天然地基上浅基础的常规设计

1.

天然地基上浅基础

的常规设计§1.1概述§1.2地基、基础与上部结构相互作用的概念§1.3基础设计的基本规定§1.4浅基础的类型及其适应条件§1.5基础埋置深度的选择§1.6地基承载力的确定§1.7基础底面尺寸的确定§1.8地基变形验算及基底尺寸的调整§1.9减轻建筑物不均匀沉降的措施浅基础几个基本概念

浅基础：一般埋置深度在5m左右，能用一般方法施工的基础称为浅基础（四周的摩阻力忽略不计。所以不是简单的深浅概念）。

深基础：当基础需要埋置在较深的土层上，采用特殊方法施工的基础则称为深基础。天然地基上的浅基础方案：当基础埋置深度小于5m,且基础下地基未经过人工处理，这样的地基基础设计方案称为天然地基上的浅基础方案。浅基础§1.1

概述1.1.1基础设计的原则1.1.2基础设计的内容及步骤1.1.3基础设计存在的问题1.1.4发展史浅基础1.1.1基础设计的原则⑴在防止地基剪切破坏和丧失稳定性方面，应具有足够的安全度。⑵控制地基变形量，使建筑物的变形量不超过允许值。⑶基础的形式、构造和尺寸应能适应上部结构构造及使用要求，基础的结构应满足强度、刚度和耐久性的要求。⑷经济合理浅基础1.1.2

基础设计的内容及步骤

⑴根据建筑物传来的荷载大小和地基条件提出基础类型及地基处理的初步方案，并考虑使用要求、施工技术、材料供应和造价等条件，综合分析比较确定；⑵选择基础的埋置深度(d)；⑶确定地基承载力(fa)；⑷根据地基承载力，作用在基础上的荷载，计算确定基础的底面尺寸，必要时进行地基软弱下卧层强度验算；⑸对安全等级为一级或具有特殊情况的二级建筑物、需进行地基变形验算；⑹对建于斜坡上的建筑物，经常承受较大水平荷载的构筑物，需进行地基稳定性验算；⑺确定基础剖面尺寸，进行基础结构和构造设计计算；⑻绘制基础施工图，编写施工说明。

浅基础1.1.3

基础设计存在的问题

浅基础的常规设计：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，这种简化的初步设计称为常规设计。合理设计:地基、基础和上部结构之间必须同时满足

1)静力平衡

2)变形协调两个条件合理设计，还处于研究阶段，一般基础设计仍然采用常规设计方法浅基础2.

设计浅基础一般要妥善处理

五个方面问题(1)充分掌握拟建场地的工程地质条件和地基勘察资料；(2)选择先进的施工技术和经济、可行的地基处理方法；(3)选择基础类型和平面布置方案，并确定地基持力层和基础埋置深度；(4)按地基承载力确定基础底面尺寸，进行必要的地基稳定性和特征变形验算；(5)进行基础结构的内力分析和截面设计，并最后绘制施工详图作出施工说明。

浅基础1.1.4

发展史浅基础浅基础悬空寺悬空寺位于山西浑源县，距大同市65公里，全国重点文物保持单位，是国内仅存的佛、道、儒三教合一的独特寺庙。

浅基础悬空寺§1.2

地基、基础与上部结构相互作用的概念

常规分析方法：常规的建筑结构设计总是把上部结构、基础与地基三者作为彼此离散独立结构单元进行力学分析的。

上部结构基础地基浅基础1.

分析时把框架分离出来后将底层柱脚固定(或铰接于不沉降的基础)，如图

(b)，从而计算在荷载作用下的框架内力。2.

把与求得柱脚反力相等但方向相反的力系作为基础荷载(如图(c))，从而按直线分布假设计算基底反力，这样就不难求得基础截面内力了。3.

进行地基计算时，则将基底反力反向施加于地基(如图(d))，并作为柔性荷载(不考虑基础刚度)来验算地基承载力和基础沉降。

bcd常规分析方法浅基础常规分析方法的缺点地基、基础和上部结构沿接触点(面)分离后，虽然要求满足静力平衡条件，但却完全忽略了三者之间受荷前后的变形连续性。其实，地基、基础和上部结构三者是相互联系成整体来承担荷载而发生变形的。这时，三部分都将按各自的刚度对变形产生相互制约的作用，从而使整个体系的内力(包括柱脚和基底的反力)和变形(包括基础沉降)发生变化。显然，当地基软弱、结构物对不均匀沉降敏感时，上述常规分析结果与实际情况的差别就愈大。浅基础1.2.1地基与基础的相互作用

