基础工程第二一零

XX大学地下建筑与工程系XXX基础工程设计原理

2-1第二章（1）第一节.概述第二节浅基础的类型第三节基础的埋置深度补充材料地基承载力(土质学与土力学第九章)第四节地基承载力的确定及验算第五节基础底面尺寸的确定第六节地基的变形验算第七节地基基础的稳定性验算第八节减轻不均匀沉降危害的措施第二章浅基础设计的基本原理

第一节.概述第二章浅基础设计的基本原理

1.浅基础的定义通常将基础的埋置深度小于基础最小宽度，且只需经过挖槽、排水等普通施工程序就可建造的基础称作浅基础。

2.浅基础的荷载传递

上部结构基础应力和变形地基荷载基底压力3.地基基础设计考虑的主要因素基础设计时，除须保证基础结构本身具有足够的强度和刚度外，同时还须选择合理的基础尺寸和布置方案，使地基的反力和沉降在允许的范围之内。因此，基础设计包括地基与基础两部分，又常称为地基基础设计。浅基础设计时应考虑的主要因素(1)建筑基础所用的材料及基础的结构型式；(2)基础的埋置深度；(3)地基土的承载力；(4)基础的形状和布置，以及与相邻基础、地下构筑物和地下管道的关系；(5)上部结构类型、使用要求及对不均匀沉降的敏感性；(6)施工期限、施工方法及所需的施工设备等。在进行地基基础设计时，由于各种建筑物有不同的结构类型和不同的使用要求，同时建筑物地基的土质条件和建筑物对不均匀沉降的敏感性也不同，因此针对具体问题需要采取不同的解决方法。地基基础设计是一项极其复杂且细致的工作，为了能找到最为合理和最为有利的设计方案，必须综合考虑这些相互关联的因素，才能做到精心设计。第二节浅基础的类型独立基础条形基础(十字交叉条形基础)按基础形状和大小分类筏板基础箱形基础壳体基础无筋扩展基础按基础材料的性能分类钢筋混凝土扩展基础

一、无筋扩展基础

定义：通常由砖、块石、毛石、素混凝土、三合土和灰土等材料建造的基础。特点：抗压性能较好，但抗拉、抗剪强度不高。

设计要求：发生在基础内的拉应力和剪应力不超过其材料强度设计值。可通过限制基础外伸宽度与基础高度的比值来实现。设计要求：在宽高比的限制下，基础相对高度一般较大，几乎不会发生弯曲变形，此类基础习惯上称之为刚性基础。应用范围：无筋扩展基础可用于六层和六层以下（三合土基础不宜超过四层）的民用建筑和砌体承重的厂房。无筋扩展基础又可分为墙下条形基础和柱下独立基础。（a）墙下条形基础；（b）柱下独立基础图2-1无筋扩展基础分类（d为柱中纵向钢筋直径）在桥梁基础中，通常采用如图2-2所示的刚性扩大基础。图2-2桥梁工程中常用的刚性扩大基础二、钢筋混凝土扩展基础）

当刚性基础的尺寸不能同时满足地基承载力和基础埋深的要求时，则需则需采用钢筋混凝土扩展基础。钢筋混凝土扩展基础具有较好的抗剪能力和抗弯能力，通常也称之为柔性基础或有限刚度基础。特点：具有较好的抗剪能力和抗弯能力。设计要求：采用扩大基础底面积的方法来满足地基承载力的要求，但不必增加基础的埋深；选择合适的基础材料、高度与配筋来满足基础抗剪和抗弯要求。钢筋混凝土扩展基础种类：独立基础、条形基础、筏板基础、箱形基础和壳体基础等。基础底面形状：轴心受压柱下一般为正方形，偏心受压柱下一般为矩形。

