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1、第7章 天然地基浅基础,7.1 概述 7.2 基础埋置深度的确定 7.3 地基计算 7.4 基础尺寸的确定 7.5 无筋扩展基础设计 7.6 钢筋混凝土扩展基础设计 7.7 柱下钢筋混凝土条形基础 7.8 十字交叉梁基础 7.9 筏形基础 7.10 箱形基础简介 7.11 地基基础与上部结构共同作用问题,7.1 概述,7.1.1 地基基础的重要性和复杂性,通常把建筑物在地面以上的部分称为上部结构，在地面以下的结构部分称为基础，承受建筑物荷载的地层称为地基，因此建筑物通常是由上部结构、基础和地基三部分组成。,1. 地基基础的重要性 地基基础的工程量、造价和施工工期，在整个建筑工程中占相当大的比重
2、，如高层建筑的地基基础造价超过主体工程的1/41/3。基础工程是隐蔽工程，稍有不慎就有可能给工程留下隐患，工程实践表明，建筑物事故的发生常常由地基基础事故所引起，地基基础事故的预兆不易察觉，一旦失事，往往就已经危及主体结构或使用功能，难以补救。 2. 地基基础的复杂性 基础工程质量问题的复杂性，是由于地基本身组成的复杂性和建设工程的多样性所决定的。由于岩土的复杂性、勘测工作的有限性等造成岩土工程的不定性和经验性。基础工程既要与上部结构可靠联接，承担所有建设工程的荷载，又要把建设工程的全部荷载平稳牢固地传给地基，必然决定了地基基础工程设计的复杂性。,下卧层,地基与基础,持力层（受力层）,7.1.
3、2 地基基础方案的类型,常见的地基基础方案有：天然地基或人工地基上的浅基础、深基础（桩基础、沉井、地下连续墙等）、深浅结合的基础（如桩-筏、桩-箱基础等）。浅基础的基础埋置深度不大(一般浅小于5m)，可用比较简便的施工方法来建造。,1. 天然地基浅基础 当建筑场地土质均匀、坚实，地基承载力特征值 fak120kPa时，对于一般多层建筑，可开挖基坑后直接修筑基础，称为天然地基浅基础。 2. 人工地基浅基础 如遇建筑地基土层软弱、压缩性高、强度低、无法承受上部结构荷载时，需经过人工加固处理后作为地基，称为人工地基，再在人工地基上修建浅基础。 3. 深基础 若上部结构荷载很大，一般浅基础无法承受，或
4、相邻建筑不允许开挖基槽施工以及有特殊用途与要求时，可采用深基础，如桩基础、沉井等。,7.1.3 浅基础的结构类型,1. 扩展基础,1）无筋扩展基础（刚性基础）,b）砖基础 b）毛石基础 c）三合土基础 d） 混凝土基础 图7-1 无筋扩展基础,无筋扩展基础系指由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成的无须配置钢筋的墙下条形基础或柱下独立基础。,2）钢筋混凝土扩展基础,现浇柱下钢筋混凝土基础的截面常做成台阶形或角锥形；预制柱下的基础一般做成杯形基础。,a）阶梯形基础 b）锥形基础 c）杯形基础 图7-2 柱下单独基础,a）无肋式 b）有肋式 图7-3 墙下钢筋混凝土条形基础,墙下钢
5、筋混凝土条形基础多用于地质条件较差的多层建筑物，其截面形式可做成无肋式或有肋式两种。,Strip foundation,条形基础的主要受力层深度 3.0b,墙下钢筋混凝土条形基础,2. 连续基础,1）柱下条形基础,该基础抗弯刚度较大，具有调整不均匀沉降的能力，并能将所承受的集中柱荷载较均匀地分布到整个基底面积上。 柱下条形基础常用于软弱地基上框架或排架结构的基础。,2）柱下交叉条形基础,如果单向条形基础底面积能满足地基承载力要求，为了减少基础之间的沉降差，可在另一方向加设连梁，形成连梁式交叉条形基础。,柱下:土质更差,或荷载很大, 四面基础相连。,3）筏形基础,a）平板式 b）梁板式,当柱下交
6、叉条形基础底面积占建筑物平面面积的比例较大，或者建筑物在使用上有要求时，可以在建筑物的柱、墙下方做成一块满堂的基础，即筏形基础。,筏形基础按所支承的上部结构类型分为墙下筏形基础（用于砌体承重结构）和柱下筏形基础（用于框架、剪力墙结构）。柱下筏形基础可以分为平板式和梁板式两类。,土质更差,单独基础联成整体,游泳馆,筏下有肋,板下处理。,筏形基础应用：,4）箱形基础,箱形基础是由钢筋混凝土顶板、底板和纵、横墙板组成的整体刚度较大的箱形结构，简称箱基。它是在工地现场浇筑的钢筋混凝土大型基础。 箱基的尺寸很大，平面尺寸通常与整个建筑平面外形轮廓相同，高度至少超过3m，超高层建筑的箱基有数层，高度可超过