从以下五个方面进行讨论1）

柔性基础2）

刚性基础3）

架越作用4）基础相对刚度的影响5）

地基非均质性的影响

建筑物基础的沉降、内力以及基底反力的分布，除了与地基因素有关外，还受基础及上部结构的制约。此处只限于考虑基础本身刚度的作用而忽略上部结构的影响。

浅基础1)柔性基础柔性基础的抗弯刚度很小，任一点的荷载传递到基底时不可能向旁边扩散分布，就像直接作用在地基上一样。柔性基础的基底反力分布与作用于基础上的荷载分布完全一致

浅基础2)刚性基础

刚性基础具有非常大的抗弯刚度，受荷后基础不挠曲，因此，原来是平面的基底，沉降后仍然保持平面。

中心荷载下刚性基础基底反力的分布也应该是边缘大、中部小。当荷载偏心时，沉降后基底为一倾斜平面。

浅基础3）架越作用架越作用：刚性基础，在迫使基底沉降趋于均匀的同时，也使基底压力发生由中部向边缘转移。此处把刚性基础能跨越基底中部，将所承担荷载相对集中地传至基底边缘的现象叫做基础的“架越作用”。实际上，由于地基局部剪切破坏，边缘处的接触压力不可能超过一定的数值，因而引起反力的重新分布，基底反力呈马鞍形。在基础的架越作用及土中塑性区反力重分布两个因素的影响下，基底反力分布变得更为复杂。浅基础圆形刚性基础模型底面反力分布图浅基础4)

基础相对刚度的影响

基础架越作用的强弱取决于以下三个因素：⑴基础与地基的相对刚度⑵土的压缩性⑶基底下塑性区的大小

浅基础(a)

表示粘性土地基上相对刚度较大的基础，如土中不存在塑性区或基础范围相对很小时，则基础的架越作用很强。刚性基础基底反力的分布只与基础荷载合力的大小和作用点位置有关，而与荷载的分布情况无关。

基础相对刚度较大情况

浅基础(c)

则表示位于岩石或压缩性很低的地基上抗弯刚度相对很小的基础，其架越作用甚微。

基础荷载与基底反力二者的分布有着明显的一致性基础相对刚度较小情况

浅基础(a)对于相对刚性基础，当荷载合力偏心较大时，相反一侧的基底可能与地基脱离接触。(b)相对柔性基础在远离集中荷载作用点的基底容易出现与地基脱开的现象。

基础和地基脱离情况浅基础5)

地基非均质性的影响

地基土土层分布的变化和非均质性对基础挠曲和内力的影响也很大，应当给予足够的重视。

下面从两种情况进行讨论：⑴地基压缩性不均匀⑵上部荷载分布变化浅基础⑴地基压缩性不均匀的影响浅基础⑵

荷载分布变化的影响浅基础1.2.2

基础与上部结构的相互作用

上部结构的刚度：是指整个上部结构对基础不均匀沉降或挠曲的抵抗能力建筑结构按刚度可分为三类：1.柔性结构2.敏感性结构3.刚性结构浅基础1)柔性结构

以屋架—柱—基础为承重体系的木结构和排架结构是典型的柔性结构。二跨对称排架，设三个柱基的条件相同，由于屋架铰接于柱顶，整个承重体系对基础的不均匀沉降有很大的顺从性，故在图示柱顶荷载作用下发生的柱基沉降差不会引起主体结构附加应力，传给基础的柱荷载也不因此而有所变动。

浅基础2)

敏感性结构

最常见的砖石砌体承重结构和钢筋混凝土框架结构，对基础不均匀沉降的反应都很灵敏，特称之为敏感性结构。

砖石砌体承重结构

整个墙体(地基上的“深梁”)看成“基”，并设想它在顶面上的均布荷载作用下发生纵向挠曲，此时由于架越作用，墙下基底反力将呈与荷载分布不一致的马鞍形，而使墙身产生前述柔性基础所没有的次应力。浅基础2)

敏感性结构

(a)

扩展基础上的框架结构框架结构构件之间的刚性联结，使之在调整地基不均匀沉降的同时，也可使中柱一部荷载向边柱转移，基础转动、梁柱挠曲而出现次应力，严重时可以导致结构的损坏。浅基础(b)条形基础上的框架结构

按柱分离配置的扩展基础改为三柱共用的条形基础(图(b))所示)，则可借助条形基础的抗弯刚度来加强框架结构调整各柱不均匀沉降的能力，并使框架的变形和次应力都得到改善。由于地基、基础和框架三者相互作用的结果，中柱作用于基础的荷载向边柱有所转移，边柱柱脚出现减少基础正向挠曲的力矩增量，使柱间基础的弯矩图上移，从而减少了基础的正弯矩。浅基础(c)

