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1、8 天然地基上浅基础设计,学习目标： 通过学习应掌握地基基础的设计原则、了解各类基础特点及埋深选定的原则； 掌握基础底面积的确定方法，地基承载力确定方法； 熟练掌握无筋扩展基础、墙下条形基础与柱下单独基础的设计方法。 了解其它基础的简化设计要点。掌握减轻不均匀沉降的措施。,8.1 概述,本 章 内 容,8.2 浅基础的类型及材料,8.3 基础埋置深度的确定,8.4 基础底面尺寸的确定,8.5 刚性基础设计,8.6 墙下钢筋砼条形基础设计,8.7 钢筋砼柱下独立基础设计,8.8 钢筋砼柱下条形基础与十字交叉基础,8.9 高层建筑筏形基础设计要点,8.10 减小不均匀沉降的措施,8.1 概述,地基
2、,基础,浅基础 深基础,天然地基 人工地基,天然地基：未经加固处理，能直接支承建筑物的地基； 人工地基：若地基土层较软弱，建筑物的荷重又较大，地基的承载力和变形都不能满足设计要求时，通过人工加固处理的地基。 浅基础：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。如条形基础、片筏基础和箱形（埋深小于等于宽度）等。 深基础：如桩基、沉井和地下连续墙等。,浅基础定义: 埋入地层深度较浅，施工一般采用敞开挖基坑修筑的基础。 浅基础在设计计算时可以忽略基础侧面土体对基础的影响，基础结构形式和施工方法也较简单。深基础埋入地层较深，结构形式和施工方法较浅基础复杂，
3、在设计计算时需考虑基础侧面土体的影响。 浅基础特点:由于埋深浅，结构形式简单，施工方法简便，造价也较低，因此是建筑物最常用的基础类型。,天然地基上浅基础设计的一般步骤为： 选择基础的材料和类型； 选择基础的埋置深度； 确定地基承载力设计值； 确定基础的底面尺寸； 进行必要的地基验算(如变形，稳定性等)； 进行基础的结构和构造设计； 绘制基础施工图。,地基基础设计应符合下列规定： 所有建筑物的地基均应满足承载力计算的有关规定； 甲、乙级建筑物，均应验算地基变形； 丙级建筑物可不作变形验算。 对经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙等，以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物，尚应验算其
4、稳定性； 当地下水埋藏较浅，存在地下室上浮问题时，尚应进行抗浮验算； 所有建筑的基础设计应满足相应的钢筋混凝土设计规范及砌体结构设计规范等要求，保证基础有足够的强度、刚度和耐久性。,8.2 浅基础的类型及材料,8.2.1 无筋扩展基础,(1)砖基础 砖基础具有一定的抗压强度，但抗拉和抗剪强度较低，砖基础所用材料的最低强度等级按砌体结构设计规范规定，不得低于规范要求。砖基础具有取材容易、价格便宜、施工简单等特点，因此应用广泛。砖基底面以下一般做10cm垫层，其剖面通常做成台阶式，俗称大放脚，常用形式有 “二一间隔收”和“两皮一收”如图 ：,砖基础砌筑工艺标准（601-1996）,(2)毛石基础
5、毛石是指未经加工凿平的石材，毛石基础应选用未经风化的硬质岩石砌筑而成。毛石和砂浆的强度等级应符合规范要求。毛石基础剖面形状有阶梯形和梯形。每阶高度一般为300400mm，块石应竖砌、错缝，缝内砂浆应饱满，如图 ：,(3)三合土基础 三合土基础是由石灰、砂和骨料(碎石、碎砖或矿渣等)按体积比1:2:41:3:6配成，加人适量水拌和均匀后铺人槽内，每层虚铺约220mm，夯至150mm，分层夯实而成。三合土基础在我国南方地区常用，一般用于地下水位较低的四层及四层以下民用建筑。其厚度不小于300mm，宽度不小于700mm，如图：,(4)灰土基础 灰土是用石灰和土料配制而成。石灰和土料的体积比一般为3：