7、10m。,箱形基础,5) 壳体基础,单独基础 条形基础 十字交叉基础 筏板基础 箱形基础 壳体基础,浅基础按基础的结构形式分类：,砖 石料 砂浆 混凝土 钢筋混凝土 灰土 三合土,7.1.4 浅基础的材料,7.1.5 浅基础设计内容与所需资料,1. 地基基础设计内容,1）选择基础的材料、类型，进行基础平面布置。 2）确定地基持力层和基础的埋置深度。 3）确定地基承载力特征值。 4）确定基础的底面尺寸（必要时进行地基变形与稳定性验算）。 5）进行基础结构设计（对基础进行内力分析、截面计算并满足构造要求）。 6）绘制基础施工图，编制施工说明。,2. 所需资料,设计浅基础时要充分掌握拟建场地的工程地
8、质条件和地基勘察资料，在仔细研究地基勘察资料的基础上，结合考虑上部结构类型、荷载的性质及大小和分布、建筑布置和使用要求以及拟建基础对周围环境的影响，即可选择基础类型和进行基础平面布置，并确定地基持力层和基础的埋置深度。,浅基础设计步骤,No,结构、地质和环境资料,基础结构类型、建筑材料,地基承载力、荷载和基础初步尺寸,基础的结构和构造设计,基础设计图、施工图、预算书,确定持力层、基础埋深,基坑设计,7.2 基础埋置深度的确定,7.2 基础埋置深度的确定,7.2.1 上部结构情况,当建筑物设有地下室时，基础埋深要受地下室地面标高的影响，至少大于3m，在平面上仅局部有地下室时，基础可按台阶形式变化
9、埋深或整体加深。 当设计的工程是冷藏库或高温炉窑，其基础埋深应考虑热传导引起地基土因低温而冻胀或因高温而干缩的不利影响。,在抗震设防区，箱形和筏形基础埋深不宜小于建筑物高度的1/15；桩筏或桩箱基础的埋深（不计桩长）不易小于建筑物高度的1/181/20。 对于受上拔力较大的基础（如输电塔基础），应有较大的埋深以满足抗拔要求。烟囱、水塔等高耸结构均应满足抗倾覆稳定性的要求。 对于室内地面荷载较大或有设备基础的厂房、仓库，应考虑对基础内侧的不利作用。,墙基础埋深变化时的台阶做法,当建筑物各部分的使用要求不同，或地基土质变化大，要求同一建筑物各部分基础埋深不相同时，应将基础做成台阶形逐步过渡，台阶的
10、高宽比为1：2，每级台阶高度不超过50cm,7.2.2 工程地质与水文地质条件,1. 工程地质条件,工程地质条件对基础设计方案起着决定性的作用。通常把直接支撑基础的土层称为持力层，其下的各土层称为下卧层。 为了满足建筑物对地基承载力和地基变形的要求，应当选择压缩性小、承载力高的坚实土层作为地基持力层，由此确定基础的埋置深度。,考虑到地表一定深度内，由于气温变化、雨水侵蚀、动植物生长及人为活动的影响，基础埋深不得小于0.5m；为保护基础不外露，基础大放脚顶面应低于室外地面至少0.1m。 基础埋置于持力层面下不少于0.1m。,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
11、太小就为II,h14 m 桩基或处理,软土 (很深),好土,软土,软土,好土,I II III IV,h1,h1,土层分布情况：,2. 水文地质条件,基础应尽量埋置在地下水位以上，以避免地下水对基坑开挖、基础施工和使用期间的影响。对底面低于地下水位的基础，应考虑施工期间的基坑降水、坑壁围护、是否可能产生流砂、涌土等问题，并应采取保护地基土不受扰动的措施。 当持力层下埋藏有承压含水层时，在基槽开挖时为防止发生流土现象，要求坑底土的总覆盖压力大于承压含水层顶部的静水压力。,若基础埋于冻胀土内，冬季土层冻结，处于冻结深度范围内的土中水被冻结形成冰晶体，未冻结区的自由水和部分结合水向冻结区迁移、聚集，