条基上多层框架结构

框架整体刚度和传至基础的柱荷载都随层数增加。在地基沉降和基础挠曲都相应增加的同时，框架与条形基础双方都将发挥与其刚度相适应的作用，共同参与调整地基的不均匀沉降。此时，基础分担内力的比例将随框架层数的增加而降低，简单说，就是出现了基础内力向上部结构转移的现象。浅基础3)

刚性结构烟囱、水塔、高炉、筒仓这类的高耸结构物之下整体配置的独立基础与上部结构浑然一体，使整个体系具有很大的刚度当地基不均匀或在邻近建筑物荷载或地面大面积堆载的影响下，基础转动倾斜，但几乎不会发生相对挠曲。浅基础

随着地基抵抗变形能力的增强，考虑地基—基础—上部结构三者相互作用的意义也将相应降低。可以说：在相互作用中起主导作用的是地基，其次是基础，而上部结构则是在压缩性地基上基础整体刚度有限时起重要作用的因素。结论浅基础§1.3

基础设计的基本规定

基础在上部结构传来荷载及地基反力作用下产生内力，同时在基底压力作用下在地基内产生附加应力和变形。故基础设计不仅要使基础在内力或其它因素作用下本身应具有足够的强度、刚度和耐久性外，还要满足地基的设计要求，使地基具有足够的强度和稳定性，并不产生过大的沉降或不均匀沉降，因而基础设计又统称为地基基础设计。

1.3.1

一般原则浅基础表

3.0.1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与民用建筑30层以上的高层建筑体型复杂，层数相差超过10层的高低层相连成一体建筑物大面积的多层地下建筑物（如地下车库、商场、运动场等）对地基变形有特殊要求的建筑物复杂地质条件的坡上建筑物（包括高边坡）对原有工程影响较大的新建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及软土地区的二层及二层以上地下室的基坑工程乙级除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物丙级场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层以下民用建筑及一般工业建筑物；次要的轻型建筑物1.3.2地基基础设计等级的划分浅基础1.3.3地基基础设计的基本规定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，均应按地基变形规定；3.一些设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算4.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；5.基坑工程应进行稳定验算；6.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。浅基础浅基础强度条件地基变形条件地基强度条件可不作为变形计算设计等级为丙级的建筑物范围地基主

要受力

层情况地基承载力特征值

fak(kPa)60≤fak

<8080≤fak

<100100≤fak

<130130≤fak

<160160≤fak

<200200≤fak

<300各土层坡度(%)≤5≤5≤10≤10≤10≤10建筑

类型砌体承重结构、框

架结构(层数)≤5≤5≤5≤6≤6≤7单层

排架

结构

(6m柱距)单

跨吊车额定

起重量(t)5-1010-1515-2020-3030-5050-100厂房跨度

(m)≤12≤18≤24≤30≤30≤30多

跨吊车额定

起重量(t)3-55-1010-1515-2020-3030-75厂房跨度

(m)≤12≤18≤24≤30≤30≤30烟囱高度(m)≤30≤40≤50≤75≤100水塔高度(m)≤15≤20≤30≤30≤30容积(m3)≤5050-100100-200200-300300-500500-1000浅基础仍须作变形验算的丙级建筑物如有下列情况之一时，仍应作变形验算：⑴地基承载力特征值小于130kpa，且体型复杂的建筑；⑵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不均匀沉降；⑶软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时；⑷相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；⑸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。§1.4

浅基础的类型及其适应条件

基础的作用就是把建筑物的荷载安全可靠地传给地基，保证地基不会发生强度破坏或者产生过大变形，同时还要充分发挥地基的承载能力，因此，基础的结构类型必须根据建筑物的特点(结构型式、荷载的性质和大小等)和地基土层的情况来选定，浅基础的基本结构类型可分为三大类：1）扩展基础2）联合基础3）独立基础

浅基础1)

扩展基础spreadfoundation

上部结构通过墙、柱等承受构件传递的荷载，在其底部横截面上引起的压强通常远大于地基承载力。这就有必要在墙、柱之下设置水平截面向下扩大的基础——扩展基础，以便将墙式柱荷载扩散分布于基础底面，使之满足地基承载力和变形的要求。扩展基础包括配筋或不配筋的条形墙基础和单独柱基础。

