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1、第七章 浅基础设计,7.1 地基基础设计的基本原则 7.2 浅基础的类型 7.3 基础埋置深度的选择 7.4 地基承载力 7.5 基础底面尺寸的确定 7.6 地基变形验算 7.7 扩展基础设计 7.8 减轻不均匀沉降的措施,7.1 地基基础设计的基本原则,一、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。,二、选择地基基础类型主要考虑因素,1、建筑物的性质 2、地基的地质情况,人工地基：加固上部土层，提高土层的承载力，再把基
2、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。,浅基础：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。,四、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
3、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。,1、选择基础的材料和类型 2、选择基础的埋置深度 3、确定地基承载力 4、根据地基承载力，确定基础的构造尺寸，必要时进行下卧层强度验算。 5、进行必要的地基验算（包括变形与稳定性验算） 6、进行基础的高度设计 7、绘基础施工图,天然浅基础设计内容及步骤,满足如下要求： 1、承载力 2、变形 3、稳定 4、基础本身（强度、刚度、耐久性、抗裂）,设计基本原则,两种极限状态设计,承载能力极限状态：以结构内力（地基荷载）超过其承载能力为依据-各种失稳、结构破坏。 正常使用极限状态：以结构（地基）的变形、裂缝
4、、振动参数（老化蠕变）的限值为依据。有时间接通过应力控制（例如最大塑性深度的限制-容许承载力）,五、地基基础设计的基本原则,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。,建筑地基规范将地基基础设计分为三个设计等级,7.2 浅基础的类型,1、 砖石砌体 砖:标号不应低于MU10，大放角基础。两皮一收或两皮一收与一皮一收相间。 毛石：未经加工整平的石料。 注意其构造要求及台阶宽高比要求。,一、按基础材料分类,2、混凝土和毛石混凝土,3、钢筋混凝土,4、灰土 石灰和土的体
5、积比一般为3：7或2：8 灰土干重度14.515.5KN/m3 ,容许承载力可达250300KPa。 应：捏紧成团，落地开花 5、三合土 其体积比一般为1：3：6或1：2：4（石灰：砂子：骨料）。,二、按构造分类,1、独立基础: 烟囱、水塔、高炉等构筑物，有时也可采用壳体基础外，更多的是采用钢筋混凝上圆板或圆环基础及混凝土大块式基础,2、条形基础：长度远大于宽度的基础。,3、柱下十字形基础,4、筏板基础(满堂红),5、箱形基础:目前在高层建筑中多采用,6、壳体基础:一般适用于水塔、烟囱、料仓和中小型高炉等高耸的构筑物的基础。,7.2 浅基础的类型,1、刚性基础,三.按材料性能分类,（1）材料：
6、砖、块石、毛石、砼、三合土等,（2）特性：抗压强度大，抗拉、抗剪强度小,（3）高度由构造满足要求 允许刚 性角（允许宽高比）,（4）目的：使得基础内部产生压力而不产生拉力,允许刚性角,允许宽高比,2、柔性基础,三.按材料性能,（1）材料：钢筋混凝土,（2）特性：抗压、抗拉、抗剪强度都大,（3）高度由抗冲切验算满足,（4）目的：使得基础不产生冲切破坏,7.3 基础埋置深度的选择,一、概念,1、基础埋置深度 基础底面至地面（一般指室外设计地面）的距离。,2、基础埋深选择的意义,影响：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。 安全方面：对高层稳定、滑移的影响；地基强度、变形的影
7、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。 基础顶面应低于设计外地面100mm以上，以避免基础外露。,1、建筑物的用途类型及荷载大小性质 (1)建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地下设施等 (2)上部结构对不均匀沉降敏感 (3)基础承受较大垂直与水平荷载 (4)在地震区或有振动荷载的基础 (5)同一建筑物基础埋深不同 (6)刚性基础构造要求,二、影响基础埋深的因素,2、工程地质条件和水文地质条件 (1)根据工程地质条件选择合适的土层作为地基持力层是确定基础埋深的
8、主要因素；,二、影响基础埋深的因素,密实土,A,松软土,B,松软土,C,密实土,密实土,D,软弱土,2、工程地质条件和水文地质条件 (2)合理选择地基持力层应考虑动态（渗流力、浮托力）的作用；,二、影响基础埋深的因素,粘土层底面土压力应大于粘土层底部单位面积上受到承压水的浮托力，以免开挖基槽，坑底土被承压水冲破引起突涌或流砂现象。,2、工程地质条件和水文地质条件 (3)一般基底宜设置在地下水位以上； (4)必须置于地下水位以下时，则应考虑地下水对基础是否有侵蚀性，以及施工时基坑排水及坑壁围护等问题。,二、影响基础埋深的因素,3、相邻建筑物的基础埋深 (1)当存在相邻建筑物时，新建建筑物的基础埋
9、深不宜大于原有建筑物的基础埋深。 (2)当埋深大于原有建筑物的基础埋深时，两基础之间应保持一定净距，其数值应根据原有建筑物荷载大小、基础型式和土质情况而定。 (3)如上述要求不能满足时，应采取分段施工，设临时加固支撑，打板桩，地下连续墙等施工措施，或加固原有建筑物的地基。,二、影响基础埋深的因素,3、相邻建筑物的基础埋深,二、影响基础埋深的因素,4、地基土冻胀和融陷的影响,二、影响基础埋深的因素,1、选择基础的材料和类型 2、选择基础的埋置深度 3、确定地基承载力 4、根据地基承载力，确定基础的构造尺寸，必要时进行下卧层强度验算。 5、进行必要的地基验算（包括变形与稳定性验算） 6、进行基础的