6、7或2：8，加适量水拌匀，然后铺人基槽内分层夯实，方法与三合土基本相同。,问题：既然石灰不耐水，为什么由它配置的灰土或三合土却可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位 ？,解答：石灰是氧化钙（生石灰）和氢氧化钙（消石灰）的统称。不论生石灰、消石灰，水化后和土壤中的二氧化硅或三氧化二铝以及三氧化二铁等物质结合，即可生成胶结体的硅酸钙、铝酸钙以及铁酸钙，将土壤胶结起来，使灰土有较高的强度和抗水性。灰土逐渐硬化，增加了土壤颗粒间的附着强度。,问题：既然石灰不耐水，为什么由它配置的灰土或三合土却可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位 ？,解答：石灰是氧化钙（生石灰）和氢氧化钙（消石灰）的统称。不论生
7、石灰、消石灰，水化后和土壤中的二氧化硅或三氧化二铝以及三氧化二铁等物质结合，即可生成胶结体的硅酸钙、铝酸钙以及铁酸钙，将土壤胶结起来，使灰土有较高的强度和抗水性。灰土逐渐硬化，增加了土壤颗粒间的附着强度。,(5)混凝土和毛石混凝土基础 混凝土基础的抗压强度、耐久性、抗冻性都较好，当荷载较大或位于地下水位以下时，常采用混凝土基础，混凝土强度等级一般为CI5。为了节约水泥用量，降低造价，可在混凝土内渗入2530的毛石，做成毛石混凝土基础。渗入的毛石尺寸不应大于300mm，且应冲洗干净。如下图：,毛石,8.2.2 钢筋混凝土扩展基础,钢筋扩展基础,墙下钢筋混凝土条形基础，墙下钢筋混凝土条形基础一般做
8、成无肋式 ，若地基土质不均匀也可做成有肋式。,柱（墙）下钢筋混凝土独立基础，现浇可做成阶梯形或锥形，预制一般做成杯形。,筏形基础可分为平板式和梁板式两类。底面积更大，能满足较软弱地基的承载力要求，不均匀沉降也因而减少。,8.2.4 高层结构筏形（片筏）基础,平板式,梁板式,梁板式,问题：条形基础和筏形基础的区别,解答：条形基础和阀形基础完全不同。顾名思义，条形基础的形式是条形的，如果横竖两个方向都有条形基础，我们就会看到基础呈一格一格的形状，多用于上部荷载不是很大，地质条件又比较好，没有地下室的建筑物。筏形基础又称筏板基础，俗称“大底板”，整片基础是一块钢筋混凝土筏板，多用于高层建筑，有地下室
9、的建筑物。,8.2.3 柱下钢筋混凝土条形基础和十字交叉基础,柱下钢筋混凝土条形基础可以是单向将同一排的柱基础连通设置成条形，也可在柱网下纵横两方向设置，形成柱下十字交叉基础。基础的整体刚度大，可调整地基变形，减小不均匀沉降，而且施工方便。,柱下钢筋混凝土条形基础,柱下柱下十字交叉基础,8.2.5 岩石锚杆基础,岩层锚杆基础适 用于直接建在基岩上 的柱基，以及承受拉 力或水平力较大的建 筑物、构筑物基础。,锚杆基础图： d1锚杆孔直径 l锚杆的有效锚固长度d锚杆直径,8.2.6 其他基础形式,箱形基础，用于高层建筑物,壳体基础，用于高耸建筑物,箱形基础,8.3 基础埋置深度的确定,从室外地面标
10、高到基础底面的距离称为基础的埋置深度。,基本原则： 满足地基稳定和变形要 求的前提下，基础应尽 量浅埋。,基础的最小埋置深度,8.3.1 工程地质条件,尽量在地下水位以上,否则开挖降水,费用大，有承压水时，防止承压水顶破基底。hwhw ; 位于稳定边坡之上的拟建工程，要保证地基有足够的稳定性。对于坡高H8m，坡角45，且b3m，a2.5m时，如果基础埋深符合下列条件，则可以认为已满足稳定要求：,条形基础,矩形基础,8.3.2 建筑物条件,8.3.3 作用在地基上荷载的大小和性质,地震区，除岩石地基外，天然地基的筏形和箱形基础埋深不宜 小于建筑物高度的1/15。 地下管道（上下水，煤气电缆）应在
11、基底以上，便于维修。,荷载,承受较大水平荷载的基础 ，必须加大埋深,承受上拔力的基础 ，也要求有较大的埋深,承受振动荷载的基础 ，不选易液化的土层作为持力层,8.3.4 相邻建筑物的基础埋深,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，必要时应进行专门的基坑开挖设计，或对原有建筑物地基进行加固。,按冻胀要求确定基础最小埋深,8.3.5 地基土冻胀和融陷的影响,z0标准冻深（观测平均值） zd设计冻深 hmax允许最大残留冻深 h、z实测冻土厚度与地表冻胀量 冻深影响系数（土类、冻胀性、环境）,8.3.6 地基承载力特征值修正,a修正后的地基承载力特征值(地
