性特征描述γ/kN/m3eC/kPaφ/承载力标准值/kPa压缩模量/MPa说明①人工填土褐黄色，稍湿到很湿，上部约0.5m为杂填土160.71015不宜作为持力层②粉质粘土灰黄色，软塑170.71215不宜作为持力层③粉砂灰色，成分为长石、石英等，稍密，饱和17.50.72015010④粉质粘土灰黄色，软塑到流塑，呈透镜体分布18.50.731518不宜作为持力层⑤细砂灰色，成分为长石、石英等，稍密，饱和18.50.552520012⑥粘土灰黄色，硬塑190.5252030014⑦泥质砂岩浅灰色，中等风化到微风化，岩体完整性较好201000可认为不可压缩地层参数表表地基基础设设计的基本本内容与步步骤地基基础设设计地基计算基础设计控制地基的的变形：正正常使用极极限状态地基的稳定定性验算：：斜坡，高高耸结构基础结构的的强度刚度耐久性防止地基强强度破坏：：承载力极极限状态基础选型基础埋深和和形状尺寸寸浅基础的设设计内容充分掌握拟拟建场地的的地质勘察察资料考虑选择基基础类型和和平面布置置方案选择地基持持力层和基基础埋置深深度确定地基承承载力确定基础底底面尺寸进行必要的的地基稳定定性和变形形验算进行基础的的结构设计计绘制基础施施工图，提提出必要的的技术说明明建筑物的型型式与功能能上部结构荷荷载资料场地勘察与与室内试验验资料场地施工技技术条件基础型式方方案比较拟定基础型型式及平面面布置确定基础埋埋深必要时的验验算（软弱下卧卧层强度、、变形稳定定、抗滑验验算等）确定地基承承载力确定基底平平面尺寸计算地基承承受荷载基础结构设设计（基础剖面面尺寸、配配筋）编制施工说说明、绘施施工图计算地基净净反力不满足设计步骤基底压力附加应力地基沉降变变形基底反力基础结构的的外荷载上部结构的的自重及各各种荷载都都是通过基基础传到地地基中的。。上部结构基础地基建筑物设计计1）常规设计计法：将地基、基基础、上部部结构三者者分离，分分别对三者者进行计算算。优缺点：计算简单（（不考虑三三者共同作作用）；满满足静力平平衡条件；；忽略三者者受荷后变变形的连续续性；不经经济、不合合理。适用条件：：沉降较小或或较均匀；；基础刚度度大。基础的设计计方法基底压力接接近直线““刚性设计计”基础的设计计方法2）地基上梁梁板的计算算法：通常柱下条条形基础、、筏板基础础及箱形基基础等连续续基础可采采用此方法法。特点：仅考虑地基基与基础的的相互作用用，建立既既满足静力力平衡条件件又满足地地基与基础础接触面上上的变形协协调条件的的地基应力力与应变关关系式，直直接或近似似求解基础础内力。3）考虑上部部结构刚度度的计算方方法：特点：不仅考虑地地基与基础础的相互作作用，同时时粗略考虑虑上部结构构刚度的影影响。分类：逐次逼近法法有限元法等效刚度法法地基基础设设计原则设计等级甲级乙级丙级1）地基复杂杂程度2）建筑物规规模和功能能特征3）地基问题题可能造成成建筑物破坏或影响响正常使用用程度划分原则地基基础设设计等级《建筑筑地地基基基基础础设设计计规规范范》GB50007-2011地基基基基础础设设计计原原则则地基基基基础础设设计计原原则则在长长期期荷荷载载作作用用下下，，地地基基变变形形不不致致造造成成结结构构的的损损坏坏在最最不不利利荷荷载载作作用用下下，，地地基基不不出出现现失失稳稳现现象象设计计要要求求

地基计算内容

建筑物类型

地基承载力计算设计等级为甲、乙、丙级的建筑物

地基变形计算设计等级为甲、乙及部分丙级建筑物

地基稳定性计算经常受水平荷载的高层建筑物；高耸结构、挡土墙；建造在斜坡上或边坡附近的建筑物或构筑物；基坑工程

抗浮验算当地下水埋藏较浅，建筑物地下室或地下构筑物存在上浮问题计算算要要求求地基基基基础础设设计计原原则则1）地地基基承承载载力力特特征征值值小小于于130KPa且体体型型复复杂杂的的建建筑筑；；理由由：：荷荷载载分分布布不不均均匀匀，，不不是是丙丙级级。。2）在在基基础础上上及及其其附附近近有有地地面面堆堆载载或或相相邻邻基基础础荷荷载载差差异异较较大大，，可可能能起起地地基基产产生生过过大大的的不不均均匀匀沉沉降降时时；；理由由：：荷荷载载分分布布不不均均匀匀，，不不是是丙丙级级。。3）软软弱弱地地基基上上的的建建筑筑物物存存在在偏偏心心荷荷载载时时；；理由由：：地地基基不不简简单单（（岩岩土土不不均均匀匀）），，不不是是丙丙级级。。4）相相邻邻建建筑筑距距离离过过近近，，可可能能发发生生倾倾斜斜时时；；5）地地基基内内有有厚厚度度较较大大或或厚厚薄薄不不均均的的填填土土，，其其自自重重固固结结未未完完成成时时；；理由由：：地地基基不不简简单单（（岩岩土土不不均均匀匀良良好好）），，不不是是丙丙级级。。五种种情情况况的的丙丙级级建建筑筑物物仍仍应应作作变变形形验验算算荷载载取取值值的的规规定定荷载载取取值值原原则则———遵循循以以概概率率理理论论为为指指导导的的极极限限状状态态设设计计方方法法该原原则则特特点点：：（1）建建立立结结构构可可靠靠度度与与结结构构极极限限状状态态方方程程；；（2）充充分分考考虑虑各各有有关关影影响响因因素素的的客客观观差差异异性性；；（3）设设计计计计算算工工作作量量大大，，地地基基基基础础设设计计有有些些参参数数因因统统计计资资料料不不足足，，很很大大程程度度凭凭经经验验确确定定。。正常常使使用用极极限限状状态态———对于于结结构构或或构构件件达达到到正正常常使使用用或或耐耐久久性性能能的的某某项项规规定定值值，，如如影影响响建建筑筑物物正正常常使使用用或或外外观观的的地地基基变变形形承载载能能力力极极限限状状态态———对于于结结构构或或构构件件达达到到最最大大承承载载能能力力或或不不适适于于继继续续承承载载大大变变形形。。地基基基基础础设设计计原原则则浅基基础础桥梁梁基基础础中中常常见见厂房房基基础础中中常常见见