1.柱下钢筋混凝土独立基础钢筋混凝土独立基础主要是指柱下单独基础。常见于桥梁工程、工业厂房等。截面形式：

现浇台阶形或锥形基础和预制柱杯口形基础。图2-32.钢筋混凝土条形基础分为墙下条形基础、柱下条形基础和十字交叉条形基础。

墙下条形基础：横截面积根据受力条件又可分为不带肋和带肋两种。可看作是钢筋混凝土独立基础的特例，其计算属于平面应变问题，只考虑在基础横向受力发生破坏。图2-42.钢筋混凝土条形基础柱下条形基础：当地基承载力较低且柱下钢筋混凝土独立基础的底面积不能承受上部结构荷载时，常把若干柱子的基础连成一条，构成柱下条形基础。目的是将承受的集中荷载较均匀地分布到条形基础底面积上，以减小地基反力，并通过形成的基础整体刚度来调整可能产生的不均匀沉降。一个方向的单列柱基连在一起便成为单向条形基础。图2-52.钢筋混凝土条形基础十字交叉条形基础：当单向条形基础的底面积仍不能承受上部结构荷载时，可将纵横柱基础均连在一起，构成十字交叉条形基础。十字交叉条形基础可承担10层以下民用住宅。图2-6图2-73.筏板基础 3.筏板基础 当地基承载力低，而上部结构的荷重又较大，以至于十字交叉条形基础仍不能提供足够的底面积来满足地基承载力的要求时，或相邻基槽间距很小时，可采用钢筋混凝土满堂基础即筏板基础。筏板基础有更大的整体刚度，有利于调整地基的不均匀沉降，较能适应上部结构荷载分布的变化。特别对于有地下室的房屋或大型贮液结构，如水池、油库等，筏板基础是一种比较理想的基础结构。筏板基础分为平板式和梁板式两种类型。筏板基础可在六层住宅中使用，也可在50层的高层建筑中使用，如美国休斯敦市的52层壳体广场大楼就是采用天然地基上的筏板基础，它的厚度为2.52m。平板式筏基是一块等厚度（不得小于200mm）的钢混平板；梁板式筏基是在筏板上沿柱轴纵横向设置基础梁而形成。图2-8

4．箱形基础箱形基础是由钢筋混凝土底板、顶板、侧墙、内隔墙组成，形成一个整体性好、空间刚度大的箱体。箱形基础比筏板基础具有更大的抗弯刚度，可视为绝对刚性基础，产生的沉降通常较为均匀。适用于软弱地基上的高层、重型或对不均匀沉降有严格要求的建筑物。与筏板基础比较，箱形基础的地下室被分割，空间较小，而筏板基础的地下室空间则较大。箱形基础埋深较深，基础空腹，卸除了基底处原有的地基自重压力，因此大大地减小了作用于基础底面的附加应力，减少建筑物的沉降，这种基础又称之为补偿基础。箱形基础的材料消耗量较大，施工技术要求高，且还会遇到深基坑开挖带来的问题和困难，是否采用，应与其他可能的地基基础方案作技术经济比较后再确定。

4．箱形基础常用于筒形构筑物（如烟囱、水塔、粮仓、中小型高炉等）的基础，主要有M型组合壳、正圆锥壳和内球外锥组合壳三种形式。

5、壳体基础壳体结构的内力主要是轴向压力，这就充分利用了混凝土结构受压性能好的特点，因而具有材料省和造价低等优点。根据工程实践统计，中小型筒形构筑物的壳体基础，可比一般梁、板式的钢筋混凝土基础节约混凝土50%左右，节省钢筋30%以上。此外，一般情况下在壳体基础施工时不必支模，土方挖运量也较少。但是，施工技术则要求较高，目前主要用于筒形构筑物的基础。

除以上介绍的主要类型基础外，还有不少其它类型的基础，如不埋式薄板基础、无筋倒圆台基础、折板基础等。5、壳体基础第三节基础的埋置深度基础埋置深度(简称埋深):基础底面到天然地面的垂直距离。确定浅基础埋深的原则：凡能浅埋的应尽量浅埋；除岩石地基外(至少0.1m)，最小埋深不宜小于0.5m(主要是考虑到基础的稳定性、动植物的影响等因素)；为保护基础，基础顶面一般不露出地面，要求基础顶面低于地面至少0.1m；水下基础考虑到水流冲刷的影响(应将基础埋置在冲刷深度以下)；要求满足地基稳定性和变形条件。影响基础埋深的因素很多，应综合考虑以下几个方面：(1)建筑物的用途和荷载性质基础埋深的选择取决于:建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地下设施，基础的类型和构造条件等。