浅基础（1）无筋扩展基础(刚性基础)基础材料质量要求台阶宽高比的允许值pk≤100100<pk≤200200<pk≤300混凝土基础C15混凝土1:1.001:1.001:1.25毛石混凝土基础C15混凝土1:1.001:1.251:1.50砖基础砖不低于MU10、砂浆不低于M51:1.501:1.501:1.50毛石基础砂浆不低于M51:1.251:1.50-灰土基础体积比为3:7或2:8的灰土，其最小干密度：

粉土1.55t/m3

粉质粘土1.50t/m3

粘土1.45t/m31:1.251:1.50-三合土基础体积比1:2:4-1:3:6(石灰：砂：骨料)，每层约虚铺220mm，夯至150mm1:1.501:2.00-浅基础毛石基础浅基础灰土地基浅基础灰土地基上砖基础浅基础灰土地基（1）无筋扩展基础(刚性基础)刚性角：与容许的bt／h值相应的角度α称为基础的刚性角。构造形态浅基础基础的构造高度应满足下列要求：

无筋扩展基础一般用于6层和6层以下的民用建筑和承重墙的轻型厂房，超过此范围时，必须验算基础强度，三合土的基础不宜用于4层以上的建筑。无筋扩展基础构造高度浅基础无筋扩展基础的设计浅基础

钢筋混凝土扩展基础的抗弯和抗剪性能良好，可在竖向荷载较大、地基承载力不高以及承受水平力和力矩荷载等情况下使用。由于这类基础的高度不受台阶宽高比的限制，故适宜需要“宽基浅埋”的场合下采用。例如当软土地基的表层具有一定厚度的所谓“硬壳层”、并拟利用该层作为持力层时，便可考虑采用这类基础型式。（2）钢筋混凝土扩展基础浅基础①墙下钢筋混凝土扩展基础浅基础①墙下钢筋混凝土扩展基础浅基础浅基础独立柱基础浅基础独立柱基础浅基础独立柱基础浅基础独立柱基础浅基础柱下条形基础浅基础柱下条形基础基底净反力：扣除基础自重及其上土重后相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积净反力。②柱下钢筋混凝土扩展基础计算浅基础③墙下钢筋混凝土扩展基础构造扩展基础的构造，应符合下列要求：

1.锥形基础的边缘高度，不宜小于200mm；阶梯形基础的每阶高度，宜为300-500mm；

2.垫层的厚度不宜小于70mm，垫层混凝土强度等级应为C10；

3.扩展基础底板受力钢筋的最小直径不宜小于

10mm；间距不宜大于200mm，也不宜小于

100mm。墙下钢筋混凝土条形基础纵向分布钢筋的直径不小于8mm；间距不大于300mm；每延米分布钢筋的面积应不小于受力钢筋面积的1/10。当有垫层时钢筋保护层的厚度不小于40mm；无垫层时不小于70mm；

浅基础③墙下钢筋混凝土扩展基础构造4.混凝土强度等级不应低于C20；5.当柱下钢筋混凝土独立基础的边长和墙下钢筋混凝土条形基础的宽度大于或等于2.5m时，底板受力钢筋的长度可取边长或宽度的0.9倍，并宜交错布置(图8.2.2a)；6.钢筋混凝土条形基础底板在T形及十字形交接处，底板横向受力钢筋仅沿一个主要受力方向通长布置，另一方向的横向受力钢筋可布置到主要受力方向底板宽度1/4处(图8.2.2b)。在拐角处底板横向受力钢筋应沿两个方向布置(图8.2.2c)。

浅基础③墙下钢筋混凝土扩展基础构造浅基础等效梁宽度：2）联合基础(矩形、梯形、联梁式）浅基础独立基础是配置于整个结构物之下的无筋或配筋的单个基础。

常见类型：圆板基础、实体基础、圆环基础、壳体基础。3）独立基础浅基础壳体基础

为改善基础的受力性能，在基础工程中常采用正圆锥壳及其组合型式作为基础的断面，这种基础称为壳体基础。烟囱、水塔、电视塔、贮仓及中、小型高炉等筒形构筑物浅基础§1.5

基础埋置深度的选择

1.基础埋置深度2.基础埋置深度的大小对建筑物影响3.基础埋置深度的原则4.影响基础埋置深度的因素浅基础1.基础埋置深度埋置深度：是指从设计地面(一般从室外地面算起)到基础底面的距离。浅基础2.基础埋置深度的大小对建筑物影响对建筑物的造价、施工措施、施工期限以及保证房屋正常使用等都有影响。埋置太深，会增加房屋造价，埋置太浅，又不能保证建筑物的稳定性。

3.基础埋置深度的确定原则在满足地基稳定和变形要求的前提下，基础宜浅埋，当上层地基的承载力大于下层土时，宜利用上层土作持力层。除岩石地基外，基础埋深不宜小于0.5m。浅基础4.