计算内容

荷载效应最不利组合相应的抗力及限值

图示按地基承载力确定基底面积及基础埋深正常使用极限状态下荷载效应的标准组合地基承载力特征值

fa(kpa)

计算地基变形正常使用极限状态下荷在效应的准永久值组合（不计入风荷载和地震作用）地基变形值[S]计算挡土墙土压力、地基和斜坡的稳定、滑坡推力承载力极限状态下荷载效应的基本组合，但分项系数地基设计时现在均为1；确定基础高度、支挡结构截面；计算基础或支挡结构内力；确定配筋或验算材料强度承载力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数；FMeF+G荷载取值值地基基础础设计原原则承载力极极限状态态正常使用用极限状状态基本组合合简化基本本组合标准组合合准永久组组合民用建筑筑楼面均均布活荷荷载的代代表值类别住宅宿宿舍办办公室教教室试试验室室食堂餐餐厅礼堂剧剧场影影院商店车站站机场大厅厅健身房舞舞台书库档案案库标准值(KN/m2)组合值系系数c准永久值值系数q2.02.53.03.54.05.00.70.70.70.70.70.90.40.50.50.30.50.50.8永久荷载载效应控控制的基基本组合合值取标标准组合合值的1.35倍地基基础础规范的的设计原原则从已有的的大量地地基事故故分析，，绝大多多数事故故都由地地基变形形过大且且不均匀匀所造成成。土为大变变形材料料，荷载载增加，，变形增增加，承承载力也也随之增增大，很很难界定定“极限限值”。。地基承载载力还有有潜力时时，变形形已超限限。地基设计计：采用正常常使用极极限状态态，所选选定的地地基承载载力是一一种允许许承载力力（承载载力特征征值）,相应的荷荷载组合合采用标标准组合合。按变形设设计的原原则!浅基础的的类型1、常用材材料灰土：生生石灰经经熟化（（加水化化开）后后与塑性性指数较较低的粉粉土、粘粘性土按按体积比比为3∶7或2∶8配制而成成。石：微风风化硬质质岩石。。砖：强度度等级不不低于MU10的粘土实实心砖。。三合土：：石灰、、砂（或或粉煤灰灰）和骨骨料配制制而成。。混凝土：：强度等等级不低低于C15。钢筋混凝凝土毛石（块块石、片片石）料石（条条石）毛石混凝凝土素混凝土土浅基础的的类型2、基础的的类型浅基础的的分类方方法按基础材材料按基础受受力特点点按基础结结构类型型刚性基础础柔性基础础无筋基础础钢筋混凝凝土基础础扩展基础础联合基础础柱下条形形基础柱下交叉叉条形基基础筏形基础础箱形基础础壳体基础础1)扩展基础础浅基础的的类型结构型式式柱下独立立基础(单独基础础)墙下条形形基础基础材料料无筋扩展展基础(刚性基础础)钢筋混凝凝土基础础(柔性基础础)无筋扩展展基础(刚性基础础）材料：砖、石、、灰土、、三合土土及混凝凝土工作条件件：犹如一倒倒置的承承受地基基反力的的两端外外伸的悬悬臂梁刚性角在在1.1~1.5之间，与材料和和荷载（（基底压压力）有有关Fbtb0h0扩展基础础特点：砖、石、、灰土，，素混凝凝土材料料抗压强度度较高，，抗拉和和抗剪强强度很低，，受弯后后易剪切切破坏。。设计采用限制制基础外外伸宽度度与高方法：度之比（（台阶宽宽高比））不超过过允允许值的的构造措措施。刚性基础础扩展基础础定义刚性基础础：用砖、、石抗抗拉和和抗剪剪强度度较低低的材材料建建造，，在构构造上上受刚性角角限制制，受受力后后不发发生挠挠曲曲变形形的基基础。。应用范范围：一般用用于六六层及及六层层以下下（三三合土土不超超过四四层））的民民用建建筑和和轻型型厂房房。在桥梁梁基础础中，，通常常采用用如图图所示示的刚刚性扩扩大基基础。。桥梁工工程中中常用用的刚刚性扩扩大基基础钢筋混混凝土土扩展展基础础(柔性基基础)材料:钢筋混混凝土土工作条条件：：倒置悬悬臂梁梁F扩展基基础特点：：基础配配置一一定数数量的的钢筋筋，可可以以承承受拉拉应力力，故故不受受刚性性角的限制制，但但要满足足抗弯弯,抗剪和抗冲冲切等等结构构要求求。定义：：柔性性基础础----用钢筋筋混凝凝土建建造，，构造造上不不受刚刚性角角限制制，受受力后后允许许产生生一定定挠曲曲变形形的基基础。。适用条条件：宽基浅浅埋支模板板2mx2m某工程程柱下下独立立基础础2)联合基基础浅基础础的类类型基础材材料:钢筋混混凝土土结构型型式矩形联联合基础梯形联联合基基础连梁式式联合合基础础特点：：调整相相邻两两柱沉沉降差差,防止两两柱相相向倾倾斜。适用条条件：两柱设设立独独立基基础时时，其其中一一柱受受限；；两柱柱间距距较小小而基基底面面积不不足或或荷载载偏心心过大大等浅基础础的类类型3)柱下条条形基基础基础材材料:钢筋混混凝土土结构型型式单向条条形基础:同一轴轴线（（或同同一方方向））上若若干柱柱下下相连连的钢钢筋混混凝土土条形形基础础。