土力学与基础工程-第五章

第五章浅基础设计5.1

概述5.2

基础埋置深度的确定5.3

地基的计算5.4

刚性基础的设计5.5

扩展基础的设计5.6

柱下钢筋混凝土条形基础设计5.7

箱型与筏形基础设计概要5.8

减轻建筑物不均匀沉降的措施

5.1

概述

地基基础设计必须根据建筑物的用途和安全等级、平面布置和上部结构类型，充分考虑建筑场地和地基岩土条件，结合施工条件以及工期、造价等各方面要求，合理选择地基基础方案，因地制宜、精心设计，以保证建筑物的安全和正常使用。一、地基、基础的类型

1、地基、基础的类型天然地基人工地基

浅基础深基础下卧层地基与基础D持力层（受力层）地基基础FG人工地基：加固上部土层，提高承载力。经过地基处理软土大直径钻孔桩风化砂岩及粉砂岩部分风化及不风化泥岩桩基础和深基础新加坡发展银行,四墩,每墩直径5.3m。将荷载传递到下部好土层,承载力高。桩基础二、地基基础方案1）天然地基上的浅基础；2）人工地基上的浅基础；3）天然地基上的深基础(桩基础等)人工地基：加固上部土层，提高土层的承载力，再把基础做在这种经过人工加固后的土层上。这种地基叫做人工地基。桩基础：在地基中打桩，把建筑物支撑在桩台上，建筑物的荷载由桩传到地基深处较为坚实的土层。这种基础叫做桩基础。深基础：把基础做在地基深处承载力较高的土层上。埋置深度大于5m或大于基础宽度。在计算基础时应该考虑基础侧壁摩擦力的影响。这类基础叫做深基础。

常用浅基础体型不大、结构简单，在计算单个基础时，一般既不遵循上部结构与基础的变形协调条件，也不考虑地基与基础的相互作用。这种简化法也经常用于其它复杂基础的初步设计，称为常规设计。防止地基土发生剪切破坏和丧失稳定性，应具有足够的安全度；控制地基的变形量，使之不超过建筑物的地基特征变形允许值；基础本身应具有足够的强度、刚度和耐久性。地基基础设计的基本原则5.2

天然地基上的浅基础的主要类型做在天然地基上，埋置深度小于5米的一般基础（柱基或墙基）以及埋置深度虽超过5米，但小于基础宽度的大尺寸基础（如箱形基础），在计算中基础的侧面摩擦力不必考虑，统称为天然地基上的浅基础。A、按材料：刚性基础和柔性基础B、按形式：1、单独基础

2、条形基础

3、十字交叉基础

4、筏板基础

5、箱型基础1、刚性基础：指受压极限强度较大，而受弯、受拉极限强度较小的材料所建造的基础。2、柔性基础：指钢筋混凝土基础。利用其抗弯、抗拉性能。不受台阶宽高比限制，可宽基浅埋。独立基础特点：柱下或墙下，土质较好。

条型基础墙下条形基础,柱下（一般是土质差）Stripfoundation特点：基础抗剪刚度较大，调整不均匀沉降，将所承受的荷载较为均匀发布到整个基底面积上。十字交叉基础柱下:土质差,或荷载很大,四面单独基础相互相连。作用：可调整两个方向的不均匀沉降。纵向条形基础横向条形基础筏板基础能跨越地下浅层小洞穴和局部软弱层；提供比较宽敞的地下使用空间；满足不允许出现不均匀沉降的要求。箱型基础有筏、墙和顶板形成箱，整体性更好底板外墙内墙1.防止地基土发生剪切破坏和丧失稳定性，应具有足够的安全度；2.控制地基的变形量，使之不超过建筑物的地基特征变形允许值；3.基础本身应具有足够的强度、刚度和耐久性。1、均要进行承载力计算2、甲级、乙级、不符合要求的丙级还要进行变形验算。符合规定要求的丙级可不进行变形验算。3、特定情况下的还要进行地基稳定性的验算。地基基础设计分甲、乙、丙三个设计等级。三、地基基础设计的基本原则地基基础设计等级设计等级建筑和地基类型甲级重要的工业和民用建筑物；30层以上的高层建筑；体型复杂，层数相差10层的高低层连成一体的建筑物；大面积的多层地下建筑物；对地基变形有特殊要求的建筑物；复杂地质条件下的坡上建筑物；对原有工程影响较大的新建筑物；场地和地基条件复杂的一般建筑物；位于复杂地质条件积软土的二层级以上地下室的基坑工程。乙级除甲、丙级以外丙级场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层级以下工业、民用建筑物；次要的轻型建筑物。四、浅基础设计内容及步骤了解拟建场地工程地质条件的基础上，确定结构形式，合理选择地基基础方案；确定基础埋深；3.进行地基计算；4.进行基础的结构设计；5.绘制施工图。上述过程需要反复进行直至达到满足各项要求！承载力变形稳定性地质、建筑物、技术资料确定各层地基土的承载力（基本值）验算承载力确定基础埋深，浅基础确定基础尺寸验算软弱下卧层承载力沉降验算基础结构的设计：刚性基础：尺寸、材料扩展基础：尺寸、混凝土标号、配筋、冲切等验算1、基础埋置深度

