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1、第十一章第十一章 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 通过人工加固处理的地基。 一、地基基础的分类 概 述 如桩基、沉井和地下连续墙等。 地地 基基 天然地基 人工地基 未经加固处理，能直接支承建筑物的地基。 基基 础础 浅基础 深基础 大多数建筑物基础的埋深不会很大（一般不大于5米） ，可以用普通开挖基坑和敞坑排水的方法修建。 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 二、选择地基基础类型时要考虑的因素： 建筑物的性质建筑物的性质 地基的工程地质地基的工程地质 和水文地质条件和水文地质条件 用途 重要性 结构形式 荷载形式 荷载大小
2、 岩土层的分布 岩土的性质 地下水 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 三、地基基础设计准备资料： 建筑场地地形图；建筑场地地形图； 建筑场地工程地质勘察资料；建筑场地工程地质勘察资料； 设计图纸、使用要求；设计图纸、使用要求； 荷载与设备布置情况；荷载与设备布置情况； 建筑材料供应；建筑材料供应； 施工技术条件。施工技术条件。 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 地基复杂程度 建筑物规模 功能特征 建筑物破坏或影响 正常使用的程度 设计 等级 甲级 乙级 丙级 四、地基基础设计原则 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 地基基础设计等级 设计 等级 建筑和地基类型
3、 甲级 重要的工业与民用建筑物 30层以上的高层建筑 体型复杂、层数相差超过10层的高低层连成一体建筑物 大面积的多层地下建筑物（地下车库、商场、运动场等） 对地基变形有特殊要求的建筑物 复杂地质条件下的坡上建筑物（包括高边坡） 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及七层以下民用建 筑及一般工业建筑物；次要的轻型建筑物 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 浅基础的类型浅基础的类型 一、浅基础的结构类型 单独基础（
4、独立基础） 1、单独基础（独立基础） 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 墙下条形基础 2、条形基础 柱下条形基础 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 纵向条形基础 横向条形基础 柱下交叉梁基础 3、十字交叉基础 具有良好的调整不均 匀沉降的能力 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 4、片筏基础 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 Mat foundation 土质差,有防水要求，十字交叉基础底面联成整体, 如 游泳馆,筏下有肋,板下处理 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 5、箱型基础 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 底板 外墙
5、 内墙 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 6、壳体基础 定义：由正圆锥形及其组合形成的壳体基础。 适用：一般工业与民用建筑柱基和筒形的构筑物（如 烟囱、水塔、料仓、中小高炉等）。 种类：M型组合壳、正圆锥壳、内球外锥组合壳 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 由于荷载在壳体内主要 引起轴向压力，故对于 抗压性能较好的砖、石 和混凝土等材料而言， 采用壳体结构更能适应 材料的特性。 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 二、无筋扩展基础和扩展基础 定义：由砖、毛石、混凝土等材料组成的无需配筋的墙下条形 基础或柱下独立基础。 砖基础 毛石基础混凝土基础 1、无筋扩展基
6、础(刚性基础) 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 2、钢筋混凝土扩展基础 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，其截面形式为有肋或无肋。 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 （1）台阶型 （2）锥台型 （3）杯口型 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 浅基础设计内容及步骤 1选择基础所用材料及结构形式； 2确定基础埋深； 3地基计算 6确定基础剖面尺寸。如是钢筋混凝土基础，还需进 行配筋计算； 7、绘制基础施工图，编写施工说明。 天然地基上浅基础的设计天
7、然地基上浅基础的设计 一、确定原则 v 在保证安全可靠的前提下，尽量浅埋。 注意： 1.基础埋深不小于0.5m；随建筑物高度适当增大。 2.基础顶面低于设计地面0.1m以上，避免基础外露，受外界 破坏。 3.桥要求在冲刷深度以下。 d 大于10cm 基础埋置深度的确定 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 二、影响因素 1.建筑物的用途、结构类型、荷载大小及周围 的环境条件； 2.工程地质和水文地质条件； 3.寒冷地区地基的冻结深度影响。 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 建筑物的用途影响基础埋深的选择。如有地下室的建筑 ，埋深由地下室标高决定；工业建筑中的地下设施和设备基
8、 础，不能离建筑物基础太近。 基础类型是影响埋深的另一个主要因素。对于由砖石材 料砌筑的刚性基础，因其高度相对较大，若埋深较小则有露 的可能。因此，基础的埋深由基础的构造高度决定。 1、建筑物的用途、类型、规模、荷载大小及性质 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 对于竖向荷载大、地震力和风力等水平荷载作 用也大的高层建筑以及其他承受水平荷载作用的挡 土墙、厂房柱基、烟囱、水塔等构筑物的基础，则 应加大埋深，以增强土层对基础的嵌固作用，保证 构筑物的稳定性。如果基础位于岩石地基之上，基 础埋深则需满足抗滑要求。 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 新旧相邻建筑物有一定距离 L