十字交交叉条条形基基础:柱网下下沿纵纵横两两向分分别设设置的钢筋筋混凝凝土条条形基基础。。特点：：1）抗弯刚刚度大大，具具有调调整整不均均匀沉沉降的的能力力。2）能将集集中柱柱荷载载较均均匀地分分布到到整个个基底底。工作条条件：有别别于钢钢筋混混凝土土扩展展基础础，不不仅在在横截截面方方向如如倒置置的悬悬臂梁梁，在在纵向向则如如倒置置的以以各柱柱为铰铰支的的多跨跨连续续梁。。浅基础础的类类型适用条条件：地基土土较软软弱，，分布布不均均；基基底面面积受受相邻邻建筑筑物或或设备备基础础的限限制无无法扩扩展时时；柱柱荷载载差异异大，，以致致基底底面积积扩大大使其其彼此此接近近或相相碰时时。某工程柱下下条形基础础浅基础的类类型4)筏形基础覆盖于建筑筑物地基上上的整体钢钢筋混凝土土板状基础础。基础材料:钢筋混凝土土工作条件:犹如倒置的的楼盖结构构结构型式墙下筏基–--平板式柱下筏基平板式梁板式浅基础的类类型1）有较大基底面面积，不仅易于于满足软弱弱地基承载载力的要求求，而而且且减少了地基的附加压力，并在与上上部结构共共同工作的的条件下使沉降比较均匀；2）对上部结构构刚度较好好的多层房房屋，能增加整体性性能，减少相对沉降，，增强抗震性能；3）可跨越土中浅层小小洞穴和局部软弱层层，防止因局局部下沉造造成的房屋损损坏；4）可满足工艺艺上连续作业要求和自动动化程度较较高的工艺艺设备不允许有差差异沉降的的要求；5）可作作为为水水池池、、油油库库等等的的防渗渗底底板板；6）有地地下下室室时时，，可可提提供供较较宽宽敞敞的的使使用用空空间间；；7）有地地下下室室或或架架空空地地板板时时，，具具有有一一定定的的补补偿偿性性效效应应。。筏基基的的功功能能不足足之之处处1)无力力调调整整过过大大的的差差异异沉沉降降2)上下下配配筋筋，，经经济济指指标标较较高高某工工程程现现场场筏筏板板基基础础钢钢筋筋网网浅基基础础的的类类型型5)箱形形基基础础由钢钢筋筋混混凝凝土土底底板板、、顶顶板板和和内内外外墙墙体体组组成成的的整整体体空空间间结结构构基基础础。。基础础材材料料:钢筋筋混混凝凝土土适用用条条件件：软弱弱地地基基上上的的高高层层、、重重型型或或对对不不均均匀匀沉沉降降要要求求严严格格的的建建筑筑物物浅基基础础的的类类型型特点点1）基础础埋埋深深大大、、中中空空形形式式，，使使开开挖挖卸卸去去的的土土重重部部分分抵抵偿偿了上上部部结结构构传传来来的的荷荷载载，，能能显显著著减减小小基基底底压压力力、、降降低低基础础沉沉降降量量；；2）整体体刚刚度度大大，，只只能能产产生生大大致致的的均均匀匀沉沉降降或或整整体体倾倾斜斜，，抗震性能好；；3）具有较大地下下空间可供各各种使用功能能，但因内墙墙分隔而使使用受限限；4）经济指标高，，施工技术复复杂，对防水水通风要求较较高。浅基础的类型型6)壳体基础基础材料：钢筋混凝土结构型式正圆锥壳体M形组合壳体内球外锥组合合壳体特点：1）材料省、造价价低，2）施工技术要求求高。适用条件：可用作柱基础础和筒形构筑筑物基础壳体基础岩层锚杆基础础岩层锚杆基础础适用于直接接建在基岩上上的柱基，以及承受拉拉力或水平力力较大的建筑筑物、构筑物物基础。岩层锚杆基础础单独基础条条形形基础箱箱形形和筏形基础础基底面积越来来越大、对上部结构构荷载的扩散散作用越来越越强在相同的上部部结构荷载作作用下，基底压力和基基底附加压力力越来越小，，刚度越来越大大，可以适应应更软弱的地地基，可以减减小地基的沉沉降变形在相同的地基基条件下，可可以承受更大大的上部结构构荷载作用设计计算方法法越来越复杂杂，一般情况况下工程造价价越来越高浅基础的特点点：小结基础埋置深度度的选择1、确定基础埋埋深的意义和和原则下卧层持力层（受力层）FGd设计地面基础底面基础埋深埋深定义基础埋置深度度是指基础底面面至设计地面面的距离。基础埋深的选选择选择埋深的意意义实质选择合适的持持力层保证1）地基的可靠性性（强度、变变形和稳定性性要求）2）基础的稳定性性（抗倾覆、、滑动和侵蚀蚀要求）3）施工的难易性性（埋深大施施工难，反之之则易）4）造价的经济性性（埋深大造价价高，反之则则低）基础埋深的选选择选择埋深的原原则1）在满足地基强强度、稳定和和变形要求的的前提下，基基础应尽量浅埋；2）除岩石地基外外，基础埋深不宜宜小于0.5m。3)当上层土强度度大于下层土土时，宜采用用上层为持力力层。4)高层建筑应有有足够的埋深深来保持其稳稳定性。浅埋可节约材材料，方便施施工，缩短工工期，降低造造价浅层土体孔隙隙与大气相通通，有充足的的氧气和营养养物，是生物物活动的主要要场所，土体体性能较差；；岩石成分稳稳定，无需限限定规范理解：基基础埋深d的取值1）一般至室外外标高算起；；2）在填方整平平地区，可至至填土地面标标高算起。但但填土在在上部结结构施工完成成以后，应从从天然地面标标高算起；3）对于地下室室，如采用箱箱形或筏形基基础时，至室室外标高高算起；；当采用独立立基础或条形形基础时，应应从室内地面面标高算起起。