是指基础底面至地面（一般指设计地面）的距离。2、基础埋深选择的意义建筑物的安全和正常使用；基础施工技术措施；施工工期；工程造价。对高层稳定、滑移的影响；地基强度、变形的影响；基础由于冻胀或水影响下的耐久性。3、基础埋深选择的原则在保证建筑物安全、稳定、耐久使用的前提下，应尽量浅埋，以便节省投资，方便施工。除基岩外，一般不宜小于0.5米。另外，基础顶面应底于设计外地面100mm以上，以避免基础外露。5.3

基础埋置深度的确定二、影响基础埋深的因素1、建筑物类型及基础构造：A、类型主要指高层与非高层之分。B、基础构造，针对基础类别、用途等。2、基础上荷载大小及性质：A、荷载大小与地基承载力间的关系导致持力层选择发生变化。B、建筑物类型不同，其所受荷载性质发生变化，从而对基础埋深产生影响。(高层建筑：水平力作用；砖窑：高温作用；冷库：低温作用；受动力荷载基础：对持力层土要求，不宜为饱和疏松的粉细砂)。A、工程地质条件不同，基础的埋深有较大差别，要合理选择持力层以保证建筑物的安全和经济性。B、土层不均匀时可分段采用不同埋深。对建于边坡上的基础（如上图），其埋深应满足下式：取3.5（条形基础)或2.5（距形或圆形基础）3、工程地质条件

4、水文地质条件1、尽量将基础置于地下水位以上。2、防止流砂；3、防止地基因挖土减压而隆起开裂；应控制承压含水层顶面的有效应力大于0。对于埋置于可冻胀土中的基础，其最小埋深应由下式确定：(GB50007-2002）zd—设计冻深；hmax—基底下允许残留冻土层的最大厚度。5、地基土冻胀和融陷条件最小埋深不小于0.5米，且不超过相邻建筑基础的底面，否则，与相邻基础的净距应大于该相邻基础底面高差的1~2倍。6、场地环境条件5.4

地基承载力设计值理论公式法规范法静载荷实验或现场原位实验5.5

地基的计算1、地基承载力验算2、地基变形验算3、地基稳定性验算一、地基承载力计算

1、按持力层的承载力确定基础底面积

2、软弱下卧层的承载力验算持力层基本条件：基底平均压力p不大于持力层承载力的设计值fapfa1、根据持力层承载力确定基础面积1)确定基础尺寸2)验算持力层承载力GFfa1、按地基持力层的承载力计算基底尺寸

设计时，先选定埋深d并初步选择基底尺寸，求得持力层承载力设计值fa

，在按下列条件验算并调整尺寸直至满足设计要求。1）、对于中心受压基础Pk——相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值。fa——修正后的地基承载力特征值-地基承载力设计值。GF矩形基础条形基础注意：1、d为基础平均埋深；