10、高度设计 7、绘基础施工图,天然浅基础设计内容及步骤,7.4 地基承载力,规范规定：当b3m或d0.5m，地基承载力特征值应该进行修正,fa 修正后的地基承载力特征值 fak 地基承载力特征值，根据强度指标确定 b、 d基础宽度和埋深的地基承载力修正系数（可查表7.10）,说明：规范规定地基承载力特征值还可以由载荷试验或其它原位测试、并结合工程经验等方法综合确定,7.5 基础底面尺寸的确定,天然地基上浅基础的设计包括内容： 1.选择基础的材料、类型和平面布置； 2.选择基础的埋置深度； 3.确定地基承载力； 4.确定基础尺寸； 5.进行地基变形与稳定性验算； 6.进行基础结构设计； 7.绘制基
11、础施工图，提出施工说明。,一、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 ，再验算并调整尺寸直至满足设计要求。,1、对于中心受压基础,G= GAd,取室内外平均埋深计算,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,Fk相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值,Gk基础自重和基础上的土重,A基础底面面积。,注意： d为基础平均埋深,作用于基础底面形心上的力矩 M=(F+G)e,基础底面的抵抗矩；矩形截面W=bl2/6,2、对于偏心受压基础,当e0，基底压力呈梯形
12、分布,当e=l/6时，pmax0，pmin=0，基底压力呈三角形分布,当el/6时，pmax0，pmin0，基底出现拉应力，基底压力重分布,基底压力重分布,偏心荷载作用在基底压力分布图形的形心上,2、对于偏心受压基础,算法：,1、按中心受压计算，求出A0,2、考虑偏心影响，令A=（1.11.4）A0；l/b=1.22.0,4、验证,3、计算Pkmax、 Pkmin，一般应使Pkmin0,二、软弱下卧层的强度验算,当地基受力层范围内有软弱下卧层（承载力显著低于持力层的高压缩性土层）；按持力层土的承载力计算得出基础底面所需的尺寸后，还必须对软弱下卧层进行验算,基底压力标准值 基底处自重压力值,应力
13、扩散角（表7-19）,三、例题分析,【例1】某一柱下钢筋混凝土单独基础如图所示，已知基础底面尺寸为3.05.1m，作用于基础的荷载标准值如图所示，试验算地基承载力是否满足要求。,三、例题分析,【例2】某一柱下钢筋混凝土单独基础如图所示，基础埋深2m，基础建筑在如图所示地基上，已知作用于基础的荷载标准值如图所示。试确定该基础基底尺寸。,四、课堂练习,【题1】某一柱下钢筋混凝土单独基础如图所示，已知基础底面尺寸为3.03.5m，作用于基础的荷载标准值如图所示，试验算地基承载力是否满足要求。,1、选择基础的材料和类型 2、选择基础的埋置深度 3、确定地基承载力 4、根据地基承载力，确定基础的构造尺寸
14、，必要时进行下卧层强度验算。 5、进行必要的地基验算（包括变形与稳定性验算） 6、进行基础的高度设计 7、绘基础施工图,天然浅基础设计内容及步骤,地基的容许变形值,地基变形按其变形特征划分 1.沉降量一般指基础中点的沉降量 2.沉降差相邻两基础的沉降量之差 3.倾斜基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离之比 4.局部倾斜承重砌体沿纵墙610m内基础两点的沉降差与其距离之比,三、地基变形验算,7.6 地基变形验算,建筑地基基础设计规范GB 50007-20115.3变形计算,5.3.1条 建筑物的地基变形计算值，不应大于地基变形允许值。 5.3.2条 地基变形特征可分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜
15、。 5.3.3条 在计算地基变形时，应符合下列规定： 1.由于建筑地基不均匀、荷载差异很大、体型复杂等因素引起的地基变形，对于砌体承重结构应由局部倾斜控制；对于框架结构和单层排架结构应由相邻柱基的沉降差控制；对于多层或高层建筑和高耸结构应由倾斜值控制；必要时尚应控制平均沉降量。 2.在必要情况下，需要分别预估建筑物在施工期间和使用期间的地基变形值，以便预留建筑物有关部分之间的净空，考虑连接方法和施工顺序。一般多层建筑物在施工期间完成的沉降量，对于砂土可认为其最终沉降量已完成80%以上，对于其它低压缩性土可认为已完成最终沉降量的50%-80%，对于中压缩性土可认为已完成20%-50%，对于高压缩
16、性土可认为已完成5%-20%。 5.3.4条 建筑物的地基变形允许值，按表5.3.4规定采用。对表中未包括的建筑物，其地基变形允许值应根据上部结构对地基变形的适应能力和使用上的要求确定。,表5.3.4 建筑物的地基变形允许值,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。,地基变形验算一般规定,根据建筑物地基基础设计等级及长期荷载作用下地基变形对上部结构的影响程度，地基基础设计应符合下列规定： 所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定； 甲级、乙级建筑物、均应按地基变形设计； 表7.2所列范围内的丙级建筑物可不作变形验算，但如有下列情况之一时，仍应作变形验算： . 地基承载力特征值小于130kPa，且体型复杂的建筑； .在基
