《土力学与地基基础》-第七章-天然地基基础设计课件

第七章天然地基上的浅基础设计第七章天然地基上的浅基础设计7.1概述7.2基础埋置深度7.3地基承载力和基础尺寸初步确定7.4地基承载力验算和变形验算7.5抗震设计7.6基础结构设计7.7共同作用概念7.8减轻不均匀沉降危害的措施本章目录7.1概述本章目录7.1概述几个概念：d基础地基埋深7.1概述几个概念：d基础地基埋深7.1概述基础类型：天然地基上的浅基础桩基础人工地基上的浅基础深基础换土垫层，水泥土桩、碎石桩复合地基等人工地基：埋深>5m特殊方法施工考虑侧壁阻力作用沉井基础沉箱基础桩基础也属深基础浅基础：埋深小于5m，或者埋深大于5m，但是小于基础宽度。两侧（四周）的摩阻力忽略不计。所以不是简单的深浅概念。7.1概述基础类型：天然地基上的浅基础桩基础人工地基上的浅7.1概述FdG主要受力层持力层（受力层）下卧层条形基础3b独立基础1.5b且5m（二层以下民用建筑除外）主要受力层深度：7.1概述FdG主要受力层持力层（受力层）下卧层条形基础浅基础的类型按基础刚度分无筋扩展基础（刚性基础）

单独基础（独立基础）、条形基础、筏型基础、箱型基础、壳型基础····按结构形式分扩展基础（柔性基础）7.1概述浅基础的类型按基础刚度分无筋扩展基础（刚性基础）单独基础（按基础刚度分

无筋扩展基础扩展基础(柔性基础)1:1.0–1:2.0与材料和荷载有关Fbth0F

砖、石、灰土，素混凝土材料抗拉强度很低要求基础台阶宽高比（刚性角）符合一定条件钢筋混凝土要满足抗弯、抗剪和抗冲切等结构要求7.1概述按基础刚度分无筋扩展基础扩展基础(柔性基础)1:1.0按基础结构形式分1单独基础2条形基础7.1概述按基础结构形式分1单独基础2条形基础7.1概述3十字交叉基础——条形基础的变种7.1概述3十字交叉基础——条形基础的变种7.1概述4筏形（筏板）基础7.1概述4筏形（筏板）基础7.1概述底板外墙内墙5箱形基础由底板、墙和顶板形成箱，整体性更好7.1概述底板外墙内墙5箱形基础由底板、墙和顶板形成箱，整体性更好76壳体基础高耸建筑物7.1概述6壳体基础高耸建筑物7.1概述7.1概述设计要求满足：承载力、变形要求设计内容确定：埋深、型式、结构尺寸（长宽高）、材料验算：承载力、变形、结构本身强度设计规范1《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）2《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）7.1概述设计要求满足：承载力、变形要求设计内容确定：埋深7.1概述设计等级02规范：设计等级甲级乙级丙级设计方法允许（容许）承载力设计方法极限状态设计方法承载能力极限状态正常使用极限状态7.1概述设计等级02规范：设计等级甲级乙级丙级设计方法允7.1概述荷载规定荷载分类永久荷载可变荷载偶然荷载（特殊荷载）：爆炸力、撞击力《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）荷载的标准值荷载的准永久值7.1概述荷载规定荷载永久荷载可变荷载偶然荷载（特殊荷载）7.1概述荷载组合基本组合标准组合准永久组合正常使用极限状态下的承载力验算正常使用极限状态下的变形验算，不记入风荷载和地震作用水平荷载较大的建筑物、挡土墙等，承载力极限状态下的稳定验算7.1概述荷载组合基本组合标准组合准永久组合正常使用极限状7.1概述民用建筑楼面均布活荷载的代表值类别住宅宿舍办公室教室试验室食堂餐厅礼堂剧场影院商店车站机场大厅健身房舞台书库档案库标准值(KN/m2)组合值系数c准永久值系数q2.02.53.03.54.05.00.70.70.70.70.70.90.40.50.50.30.50.50.87.1概述民用建筑楼面均布活荷载的代表值类别住宅宿舍办7.2基础埋置深度原则：在满足承载力的条件下尽量浅埋基本要求：除岩石以外，D大于50cm（表土扰动，植物，冻融，冲蚀）基础顶距离表土大于10cm，保护桥要求在冲刷深度以下其它控制因素7.2基础埋置深度原则：在满足承载力的条件下尽量浅埋基本要7.2基础埋置深度1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形基础埋深不宜小于建筑物高度的1/15地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便于维修基础埋深不同时

(1)主楼与裙房，高度不同,分期施工设置后浇带

(2)台阶式相连,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，并且要严格限制支护的水平位移。7.2基础埋置深度1建筑物的用途、结构类型及荷载性质与大7.2基础埋置深度2工程地质和水文地质条件尽量在地下水位以上,否则开挖降水,费用大有承压水时，防止承压水顶破基底基坑7.2基础埋置深度2工程地质和水文地质条件尽量在地下水位7.2基础埋置深度根据土层分布情况确定在满足其他要求下尽量浅埋只有低层房屋可用，否则处理尽量浅埋。但是如h1太小就为IIh1<2m基底在好土；h1=2m~4m高楼好土，低楼软土；h1>5m桩基或处理；好土软土好土III IIIIV好土软土软土(很深)h17.2基础埋置深度根据土层分布情况确定在满足其他要求下尽量7.2基础埋置深度3地基土的冻胀7.2基础埋置深度3地基土的冻胀7.2基础埋置深度冻土多年冻土（冻结时间3年）季节性冻土发生冻胀的条件（1）土的条件一般是细颗粒土（2）温度条件低于冻结温度（3）水力条件含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严重外因内因土的冻胀性7.2基础埋置深度冻土多年冻土（冻结时间3年）季节性冻土7.2基础埋置深度土的冻胀性衡量指标冻胀性分类平均冻胀率：不冻胀1%弱冻胀1%