影响基础埋深选择的因素

影响基础埋深选择的因素很多，一般应考虑以下几个条件：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)场地环境条件浅基础1）与建筑物有关的条件①基础埋置深度首先决定于建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地下设施，基础形式和构造；②高层建筑筏形和箱形基础的埋置深度应满足地基承载力、变形和稳定性要求。③在抗震设防区，除岩石地基外，天然地基上的箱形和筏形基础其埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15；桩箱或桩筏基础的埋置深度(不计桩长)不宜小于建筑物高度的1/18~1/20。④位于岩石地基上的高层建筑，其基础埋深应满足抗滑要求。浅基础2）工程地质条件①上软下硬②上硬下软③土层不均④持力层顶面倾斜浅基础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)h1⑤坡面基础坡面基础埋深应满足下列公式：浅基础①基础宜埋置在地下水位以上，当必须埋在地下水位以下时，应采取地基土在施工时不受扰动的措施。②对底面低于潜水面的基础，考虑基坑排水、坑壁围护以及保持基土不受扰动等措施外；③应考虑可能出现的其他施工与设计问题

a.出现涌土、流砂现象的可能性；

b.地下水对基础材料的化学腐蚀作用；

c.地下防渗；

d.轻型结构物由于地下水顶托而上浮的可能性；

e.地下水浮托力引起基础底板的内力变化等。浅基础3)水文地质条件④持力层为隔水层而其下方存在承压水层的情况

式中γ—隔水层土的重度，kN/m3；γw—水的重度，取10kN/m3；h—承压水上升高度(从隔水层底面起算)，mh0—隔水层剩余厚度(槽底安全厚度)，m；槽底安全厚度应满足下式要求：浅基础①冻结深度：地基土冻结的极限深度②冻土

多年冻土：

含有固态水，且冻结状态持续二年或二年以上的土应判为多年冻土

季节性冻土：而在一个年度周期内经历着冻结和未冻结两种状态的土则称为季节性冻土

③冻胀和溶陷④冻胀性分类⑤建筑基底下允许残留冻土层厚度hmax(m)浅基础4)地基冻融条件③冻胀和溶陷

《地基土的冻胀性分类，按建筑地基基础设计规范》GB50007－2002附录G.0.1分为：⑴不冻胀；⑵弱冻胀；⑶冻胀；⑷强冻胀；⑸特强冻胀。浅基础若冻胀产生的上抬力大于作用在基底的竖向力，会引起建筑物开裂甚至破坏。而土层解冻时，土中的冰晶体融化，使土体软化，含水量增大，强度降低，将产生很大的附加沉降，称为融陷。季节性冻土的冻胀性与融陷性是相互关联的，故常以冻胀性加以概括。

④地基土冻胀性分类冻土多年冻土（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浅基础④地基土冻胀性分类表土的名称冻前天然含水量

ω(%)冻结期间

地下水位

距冻结面

的最小距

离hw(m)平均冻胀率

η(%)冻胀

等级冻胀类别碎(卵)石、砾、

粗、中砂(粒径小于0.075mm颗粒含量大于15%)，细砂

(粒径小于0.075mm

颗粒含量大于10%)ω≤12>1.0η≤1Ⅰ不冻胀≤1.01<η≤3.5Ⅱ弱冻胀12<ω≤18>1.0≤1.03.5<η≤6Ⅲ冻胀<FONT>ω>18>0.5≤0.56<η≤12Ⅵ强冻胀粉砂ω≤14>1.0η≤1Ⅰ不冻胀≤1.01<η≤3.5Ⅱ弱冻胀14<ω≤19>1.0≤1.03.5<η≤6Ⅲ冻胀19<ω≤23>1.0≤1.06<η≤12Ⅵ强冻胀ω>23</FONT></FONT></FONT></FONT>不考虑η>12</FONT></FONT></FONT></FONT>Ⅴ特强冻胀浅基础④地基土冻胀性分类续表土的名称冻前天然含水量