12、使冰晶体逐渐扩大，引起土体膨胀和隆起，当冻胀力和冻切力足够大时，会导致基础与墙体发生不均匀上抬，门窗不能开启，严重时墙体开裂。 当春季解冻时，冰晶体融化，含水量增大，地基土的强度降低，使建筑物产生不均匀的沉陷。,1. 地基土冻结的危害,作用在基础上冻胀力和冻切力,7.2.3 当地冻结深度,7.2.3 当地冻结深度,1. 地基土冻结的危害,冻胀丘：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。,冰椎,地基土冻胀和融陷对基础埋深的影响,1. 地基土冻结的危害,2. 地基土冻胀性分类,影响冻胀的因素主要是土的粒径大小、土中含水量的多少以及地下水补给条件等。对于
13、结合水含量极少的粗粒土，因不发生水分迁移，故不存在冻胀问题。处于坚硬状态的粘性土，因为结合水的含量很少，冻胀作用也很微弱。此外，若地下水位高或通过毛细水能使水分向冻结区补充，则冻胀会较严重。 建筑地基基础设计规范GB50007-2002 根据冻土层的平均冻胀率的大小，把地基冻胀性分为不冻胀、弱冻胀、冻胀、强冻胀和特强冻胀五个等级。,冻胀率：地面最大冻胀量/设计冻深(%),冻胀率： =z/zd (%),Zd设计冻深 (h -z),z,zd,h实测冻土厚度,3. 考虑冻胀的基础最小埋深,dmin zd hmax Zd 设计冻深；hmax允许残留冻土最大厚度,3. 考虑冻胀的基础最小埋深,7.2.3
14、 当地冻结深度,7.2.4 建筑场地的环境条件,靠近原有建筑物修建新基础时，为保证原有建筑物安全和正常使用，新建筑物的基础埋深不宜大于原有建筑物基础的埋深，并应考虑新加荷载对原有建筑物的不利作用。 当新建筑物荷重大，楼层高，基础埋深要求大于原有建筑物基础埋深时，新旧两基础之间净距应大于两基础底面高差12倍，即 L（12）h,相邻基础的埋深,地下室，地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便于维修。,F,结构要求：,土坡坡顶处基础的最小埋深,在河流、湖泊等水体旁建造的建筑物基础，如可能受到流水或波浪冲刷的影响，其底面应位于冲刷线以下。,7.3 地基计算,7.3.1 基本规定,1. 地基基础设计
15、等级,根据地基复杂程度、建筑物规则和功能特征，以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度，地基规范将地基基础设计划分为甲、乙、丙三个设计等级。,2. 地基计算的规定,1）基础有应足够的强度，刚度与耐久性。 2）地基应具有足够的强度和稳定性。 3）地基应满足变形方面的要求。设计等级为甲级、乙级的建筑物，均应按地基变形设计；设计等级为丙级的建筑物做变形验算的规定： 地基承载力特征值小于130kPa，且体型复杂的建筑。 地面堆载或相邻基础荷载差异较大，产生过大的不均匀沉降时。 软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时。 相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时。 地基内有厚度较大或厚薄不匀的填土，其自重
16、固结未完成时。 4）地下水埋藏较浅，建筑地下构筑物存在上浮问题，应进行抗浮验算。,3. 荷载取值的规定,1）确定基础底面积及埋深时，传至基础底面上的荷载效应应采用按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合值，相应的抗力应采用地基承载力特征值。 2）计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应采用按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合值，且不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、地基和斜坡稳定及滑坡推力时，传至基础底面上的荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合值；但其分项系数均为1.0。 4）确定基础高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时，上部结构传至基础底面上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