<3.5%冻胀3.5%

<6%强冻胀6%

<12%特强冻胀>12%注意：碎石、砂等中粒径小于0.075mm的颗粒含量太高也会导致冻胀新讲义表2-107.2基础埋置深度土的冻胀性衡量指标冻胀性分类平均冻胀率：7.2基础埋置深度考虑冻胀的基础埋深按02规范dminzd-hmaxzd:

设计冻深hmax：容许残留冻土层最大厚度zd=z0zs

zw

ze标准冻深土类别冻胀性环境影响系数Z0标准冻深：北京0.8~1.0m哈尔滨2.0m满洲里2.8m10年的实测最大冻深平均值7.2基础埋置深度考虑冻胀的基础埋深按02规范dmin7.3地基承载力和基础尺寸初步确定极限承载力承载力容许承载力：设计承载力通常所说的承载力指容许承载力7.3地基承载力和基础尺寸初步确定极限承载力承载力容许承载理论公式计算承载力：临界荷载P1/4、P1/3临塑荷载Pcr7.3地基承载力和基础尺寸初步确定阶段1：弹性段阶段2：局部塑性区阶段3：完全破坏段极限荷载Pu（极限承载力）理论公式计算承载力：临界荷载P1/4、P1/3临塑荷载P7.3地基承载力和基础尺寸初步确定q=0dp2zMZmax=0

：Zmax=B/4或B/3

：

Pcr=0dNq+cNcP1/4=BN1/4+0dNq+cNc临界荷载P1/3=BN1/3+0dNq+cNc临塑荷载7.3地基承载力和基础尺寸初步确定q=0dp2zMZm极限荷载（极限承载力）Pu计算1普朗德尔-瑞斯纳公式7.3地基承载力和基础尺寸初步确定q=0dd极限荷载（极限承载力）Pu计算1普朗德尔-瑞斯纳公式72太沙基公式7.3地基承载力和基础尺寸初步确定被动区过渡区刚性核太沙基极限承载力：一个半经验的公式2太沙基公式7.3地基承载力和基础尺寸初步确定被动区过渡3斯凯普顿公式7.3地基承载力和基础尺寸初步确定对于饱和软粘土地基＝0：

条形基础下：普朗德尔-瑞斯纳公式的特例

矩形基础下：斯凯普顿公式3斯凯普顿公式7.3地基承载力和基础尺寸初步确定对于饱和4汉森公式7.3地基承载力和基础尺寸初步确定在原有极限承载力公式上修正：基础形状修正深度修正荷载倾斜修正地面倾斜修正基底倾斜修正4汉森公式7.3地基承载力和基础尺寸初步确定在原有极限承理论公式计算承载力（总结）：临界荷载P1/4、P1/3临塑荷载Pcr极限荷载Pu（极限承载力）普朗特尔-雷斯诺公式太沙基公式斯凯普顿公式汉森公式7.3地基承载力和基础尺寸初步确定理论公式计算承载力（总结）：临界荷载P1/4、P1/3临塑我国规范中取：fa=Mbb+Mdmd+Mcck以临界荷载P1/4为理论基础7.3地基承载力和基础尺寸初步确定1通过公式计算2通过载荷试验确定3通过经验确定GBJ7-89规范：推荐查表方法GB50007-2002规范：取消了相关表格我国规范中取：fa=Mbb+Mdmd+Mcck以临界承载力公式计算：fa=Mbb+Mdmd+Mcck——fa：承载力特征值（设计值）7.3地基承载力和基础尺寸初步确定——Mb、Md、Mc：承载力系数，由k

查表——b：基底宽度，大于6m按6m考虑，对于砂土小于3m按3m考虑——ck：基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力承载力公式计算：fa=Mbb+Mdmd+Mcck——查表计算：7.3地基承载力和基础尺寸初步确定GBJ7-89规范fk=ff0——fk：承载力标准值——f0：承载力基本值（查表）——f：承载力修正系数变异系数粘性土e、IL粉土e、w砂土N63.5淤泥w查表计算：7.3地基承载力和基础尺寸初步确定GBJ7-897.3地基承载力和基础尺寸初步确定fa=fak+b(b-3)+dm(d-0.5)进行深度和宽度修正：fak：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）b、d

：宽度和埋深修正系数

：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b

：大于6m按6m考虑，小于3m按3m考虑7.3地基承载力和基础尺寸初步确定fa=fak+b(b7.3地基承载力和基础尺寸初步确定基础尺寸初步确定：GFdF

——作用在顶面的荷载，kNG

——基础及台阶上填土总重，kNA

——基底面积，m2G

——平均重度，一般取20kN/m3d

——基础埋深，mf=fak+dm(d-0.5)

——暂不做宽度修正单独基础，中心荷载7.3地基承载力和基础尺寸初步确定基础尺寸初步确定：GFd7.3地基承载力和基础尺寸初步确定GFd条形基础，中心荷载偏心荷载时：将上面计算的A

