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1、一 寸 光 阴 不 可 轻 1 第一篇第一篇 绪论及地基基础的设计原则绪论及地基基础的设计原则 1 1、地基基础设计必须满足三个基本条件地基基础设计必须满足三个基本条件： （1） 、承载力要求承载力要求：作用于地基上的荷载效应（基底压应力）不得超过地基容许承载力或地基承载力特征值。 （2） 、沉降沉降和稳定性和稳定性要求要求：基础沉降不得超过地基变形容许值；挡土墙、边坡以及地基基础应保证具有足够防 止失稳破坏的安全储备。 （3） 、基础作为结构物，应满足结构的强度、刚度和耐久性要求基础作为结构物，应满足结构的强度、刚度和耐久性要求。 2 2、地基、地基、基础的分类：基础的分类：地基按照材料性质
2、可分为土质地基和岩石地基土质地基和岩石地基；按照处理与否可分为天然地基（包括特殊土天然地基（包括特殊土 地基）和人工地基地基）和人工地基。基础按照埋置深度可分为浅基浅基础和深基础础和深基础两大类。 3 3、常用的线性弹性地基模型有文克勒地基模型、弹性半空间地基模型、分层地基模型文克勒地基模型、弹性半空间地基模型、分层地基模型。 第二篇第二篇 天然地基上的浅基础天然地基上的浅基础 刚性基础：刚性基础：由素混凝土、砖、毛石等抗压强度较高而抗弯拉强度较低的材料砌筑而成的基础，计算时不计其弯曲变 形，基础高度由刚性角控制，这类基础叫刚性基础。 刚性角：刚性角：刚性基础中为使基底弯曲拉应力和剪应力不超过
3、基础圬工强度极限，墩台身边缘处的垂线与基底边缘的连 线间的最大夹角。刚性角的大小与基础材料及基底反力大小有关。或者：刚性基础允许宽高比所对应的角度 max 。 柔性基础：柔性基础：由具有较好的抗剪能力和抗弯能力的钢筋混凝土材料所构成的基础叫柔性基础，柔性基础整体性能较好， 抗弯刚度较大。所以柔性基础也叫钢筋混凝土基础。 无筋扩展基础：无筋扩展基础：由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成的，且不需配置钢筋的墙下条形基础 或柱下独立基础。 基础埋深：基础埋深：从设计地面线到基础底面的距离。 软弱下卧层：软弱下卧层：位于持力层以下，且承载力小于持力层承载力的土层。 动力触探：动力触探
4、：利用落锤能量将一定规格的探头打入土中，由打入的贯入度来判断土的性质的测试方法。 静力触探：静力触探：是利用机械或油压装置将带有探头的触探杆压入土层，用电阻应变仪测出土的贯入阻力，并将该阻力与 野外载荷试验测得的地基土承载力和变形指标建立相关关系式，从而确定建筑物地基土的承载力特征值和变形指标 等数据。 地基净反力：地基净反力：仅由基础顶面标高以上部分传下的荷载所产生的地基反力。 1 1、浅基础浅基础的的设计步骤：设计步骤： （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）确定地基承载力设计值； （4）确定基 础的底面积和底面尺寸（地基承载力验算） ； （5）地基变形
5、验算（特殊情况下，还应进行稳定性验算） ； （6）基础结 构设计（主要指确定基础的内力、高度及配筋） ； （7）基础施工图绘制（包括施工说明） 。 上述设计步骤相互关联，通常按顺序进行，当后面不能满足设计要求时，可返回重复。 2 2、浅基础的分类、浅基础的分类：从构造形式来看，浅基础有：独立基础、条形基础、十字交叉条形基础、筏板基础、箱形基础独立基础、条形基础、十字交叉条形基础、筏板基础、箱形基础等。 按照材料的受力性能分为：刚性基础和柔性基础刚性基础和柔性基础。 3 3、基础埋深确定：、基础埋深确定：原则：在保证安全可靠的前提下，尽量浅埋，但不应浅于 0.5m，且基础顶面距设计地面的距离 宜