对于高层建筑，为了满足稳定性要求，减少建筑物整体倾斜，防止倾覆和滑移，在地震区，基础埋深不宜小于建筑物高度1/15。对于受有上拔力的结构（如输电塔）基础，也要求有较大的埋深以满足抗拔要求。当管道与基础相交时，基础埋深应低于管道，并在基础上面预留足够间隙的孔洞，以防止基础沉降压坏管道。与基础刚度也有关，如用砖石等脆性材料砌筑的刚性基础，为了防止基础本身材料的破坏，基础的构造高度往往很大，因此刚性基础埋深要大于钢筋混凝土柔性基础。对于桥墩基础，其基础顶面应位于河流最低水位以下，其埋置深度还应考虑河床的冲刷深度。如果有地下室，则基础埋置深度受地下室空间高度的控制，一般埋深较深；如有地下设施，基础埋置深度还决定于设施的空间要求。(2)灿工程地质改和水文地讯质条件我国沿苦海软土涛地区多粱为沉积笔土，沉搂积土在呢沉积过冒程中条床件变化仰大，土素层性质肺变异很厅大。软散土的特盗点是：蜻土层松卷软、孔弹隙比大逗、压缩铅性高、朗强度低职，层厚瓦大，属炊于不良饺地基。斩以下的订软土地的区应特谦别注意究：上海、福厉建、宁波告、天津、位连云港、哄温州等地扛区。根据工笼程地质鞭条件选视择合适笔的土层帖作为基耕础的持桂力层是姓确定基仆础埋深翠的重要韵因素。持力层症：直接支撑滤基础的土缝层称为持浑力层。下卧层：持力层贿以下的恋各土层灯称为下巡寿卧层。软弱下患卧层：其承载参力明显障小于持民力层的糖下卧层投。地基持两力层应抓尽可能抹选择承缘瑞载力高差而压缩雹性小的改土层，着当持力五层下存喂在软弱雹下卧层用时，应瓶同时考柱虑软弱衫下卧层欺的强度拢和变形独要求。通常在选什择基础埋朋深时大致锄会遇到以忍下几种情姨况：1）在整收个压缩扣层范围弹内均为水承载能末力良好梨的低压肝缩性土知层，此猫时基础叹埋深可鬼按满足拣建筑功良能和结慰构构造止要求的挖最小值物选取。2）地基西上部为淘软弱土让层而下诞部为良尼好土层通情况，目当软弱裁土层厚虑度较小(小于2m)时，宜撕选取下双部良好相土层作眉为地基余持力层优；当软偶弱土层延厚度较争大时，赶应从施程工技术魔和工程续造价等愚方面综垦合分析坦天然地碗基、人威工地基很或深基萍础形式旱的优劣裳，从中期选出合星适的基案础形式宜和埋深锋。3）浅层土心为良好的肃地基持力三层而其下护为软弱下嫁卧层(软土地盲区地表姥普遍存痒在2~3镜m的“硬壳层”)，此时基以础应尽量乒浅埋，即温采用所谓讽的“宽基伴浅埋”形突式，软弱暂下卧层的炎强度及沉哨降控制要琴求对基础玩埋深的确跳定影响很姻大。4）在整蝴个压缩层大范围内均训为高压缩厉性的软弱纷土层，此衣时不宜采球用天然地搅基作为持荐力层，可缎对天然地括基进行地郑基处理后绞，再考虑熊建筑功能刃和结构构柳造要求选考定基础埋喝深。5）如果豪在持力层桃下埋藏有链承压含水衬层时，选雷择基础埋膨深必须考旗虑承压水段的作用，酿以免在开莲挖基坑时卧，坑底土倾被承压水叫冲破，从劣而引起突暮涌或流砂划现象。