注：天然地面设设计地地面室室外标高室室内标标高基础埋深的选选择1）与建筑物有关关的条件2、选择基础埋埋深的影响因因素建筑物的功能用途1、考虑建筑物物结构类型、、使用功能和和用途要求；；2、土质地基上上高层建筑，，应满足稳定定性要求；3、岩石地基上上高层建筑，，应满足抗滑滑要求；4、受上拔力的的基础，满足足抗拔要求；；5、高耸构筑物物，满足抗倾倾覆稳定性要要求。抗震区筏板、、箱形基础不宜小于建筑物高度1/15；桩箱箱、、桩桩筏筏基基础础不宜宜小小于于建筑筑物物高高度度1/18~1/20只有有轻轻型型建建筑筑可可用用，，否否则则采采用用连连续续基基础础、、人人工工处处理理或或深深基基础础比比较较确确定定上硬硬下下软软尽量量浅浅埋埋（（宽宽基基浅浅埋埋）），，但但是是如如h1太小小就就按按情情况况Ⅱ考虑虑上软软下下硬硬h1<2m,基底底置置于于下下层层好好土土h1=2m~4m高楼置于于好土,低楼置于于软土h1>4m桩基或人工处处理好土软土(很深)好土软土软土好土IIIIIIIV基础埋深深和尺寸寸h1基础条件件由其它条件件确定时，基基础尽可可能浅埋埋基础埋深深的选择择2）工程地质质条件h1基础埋深深的选择择3）水文地质质条件地基中有有地下水水时1）基础应尽尽量置于于地下水水位以上上；2）当基础必必须置于于地下水水位以下下时，应应考虑排排水、围围护及扰动和和地下水水有无侵侵蚀性，，设计时时还应考考虑地下下室防渗、抗抗浮等问问题；3）有承压水水时，由由避免基基坑被承承压水冲冲破的条条件确定定。向上的承承压水压压力向下的土土压力要求.有承压水水时基坑尺寸寸较大时时应满足足:k>1.1基础埋深深的选择择4）地基冻融融条件冻土地基基：地基土的的温度低低于摄氏氏零度时时，土中中部分孔孔隙水将将冻结而而形成冻冻土。冻土的类类型季节性冻冻土----冬季冻结结，夏季季融化，，每每年冻冻融交替替一次。。多年冻土土----连续冻结结三年以以上的冻冻土。基础埋深深的选择择土的冻胀胀与融陷陷毛细水土颗粒结合水冰冻胀—土冻结后后体积的的膨胀冻胀机理理季节性冻冻土由细细粒土组组成，土土中含水水量高且且地下水水位又高高时，不不但在冻冻结深度度范围内内的土中中水被冻冻结形成成冰晶体体，且未未冻区的的自由水水和弱结结合水会会不断向向冻结区区迁移、、聚集，，使冰晶晶体逐渐渐扩大，，引起土土体发生生膨胀和和隆起，，形成冻冻胀现象象。结冰时水水的膨胀胀可达10%左右，且且膨胀力力很大，，达2MPa量级，当当膨胀力力大于基底压力力时，基基础被抬抬起融陷—冻土融化化后引起起建筑物物沉陷的的现象。。基础埋深深和尺寸寸基础埋深深的选择择冻深毛细区地下水位位冻结区土冻胀的的影响因素素土质：含含弱结合合水或有有毛细水水的细粒粒土含水量：：含水量量越大，，冻胀性性越强地下水位位：离冻冻结区越越近，水水分补充充越快基础埋深的的选择冻胀的分类类不冻胀特强冻胀弱冻胀冻胀强冻胀冻深对基础础埋深的要要求Zddmin室内地面hmaxdmin=zd–hmax式中：zd––设计冻深；；hmax––允许残留冻冻土最大厚度。。季节性冻土土地基的设设计深度zd可按下式计计算：式中：zd──设计冻深；；z0──标准冻深。。系采用在地地表平坦、、裸露、城城市之外的空空旷场地中中不少于10年实测最大大冻深的平均值值；ψzs──土的类别对对冻深的影影响系数，，ψzw──土的冻胀性性对冻深的的影响系数数，ψze──环境对冻深深的影响系系数。①有地下室或或半地下室室的建筑，，其埋深必须须结合地下下部分设计计标高选定。。地下管道道（上下水水，煤气电缆））应在基底底以上，且且应预留孔洞洞，孔径应应大于管径径（10~15mm），管道宜宜选柔材。基础埋深和和尺寸基础埋深的的选择5）场地环境条条件②同一建筑物物基础可采采用不同的埋深，，对土质地地基上的墙下无筋筋基础，应应做成台台阶状，，这是为解解决基础不均匀变形形的构造措措施。L/H=1~2③新旧相邻建建筑物的新新基础,其埋深不宜宜超过原有有建筑物基础底面面，否则应应有一定间距，即即：L／H=1~2若不能满足足上述要求求，则应在施工期期间对原有有建筑物物采取取保护措施施。LH基础埋深和和尺寸基础埋深的的选择④为了保护基基础不受人人类类和其他生生物活动等等的影响，基础的顶面面宜低于室外外设计地面面0.10m，同时又要便便于周围排水水沟的布置置。d大于10cm旧新新浅基础的地地基承载力力1.地基承载力力的概念地基承受荷荷载的能力力为了满足地地基强度和和稳定性的的要求，设设计时必须须控制基础础底面最大大压力不得得大于某一一界限值，，这一界限限值称为地基承载力力。极限承载力力:地基即将丧丧失稳定性性时的承载载力;允许承载力力:地基稳定有有足够的安安全度且变变形在允许范围围内时的承承载力。地基承载力力特征值相相应于载荷荷试验时，，地基土的的压力变形形曲线线性变形段段内不超过比例例界限点的的地基压力值值。sp~s曲线pcrpufasap地基承载力力特征值fa—在保证地基基稳定的条条件下,使建筑物的的沉降量不不超过允许值的地地基承载力力。浅基础的地地基承载力力2.地基承载力力确定的原原则1）在最不利荷荷载作用下下，地基不不出现失稳稳现象；2）在长期荷载载作用下，，地基变形形不造成上上部结构损损坏。特点：1.地基承载力力特征值实实质就是允允许承载力；2.按正常使用用极限状状态原则确确定；3.以地基的变变形作为控控制标准。。荷载增加地基变形增增长地基承载力力加大地基承载力力是其变形的函函数浅基础的地地基承载力力3.