6、大于 0.1m。具体来讲，应结合以下因素综合确定。 一、建筑结构条件建筑结构条件（指建筑物的用途、类型、荷载的大小及性质） 二、工程地质条件工程地质条件：尽量选择承载力高而压缩性小的土层；存在软弱下卧层时，应同时考虑软弱下卧层的强度 和变形要求；当场地土层分布明显不均匀或荷载大小相差很大时，也可采用不同埋深。 三、水文地质条件水文地质条件： （1）当有地下水存在时，基础底面应尽量埋置在地下水以上；否则应采取必要的施工防范 措施。 （2）有冲刷的河流中，桥梁墩台基础必须埋置在设计洪水冲刷线以下一定深度。 四、地基冻融条件地基冻融条件 五、场地环境条件场地环境条件： （1）基础最小埋深为 0.5m
7、，基础顶面至少应低于设计地面 0. lm。 （2）当存在相邻建筑物时， 新建筑物的基础埋深不宜大于原有建筑物基础，否则两基础间应保持一定的净距。 （3）基础附近有管道或坑道等地 下设施时，埋深一般应低于地下设施底面。 （4）位于稳定土坡坡顶的建筑，基础与土坡边缘应具有一定距离。 4 4、浅基础、浅基础地基承载力特征值确定方法：地基承载力特征值确定方法：1）按土的抗剪强度指标以理论公式计算；2）按地基载荷试验确定；3）按 一 寸 光 阴 不 可 轻 2 触探试验（动力或静力）确定；4）按有关规范提供承载力经验公式确定；5）按有关规范提供承载力表查表确定(新 规范已取消)。 5 5、按地基载荷试验
8、确定地基承载力特征值时，低压缩性土一般由强度安全强度安全控制，中、高压缩性土往往受基础沉降量基础沉降量 控制。 6 6、承载力的修正：承载力的修正： 基础宽度大于 3m 或埋深大于 0.5m 时， 从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值 须进行深度和宽度修正：)5 . 0() 3(+=dbff mdbaka 7 7、地基承载力的验算包括：、地基承载力的验算包括： 一、持力层的验算； 1 1、轴心荷载作用、轴心荷载作用： ak fp 2 2、偏心荷载作用、偏心荷载作用： ak ak fp fp 2 . 1 max 二、软弱下卧层的验算软弱下卧层的验算：软弱下卧层顶面土体的附
9、加应力与自重应力之和不超过软弱下卧层承载力，即 azczz fpp+ 。附加应力计算一般采用扩散角法扩散角法。 8 8、水平和竖向荷载共同作用下、水平和竖向荷载共同作用下，地基失稳定破坏形式：地基失稳定破坏形式： （1）沿基底产生表层滑动； （2）偏心荷载过大而使基础倾覆； （3）深层整体滑动破坏。 9 9、地基变形验算：、地基变形验算：对于甲、乙级建筑物和荷载较大、土质不坚实的丙级建筑物，需进行地基变形验算。 地基变形特征有四种：(1)沉降量：独立基础或刚性特别大的基础中心的沉降量；(2)沉降差：两相邻独立基础中 心点沉降量之差；(3)倾斜：独立基础在倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；(
10、4)局部倾斜：砌体承重结构沿纵 向 610m 内基础两点的沉降差与其距离的比值。 对于单层排架结构的柱基，一般应限制其沉降量沉降量；对于框架结构和单层排架结构，应由沉降差沉降差来控制，并要求并要求 沉降量不宜过大沉降量不宜过大；对于高耸结构物，高层建筑物，控制地基特征变形的主要是整体倾斜整体倾斜；对于砌体承重结构，主要 由局部倾斜局部倾斜控制。 1 10 0、浅基础结构设计：、浅基础结构设计： 在确定基础底面尺寸或计算基础沉降时，应考虑设计地面以下基础及其上覆土重力的作用考虑设计地面以下基础及其上覆土重力的作用；在进行基础截面设 计中，应采用地基净反力地基净反力计算。 一、刚性基础：基础宽度根
11、据地基承载力条件确定，基础高度由基础允许宽高比来控制。 二、墙下钢筋混凝土条形基础：基础底面尺寸根据地基承载力和沉降要求确定；基础高度由混凝土的抗剪切条抗剪切条 件件确定；基础的受力钢筋配筋由抗弯验算抗弯验算确定。 三、柱下钢筋混凝土独立基础：基础底面尺寸由地基承载力确定，基础高度由抗冲切验算抗冲切验算确定，基础底板双向 配筋由抗弯验算抗弯验算确定。 四、柱下条形基础：翼板可视为悬臂于肋梁两侧，计算方法同墙下条形基础；基础梁纵向内力计算方法有： （1）直线分布法直线分布法（满足静力平衡条件，不满足变形协调条件满足静力平衡条件，不满足变形协调条件） 。具体有：静定分析法和倒梁法。 （2）弹性地基