ω(%)冻结期间地下水位距冻结面的最小距离hw(m)平均冻胀率

η(%)冻胀

等级冻胀类别粉土ω≤19>1.5η≤1Ⅰ不冻胀≤1.51<η≤3.5Ⅱ弱冻胀19<ω≤22>1.51<η≤3.5Ⅱ弱冻胀≤1.53.5<η≤6

Ⅲ冻胀22<ω≤26>1.5≤1.56<η≤12Ⅵ强冻胀26<ω≤30>1.5≤1.5η≤12Ⅴ特强冻胀ω>30</FONT></FONT></FONT></FONT>不考虑粘性土ω≤ωp+2>2.0η≤1Ⅰ不冻胀≤2.01<η≤3.5Ⅱ弱冻胀ωp+2<ω≤ωp+5>2.0≤2.03.5<η≤6Ⅲ冻胀ωp+5<ω≤ωp+9>2.0≤2.06<η≤12Ⅵ强冻胀ωp+9<ω≤ωp+15>2.0≤2.0η>12</FONT></FONT></FONT></FONT>Ⅴ特强冻胀ω>ωp+15不考虑dmin—允许有一定厚度冻土层时，基础的最小埋深；Zd—设计冻深；hmax—基础底面下允许残留冻土层的最大厚度，按

《建筑地基基础设计规范》GB50007－2002

附录G.0.2查取。浅基础⑤建筑基底下允许残留冻土层厚度hmax(m)考虑冻胀的基础埋深按02规范dmin

zd

-hmax

zd:

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基底平均压力(kPa)90110130150170190210冻胀性基础形式采暖情况弱冻

胀土方形

基础采暖-0.940.991.041.111.151.20不采暖-0.780.840.910.971.041.10条形

基础采暖->2.50>2.50>2.50>2.50>2.50>2.50不采暖-2.202.50>2.50>2.50>2.50>2.50冻胀土方形

基础采暖-0.640.700.750.810.86-不采暖-0.550.600.650.690.74-条形

基础采暖-1.551.792.032.262.50-不采暖-1.151.351.551.751.95-强冻

胀土方形

基础采暖-0.420.470.510.56--不采暖-0.360.400.430.47--条形

基础采暖-0.740.881.001.13--不采暖-0.560.660.750.84--特强

冻胀

土方形

基础采暖0.300.340.380.41---不采暖0.240.270.310.34---条形

基础采暖0.430.520.610.70---不采暖0.330.400.470.53---浅基础建筑基底下允许残留冻土层厚度hmax(m)表G.0.25)场地环境条件

①生物活动的影响

基础埋深应大于因气候变化或树木生长导致地基土胀缩，以及其它生物活动形成孔洞等可能到达的深度，除岩石地基外，不宜小于0.5m。为了保护基础，一般要求基础顶面低于设计地面至少100mm以上。

②地下管线和地表水体的影响

如果基础邻近有管道或沟、坑等设施时，基础底面一般应低于这些设施的底面。濒临河、湖等水体修建的建筑物基础，如受到流水或波浪冲刷的影响，其底面应位于冲刷线之下。

浅基础

如果基础深于原有建筑物基础时，要使二基础之间保持一定距离，其净距L一般为相邻两基础底面高差△H的1～２倍(见图1--２３)，以免开挖基坑时，坑壁塌落，影响原有建筑物地基的稳定。浅基础③相邻基础的影响浅基础§1.6地基承载力的确定1.6.1相关定义⑴地基承载力⑵地基承载力基本值(f0)⑶地基承载力特征值(fak)：

characteristicvalueofsubgradebearingcapacity⑷修正后的地基承载力特征值(fa)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地基承载力：

是地基所具有的承受荷载的能力。即地基受荷后塑性区限在一定范围内，保证不产生剪切的破坏而丧失稳定，且地基变形不超过容许值时的承载力。浅基础⑴地基承载力及基本值地基承载力：

是地基所具有的承受荷载的能力。即地基受荷后塑性区限在一定范围内，保证不产生剪切的破坏而丧失稳定，且地基变形不超过容许值时的承载力。地基承载力基本值(f0)：

是指按有关规范规定的一定的基础宽度和埋置深度条件下的地基承载力，按有关规范查表确定。浅基础⑶地基承载力特征值及修正值地基承载力特征值(fak)：characteristicvalueofsubgradebearingcapacity，载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。地基承载力特征值可由载荷试验或其它原位测试、公式计算、并结合工程实践经验等方法综合确定。修正后的地基承载力特征值(fa)：当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，应进行深度和宽度修正，即为修正后的地基承载力特征值。1.6.2

地基承载力的确定方法⑴根据土的强度理论计算确定；⑵按静载荷试验等原位测试方法确定；⑶根据规范查表确定；⑷根据邻近条件相似的建筑物经验确定。

浅基础理论公式计算承载力：临界荷载P1/4、P1/3临塑荷载Pcr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）q=0dp2zMZmax=0