12、基承载力设计值)；kPa ak地基承载力特征值； kPa b、d基础宽度和埋深的地基承载力修正系数；(P107表2-20) 基础底面以下土的重度;kN/m3 m基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度； d基础埋置深度（m），小于0.5m按0.5m考虑一般自室外地面 标高算起。 b基础底面宽度（m），当基宽小于3m按3m考虑，大于6m按 6m考虑；,8.3.7 根据土的强度理论公式确定承载力特征值,a地基承载力设计值； Mb、Md 、Mc 承载力系数，由 k 查表(P128表5-6)； 基础底面以下土的重度； m基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度； d基础埋置深度（m
13、），一般自室外地面标高算起； b基础底面宽度（m），当基宽小于3m按3m考虑，大于6m按 6m考虑； ck 基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力。,8.4 基础底面尺寸的确定,8.4.1 初步确定基底尺寸,8.4.1.1 轴心荷载作用,矩形基础：取l/b=n(1.52.0),l=nb,方形基础：l=b,条形基础：取 l=1m或一个开间为计算单元,因为a的修正与b有关,所以基础底面尺寸的确定需用试算法。,轴心荷载下基础底面积确定步骤（试算法）：,假定基础底宽b3m进行承载力修正，初步确定承载力 特征值；,2. 根据fa确定基底面积A；,3. 取l/b=1.52.0,l=nb,A=lb,4.若b3m,
14、则假设成立,若B3m,假设不成立,继续“试算” 将算出的B带入1中，对a进行修正，再根据2求解A1，最终确定基础底面尺寸！,8.4.1.2 偏心荷栽作用,偏心荷载作用下基础底面尺寸的确定同样需用试算法。,偏心荷载下基础底面积确定步骤（试算法）：,假定基础底宽b3m进行承载力修正，初步确定承载力 特征值；,2. 按中心受压估算基底面积A0，考虑偏心影响将A0扩大 10% 40%；,3. 承载力验算：取l/b=n(1.52.0),如图所示，某柱地基为均质粘性土层，重度=17.5kNm3，孔隙比e=0.75，液性指数IL=0.80，已确定其地基承载力特征值为ak=220kPa。柱截面为300mm40
15、0mm，Fk=700kN、Mk=80kNm，水平荷载Vk=13kN。基础埋深从设计地面(0.000)起算为1.3m。试确定柱下独立基础的底面尺寸。,解 ： 1.求修正后的地基承载力特征值a(先假设b3m) 因为粘性土e=0.75，IL=0.80 查P107表5-7可得d=1.6 则持力层承载力a为,2.初步选择基础底面积 计算基础和回填土所受重力Gk的基础埋深采用平均埋深d，即,基础底面积酌按10增大，即,3.验算持力层的地基承载力,基础及回填土所受重力Gk为,偏心距,属于小偏心,该柱下独立基础的尺寸为2.4m 1.6m。,8.4.1.3 带壁柱的条形基础底面尺寸的确定,带壁拄墙基础计算单元,
16、注意： 下卧层承载力 az 只做深度修正,8.4.2 验算地基软弱下卧层承载力,由P174表4-5查得,例题：某轴心受压柱基础，上部结构传来轴向力标准值Fk=700kN，地基及基础资料见图，试确定基础底面积并验算下卧层承载力。,解 ： 1.持力层的地基承载力修正(先假设b3m) 粉质粘性土，查P130表5-7可得d=1.0,则持力层承载力a为,2.初步选择基础底面积,3.验算软弱下卧层的地基承载力,属于小偏心,下卧层顶面处自重压力 pcz ： pcz=161.5+182=60 kPa,软弱下卧层地基承载力修正(只进行深度修正)： 淤泥质粘土，查P107表2-20可得d=1.0,下卧层顶面处附加压力 pz ：,该柱下独立基础的尺寸为2.2m 2.2m，且软弱下卧层满足承载力的要求。,由P174表4-5查得=2