12、梁法（满足静力平衡条件和变形协调条件）弹性地基梁法（满足静力平衡条件和变形协调条件） 。地基模型有文克勒地基模型和弹性半空间地基模型。 五、十字交叉条形基础：视为双向的柱下条形基础，柱的竖向荷载在两个方向上分配，弯矩则直接加于相应方 向的基础梁上，不再分配。节点分为三种：中柱节点中柱节点：两个方向均为无限长梁；边柱节点边柱节点：一个方向为无限长梁， 另一方向为半无限长梁；角柱节点角柱节点：两个方向均为半无限长梁。 例题例题 2 2- -1 1：某粉土地基如下图所示，试按规范提供的承载力公式计算地基承载力特征值。 kcmdba cMdMbMf+= 。 一 寸 光 阴 不 可 轻 3 解：根据持力
13、层粉土 = 22 k ，查表得， 04. 6,44. 3,61. 0= cdb MMM kPa cMdMbMf kcmdba 6 .8804. 616.7541. 7 0 . 104. 6 5 . 01 5 . 0)101 .18(108 .17 44. 35 . 1)101 .18(61. 0 =+= + + + += += 例题例题 2 2- -2 2：某建筑物的箱形基础宽 8.5m，长 20m，持力层情况见下图所示，其承载力特征值kPafak189=，箱基埋 深md4=，已知地下水位在地面下 2m 处。试确定粘土持力层的承载力特征值。 解 ： 箱 基 宽 度 mmb0 . 65 . 8=
14、 ， 故 按6m考 虑 ； 箱 基 埋 深 md4= 。 持 力 层 为 粘 土 ， 因 为 85. 083. 0,85. 073. 0=eIL ，查表可得： 6 . 1, 3 . 0= db 因基础埋在地下水位以下，故持力层的取有效重度： 3 /2 . 9102 .19mkN= 一 寸 光 阴 不 可 轻 4 3 /6 .13 4 2)102 .19(2 . 09 .188 . 18 .17 mkN m = + = kPa dbff mdbaka 4 .27316.7628. 8189 )5 . 04(6 .136 . 1) 36(2 . 93 . 0189 )5 . 0() 3( =+=
15、+= += 例题例题 2 2- -3 3： “承载力验算”： “承载力验算” ：某柱基础，作用在设计地面处的柱荷载设计值为 mKNMKNF kk =1051050， （作 用于长边方向） ， 水平力 KNQk67= （作用于长边方向） ， 基础底面长 3.5m， 宽 3m， 基础埋深 2.3m， 地下水位深 2.3m， 土基分两层：首层为厚 1.5m 的填土， 3 /16mKN ；持力层为粉质粘土， 3 /19mKN ， 80. 0=e ， 74. 0= L I ， 地基承载力特征值为 = ak f 200kPa。基础及回填土的平均重度为： 3 /20mKN G 。试验算持力层的强度。 解：
16、（1）确定地基承载力设计值： 因 mdmb3 . 2,3= ，查表由 85. 075. 085. 080. 0= L Ie， 得 3 . 0= b ， 6 . 1= d 3 /0 .17 3 . 2 8 . 0195 .16 mkN m = + = 故 2495 . 03 . 2176 . 10200)5 . 0()3(+=）（dbff mdbaka kPa （2）基底平均压力： kPafkPa A GF p a kk k 249146 5 . 33 203 . 25 . 331050 = + = + = 所以满足要求。 （3）基底最大压力： kPafkPa W M A GF p a kkk k 8 .2982 . 13 .188 6/5 . 33 3 . 267105 146 2 max = + +=+ + = 所以满足要求。 例题
