第2章 浅基础

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1、第二章 浅基础,第一节 概述,主要内容,第二节 浅基础的类型,第三节 基础埋置深度的选择,第四节 浅基础的地基承载力,第五节 基础底面尺寸的确定,第六节 扩展基础设计,第七节 减轻不均匀危害的措施,Strong Rock,基础：在地表以下与地基接触的下部建筑物称为基础。 地基：支承基础的、受建筑物影响的那部分土层（土体或岩体）。,2.1 概述,上部结构,下部结构（地基、基础）,基础工程：研究地基基础相互作用共同承担上部结构所产生的各种变形与稳定问题。,地基分为天然地基和人工地基 天然地基：地基内部是良好的土层或者上部有较厚的良好土层时，一般将基础直接做在天然土层上，这种地基为“天然地基”。 人

2、工地基：如果地基上部或内部为软弱土层（通常承载力 100 KPa），需人工加固地基上部土层，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“人工地基”。,基础按照埋置深度和施工方法的不同分为浅基础和深基础 浅基础：基础埋置深度小于5m的一般基础（柱基和墙基）或埋置深度超过5m，但小于基础底面宽度的大尺寸基础（筏形基础、箱形基础），在计算中基础的侧面摩擦力不必考虑。 深基础：地基浅层土质不良，需要利用深处良好地层，采用专门的施工方法和机具建造的基础。包括：桩基础、墩基础、沉井基础等。 天然地基上的浅基础施工简单，造价较低；而人工地基及深基础往往造价较高，施工也比较复杂。因此

3、在保证建筑物的安全和正常使用的前提下，应首先选用天然地基上的浅基础方案.,基础工程研究的内容：设计、施工、监测。,基础工程设计,基础设计,地基设计,基础形式的选择,基础埋置深度及基底面积计算,基础内力和断面、配筋计算,地下结构计算（有多层地下室情况）,地基土的承载力确定,地基变形计算,地基稳定性计算,确定地基处理方案（当地基承载力或压缩性不满足要求需要做地基处理时）,基础工程设计应该满足三项基本要求： (1) 强度要求：对防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性方面，应具有足够的安全度； (2) 变形要求：应控制地基的变形量，使之不超过建筑物的地基特征变形允许值； (3) 基础的型式、构造和尺寸，应满

4、足对基础结构的强度、刚度和耐久性的要求。,基础工程设计的总原则 根据建筑物的用途和设计等级、建筑布置和上部结构类型，充分考虑建筑场地和地基岩土条件，结合施工条件及工期、造价等各方面的要求，合理选择地基基础方案。 （1）技术上可行 （2）经济上合理,（1） 岩土工程勘察资料 （2） 建筑场地与环境条件的有关资料 （3） 上部结构的有关资料 （4） 施工条件的有关资料 （5） 其它：如工期等,基础工程设计与施工所需资料：,必须遵守的有关重要设计规范 (1)建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002） (2)建筑桩基技术规范（JGJ 94-94） (3)其它行业及地方规范,天然地基上的浅基础设

5、计，其内容及步骤通常如下： (1) 阅读分析建筑场地的地质勘察资料和建筑物的设计资料，充分掌握拟建场地的工程地质条件，水文地质条件及上部结构类型，荷载性质、大小、分布及建筑布置和使用要求； (2) 选择基础的结构类型和建筑材料； (3) 选择基础的埋置深度，确定地基持力层； (4) 按地基承载力确定基础底面尺寸； (5) 进行必要的地基验算，包括地基持力层及软弱下卧层的承载力验算； (6) 基础结构和构造设计； (7) 绘制基础施工图，编制施工说明。,一、浅基础设计内容和步骤,二、浅基础设计方法：,（1）常规设计方法：,把上部结构、基础和地基三者分离出来,分别对三者进行 计算的设计方法称为常规

6、设计方法。该方法满足了静力平衡 条件，但忽视了地基、基础和上部结构三者受荷后变形的连续性。,（2）考虑地基、基础和上部结构相互作用设计方法：,整体考虑上部结构、基础和地基间的相互作用。该方法满足了静力平衡条件，又可满足地基、基础和上部结构三者受荷后的 变形协调条件。,一般认为满足下列条件可采用常规设计方法：,（1）沉降较小或较均匀；（2）基础刚度较大。,常规设计方法计算简图,三、地基基础设计原则：,1 对地基计算的要求,建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征，以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度，将地基基础设计划分为三个设计等