或b

扩大至1.1~1.4倍根据A

可初步确定b

和L7.3地基承载力和基础尺寸初步确定GFd条形基础，中心荷载7.4地基承载力验算和变形验算1持力层承载力验算：根据初步确定的埋深d与b，确定f承载力验算7.4地基承载力验算和变形验算1持力层承载力验算：根据初偏心荷载时：7.4地基承载力验算和变形验算pmax1.2f高层建筑(筏,箱基)：pmin0考虑地震可能出现e>b/6,此时允许pmin<0，但0应力区不能超过25%blN=F+G要求：偏心荷载时：7.4地基承载力验算和变形验算pmax1.2以条形面积为例beNe<b/6:梯形beNe>b/6:三角形偏心荷载时：7.4地基承载力验算和变形验算以条形面积为例beNe<b/6:梯形beNe>b/6:偏心荷载时：7.4地基承载力验算和变形验算blN=F+G增加面积AA不变，改变b和

l，具体看偏心方向采用不对称柱若不满足承载力要求，则考虑：偏心荷载时：7.4地基承载力验算和变形验算blN=F+G增7.4地基承载力验算和变形验算2软弱下卧层承载力验算：F

pdzpcz软土Es1Es2注意：下卧层承载力f只做深度修正条基无后一项扩散角可查表7.4地基承载力验算和变形验算2软弱下卧层承载力验算：F3其它验算：水平荷载较大时，稳定验算建筑在斜坡上时，稳定验算抗震验算7.4地基承载力验算和变形验算后面介绍PhPv3其它验算：水平荷载较大时，稳定验算建筑在斜坡上时，稳定验建筑物需满足地基变形要求计算原理：分层总和法部分建筑物可不做变形验算沉降量、沉降差、倾斜等7.4地基承载力验算和变形验算新讲义表2-74地基变形验算：计算方法：规范推荐“平均附加应力系数”方法高大钊书中将其称为“应力面积法”注意：荷载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荷载建筑物需满足地基变形要求计算原理：分层总和法部分建筑物可不做7.4地基承载力验算和变形验算dzizi-10i沉降不满足时，需要：增大尺寸(减少p0)增加埋深(减少p0),尤其增加地下室-补偿基础地基处理调整荷载7.4地基承载力验算和变形验算dzizi-10i沉降不满足7.5抗震设计7.5.1概述7.5.2地基抗震验算7.5.3饱和砂土与粉土的振动液化7.5.4抗震设计要点7.5抗震设计7.5.1概述7.5.1概述地震定义：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唐山地震：24万人关东地震：大火、龙卷风阪神地震地震类型构造地震：占90%火山地震陷落地震激发地震：水库诱发、核爆炸甘肃地震：20万人7.5抗震设计苏门答腊地震：>20万人7.5.1概述地震定义：由内力地质作用和外力地质作用引起的1995年阪神地震1995年1月17日，日本兵库县南部阪神－淡路地区发生了里氏7.2级强烈地震，死5438人，伤24523人，直接经济损失约800亿美元。震区的大开等多个地铁车站遭到严重的破坏。现代地下结构在地震中遭到严重破坏的第一个实例。地震：严重的自然灾害7.5抗震设计1995年阪神地震1995年1月17日，日本兵库县南部阪神－震源：发生地震的部位震中：震源在地面的投影震中距：地面上某一点到震中的距离震源深度：震源到震中距离。深度<60km，浅源地震；占95%以上7.5抗震设计震源：发生地震的部位震中：震源在地震波：1体波：在地球内传播2面波：在只限于在地球表面传播，由体波反射所形成的次生波。振幅大，破坏力大纵波：又称压力波或P波，破坏力小，速度快横波：又称剪切波或S波，破坏力大，速度慢瑞利波：又称R波，在地表作椭圆运动乐甫波：又称L波，在地表作蛇行摆动传播速度：纵波>横波>面波7.5抗震设计地震波：1体波：在地球内传播2面波：在只限于在地球表面传震级：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M:

震级A:

标准地震仪在距震中100km处记录的以微米为单位记录的最大水平地动位移（单幅值）里希特（Richter)—里氏M<2:无感2<M<4:有感M>5：破坏M>7：强烈一般1<M<8.5，震级增加一级能量增加30倍左右7.5抗震设计上限?震级：表示地震本身强度大小的等级，M:震级里希特（Rich烈度：地面及建筑物受地震影响的强烈的程度烈度大小：12度（中国）比震中烈度低一度：近震比震中烈度低2度及以上：远震震级震源深度距震中距离场地岩土情况与等有关7.5抗震设计烈度：地面及建筑物受地震影响的强烈的程度烈度大小：12度（中7.5抗震设计地震烈度的定量描述极其复杂烈度地震现象1~2度人们一般没感觉，只有地震仪才能记录到3度室内少数人感觉到轻微震动4~5度人们有不同程度的感觉6度人行不稳，器血倾斜，房屋出现裂缝，少数受到坡坏7~8度人立不住，大部分房屋遭到破坏，高大烟囱可以断裂，有时有喷砂冒水现象9~10度房屋严重破坏，地表烈缝很多，湖泊水库中有大浪，部分铁轨弯曲、变形11~12度房屋普遍倒坍，地面变形严重，造成巨大的自然灾害地震烈度表7.5抗震设计地震烈度的定量烈度地震现象1~2度人们一般没基本烈度：一个地区今后一定时期内，一般场地条件下可能遭遇的最大地震烈度。目前我国基本上取50年超越概率为10％的烈度值作为基本烈度抗震设防烈度：一个地区作为抗震设防依据的烈度设计烈度：各类不同建筑物抗震设计所采用的烈度甲类构造物：专门设计，采用特殊抗震措施。乙类构造物：烈度提高一度丙类构造物：按设防烈度丁类构造物：降低一度（6度时不降）一般6度以下可不进行地震作用计算7.5抗震设计基本烈度：一个地区今后一定时期内，一般场地条件下可能遭遇的最场地土类型场地覆盖层厚度建筑场地类别：ⅠⅡⅢⅣ场地土类型中硬坚硬中软软弱根据土层剪切波速划分7.5抗震设计建筑场地类别：场地土类型场地覆盖层厚度建筑场地类别：ⅠⅡⅢⅣ场地土类地震震害：地震液化地震滑坡和地裂软土震陷7.5抗震设计地震震害：地震液化地震滑坡和地裂软土震陷7.5抗震设计7.5抗震设计抗震承载力：pE=s