9、/ H=12， 否则要求支护，并且要严格限制支护的水平位移 地下室，地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便 于维修 L H 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 基础底面应尽量埋于地下水位以上，以避免地下水对基 坑施工的影响，如必须埋在地下水位以下时，则应采取相应 措施（如基坑排水、坑壁围护等），以保证地基土施工时不 受扰动。地下水对基础材料的侵蚀作用及防护措施也应充分 考虑。 2、工程地质和水文地质条件 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 承压含水层承压含水层 粘土层 H0 H 承压含水层 粘土层 H0 H Hw 抽水井 要使基坑开挖安全，必须 计算安 全厚度 或降水
10、使得 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 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II h14 m 桩 基或处理 好土 好土 软土 软土 好土 I II III IV h1 软土 (很深) h1 天然地基,基础埋深的确定根据土层分布 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 3、地基土的冻胀和融陷 冻胀危害及机理 冻 深 毛细区 地下水 冻结区 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 冻土地区基础的最小埋置深度 Dmin z0 t dfr z0 标准冻深； dfr 残留冻土层厚度 t 冻深影响系数 z0t z0 Dmin
11、室内地面 dfr 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 地基计算地基计算 基础底面尺寸的确定 地基承载力验算地基承载力验算 地基变形验算地基变形验算 地基稳定验算地基稳定验算 地基基础设计规定地基基础设计规定 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 一、地基基础设计等级一、地基基础设计等级 建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）规定： 设计 等级 建筑和地基类型 甲级 重要的工业与民用建筑物 30层以上的高层建筑 体型复杂、层数相差超过10层的高低层连成一体建筑物 大面积的多层地下建筑物（地下车库、商场、运动场等） 对地基变形有特殊要求的建筑物 复杂地质条件下的坡上建筑
12、物（包括高边坡） 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及七层以下民用 建筑及一般工业建筑物；次要的轻型建筑物 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 二、地基基础设计规定二、地基基础设计规定 所有建筑地基均应满足承载力均应满足承载力计算要求； 设计为甲、乙级甲、乙级的建筑均按地基变形设计变形设计； 丙级建筑物符合规范要求的可不验算变形； 经常受水平荷载受水平荷载的高层建筑与结构、挡土墙、斜坡上建 筑与构筑物尚应验算稳
13、定性验算稳定性； 基坑工程应进行稳定性验算； 地下水地下水位较浅，有上浮问题，应验算抗浮验算抗浮。 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 地基承载力验算地基承载力验算 回顾 求得地基承载力特征值（容许值、设计 值）的方法？ 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 1、根据土的抗剪强度指标确定（理论公式） 1）取临界荷载P1/3 、P1/4或用普朗特、太沙基、汉森等公 式的极限荷载Pu除以安全系数Ks。 2）当荷载偏心距e0.033倍基础底面宽(b为偏心方向基础 边长)时，规范推荐按下式计算地基承载力特征值，并 需满足变形要求： 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 2、载
14、荷试验方法 pcr S p pu 1）荷载曲线有明显直线段时 2）当 puB/6时，Pmax的计算 L L 基底无偏心一侧边长基底无偏心一侧边长 a a 合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 当地基持力层范围内存在软弱下卧层时，还必须 对下卧层进行验算。 p 软弱下卧层承载力验算 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 pz 条形基础 矩形基础 附加应力计算 地基压力扩散角 基底静压力 基础宽度 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 注：1、 Es1 为上层土压缩模量；Es2 为下层土的压缩模量
15、； 2、z/b0.5 时值不变。 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 p 基础尺寸的确定 初步选择基底尺寸 验算持力层地基承载力 求地基承载力特征值 不满足 重新调整尺寸 END 满足 验算下卧层地基承载力 不满足 重新调整尺寸 满足 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 填土 褐黄色粉质黏土 ： 淤泥质黏土 ： 1.5m 3.5m 0.8m 例：某柱下素混凝土基础，作用在设计地面处的柱荷载设计值、 埋深及地基条件如图所示，柱底荷载标准值为， ，试确定基础尺寸。 （ 混凝土重度 ） 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 查表8-17得修正系数D=1.6，并计 算基础底
16、面以上土的加权重度： 解：（1）初设尺寸 填土 褐黄色粉质黏土 ： 淤泥质黏土 ： 1.5m 3.5m 0.8m 初设基底宽度为3m，基底长度为3.5m 则可得A=3m3.5m=10.5m2 由于B=3m，D 0.5m，要进行深度修正 （2）地基承载力特征值： 查表8-15，查得 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 基底压力： 根据式（8-55）： 填土 褐黄色粉质黏土 ： 淤泥质黏土 ： 1.5m 3.5m 0.8m （3）验算持力层地基承载力 天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计 基底最大压力 持力层地基承载力满足 填土 褐黄色粉质黏土 ： 淤泥质黏土 ： 1.5m 3.5m 0.8m 合力偏心矩： 天然地基上浅