2、地基承载力设计值计算中暂不考虑宽度修正。1）对于中心受压基础涉及到fa的宽度修正

1、先假定B≤3m，不做宽度修正。

2、如果B>3m，则再考虑宽度修正。1）对于中心受压基础2）对于偏心受压基础：同时满足：算法：1、按中心受压计算，求出A0；2、令A=（1.1~1.4）A0；3、验算是否满足P

max≤1.2fa若不满足，再适当调，再验算，直到满足为止。2）对于偏心受压基础：重点讲：例5-1：PAGE1581、对地基土承载力进行修正，将fak转为fa;2、求基础宽度：由基础埋深确定后，即可由公式3、验算：求pk=?是否满足<fa；若不满足；重新计算b值。当地基受力层范围内存在软弱下卧层时，还必须对下卧层进行验算。应力扩散角（表7-14）2、软弱下卧层的承载力验算对于条形基础2、软弱下卧层的承载力验算（一）地基特征变形

1、沉降量：基础某点的沉降值；

2、沉降差：基础两点或相邻柱基中点的沉降量之差；

二、地基变形验算3、倾斜：基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；4、局部倾斜：砌体结构沿纵向6~10m内基础两点的沉降差与其距离的比值。L二、地基变形验算（二）地基变形的控制

1、砖混结构：应控制局部倾斜值小于0.002~0.003；

2、排架结构：应控制柱基的沉降量和沉降差；

3、框架结构：应控制相邻柱基的沉降差；

4、多高层建筑：应控制倾斜值；

5、高耸结构物：应控制倾斜和沉降量；凡属下列情况之一者，尚需验算地基特征变形是否超过允许值：（1）设计等级为甲级的建筑物；（2）表5.2所列范围以外的乙级建筑物；（3）表5.2所列范围以内有下列情况的乙级建筑物：a）地基承载力标准值小于130，且体型复杂的建筑；b）附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大；c）软弱地基上的相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；d）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；（三）地基变形验算范围定义：由砖、素砼等材料建成的基础，无受力钢筋。1、砖基础大放角基础。两皮一收或两皮一收与一皮一收相间。注意对材料的最低要求。2、毛石基础毛石：未经加工整平的石料。注意其构造要求及台阶高宽比要求。3、灰土基础：依体积比分为3：7灰土、2：8灰土，灰土干重度≥14.5~15.5KN/m,容许承载力可达250~300KPa。4、三合土基础。石灰、砂、骨料体积比为1：2：4~1：3：6。5、素混凝土和毛石混凝土基础。5.5

刚性基础设计砖基础混凝土基础二、按构造类型分1、条形基础：长度远大于宽度的基础。2、独立基础。三、刚性基础设计

满足构造要求（可保证抗拉、抗剪强度）剖面设计:根据基础材料和基底压力确定每个台阶的宽高比ΔhΔb某砖混房屋外纵墙，中心受压，室内外高差0.3m，作用在室内地平处的竖向荷载值为Fk=120kN/m,由天然地面起算的基础埋深为0.7m，采用灰土基础，Mu10砖，M5.5水泥砂浆，地基承载力特征值fa=110kpa,ηb=0.3,ηd=1.6。试确定基础宽度，并进行剖面设计。作业：包括：柱下钢筋混凝土单独基础和墙下钢筋混凝土条形基础特点：抗弯、抗剪性能好，可用于宽基浅埋。5.7

钢筋混凝土扩展基础设计

(1)锥形截面基础，边缘高度≥150mm，基础高度≤250mm

时，可做成等厚度板。

(2)基础垫层厚一般取100mm，每边伸出基础50-100mm，

混凝土垫层应为C10。

(3)底板受力钢筋≥Ø10mm，100mm≤间距≤200mm；分布钢筋≥Ø8mm，间距≥300mm;

每延米分布钢筋的面积应≥受力钢筋面积的1/10。

(4)混凝土保护层厚度：有垫层时≥40mm；无垫层≥70mm(5)混凝土强度≥C20。

(6)当基础宽度b≥2.5m时,底板受力钢筋的长度可取0.9b，并交错布置。构造要求阶梯基础，每阶高度300-500mm

基础高度

600mm～900mm为二级阶梯；≥900mm为三级锥形基础边缘高度h≥200mm；

顶部每边放出50mm。构造要求构造要求1、基本形式2、破坏特点（一）破坏形式弯曲破坏冲切破坏斜压破坏纯剪破坏一、柱下钢筋砼单独基础设计1、设计计算内容在计算基础的内力、确定配筋、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压力，应按承载能