7、级，见表：,地基基础的设计时应符合如下规定：,（1）所有的建筑物地基设计均应满足承载力计算的有关规定；,（2）设计等级为甲、乙级建筑物还应进行地基变形验算；,（3）下页表所列丙级建筑物可不作变形验算。有下列特殊情况时仍然要作变形验算； 1)地基承载力特征值小于130kPa，且体型复杂的建筑； 2)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的不均匀沉降时； 3)软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时； 4)相邻建筑物距离过近，可能发生倾斜时； 5)地基内有较大或厚薄不匀的填土，其自重固结尚未完成时。,（4）受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙及斜坡上 或附近的构筑物，

8、应验算其稳定性；,（5）基坑工程应进行稳定性计算；,（6）地下水较浅时，应进行抗浮验算。,2 荷载取值的规定,设计时，所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值按如下规定采用： 确定基础底面积及埋深时，传至基础底面上的荷载效应应采用按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合值； 计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应采用按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合值，且不计入风荷载和地震作用； 验算地基稳定性时，传至基础底面上的荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合值；但其分项系数均为1.0； 确定基础高度、内力和验算材料强度时，传至基础底面上的荷载效应应按承载力极限状态下荷载效应的基本

9、组合值，采用相应的分项系数。当需要验算基础裂缝宽度时，按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。,1、正常使用极限状态下，荷载效应的标准组合值Sk为,2、正常使用极限状态下，荷载效应的准永久组合值Sk为,3、承载能力极限状态下，荷载效应的基本组合值S为,附,2.2 浅基础类型,浅基础按结构型式可分为扩展基础和连续基础两大类:,扩展基础通常指墙下条形基础和柱下单独基础；扩展基础又可分为无筋扩展基础（刚性基础）和钢筋混凝土扩展基础（柔性基础）。,一、 扩展基础,（一）无筋扩展基础：,材料：通常是由砖、块石、毛石、素混凝土、三合土和灰土等材料建造的基础，这些材料的抗压强度高，而抗拉、抗剪强度较低。为了

10、使基础内的拉应力和剪应力不超过相应的材料强度设计值，设计时需要加大基础高度，基础几乎不发生挠曲变形，所以也称为刚性基础（2002新规范将“刚性基础” 改称为“无筋扩展基础”）。,砖基础 （下铺垫层）,毛石基础 （下铺垫层）,混凝土或毛石混凝土基础,灰土或三合土基础,1. 砖、料石、毛石基础：地下水位以上可用混合砂浆，水下或地基土潮湿时用水泥砂浆。当荷载较大或要减少基础高度时，可采用混凝土基础或毛石混凝土基础。砖、毛石基础以下一般设C10的混凝土垫层，垫层厚100mm左右。用于多层（6层以下）民用建筑和轻型厂房。 地面以下基础材料最低强度等级为： （1）砖不低于MU10，砂浆不低于M5； （2）

11、 石材不低于MU30，砂浆不低于M5。,2. 混凝土、毛石混凝土基础：当荷载较大或要减少基础高度时，可采用混凝土基础或毛石混凝土基础。混凝土强度高、耐久性和抗冻性好、便于机械化施工和预制。混凝土最低强度等级为C15。为了节约混凝土用量 ，可在其中掺入体积20%30%的毛石，做成毛石混凝土基础，强度等级不低于C15 。毛石尺寸300mm，洗净。,3 灰土基础：是用石灰和粘性土混合材料铺设、压密而成。石灰和土料体积比一般为2:8或3:7。石灰以块状生石灰为宜，使用前加水熟化12d后焖成粉末，过510mm筛；土料以有机质含量低的粉质粘土为宜，湿度为“捏紧成团、落地开花”。灰土每层虚铺厚度220250