f

s=1~1.5（软~硬），抗震承载力提高系数，可查表

在动荷载作用下，动强度有所高特殊荷载，安全系数可降低7.5.2地基抗震验算7.5抗震设计抗震承载力：pE=sfs=17.5抗震设计地震作用（地震力）计算：FE=GeqGeq－等效重力荷载：单层=Ge，多层=0.85Ge

－相应于结构物基本周期

T的地震影响系数7.5抗震设计地震作用（地震力）计算：FE=GeqGeq7.5抗震设计地震影响系数：T(s)3Tg

00.1max0.45max我国规范，查图T

－结构物的基本周期Tg

－场地的特征周期取决于场地类别（Ⅰ~Ⅳ）

地震类型（近震，远震）内因外因max

－与地震烈度有关=0.04~0.32（6~9度）?7.5抗震设计地震影响系数：T(s)3Tg00.17.5抗震设计基底压力计算：GGEdFE

beN将地震作用等效为惯性力,按静荷载分析计算——拟静力法验算要求：0应力面积25%GE

－结构的总重力荷载G

－基础与周围土的混合重FE

、M－地震惯性力和力矩M

7.5抗震设计基底压力计算：GGEdFEbeN将地震液化：7.5.3饱和砂土与粉土的振动液化对于饱和松砂、细砂，在振动荷载下(剪切力)土有由松变密的趋势。这个过程中，由于水来不及排走，颗粒在一段时间内处于悬浮状态。有效应力变为零，抗剪强度丧失——液化液化条件：饱和；松散；细砂或粉土注意：粘土有粘聚力c,不易液化密砂,不液化埋深15m以下，一般不液化7.5抗震设计地震液化：7.5.3饱和砂土与粉土的振动液化对于饱和松砂、液化机理示意7.5抗震设计液化机理示意7.5抗震设计地基液化可能性判断方法7.5抗震设计1规范法2抗液化剪应力法（H.B.Seed）3动力反应分析法4概率统计法（谷本喜一）地基液化可能性判断方法7.5抗震设计1规范法规范推荐的地基液化可能性判断方法1初步判别2标准贯入试验判别若初步判别为不液化土，可不进行第二步判别7.5抗震设计规范推荐的地基液化可能性判断方法1初步判别若初步判别为不液以下情况不液化：第四纪晚更新世(Q3)烈度为6度小于0.005mm（粘粒）的百分率：

7度：不少于10％

8度：不少于13％

9度：不少于16％非液化土层du很厚,地下水位dw很深，即满足下列条件之一则不液化：

du>d0+db-2dw>d0+db-3

du+dw>1.5d0+2db-4.5

1初步判别地面以下15米内有饱和砂土、粉土，要进行初判7.5抗震设计以下情况不液化：1初步判别地面以下15米内有饱和砂土、粉土2标准贯入试验判别对于初步判别为液化的土，进一步判断ds－标惯点深度；dw－地下水深度；c

－粘粒含量（去掉百分号），小于3时取c

＝3；N0－基准标惯击数，可查表N63.5<NcrN63.5Ncr液化不液化7.5抗震设计2标准贯入试验判别对于初步判别为液化的土，进一步判断ds－地基土液化的等级已判断为液化土的地基，要进一步判断地基的液化等级。轻微ILE=0~5中等ILE=5~15严重ILE>157.5抗震设计液化指数ILENi<Ncr才计入地基土液化的等级已判断为液化土的地基，要进一步判断地基的液化抗震设计基本原则：7.5.4抗震设计要点加大埋深；增强地基、上部结构整体性抗震设计规范：拟静力法1以预防为主“小震不坏，大震不倒”2选择有利地形

选择较好场地；使建筑物基本周期避开地层特征周期（卓越周期）3做好基础设计7.5抗震设计抗震设计基本原则：7.5.4抗震设计要点加大埋深；增强地基防止液化的工程措施：全部消除液化沉降的措施

采用桩基；深基础；加密法；挖除全部可液化土层部分消除液化沉降的措施加密；挖除减小液化不均匀沉降危害的措施减小埋深，离开液化土层；箱基、筏基、十字交叉基础；增加上部结构刚度、近对称7.5抗震设计防止液化的工程措施：全部消除液化沉降的措施采用桩基；部分7.6基础结构设计刚性基础（无筋扩展基础）1:1.0–1:2.0Fbth0有刚性角要求新讲义表2-87.6基础结构设计刚性基础（无筋扩展基础）1:1.0–7.6基础结构设计FFFF安全不安全安全浪费7.6基础结构设计FFFF安全不安全安全浪费7.6基础结构设计一层台阶两层台阶锥形断面7.6基础结构设计一层台阶两层台阶锥形断面7.6基础结构设计柔性基础（扩展基础）冲切弯曲2121纯剪斜压7.6基础结构设计柔性基础（扩展基础）冲切弯曲2121纯剪7.6基础结构设计单独基础抗冲切验算45ob0h0h0bh0h0l0lpe为地基净反力Ac为阴影面积bp冲切锥的中线Fl

