浅基础设计

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1、基础工程基础工程 授课对象：结构工程、地下工程本科生 参考教材：土力学与地基基础（第二版）（赵明华主编） 学 时：30学时 课程性质：必修 制 作：王敬林什么是基础工程？有关建筑物地基与基础方 面的理论与技术本章要求:1.掌握浅基础的类型和基础埋深的选择。2.掌握地基承载力确定方法及按地基承载 力确定基础底面尺寸。3.掌握扩展基础设计(条基和独立柱基)。4.了解地基变形验算及防止不均匀沉降损 害的措施。第七章 浅基础设计本章线路:基础设计地基基础设计的基本原则浅基础的类型基础埋置深度的选择如何确定地基承载力3. 设计原则: 因地制宜、就地取材、保护环境 和节约资源；根据岩土工程勘察资料，综 合

2、考虑结构类型、材料情况与施工条件等 因素，精心设计。第七章 浅基础设计7.1 地基基础设计的基本原则 7.1.1 概述基 本 概 念1.地基: 天然地基与人工地基。2.基础: 浅基础与深基础。浅基础指一般埋深小于5m，不需要专门 的施工机械施工，只考虑基础底面以下土 的承载力的基础。目前没有明确的定义。4. 设计规范:7.1 地基基础设计的基本原则 7.1.1 概述（续）基本概念1)建筑地基基础设计规范GB 50007-20022)建筑结构荷载规范 GB 5009-20013)混凝土结构设计规范 GB 50010-20024)砌体结构设计规范 GB 5003-2001第七章 浅基础设计5.基础

3、上荷载基础上荷载: :7.1 地基基础设计的基本原则 7.1.1 概述（续）基本概念F F轴向力；轴向力；MM弯矩；弯矩；HH水平力水平力F MFF HF M H一般为前两种情况，横向力不大，只做校核一般为前两种情况，横向力不大，只做校核第七章 浅基础设计6、天 然地基 上浅基 础设计 的内容 及一般 步骤地质条件、地勘资料、建筑物性质确定各层地基土的承载力地基承载力验算基础类型、地基持力层和基础埋深确定基础尺寸验算软弱下卧层承载力验算沉降验算基础结构的设计：刚性基础：尺寸、材料； 扩展基础：尺寸、混凝土强度等级、配筋、冲切等验算绘施工图第七章 浅基础设计7.1.2 概率极限状态设计方法与极限

4、状态 设计原则二个概念 1.承载能力极限状态: 对应于结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载大变形。如整体剪切破坏。2.正常使用极限状态:对应于结构或构件达到正常使用或耐久性 能的某项规定限值。 如地基变形过大导致 上部结构的损坏。第七章 浅基础设计 7.1.3 地基基础设计基本规定1.1.地基基础设计等级地基基础设计等级1)1)建筑物的建筑物的设计等级设计等级（建筑物的安全等（建筑物的安全等 级）。级）。 2)2)地基基础设计等级：根据地基复杂程地基基础设计等级：根据地基复杂程 度、建筑物规模和功能特征以及由于度、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正常地基问题可能

5、造成建筑物破坏或正常 使用的程度，将地基基础设计分为三使用的程度，将地基基础设计分为三 个设计等级。个设计等级。 3)3)地基承载力地基承载力特征值特征值（地基承载力标准（地基承载力标准 值）。值）。地基基础设计等级 表71设计 等级建筑和地基类型甲级重要的工业和民用建筑物 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（如地下车库、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以上地下室的基坑工程 乙级

6、除甲、丙级以外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；次要的轻型建筑物第七章 浅基础设计 7.1.3 地基基础设计基本规定2. 设计计算规定: 1）基础本身（强度、刚度 、耐久性、抗裂） 。 2）地基承载力 3）地基变形（平均沉降量 ，局部倾斜，沉降差， 整体倾斜4）稳定性验算受水平力 作用、坡顶建筑物等。GdF地基 主要 受力 层情 况fak(kPa )60 8080- 100100- 130130- 160160- 200200- 300土层坡度 5510101010建筑 类型砌体、框 架层数555667可不作地基变形计算设计等级为丙级的建筑物范围（

7、部分）主要受力层概念主要受力层概念 ( (表表7-2)7-2)：条形基础：h 3b; 独立基础：h 1.5b且h5m（二 层以下民用建筑物除外）。第七章 浅基础设计 7.1.3 地基基础设计基本规定(续) 3.荷载规定（规范（规范3.0.43.0.4）1)按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定 桩数时，传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用 极限状态下荷载效应的标准组合。 2)计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使 用极限状态下荷载效应的准永久组合，不应计入风荷载和 地震作用。相应的限值应为地基变形允许值。 3)计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷载 效

8、应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分 项系数均为1.0。 4)在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡 结构的内力、确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来 的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载能力极限状 态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。当需要 验算基础裂缝宽度时，应按正常使用极限状态下荷载效应 的标准组合。民用建筑楼面均布活荷载的各种代表值民用建筑楼面均布活荷载的各种代表值类别标准值 (kN/m2 )组合值系 数c频遇值系 数f准永久值 系数q住宅、宿舍、办公楼 教室、实验室、会议室2.00.70.5 0.60.4 0.5食堂、餐厅2.50.70.60.5

9、礼堂、剧场、影院3.00.70.50.5商店、车站、机场大厅3.50.70.60.3健身房、舞厅4.00.70.60.5书库、档案库5.00.90.90.87.2 浅基础的类型7.2.1 无筋扩展基础 （也叫刚性基础）Fbtb0h0第七章 浅基础设计1、定义：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。2、特点：抗压性能较好 ，而抗拉和抗剪性能较差。7.2 浅基础的类型7.2.2 扩展基础 （也叫柔性基础或弹性基础）F第七章 浅基础设计1、定义：指柱下钢筋混凝土独立基础和墙下 钢筋混凝土条形基础。2、特点：抗弯（拉）和 抗剪性能均较好