：Zmax=B/4或B/3

：

Pcr=0

dNq+cNcP1/4=BN1/4+0dNq+cNc临界荷载P1/3=BN1/3+0dNq+cNc临塑荷载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5.3地基承载力和基础尺寸初步确定⑴按理论公式计算地基承载力

当荷载偏心距e小于或等于0.033倍基础底面宽度(即e＜0.033b,b是指弯矩作用平面内的基础底面尺寸)时，根据试验和统计得到的土的抗剪强度指标标准值，可按下式计算地基承载力特征值：

浅基础式中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，按表1-6确定；

b――基础底面宽度，大于6m时按6m取值，对于砂土小于3m时按3m取值；

ck――基底下一倍短边宽深度内土粘聚力标准值。浅基础土的内摩擦角标准值ψk(°)MbMdMc0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

400

0.03

0.06

0.10

0.14

0.18

0.23

0.29

0.36

0.43

0.51

0.61

0.80

1.10

1.40

1.90

2.60

3.40

4.20

5.00

5.801.00

1.12

1.25

1.39

1.55

1.73

1.94

2.17

2.43

2.72

3.06

3.44

3.87

4.37

4.93

5.59

6.35

7.21

8.25

9.44

10.843.14

3.32

3.51

3.71

3.93

4.17

4.42

4.69

5.00

5.31

5.66

6.04

6.45

6.90

7.40

7.95

8.55

9.22

9.97

10.80

11.73承载力系数表⑵

按载荷试验确定地基承载力

浅基础(1)当载荷试验p－s曲线上有明显的比例界限时，取该比例界限所对应的荷载pcr作为地基承载力基本值f0。(2)当极限荷载能确定，且该值pu小于比例界限荷载值Pcr的1.5倍时，取极限荷载Pu的一半作为地基承载力基本值f0。(3)不能按上述两种方法确定时，可按图(b)中限制沉降量s对应的p值取值，即在p－s曲线中，以一定的试验容许沉降值所对应的荷载作为地基的承载力基本值f0

。

浅基础按下述原则确定地基承载力浅基础载荷试验

载荷板的尺寸一般比实际基础小，影响深度较小，试验只反映这个范围内土层的承载力。如果载荷板影响深度之下存在软弱下卧层，而该层又处于基础的主要受力层内，此时除非采用大尺寸载荷板做试验，否则意义不大。

浅基础荷载板面积对试验值的影响⑶

按规范查表确定承载力

浅基础①根据野外鉴别结果确定

a岩石按风化程度，确定其承载力特征值。

b碎石土按密实程度，确定其承载力特征值②土的物理、力学性质指标确定

a对于粉土按第一指标孔隙比e、第二指标含水量w，查表1－8确定其承载力基本值f0。

b对于粘性土按第一指标孔隙比e、第二指标液性指数IL，按表1－10确定其承载力基本值f0。

c根据公式确定地基承载力特征值：③根据标准贯入和轻便触探试验确定

根据N63.5或N10(取整位数)⑷根据邻近条件相似的建筑物经验确定查表计算：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w1.6.3修正后的地基承载力特征值当基础底面宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，除岩石地基外，地基承载力特征值值fak应按下式进行宽度和埋深修正：浅基础式中fa――修正后的地基承载力特征值；

fak――地基承载力特征值，按本规范第5.2.3条原则确定；

ηb、ηd――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5.2.4取值；

γ――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(m)，基宽小于3m按3m取值，大于6m按6m取值；

γm――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(m)，一般自室外地面标高算起。

土的类别ηb

ηd淤泥和淤泥质土01.0人工填土

e或IL大于等于0.85的粘性土01.0红粘土含水比αw>0.8

含水比αw≤0.80

0.151.2

1.4大面积

压实填土压实系数大于0.95,粘粒含量ρc≥10%的粉土

最大干密度大于2.1t/m3的级配砂石0

01.5

2.0粉土粘粒含量ρc≥10%的粉土

粘粒含量ρc<10%的粉土0.3

0.51.5

2.0e及IL均小于0.85的粘性土

粉砂、细砂(不包括很湿与饱和时的稍密状态)