12、mm，压实后150mm。铺至一定高度后再在其上砌砖大放脚，宜在干燥地区使用，5层或5层以下民用建筑（华北、西北地区）。,4 三合土基础：是用石灰、砂、骨料（矿渣、碎砖或碎石）三合一材料铺设、压密而成。其体积比一般按124136配制，经加入适量水拌和后，均匀铺入基槽，每层虚铺200mm，再压实至150 mm，铺至一定高度后再在其上砌砖大放脚。三合土基础常用于我国南方地区，地下水位较低的四层及四层以下的民用建筑工程中。,大放脚：由于地基承载能力的限制，当基础承受墙或柱传来的荷载后，为使其单位面积所传递的力与地基的允许承载能力相适应，便以台阶的形式逐渐扩大基础传力面积，这种逐渐扩展的台阶称为大放脚。

13、,刚性角 ：(控制基础传力范围的夹角）基础的传力范 围只能在材料的允许范围内控制，这个控制范围的夹角称为 刚性角.,（二）钢筋混凝土扩展基础：,钢筋混凝土扩展基础系指墙下钢筋混凝土条形基础和柱下 钢筋混凝土独立基础。,墙下钢筋混凝土条形基础：,墙下钢筋混凝土条形基础多用于地质条件较差的多层建 筑物，其截面形式可做成无肋式或有肋式两种。,柱下钢筋混凝土独立基础：,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止故适 宜于需要宽基浅埋的场合下采用。,二、柱下条形基础,当地基承载力较低, 且柱下钢

14、筋混凝土独立基础可能产生较大的不均匀沉降,可将柱子连成一体成为柱下条形基础.,优点:该基础抗弯刚度大,调整基础地不均匀沉降能力大.,三、柱下交叉条形基础,当地基软弱,并且在两个方向分布不均匀,需要基础在两个方向具有一定的刚度来调整不均匀沉降。可在柱网下纵横两向分别设置钢筋混凝土条形基础。,四、筏形基础,当交叉基础满足不了地基承载力或不均匀沉降要求时，可在柱 、墙下布置满堂筏形基础。,平板式筏板基础：是一块等厚度（0.52.5m）的钢筋混凝土平板。厚度不小于200mm, 当柱荷载较大，设墩基以防止筏板被冲剪破坏。梁板式筏板基础：当柱距较大，柱荷载相差也较大时板内会产生较大的弯矩，宜在板上沿柱轴纵

15、横向设置基础梁。这时板的厚度比平板式小得多。,五、箱形基础,当地基承载力较低，上部结构荷载较大时采用十字交叉条形 基础无法满足承载力要求，又不允许采用桩基时，可采用箱形基 础。,是由钢筋混凝土底板、顶板和纵横内隔墙组成，形成一只刚 度大的箱子。,优点：箱形基础具有比筏板基础更大的抗弯刚度（抗弯刚度高），可视作绝对刚性基础。刚度大，能调整基底的压力，常用于高层建筑中。 缺点：材料消耗量大，施工技术要求高，还有深基坑开挖的问题。,六、壳体基础,基础采用壳体结构型式。为钢筋混凝土基础,它由杯口、壳面和边梁组成。 特点：具有材料省和造价低的特点，但施工技术要求较高。,2.3 基础埋置深度的选择,基础埋

16、置深度（埋深）:是指基础底面至地面(般指设 计地面)的距离。基础埋置深，基底两侧的超载大，地基承载力高，稳定性好；相反，基础埋置浅，工程造价低，施工期短。另外，确定基础埋深还有要考虑选择较理想的土层作为持力层的问题，需要认真分析各方面的情况，处理好安全与经济这一矛盾。 一般来说，在满足地基稳定和变形要求及有关条件的前提下，基础应尽量浅埋。,影响基础埋置深度因素较多，一般可从以下几方面考虑：,1、与建筑物的有关条件:,. 建筑功能：当建筑物设有地下室时，基础埋深要受地下室地面标高的影响，在平面上仅局部有地下室时，基础可按台阶形式变化埋深或整体加深。当设计的工程是冷藏库或高温炉窑，其基础埋深应考虑热传导引起地基土因低温而冻胀或因高温而干缩的不利影响。 .荷载效应：对于竖向荷载大，地震力和风力等水平荷载作用也大的高层建筑，基础埋深应适当增大，以满足稳定性要求，如在抗震设防区，高层建筑的箱形和筏形基础埋深宜大于建筑高度的1/15。对于受上拔力较大 的基础，应有较大的埋深以提供所需的抗拔力，对于室内地面荷载较大或有设备基