[V]Fl

=peAc[V]=0.7hftbph0其中：中心荷载7.6基础结构设计单独基础抗冲切验算45ob0h0h0bh7.6基础结构设计偏心受荷时：45ob0h0h0bh0h0l0l偏心荷载对危险部位进行冲切验算原理同上注意：冲切验算控制扩展基础的高度M7.6基础结构设计偏心受荷时：45ob0h0h0bh0h07.6基础结构设计抗弯验算抗弯验算控制扩展基础的配筋7.6基础结构设计抗弯验算抗弯验算控制扩展基础的配筋7.7共同作用概念常规设计上部结构、基础、地基分开考虑共同作用举例适应变形能力强，内力大适应变形能力差，内力小7.7共同作用概念常规设计上部结构、基础、地基分开考虑共同7.8减轻不均匀沉降危害的措施建筑措施体型简单设沉降缝结构措施减轻自重，如摩天大楼，钢结构采用筏基、箱基等整体性好的基础施工措施坑底土保护，坑底20cm保护层适当安排施工顺序广州某工程清华主楼7.8减轻不均匀沉降危害的措施建筑措施体型简单设沉降缝结构本章小结7.1概述7.2基础埋置深度7.3地基承载力和基础尺寸初步确定7.4地基承载力验算和变形验算7.5抗震设计7.6基础结构设计7.7共同作用概念7.8减轻不均匀沉降危害的措施本章小结7.1概述按基础刚度分无筋扩展基础（刚性基础）单独（独立）基础、条形基础、筏型基础、箱型基础、壳型基础····按结构形式分扩展基础（柔性基础）浅基础的类型按基础刚度分无筋扩展基础（刚性基础）单独（独立）基础、条形基础设计步骤：1计算各土层的承载力2确定基础埋深3根据承载力初步确定基础尺寸4地基承载力验算、稳定验算5地基变形验算6基础结构设计冲切验算抗弯验算刚性角？刚性基础扩展基础通过公式计算通过载荷试验确定通过经验确定基础设计步骤：1计算各土层的承载力2确定基础埋深3根据第七章天然地基上的浅基础设计第七章天然地基上的浅基础设计7.1概述7.2基础埋置深度7.3地基承载力和基础尺寸初步确定7.4地基承载力验算和变形验算7.5抗震设计7.6基础结构设计7.7共同作用概念7.8减轻不均匀沉降危害的措施本章目录7.1概述本章目录7.1概述几个概念：d基础地基埋深7.1概述几个概念：d基础地基埋深7.1概述基础类型：天然地基上的浅基础桩基础人工地基上的浅基础深基础换土垫层，水泥土桩、碎石桩复合地基等人工地基：埋深>5m特殊方法施工考虑侧壁阻力作用沉井基础沉箱基础桩基础也属深基础浅基础：埋深小于5m，或者埋深大于5m，但是小于基础宽度。两侧（四周）的摩阻力忽略不计。所以不是简单的深浅概念。7.1概述基础类型：天然地基上的浅基础桩基础人工地基上的浅7.1概述FdG主要受力层持力层（受力层）下卧层条形基础3b独立基础1.5b且5m（二层以下民用建筑除外）主要受力层深度：7.1概述FdG主要受力层持力层（受力层）下卧层条形基础浅基础的类型按基础刚度分无筋扩展基础（刚性基础）

单独基础（独立基础）、条形基础、筏型基础、箱型基础、壳型基础····按结构形式分扩展基础（柔性基础）7.1概述浅基础的类型按基础刚度分无筋扩展基础（刚性基础）单独基础（按基础刚度分