中砂、粗砂、砾砂和碎石土0.3

2.0

3.01.6

3.0

4.4承载力修正系数

注：1.强风化和全风化的岩石，参照所风化成的相应土类取值；其他状态下的岩石不修正；

2.地基承载力特征值按本规范附录D深层平板载荷试验确定时ηd取0。

浅基础1.7基础底面尺寸的确定

在初步选择基础类型和埋置深度后，就可以根据持力层承载力设计值计算基础底面的尺寸。如果持力层较薄，且其下存在着承载力显著低于持力层的下卧层时，尚须对软弱下卧层进行承载力验算。根据地基承载力确定基础底面尺寸后，必要时尚应对地基变形或稳定性进行验算。

浅基础1.7.1

根据持力层承载力计算基础底面尺寸

1)中心荷载作用下的基础浅基础中心荷载作用下的基底面积确定步骤浅基础⑴首先要确定修正后的地基承载力特征值fa，但

fa与基础底面宽度b有关，也就是说b与f都是未知数，因此必须通过试算确定。⑵计算时可先对地基承载力标准值按基础埋深进行修正并按规定确定f值，⑶然后按下面公式计算出所需基础底面积和宽度b，再考虑是否需要进行宽度修正。2)

偏心荷载作用下的基础

浅基础偏心荷载作用下的基础底面尺寸

通常通过试算确定⑴按中心荷载作用的公式求基础底面积A0；⑵因偏心荷载下应力分布不均允，按偏心程度将计算的基础底面积增加10～40％，即浅基础⑶按矩形或条形基础计算公式计算基底压力、验算地基承载力。反复试算直至满足要求。1.7.2软弱下卧层的验算pz——软弱下卧层顶面处的附加应力设计值，kPa；pcz——软弱下卧层顶面处土的自重应力，kPa；fz——软弱下卧层顶面处经深度修正后地基承载力设计值，kPa。浅基础软弱下卧层顶面处的总应力不超过下卧层的承载力软弱下卧层处附加应力的计算b、l——矩形基础的宽度和长，m；pk——基底压力设计值，kPa;pc——基底处土的自重应力标准值，kPa；z——基础底面至软弱下卧层顶面的距离，m；θ——地基压力扩散线与垂直线的夹角，即压力扩散角，可按表1-23采用(度)。对条形基础，仅考虑宽度方向的扩散，并沿基础纵向单位长度为计算单元。浅基础基础尺寸初步确定：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，中心荷载小结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L

持力层承载力验算：根据初步确定的埋深d与b，确定f承载力验算偏心荷载时：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：以条形面积为例beNe<b/6:梯形beNe>b/6:三角形偏心荷载时：偏心荷载时：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：§1.8地基变形验算及基底尺寸的调整

1.8.1地基特征变形验算对于各类建筑结构，如何控制对其不利的沉降形式——地基的特征变形，使之不会导致建筑物开裂损坏，有损其使用条件和外观，这是地基基础设计必须予以充分考虑的另一基本问题。

在常规设计中，一般都针对各类建筑物的结构特点、整体刚度和使用要求的不同，计算地基沉降的某一特征值△，验证其是否不超过相应的允许值［△］，即满足下列条件浅基础浅基础变形特征地基土类别中、低压缩性土高压缩性土砌体承重结构基础的局部倾斜0.0020.003工业与民用建筑相邻柱基的沉降差

(1)框架结构

(2)砌体墙填充的边排柱

(3)当基础不均匀沉降时不产生附加应力的结构0.002l

0.0007l

0.005l0.003l

0.001l

0.005l单层排架结构(柱距为6m)柱基的沉降量(mm)(120)200桥式吊车轨面的倾斜(按不调整轨道考虑)

纵向

横向0.004

0.003多层和高层建筑的整体倾斜Hg≤24

24<Hg≤60

60<Hg≤100

Hg>1000.004

0.003

0.0025

0.002体型简单的高层建筑基础的平均沉降量(mm)200建筑物的地基变形允许值表5.3.4浅基础建筑物的地基变形允许值表5.3.4变形特征地基土类别中、低压缩性土高压缩性土高耸结构基础的倾斜Hg≤20

20<Hg≤50

50<Hg≤100

100<Hg≤150

150<Hg≤200

200<Hg≤2500.008

0.006

0.005

0.004

0.003

0.002高耸结构基础的沉降量(mm)Hg≤100

100<Hg≤200

200<Hg≤250400

300

200注：

1.本表数值为建筑物地基实际最终变形允许值；

2.有括号者仅适用于中压缩性土；

3.l为相邻柱基的中心距离(mm)；Hg为自室外地面起算的建筑物高度(m)；

4.倾斜指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；

5.局部倾斜指砌体承重结构沿纵向6-10m内基础两点的沉降差与其距离的比值。1.8.2地基特征变形

可以分为四类：⑴沉降量——基