10、。7.2 浅基础的类型第七章 浅基础设计独立基础：也叫单 独基础，指局部或 整个结构物下的无 筋或配筋的单个基 础。条形基础：指基 础长度远远大于 其宽度的一种基 础形式。 Strip foundation7.2 浅基础的类型 7.2.3 柱下条形基础 第七章 浅基础设计当地基软弱或上部结构传下来的荷载较大时采用。是 柱下单独基础的推广。 柱下条形基础柱下交梁基础7.2 浅基础的类型 7.2.4 筏形基础 第七章 浅基础设计当上部结构传下来的荷载很大而且地基软弱，当采 用柱下交梁基础也不能满足需要时。是柱下交梁基 础的推广。 底板筏(板)形基础底板外墙内墙箱形基础7.2 浅基础的类型 7.2.

11、5 壳体基础 第七章 浅基础设计由正圆锥形及其组合形式构成，以承受压应力为主 的基础。 施工困难。7.2 浅基础的类型7.2.5 岩层锚杆基础 第七章 浅基础设计直接建在基岩上的基础。目的是为了使基础与基岩 连成整体，提高抗倾能力。P159,图7.11常用浅基础类型比较（按材料分类）类型所用材料优点缺点适用性砖基础砖就地取材、价格较 低、施工方便强度及抗冻性 较差用于干燥和温暖 地区三合土 基础石灰：砂：碎 砖或碎石就地取材、价格较 低、施工方便不宜浸水地下水位较低的 =400, 尺寸相对较大4m宜采 用桩基或处 理h1土层分布情况土层分布情况(1)(1)浅基础还是深基础浅基础还是深基础( (

12、桩基础桩基础) )(2) (2)天然地基还是人工地基天然地基还是人工地基7.3 7.3 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择 7.3.2 7.3.2 工程地质条件工程地质条件（续）（续）第七章 浅基础设计土坡坡顶处基础的最小埋深ad条形基础矩形基础7.3 7.3 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择7.3.3 7.3.3 水文地质条件水文地质条件第七章 浅基础设计1.1.基底宜在地下水位以上基底宜在地下水位以上；2.2.水的侵蚀性，基坑排水，基坑围护等。水的侵蚀性，基坑排水，基坑围护等。7.3 7.3 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择 7.3.4 7.3.4 地基冻融条件地基冻融条件第七章

13、 浅基础设计1.1.冻胀的影响冻胀的影响1) 冻胀产生的上抬力大于作用在基底的竖向力， 会引起建筑物发裂甚至破坏； 2) 土层解冻时，土中的冰晶体融化，使土软化， 含水量增加，强度降低，将产生附加沉降 3) 规范上把冻胀性分为五类：不冻胀 ；弱冻 胀 ；冻胀 ；强冻胀 ；特强冻 胀冻胀丘Pingo冬季季节融化层，由上而下和由下而上冻结，过水断面缩小，冻结层上水处于承压状态，同时冻结过程中水分发生迁移产生聚冰层。随冻结面向下发展，当冻结层上水的压力大于上覆土层强度时，地表就发生隆起，便形成冻胀丘。dmin zd -hmaxZd设计冻深；hmax容许残留冻土层最大深度。7.3 7.3 基础埋置深度

14、的选择基础埋置深度的选择 7.3.4 7.3.4 地基冻融条件（续）地基冻融条件（续）2. 2. 考虑冻胀的基础埋深考虑冻胀的基础埋深第七章 浅基础设计hmax容许残留冻土层最大深度Zo 标准冻深dmin基础最小埋深dminzdz0hmax第七章 浅基础设计z zd d: :设计冻深设计冻深zd=z0 zs zw ze Z0：标准冻深 zs：土类别的影响系数； zw：土冻胀性的影响系数； ze： 环境影响系数。第七章 浅基础设计Z Z0 0: :标准冻结深度标准冻结深度 是地区多年实测最大冻结深度的平均值 地形地理条件：洼地，岗地；干湿（含水量）； 土的类型，冻结深度有差别 城市热岛效应，管线

15、与地下工程。北京 1.0m哈尔滨 2.0m满洲里2.53.0m第七章 天然地基上浅基础我国标准冻深图土的类别土的类别影响系数zs粘性土1.00细砂、粉砂、 粉土1.20中、粗、砾砂1.30碎石土1.40zs土的类别影响系数由于粘性土孔隙比大，含水量高，热容量高，冻深小。地基土的冻胀性土冻胀性影响系数 zw 不冻胀1.00弱冻胀0.95冻胀0.90强冻胀0.85特强冻胀0.80zw：土冻胀性的影响系数（1）强冻胀土水分转移及冻结热使冻深减小；（2）强冻胀土在同样冻结厚度时，冻结深度小：周围环境环境影响系数z 村、镇、旷野1.00城市近郊0.95城市市区0.90环境影响系数 ze由于城市的“热岛”效应。基底平均压力 （kPa)冻 胀 基础 性 形状 采暖90110130150170190210弱冻 胀土方形 基础采暖0.940.991.041.111.151.20不采 暖0.780.840.910.971.041.10条形 基础采暖2.52.52.52.52.52.5不采 暖2.202.502.52.52.52.5冻胀土0.55- 1.550.60- 1.790.85- 2.030.69- 2.260.74- 2.50强冻 胀土0.36- 0.740.40- 0.880.43- 1.000.43- 1.13特强冻 胀土0.