(3)箱考虑相邻乎建筑物基纱础埋深的烈影响如果新建蔑的建筑物府与已有的絮相邻建筑美物距离过伟近，为保款证原有建玩筑物的安短全和正常尊使用，新雁建建筑物吊的基础埋写深不宜深塞于相邻原份有建筑物令的基础埋乐置深度。如果新森建的建扔筑物荷司载很大辆，而基物础埋深恨又深于较相邻原宗有建筑运物的基掏础埋深悠，解决吧的办法扁是：设计时洗考虑与砌原有建耻筑物之起间保持昌一定的喝距离，刺其数值己与荷载散大小及湿土质条妇件有关果，一般书取相邻坦两基础池底面高龟差的1前～2倍神。如不踪蝶能满足垮上述要防求，则戚必须采愚取其它上可靠的伤加固和布支护措去施。(4)债考虑直地基土蔑冻胀和衣融陷的拐影响在寒冷地驼区，地面熟下一定深伙度范围内道的土会产岛生冻结，呆形成冻土努。由于土撑在冻结时博体积膨胀衬，产生冻贼胀现象。细粒土闪层（粘秧土、粉歇土、粉壶砂）有犯冻胀的胡特点。如基础桨埋置在格冻结深污度范围罗内，则低在冬天娘因冻胀赌而上抬润，造成浑门窗不俭能开启抖，严重浩的甚至具引起墙律体开裂千。到了踢春夏季爱节，冻泡土溶化疤以后强振度降低歉，产生竟融陷现可象，基只础下陷么。为了富防止产桂生上述巾不利的队影响，职必须将排基础埋破置在冻圈结深度页以下。季节性冻贺土层厚度笨一般在5铃0cm以英上，最厚问达3m。冻胀影响狐因素：土眉粒径大小救、土中含旋水量以及厚地下水补完给的可能凯性等。对于结絮合水含浙量极少刊的粗颗帅粒土，轻因不发残生水分堵迁移，垦故不存乒在冻胀户问题。在相同拨条件下搅，粘性甩土的冻帐胀性比工粉砂严絮重得多生。细粒土裕的冻胀门与含水芳量有关扎，如果祖冻胀前吊，土处赞于含水药量很少缠的坚硬咽状态，降冻胀就痛很微弱弃。冻胀置程度还驱与地下椒水位高个低有关微，若地混下水位就高或通愿过毛细备水能使尝水分向腾冻结区愤补充，忧则冻胀膀较严重候。根据野满外冻胀垦观测和党建筑物脆的调查古，可将勺季节性州冻土按轮土的类秒别、冻原前天然蚁含水量毫、冻结灵期间地躲下水位堵距冻结谋面的最鲁小距离按、平均针冻胀率知等将地龟基土的娘冻胀性劝分为不狱冻胀、跑弱冻胀检、冻胀垮、强冻疾胀和特沙强冻胀手五类，嗓见表2严-2。季节性冻冻土地砖基的设务计深度zd可按下式泄计算：式中：锁zd──设计燥冻深；z0──标准普冻深。系犯采用在地危表平坦、树裸露、城葡市之外的空旷呆场地中不铲少于10争年实测最妈大冻深的述平均值；闹ψ模zs──口土的类别竭对冻深的置影响系数狗，按表2喝-3(a蛙)；币ψzw延──土的件冻胀性对责冻深的影软响系数，模按表2-召3(b)垄；恶ψze─折─环境对饱冻深的影坐响系数，甚按表2-趁3(c)融。对于不常冻胀地屠基，基毁础的埋柳深可不僚考虑冻待胀深度视的影响饼。对于弱痒冻胀、愚冻胀、箭强冻胀骡和特强姑冻胀的榨基础最旦小埋深畅，可按你下式计笔算：式中dmin直──基础致最小埋深泡；hmax─雄─基础底校面下允许减残留冻土讲层的最大言厚度，按舱表2-3拌(d)查粗取。当有惹充分依据来时，基底见下允许残驱