地基承载力力特征值确确定的方法法根据土的抗抗剪强度指指标，按理理论公式计计算按地基现场场载荷试验验确定按规范承载载力表确定定根据相邻条条件相似的的建筑经验验确定分类浅基础的地地基承载力力1)按土的抗剪剪强度指标标确定浅基础的地地基承载力力地基极限承承载力理论论公式安全系数，，一般取2~3地基规范推推荐的理论论公式fa=Mbb+Mdmd+Mcck注：此式以p1/4=Nb/2+Nqd+Ncc为理论依据据当≥24°时，Mb实际比理论论大。按经经验值取取。该公式相应应的理论模模式是基底底压力呈条形均匀分分布。所以仅适用于e≤0.033b的情况。承载力系数数，按查查表确定定。──基底以以上土层的的加权平均均重度；b──基础底面宽宽度（m），当基础宽度度大于6m时按6m考虑对于砂土，，小于3m时按3m计算；d──基础埋置的的深度（m），一般自室外外地面标高高算起。ck──基底下一倍倍基宽深度度范围内土的粘聚力力标准值。。──基底以以下土的重重度；式中fa──由土的抗剪剪强度指标标确定的地地基承载力力特征值（容许承载载力值）；；Mb、Md、Mc──承载力系数数，根据持持力层土的的内摩擦角角值值按表3-1确定；浅基础的地地基承载力力（1）土的抗剪剪强度指标标、、ck的取值①原状状土样，三三轴试验，，每层土的的试验数量量≥6组；②指标标的计算(取样的地点点）（2）地下水对对地基承载载力的影响响（γm、γ的取值）基底上下土土的重度γm、γ，在地下水水位以下采采用有效重重度;（3）基础宽度度和埋深对对地基承载载力的影响响①对＞0的土，增大大基础宽度度，地承力力随之增大大；但b≥6时，取b=6；对砂土地地基b<3时，取b=3。(b的限制）②对饱饱和软粘土土（=0），有fa=3.14cu+γmd③地承力随埋埋深增加而而增大，但但对实体基基础，尤其其是置于饱饱和软粘土上上时，承载载力无明显显增长。（4）按此式确确定fa时，尚应进行地基的的变形验算算。几点说明：：思考：饱和软粘土土上加宽基基础对承载载的影响如如何？------适用于浅层层地基2)按地基载荷荷试验确定定浅基础的地地基承载力力浅层平板载载荷试验深层平板载载荷试验螺旋板载荷荷试验适用于深层层地基千斤顶荷载板载荷板的测测试范围：：在现场通过过0.25～0.50m2的载荷板对对扰动较少少的地基土土体直接施施荷，所测测得的成果果一般能反反映相当于于1～2倍荷载板宽度度的深度以内内土体的平均均性质。浅基础的地基基承载力载荷试验结果果p~s曲线确定地基承载力特特征值方法p-s曲线“陡降型”——取值主要由地地基强度控制制p-s曲线“缓变型”——取值主要由地地基允许变形形控制常出现于中、、高压缩性土常出现于低压压缩性土浅基础的地基基承载力p~s曲线“陡降型型”步骤：1）当p~s曲线上有明显显的比例界限限pb时，取pb对应的荷载值值为地基承载载力特征值；；2）当pu<2pb时，取pu/2为地基承载力力特征值。浅基础的地基基承载力p~s曲线“缓变型型”步骤：当p~s曲线上无明显显的比例界限限pb和极限荷载pu时，取沉降s=(0.01~0.015)b对应的荷载值值为地基承载载力特征值；；且其值不大大于最大加载载量的一半。。条件：承压板面积为为0.25~0.50m2同一层土参加加统计试验点点不少于三点点，所得试验验实测值的极极差(最大值与最小小值之差)不超过平均值值的30%时，取此平均均值为地基承承载力特征值值fak。即：满足：Δf=famax–famin≤0.3fam有：fak=fam浅基础的地基基承载力要求浅基础的地基基承载力载荷试验的主主要优缺点载荷板与实际际基础对地基基影响深度比比较(a)载荷试验(b)实际基础优点：载荷试验可靠靠性高，对于于成分或结构构很不均匀的的土层，如杂杂填土、裂隙隙土、风化岩岩等，它则显显出用别的方方法所难以代代替的作用。。缺点：费时、耗资多多；载荷板的的尺寸一般比比实际基础小小，影响深度度较小，试验验只反映这个个范围内土层层的承载力。。浅基础的地基基承载力地基承载力特特征值的修正正修正原因:考虑增加基础础宽度和埋置置深度时，地地基承载力也也将随之提高高，所以，应应将地基承载载力对不同的的基础宽度和和埋置深度进进行修正，才才能供设计使使用。适用条件:当基础宽度大大于3m或埋置深度大大于0.5m时，从现场载载荷试验或其其他原位测试试等方法确定定的地基承载力特特征值应进行修正。。修正公式:fa=fak+ηb(b–3)+ηdm(d–0.5)基础宽度和埋埋深的地承力力修正系数浅基础的地基基承载力fa与fak的区别4.地基变形验算算浅基础的地基基承载力地基变形验算算目的——保证建筑物安安全、正常使使用和外观。变形验算的要要求：建筑物的地地基特征变形形计算值，不不应应大大于地基特征征变形允许值值，即Δ——地基特征变形形计算值[Δ]——变形特征允许许值。注：传至基础上的的荷载应按正正常使用极限限状态下荷载载效应的准永久组合（不应计入风风荷载和地震震作用）。Δ≤[Δ]地基变形特征征：对各种建筑物物产生危害的的不利沉降形形式。类型浅基础的地基基承载力沉降量沉降差倾斜局部倾斜浅基础的地基基承载力(1)沉降量——指基础某点的的沉降值。控制对象：对于单层排架架结构，体型型简单的高层层建筑基基础，，高耸结构基基础的沉降量量应注意验算算。