无筋扩展基础扩展基础(柔性基础)1:1.0–1:2.0与材料和荷载有关Fbth0F

砖、石、灰土，素混凝土材料抗拉强度很低要求基础台阶宽高比（刚性角）符合一定条件钢筋混凝土要满足抗弯、抗剪和抗冲切等结构要求7.1概述按基础刚度分无筋扩展基础扩展基础(柔性基础)1:1.0按基础结构形式分1单独基础2条形基础7.1概述按基础结构形式分1单独基础2条形基础7.1概述3十字交叉基础——条形基础的变种7.1概述3十字交叉基础——条形基础的变种7.1概述4筏形（筏板）基础7.1概述4筏形（筏板）基础7.1概述底板外墙内墙5箱形基础由底板、墙和顶板形成箱，整体性更好7.1概述底板外墙内墙5箱形基础由底板、墙和顶板形成箱，整体性更好76壳体基础高耸建筑物7.1概述6壳体基础高耸建筑物7.1概述7.1概述设计要求满足：承载力、变形要求设计内容确定：埋深、型式、结构尺寸（长宽高）、材料验算：承载力、变形、结构本身强度设计规范1《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）2《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）7.1概述设计要求满足：承载力、变形要求设计内容确定：埋深7.1概述设计等级02规范：设计等级甲级乙级丙级设计方法允许（容许）承载力设计方法极限状态设计方法承载能力极限状态正常使用极限状态7.1概述设计等级02规范：设计等级甲级乙级丙级设计方法允7.1概述荷载规定荷载分类永久荷载可变荷载偶然荷载（特殊荷载）：爆炸力、撞击力《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）荷载的标准值荷载的准永久值7.1概述荷载规定荷载永久荷载可变荷载偶然荷载（特殊荷载）7.1概述荷载组合基本组合标准组合准永久组合正常使用极限状态下的承载力验算正常使用极限状态下的变形验算，不记入风荷载和地震作用水平荷载较大的建筑物、挡土墙等，承载力极限状态下的稳定验算7.1概述荷载组合基本组合标准组合准永久组合正常使用极限状7.1概述民用建筑楼面均布活荷载的代表值类别住宅宿舍办公室教室试验室食堂餐厅礼堂剧场影院商店车站机场大厅健身房舞台书库档案库标准值(KN/m2)组合值系数c准永久值系数q2.02.53.03.54.05.00.70.70.70.70.70.90.40.50.50.30.50.50.87.1概述民用建筑楼面均布活荷载的代表值类别住宅宿舍办7.2基础埋置深度原则：在满足承载力的条件下尽量浅埋基本要求：除岩石以外，D大于50cm（表土扰动，植物，冻融，冲蚀）基础顶距离表土大于10cm，保护桥要求在冲刷深度以下其它控制因素7.2基础埋置深度原则：在满足承载力的条件下尽量浅埋基本要7.2基础埋置深度1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形基础埋深不宜小于建筑物高度的1/15地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便于维修基础埋深不同时

(1)主楼与裙房，高度不同,分期施工设置后浇带

(2)台阶式相连,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，并且要严格限制支护的水平位移。7.2基础埋置深度1建筑物的用途、结构类型及荷载性质与大7.2基础埋置深度2工程地质和水文地质条件尽量在地下水位以上,否则开挖降水,费用大有承压水时，防止承压水顶破基底基坑7.2基础埋置深度2工程地质和水文地质条件尽量在地下水位7.2基础埋置深度根据土层分布情况确定在满足其他要求下尽量浅埋只有低层房屋可用，否则处理尽量浅埋。但是如h1太小就为IIh1<2m基底在好土；h1=2m~4m高楼好土，低楼软土；h1>5m桩基或处理；好土软土好土III IIIIV好土软土软土(很深)h17.2基础埋置深度根据土层分布情况确定在满足其他要求下尽量7.2基础埋置深度3地基土的冻胀7.2基础埋置深度3地基土的冻胀7.2基础埋置深度冻土多年冻土（冻结时间3年）季节性冻土发生冻胀的条件（1）土的条件一般是细颗粒土（2）温度条件低于冻结温度（3）水力条件含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严重外因内因土的冻胀性7.2基础埋置深度冻土多年冻土（冻结时间3年）季节性冻土7.2基础埋置深度土的冻胀性衡量指标冻胀性分类平均冻胀率：不冻胀1%弱冻胀1%

<3.5%冻胀3.5%

<6%强冻胀6%

<12%特强冻胀>12%注意：碎石、砂等中粒径小于0.075mm的颗粒含量太高也会导致冻胀新讲义表2-107.2基础埋置深度土的冻胀性衡量指标冻胀性分类平均冻胀率：7.2基础埋置深度考虑冻胀的基础埋深按02规范dminzd-hmaxzd:

设计冻深hmax：容许残留冻土层最大厚度zd=z0zs

zw

ze标准冻深土类别冻胀性环境影响系数Z0标准冻深：北京0.8~1.0m哈尔滨2.0m满洲里2.8m10年的实测最大冻深平均值7.2基础埋置深度考虑冻胀的基础埋深按02规范dmin7.3地基承载力和基础尺寸初步确定极限承载力承载力容许承载力：设计承载力通常所说的承载力指容许承载力7.3地基承载力和基础尺寸初步确定极限承载力承载力容许承载理论公式计算承载力：临界荷载P1/4、P1/3临塑荷载Pcr7.3地基承载力和基础尺寸初步确定阶段1：弹性段阶段2：局部塑性区阶段3：完全破坏段极限荷载Pu（极限承载力）理论公式计算承载力：临界荷载P1/4、P1/3临塑荷载P7.3地基承载力和基础尺寸初步确定q=0dp2zMZmax=0

：Zmax=B/4或B/3

：

Pcr=0dNq+cNcP1/4=BN1/4+0dNq+cNc临界荷载P1/3=BN1/3+0dNq+cNc临塑荷载7.3地基承载力和基础尺寸初步确定q=0dp2zMZm极限荷载（极限承载力）Pu计算1普朗德尔-瑞斯纳公式7.3地基承载力和基础尺寸初步确定q=0dd极限荷载（极限承载力）Pu计算1普朗德尔-瑞斯纳公式72太沙基公式7.3地基承载力和基础尺寸初步确定被动区过渡区刚性核太沙基极限承载力：一个半经验的公式2太沙基公式7.3地基承载力和基础尺寸初步确定被动区过渡3斯凯普顿公式7.3地基承载力和基础尺寸初步确定对于饱和软粘土地基＝0：