浅基础的地基基承载力(2)沉降差——一般指相邻柱柱基中点的沉沉降量之差。。控制对象：是不均匀沉降降的一种，框框架结构容容易出现这种种情况的破坏坏。浅基础的地基基承载力（3）倾斜——指基础倾斜方方向两端点的的沉降差与其其距离的比值值。控制对象：高耸结构、长长高比很小的的高层建筑浅基础的地基基承载力（4）局部倾斜——指砌体承重结构构沿纵向向6～10m内基础两点点的沉沉降差差与其其距离离的比比值。。控制对对象：：一般砌砌体承承重结结构房房屋的的长高高比不不太大大，易易出现现这种种不均均匀沉沉降。。它是是砌体承承重结结构的主要要变形形特征征。软土地地基或或荷载载中间间大的的情况况较硬的的土层层或中中间硬硬两边边较软软的地地基土土层变形特征定义图示控制对象沉降量基础中心点的沉降值单层排架结构，体型简单的高层建筑基础，高耸结构基础的沉降量应注意验算。沉降差相邻两个柱基的沉降量之差。框架结构、砌体墙填充的边排柱等基础倾斜基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值多高层建筑物、高耸结构、土层分布不均及相邻建筑物影响局部倾斜砌体承重结构沿纵墙6~10米内基础两点的沉降差与其距离的比值砌体承重结构浅基础础的地地基承承载力力变形验验算的的选择择（1）与柔性结结构有关的的地基基变形形特征征通常常柔性性结构构指排架结结构，一般般在低低、中中压缩缩性地地基上上不会会产生生沉降降破坏坏，但但在高高压缩缩性地地基上上应注注意下下列变变形特特征：：①砌体体墙填填充的的边排排柱（（尤其其是端端部抗抗风柱柱）--验算沉降差差②单层层排架架柱基基（尤尤其是是多跨跨排架架的中中排柱柱基））验算算沉降量量③对有有桥式式吊车车的厂厂房，，应限制相相邻柱柱基沉降差差引起的的吊车车轨道道面的的倾斜，以防防导致致吊车车滑行行或卡卡轨。。浅基础础的地地基承承载力力（2）与敏感性性结构构有关的的地基基变形形特征征所谓敏敏感性性结构构指对对不均均匀沉沉降敏敏感的的框架结结构和和砌体体承重重结构构。由于于一般般砌体体的抗抗拉、、抗剪剪强度度较低低，在在地基基不均均匀变变形影影响下下，易易沿纵纵墙开开裂破破坏；；而框框架结结构则则主要要是由由于相相邻柱柱基的的不均均匀沉沉降在在上部部结构构中产产生较较大次次应力力，使使强度度超过过安全全储备备而破破坏。。因此此：①砌砌体体承重重结构构---验算局部倾倾斜②框框架架结构构---验算相相邻柱柱基的的沉降差差浅基础础的地地基承承载力力（3）与刚性结结构有关的的地基基变形形特征征所谓谓刚性性结构构指高层建建筑和和高耸耸结构构物。。①高高耸耸结构构和长长高比比很小小的高高层建建筑，，地基基变形形的主主要特特征是是建筑筑物的的整体体倾斜斜；②对对地地基基较较均均匀匀、、且且无无相相邻邻荷荷载载影影响响的的高高耸耸结结构构，，则则注注意意控控制制沉降降量量。高耸耸及及高高层层建建筑筑容容易易产产生生倾倾斜斜的的主主要要原原因因是是地地基基不不均均匀匀及及相相邻邻建建筑筑影影响响，，此此外外这这类类结结构构受受水水平平荷荷载载大大、、重重心心高高，，容容易易重重心心偏偏移移引引起起偏偏心心力力矩矩而而影影响响倾倾覆覆稳稳定定性性，，故故倾倾斜斜允允许许值值随随高高度度增增加加而而递递减减。。浅基基础础的的地地基基承承载载力力沉降降观观测测与与地地基基变变形形值值的的预预估估沉降降观观测测目目的的通过过对对观观测测结结果果的的分分析析来验验证证计计算算方方法法；；可预预测测沉沉降降发发展展的的趋趋势势及时时采采取取处处理理措措施施。。预估估施工工期期间间使用用期期间间变形形值值便于于预预留留建筑筑物物有有关关部部分间净空空浅基础的的地基承承载力预估地基基变形值考虑土的压缩性多层建筑筑在施工工期间完完成的沉沉降量砂土---80%以上低压缩性性土–50~80%中压缩性性土–20~50%高压缩性性土–5~20%变形不满满足时的的措施1)适当调整整基底尺尺寸(改变基底底附加压压力);2)适当调整整基础埋埋深;3)改用其它它基础型型式;4)采用人工工地基处处理方案案;5)从建筑\结构及施施工等方方面采取取措施以以防止地地基不均匀匀沉降对对上部结结构造成成的损害害。基础底面面尺寸的的确定1.按地基持力力层承载载力特征征值确定定基底面面积GkFk1）中心荷荷载下的的基础计算假定定:基底压力力均匀分分布基底平均均压力标标准值pk不超过持持力层经经修正后后的地基基承载力力特征值值fa，即：pk≤fa计算要求求pk计算公式式基础底面面尺寸的的确定GkFkdlb基础自重重及其台台阶上的的土重实体基础Gk=γGAd=20Ad基础底面面尺寸的的确定①矩形基础础A=lb（一般l/b≤3）②方形基础础A=b2③条形基础础A=1×b=b沿基础长长度方向向取1m的计算单单元（l=1m）基础底面面尺寸的的确定【例1】某住宅承承重墙厚厚240mm，采用墙墙下条形形基础；；地基土土表层为为杂填土土，厚度度0.80m，重度17.5kN/m3，其下为粘土土层，重重度18.5kN/m，承载力力特征值值fak为170kPa，孔隙比比0.86。地下水水位在地地表下1.0m处。若已已知上部部墙体传传来的竖竖向荷载标标准值为为195kN/m。试确定基础础底面尺尺寸。解:1.确定基础础埋深:为了便于于施工，，基础宜宜建在地地下水位位以上，，故选择择粘土层层作为持持力层，，初步选选择基础础埋深d=1m。2.对持力层层土进行行深度修修正:埋深范范围内内土的的加权权平均均重度：持力层层土的的承载载力特特征值值3.取1m长的条条基作作计算算单元元基础宽宽度取该承承重墙墙下条条形基基础宽宽度b＝1.25m。4.验算:满足要要求。。基础底底面尺尺寸的的确定定2）偏心心荷载载下的的基础础计算基基底底压力力按直直线分分布假定:（梯形形或三三角形形分布布）同时满满足下下列两两式的的要求求，即即：pk≤fapkmax≤1.2fa计算要要求FeF+GMlbpkmaxpkminpk计算公公式基础底底面尺尺寸的的确定定基础底底面的的抵抗抗矩矩形基基础Mk=(Fk+Gk)e矩形基基础基础底底面尺尺寸的的确定定exylbk3kF+G当pkmin<0时偏心荷荷载作作用点点至最最大压压力pkmax作用边边缘的的距离离(m):k=(l/2)-ee>l/6:出现拉拉应力力区基础底底面尺尺寸的的确定定计算偏偏心荷荷载作作用下下的基基础底底面尺尺寸——逐次渐渐近试试算法法计算步步骤1)按中心心受压压初步步计算算基底底尺寸寸：2)据偏心心大小小，增增加基基底尺寸寸10~40%，即：：A1=（1.1~1.4）A03)初选l和b，一般般取l/b=1~2，得实实际基基底尺尺寸：A≈A1承载力力特征征值可先先进行行深度修修正若b＞3，则对对地基基承载载力进进行宽宽度修修正基础底底面尺尺寸的的确定定4)计算基基底pk和pkmax：其中：：要求：：ⅰ）应满满足e≤l／６(即pkmin≥0)ⅱ）对重重要建建筑物物：pkmin／pkmax≥1/4~1/3以避免免产生生过大大的不不均匀匀沉降降；ⅲ）对个个别情情况可可：e≤l／４(即pkmin<0）此时：：Mk=M0k+VkH0上部结结构传来的的力矩矩标准准值5)验算：pk≤fapkmax≤1.2fa如不满满足要要求，，应修修改尺尺寸，，重复复上述步步骤，，直到到符合合要求求为止止。【例2】柱截面面尺寸寸300×400mm2，作用在在柱底底的荷荷载标标准值值：中心垂垂直荷荷载700kN，力矩矩80kN-m，水平平荷载载13kN。基础础高度度0.6m，埋深深1m；粘性性土地地基，，γ=17.5kN/m3，e=0.7，IL=0.78，fak=226kPa。试根根据持持力层层地基基承载载力力确定定基础础底面面尺寸寸。解题思思路：：此题题为偏偏心荷荷载作作用下下的基基础，，解题题思路路为:对地基基承载载力力进行行深度度修正正，按按中心心荷载载作用用初定定基础础底面面积，，考考虑虑偏心心荷载载作用用扩大大基础础面积积，验验算地地基承承载力力，如如不不合合适，，调整整基底底面积积重复复按上上述步步骤计计算。。注意：：1）对两两边地地面标标高不不等的的基础础，计计算地地基承承载力力深度度修正正时时，其其埋深深从室室外地地坪标标高（（地面面标高高更低低的一一边））算起。计算基基础和回填填土重时，，应采用平平均埋深。。2）剪力应转转化对基底底的弯矩，，其方法为为用剪力乘乘以剪力至至基底中心的的距离（力力臂）。3）如果初定定的基底宽宽度大于3m，应对地基基承载力进进行宽度修正后再进进行验算。。，【解】1、求地基承承载力特征征值根据粘性土土e=0.7，IL=0.78查表2-5，得：ηb=0.3ηd=1.6持力层承载载力特征值值fa（先只考虑虑对基础进进行埋深修修正）：2、初步选择择基底尺寸寸计算基础和和回填土重重Gk时的基础埋埋深按中心受压压计算基底底面积由于偏心不不大，基础础底面积按20%增大，即：：初步选择基基础底面积积因不不需再对对fa进行宽度修修正。3、验算持力力层地基承承载力基础和回填填土重偏心距即基底最大压压力基底平均压压力满足要求。。最后确定定该柱基础础底面长l=2.4m,宽b=1.6m。2.地基软弱下下卧层承载载力验算基础底面尺尺寸的确定定当持力层下下有软土时时，可能在此层破坏坏，需要验验算软弱下下卧层的地基承承载力Fkp0dzpcdpcz软土Es1Es2Gk验算要求作用于下卧卧层顶面的的全部压力力（自重应应力和附加加应力），，不超过软软卧层的承承载力。即即：pz+pcz≤faz基底附加压压力基底处自重重应力软卧层顶面面处自重应应力pz软卧层顶面面处附加应应力基础的验算算软弱下卧层层顶面的附附加应力简简化计算---压力扩散角角法基础底面尺尺寸的确定定条件假设基底处处的附加应应力向下传递时时某一角度度向向外扩散散，并均匀匀分布于较较大面积的的软弱下卧卧土层上。。Fkp0软土Es1Es2Gkdpcd=γmdpcdpczzpz矩形基础条形基础软卧层顶面面处附加应应力=基底处总应应力应力扩散后后面积注扩散角与与Es1/Es2及z/b有关，持力层太太薄不起作作用基础底面尺尺寸的确定定软弱下卧层层地基承载载力特征值值faz计算faz=fak+ηdγm（d+z–0.5）对软弱下卧卧层地基承载力只进进行深度修正，修正正深度从地面到软卧卧层顶面当上述验算算不能满足足时可采取取的措施1)采用“宽基基浅埋”方方案，尽量量减少基础础埋深，增增加基底至软软弱下卧层层的距离，，使传至软软弱下卧层层的附加加应力减小小；2)增大基础宽宽度，减小小基底压力力，使传至软卧卧层的的附附加应力减减小（但可可能增加软软弱卧层变变形）;3)采用人工地地基或采用深基础础避开软弱弱下卧层。