条形基础下：普朗德尔-瑞斯纳公式的特例

矩形基础下：斯凯普顿公式3斯凯普顿公式7.3地基承载力和基础尺寸初步确定对于饱和4汉森公式7.3地基承载力和基础尺寸初步确定在原有极限承载力公式上修正：基础形状修正深度修正荷载倾斜修正地面倾斜修正基底倾斜修正4汉森公式7.3地基承载力和基础尺寸初步确定在原有极限承理论公式计算承载力（总结）：临界荷载P1/4、P1/3临塑荷载Pcr极限荷载Pu（极限承载力）普朗特尔-雷斯诺公式太沙基公式斯凯普顿公式汉森公式7.3地基承载力和基础尺寸初步确定理论公式计算承载力（总结）：临界荷载P1/4、P1/3临塑我国规范中取：fa=Mbb+Mdmd+Mcck以临界荷载P1/4为理论基础7.3地基承载力和基础尺寸初步确定1通过公式计算2通过载荷试验确定3通过经验确定GBJ7-89规范：推荐查表方法GB50007-2002规范：取消了相关表格我国规范中取：fa=Mbb+Mdmd+Mcck以临界承载力公式计算：fa=Mbb+Mdmd+Mcck——fa：承载力特征值（设计值）7.3地基承载力和基础尺寸初步确定——Mb、Md、Mc：承载力系数，由k

查表——b：基底宽度，大于6m按6m考虑，对于砂土小于3m按3m考虑——ck：基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力承载力公式计算：fa=Mbb+Mdmd+Mcck——查表计算：7.3地基承载力和基础尺寸初步确定GBJ7-89规范fk=ff0——fk：承载力标准值——f0：承载力基本值（查表）——f：承载力修正系数变异系数粘性土e、IL粉土e、w砂土N63.5淤泥w查表计算：7.3地基承载力和基础尺寸初步确定GBJ7-897.3地基承载力和基础尺寸初步确定fa=fak+b(b-3)+dm(d-0.5)进行深度和宽度修正：fak：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）b、d

：宽度和埋深修正系数

：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b

：大于6m按6m考虑，小于3m按3m考虑7.3地基承载力和基础尺寸初步确定fa=fak+b(b7.3地基承载力和基础尺寸初步确定基础尺寸初步确定：GFdF

——作用在顶面的荷载，kNG

——基础及台阶上填土总重，kNA

——基底面积，m2G

——平均重度，一般取20kN/m3d

——基础埋深，mf=fak+dm(d-0.5)

——暂不做宽度修正单独基础，中心荷载7.3地基承载力和基础尺寸初步确定基础尺寸初步确定：GFd7.3地基承载力和基础尺寸初步确定GFd条形基础，中心荷载偏心荷载时：将上面计算的A

或b

扩大至1.1~1.4倍根据A

可初步确定b

和L7.3地基承载力和基础尺寸初步确定GFd条形基础，中心荷载7.4地基承载力验算和变形验算1持力层承载力验算：根据初步确定的埋深d与b，确定f承载力验算7.4地基承载力验算和变形验算1持力层承载力验算：根据初偏心荷载时：7.4地基承载力验算和变形验算pmax1.2f高层建筑(筏,箱基)：pmin0考虑地震可能出现e>b/6,此时允许pmin<0，但0应力区不能超过25%blN=F+G要求：偏心荷载时：7.4地基承载力验算和变形验算pmax1.2以条形面积为例beNe<b/6:梯形beNe>b/6:三角形偏心荷载时：7.4地基承载力验算和变形验算以条形面积为例beNe<b/6:梯形beNe>b/6:偏心荷载时：7.4地基承载力验算和变形验算blN=F+G增加面积AA不变，改变b和

l，具体看偏心方向采用不对称柱若不满足承载力要求，则考虑：偏心荷载时：7.4地基承载力验算和变形验算blN=F+G增7.4地基承载力验算和变形验算2软弱下卧层承载力验算：F

pdzpcz软土Es1Es2注意：下卧层承载力f只做深度修正条基无后一项扩散角可查表7.4地基承载力验算和变形验算2软弱下卧层承载力验算：F3其它验算：水平荷载较大时，稳定验算建筑在斜坡上时，稳定验算抗震验算7.4地基承载力验算和变形验算后面介绍PhPv3其它验算：水平荷载较大时，稳定验算建筑在斜坡上时，稳定验建筑物需满足地基变形要求计算原理：分层总和法部分建筑物可不做变形验算沉降量、沉降差、倾斜等7.4地基承载力验算和变形验算新讲义表2-74地基变形验算：计算方法：规范推荐“平均附加应力系数”方法高大钊书中将其称为“应力面积法”注意：荷载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荷载建筑物需满足地基变形要求计算原理：分层总和法部分建筑物可不做7.4地基承载力验算和变形验算dzizi-10i沉降不满足时，需要：增大尺寸(减少p0)增加埋深(减少p0),尤其增加地下室-补偿基础地基处理调整荷载7.4地基承载力验算和变形验算dzizi-10i沉降不满足7.5抗震设计7.5.1概述7.5.2地基抗震验算7.5.3饱和砂土与粉土的振动液化7.5.4抗震设计要点7.5抗震设计7.5.1概述7.5.1概述地震定义：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唐山地震：24万人关东地震：大火、龙卷风阪神地震地震类型构造地震：占90%火山地震陷落地震激发地震：水库诱发、核爆炸甘肃地震：20万人7.5抗震设计苏门答腊地震：>20万人7.5.1概述地震定义：由内力地质作用和外力地质作用引起的1995年阪神地震1995年1月17日，日本兵库县南部阪神－淡路地区发生了里氏7.2级强烈地震，死5438人，伤24523人，直接经济损失约800亿美元。震区的大开等多个地铁车站遭到严重的破坏。现代地下结构在地震中遭到严重破坏的第一个实例。地震：严重的自然灾害7.5抗震设计1995年阪神地震1995年1月17日，日本兵库县南部阪神－震源：发生地震的部位震中：震源在地面的投影震中距：地面上某一点到震中的距离震源深度：震源到震中距离。深度<60km，浅源地震；占95%以上7.5抗震设计震源：发生地震的部位震中：震源在地震波：1体波：在地球内传播2面波：在只限于在地球表面传播，由体波反射所形成的次生波。振幅大，破坏力大纵波：又称压力波或P波，破坏力小，速度快横波：又称剪切波或S波，破坏力大，速度慢瑞利波：又称R波，在地表作椭圆运动乐甫波：又称L波，在地表作蛇行摆动传播速度：纵波>横波>面波7.5抗震设计地震波：1体波：在地球内传播2面波：在只限于在地球表面传震级：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M:

震级A:

标准地震仪在距震中100km处记录的以微米为单位记录的最大水平地动位移（单幅值）里希特（Richter)—里氏M<2:无感2<M<4:有感M>5：破坏M>7：强烈一般1<M<8.5，震级增加一级能量增加30倍左右7.5抗震设计上限?震级：表示地震本身强度大小的等级，M:震级里希特（Rich烈度：地面及建筑物受地震影响的强烈的程度烈度大小：12度（中国）比震中烈度低一度：近震比震中烈度低2度及以上：远震震级震源深度距震中距离场地岩土情况与等有关7.5抗震设计烈度：地面及建筑物受地震影响的强烈的程度烈度大小：12度（中7.5抗震设计地震烈度的定量描述极其复杂烈度地震现象1~2度人们一般没感觉，只有地震仪才能记录到3度室内少数人感觉到轻微震动4~5度人们有不同程度的感觉6度人行不稳，器血倾斜，房屋出现裂缝，少数受到坡坏7~8度人立不住，大部分房屋遭到破坏，高大烟囱可以断裂，有时有喷砂冒水现象9~10度房屋严重破坏，地表烈缝很多，湖泊水库中有大浪，部分铁轨弯曲、变形11~12度房屋普遍倒坍，地面变形严重，造成巨大的自然灾害地震烈度表7.5抗震设计地震烈度的定量烈度地震现象1~2度人们一般没基本烈度：一个地区今后一定时期内，一般场地条件下可能遭遇的最大地震烈度。目前我国基本上取50年超越概率为10％的烈度值作为基本烈度抗震设防烈度：一个地区作为抗震设防依据的烈度设计烈度：各类不同建筑物抗震设计所采用的烈度甲类构造物：专门设计，采用特殊抗震措施。乙类构造物：烈度提高一度丙类构造物：按设防烈度丁类构造物：降低一度（6度时不降）一般6度以下可不进行地震作用计算7.5抗震设计基本烈度：一个地区今后一定时期内，一般场地条件下可能遭遇的最场地土类型场地覆盖层厚度建筑场地类别：ⅠⅡⅢⅣ场地土类型中硬坚硬中软软弱根据土层剪切波速划分7.5抗震设计建筑场地类别：场地土类型场地覆盖层厚度建筑场地类别：ⅠⅡⅢⅣ场地土类地震震害：地震液化地震滑坡和地裂软土震陷7.5抗震设计地震震害：地震液化地震滑坡和地裂软土震陷7.5抗震设计7.5抗震设计抗震承载力：pE=s

f

s=1~1.5（软~硬），抗震承载力提高系数，可查表

在动荷载作用下，动强度有所高特殊荷载，安全系数可降低7.5.2地基抗震验算7.5抗震设计抗震承载力：pE=sfs=17.5抗震设计地震作用（地震力）计算：FE=GeqGeq－等效重力荷载：单层=Ge，多层=0.85Ge

－相应于结构物基本周期

T的地震影响系数7.5抗震设计地震作用（地震力）计算：FE=GeqGeq7.5抗震设计地震影响系数：T(s)3Tg

00.1max0.45max我国规范，查图T

－结构物的基本周期Tg

－场地的特征周期取决于场地类别（Ⅰ~Ⅳ）

地震类型（近震，远震）内因外因max

－与地震烈度有关=0.04~0.32（6~9度）?7.5抗震设计地震影响系数：T(s)3Tg00.17.5抗震设计基底压力计算：GGEdFE

beN将地震作用等效为惯性力,按静荷载分析计算——拟静力法验算要求：0应力面积25%GE

－结构的总重力荷载G

－基础与周围土的混合重FE

、M－地震惯性力和力矩M

7.5抗震设计基底压力计算：GGEdFEbeN将地震液化：7.5.3饱和砂土与粉土的振动液化对于饱和松砂、细砂，在振动荷载下(剪切力)土有由松变密的趋势。这个过程中，由于水来不及排走，颗粒在一段时间内处于悬浮状态。有效应力变为零，抗剪强度丧失——液化液化条件：饱和；松散；细砂或粉土注意：粘土有粘聚力c,不易液化密砂,不液化埋深15m以下，一般不液化7.5抗震设计地震液化：7.5.3饱和砂土与粉土的振动液化对于饱和松砂、液化机理示意7.5抗震设计液化机理示意7.5抗震设计地基液化可能性判断方法7.5抗震设计1规范法2抗液化剪应力法（H.B.Seed）3动力反应分析法4概率统计法（谷本喜一）地基液化可能性判断方法7.5抗震设计1规范法规范推荐的地基液化可能性判断方法1初步判别2标准贯入试验判别若初步判别为不液化土，可