2、验算要求求其埋深应取取从地面到到软弱下卧卧层顶面的的距离。传递到软弱弱下卧层顶顶面处的附附加应力与与土的自重重应力之和和不超过下下卧层的承承载力=表3-12【例2】解：①条形基础水下土的有有效重度软弱下卧层层顶面处土土的自重应应力值查表得软弱下卧层层顶面处的的附加应力力值软弱下卧层层顶面以上上土的加权权平均重度度不满足要求求。考虑增大基基底面积。。设条形基基础宽3.37m，由题意，加大大基底面积后后，持力层承承载力也肯定定满足要求，，不用再验算。。这时，基底压压力：重新验算软弱弱下卧层承载载力：满足要求。②方形基础查表得满足要求。3.地基稳定性验验算基础底面尺寸寸的确定验算对象1)承受水平荷载载作用的高层层建筑、高耸耸结构物2)建在斜坡上或边坡附近近的建(构)筑物。验算内容1)整体滑动破坏坏---通常采用圆弧弧滑动面法要求:K=Mr／Ms≥1.2抗滑力矩滑动力矩基础底面尺寸寸的确定验算内容2)斜坡上建(构)筑物对稳定土坡(如图)上的基础当b≤3m，a<2.5m，且符合要求:可不进行稳定定验算对条形基础ξ=3.5对矩形基础ξ=2.5减轻不均匀沉沉降危害的措措施建筑物开裂、、倾斜、甚至至破坏均匀沉降影响建筑物的的功能和正常常使用不均匀沉降主要对象框架等超静定定结构砌体承重结构构结构产生次应应力门窗洞口部位位开裂危害裂缝位置和方方向与不均匀匀沉降的状况况有关减轻不均匀沉沉降危害的措措施砌体结构开裂裂的规律当中段沉降大大，产生正向向挠曲（下凹凹）时，裂缝缝呈正“八””字形开展，，若两翼沉降降大，墙体反反向挠曲（上上凸）时，裂裂缝呈倒“八八”字形开展展。总之斜裂缝形态特特征是：朝沉降大的一一方倾斜地向向上延伸。减轻不均匀沉沉降危害的措措施如何解决不均均匀沉降的问问题？思考解决途径增强上部结构构对不均匀沉沉降的适应能能力减少不均匀沉沉降或总沉降降具体措施选用条形、筏筏形或箱形等等连续基础采用桩基础或或其它深基础础进行地基处理理（采用人工工地基）从地基、基础础和上部结构构共同工作的的观点出发，在建筑、结构和施工方面采取某些些措施减轻不均匀沉沉降危害的措措施1、建筑措施1）建筑物的体型应力求简单平面立面平面形状复杂杂的建筑物易易开裂部位建筑立面高差差大易开裂部部位减轻不均匀沉沉降危害的措措施2）设置沉降缝沉降缝从上部结构檐檐口到基础底底面将建筑物物分割成两个个或多个独立立单元，分割割出的独立单单元（或沉降降单元），应应满足体形简简单、长高比小、结构类型不不变和所在处处的地基比较较均匀等条件件的要求。设置位置(1)复杂建筑平面面转折处;(2)高度或荷载变变化差异处;(3)结构或基础类类型不同处;(4)长高比过大的的适当部位;(5)地基压缩性显显著变化处;(6)分期建造房屋屋交接处;(7)拟设伸缩缝或或防震缝处(沉降缝可兼作作伸缩缝或防防震缝)。（2）合理布置纵纵、横墙：缩小横墙间间距,避免削弱纵墙墙刚度减轻不均匀沉沉降危害的措措施3）加强建筑物物的整体刚度建筑物过长：：长高比7.6:1（1）控制建筑物的的长高比：建筑物长高高比是指它的的长度L与其高度（屋屋顶檐口至基基底的距离））Hf之比L/Hf≤2.5~3.0减轻不均匀沉沉降危害的措措施4）恰当安排相相邻建筑物基基础间的净距距相邻基础附加应力叠加加不均匀沉降（1）同期建造的的两相邻建筑筑物，低（或或轻）者受高（或重重）者的影响响；（2）不同期建造造的两相邻建建筑物，原有建筑物受邻近新建建高（或重））的建筑物的的影响。新建11层楼房原有建筑受影响建筑（（被影响者））－刚度（（长高比）影响建筑（产产生影响者））－预估平均沉降降量决定相邻建筑筑物基础间净净距的指标：：由于沉降相互互影响，两栋栋相邻的建筑筑物上部接触触根据可能产生生的不均匀沉沉降，将预估估沉降量大的的部分标高提提高，待其沉沉降后达到预预定的标高，，与沉降小的的部分协调一一致。（1）室内地坪和和地下设施的的标高，应根根据预估沉降降量予以提高高；（2）建筑物各部部分（或设备备之间）有联联系时，可将将沉降较大者者标高提高；；（3）建筑物与设设备之间，应应留有足够的的净空；（4）当有管道穿穿过建筑物时时，应预留足足够尺寸的孔孔洞，或采用用柔性的管道道接头。减轻不均匀沉沉降危害的措措施5）调整建筑物物各部分的标标高原理：具体措施：减轻不均匀沉沉降危害的措措施2、结构措施1）减轻建筑物物自重①减轻墙重量量：采采用多孔砖砖，轻质墙等等。②选用轻型结结构：采用预预应力钢筋混混凝土结构、、轻钢结构及各各种轻型空间间结构。③减少基础和和回如如采用空心心基础、壳体体基础、填土重量：以以及加加空地板代替替厚填土等。。对于砌体承重重房屋，不均均匀沉降的损损害突出地表表现为墙体的的开裂。因此此，实践中常常在基础顶面面附近（俗称称“地圈梁””）、门窗顶顶部楼（层））面处设置圈圈梁，每道圈圈梁应尽量贯贯通外墙、承承重内纵墙及及主要内横墙墙，并在平面面内形成闭合合的网状系统统。减轻不均匀沉沉降危害的措措施2）设置圈梁圈梁类型钢筋混凝土圈圈梁钢筋砖圈梁（（或钢筋砖带带）作用----增强建筑物的的抗弯刚度减轻不均匀沉沉降危害的措措施3）减小或调整整基