地地基基和和基基础础郭剑飞郭剑飞 建建筑筑物物的的全全部部荷荷载载均均由由其其下下的的地地层层来来承承担担受受建建筑筑物物影影响响的的那那一一部部分地层称为分地层称为地基地基；建筑物向地基传递荷载的下部结构称为；建筑物向地基传递荷载的下部结构称为基础基础建筑物建筑物上部结构上部结构基基 础础地地 基基地基及基础的概念 地基及基础的重要性组成地层的组成地层的土土或岩石是自然界产物建筑物建造在地层上面，所以或岩石是自然界产物建筑物建造在地层上面，所以建筑物场地的建筑物场地的工程地质条件工程地质条件是决定地基基础设计和施工的先决条件是决定地基基础设计和施工的先决条件建筑物的地基和基础是建筑物建筑物的地基和基础是建筑物的根本，它们一旦出现问题，的根本，它们一旦出现问题，建筑物的安全和正常使用必然建筑物的安全和正常使用必然受到影响建筑物的事故，绝受到影响建筑物的事故，绝大多数都与大多数都与地基地基和和基础基础有关 土的工程性质及分类0固态固态半固态半固态可塑状态可塑状态流动状态流动状态缩限缩限ws塑限塑限wp液限液限wlw粘性土粘性土 地基土（岩）的工程分类(1) (1) 岩石岩石。
岩石应为颗粒间牢固联结，呈整体或具有节理裂隙的岩体作为建筑岩石应为颗粒间牢固联结，呈整体或具有节理裂隙的岩体作为建筑结构的地基，除应确定岩石的地质名称外，还应分别按表结构的地基，除应确定岩石的地质名称外，还应分别按表17-417-4、表、表17-517-5划分其坚划分其坚硬程度和完整程度硬程度和完整程度 地基土（岩）的工程分类(2)(2)碎石土碎石土碎石土为粒径大于碎石土为粒径大于2mm2mm的颗粒含量超过全重的颗粒含量超过全重50%50%的土碎石土可按粒的土碎石土可按粒组含量和颗粒形状分为组含量和颗粒形状分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾，如表，如表17-617-6所示 地基土（岩）的工程分类(3) (3) 砂土砂土为粒径大于砂土砂土为粒径大于2mm2mm的颗粒含量不超过全重的颗粒含量不超过全重50%50%、粒径大于、粒径大于0.075mm0.075mm的的颗粒超过全重颗粒超过全重50%50%的土砂土可分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂砂土按表的土砂土可分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂砂土按表17-817-8所示分类所示分类 地基土（岩）的工程分类(4) (4) 粉土粉土。
粉土为塑性指数粉土为塑性指数I Ip p≤10≤10且粒径大于且粒径大于0.075mm0.075mm的颗粒含量不超过全重的颗粒含量不超过全重50%50%的土，它介于砂土与粘性土之间的土，它介于砂土与粘性土之间5) (5) 粘性土粘性土粘性土是塑性指数粘性土是塑性指数 I Ip p 大于大于1010的土，按表的土，按表17-217-2分为粘土、粉质粘土分为粘土、粉质粘土 地基土（岩）的工程分类(6) (6) 人工填土人工填土人工填土是指由于人类活动堆积的土其物质成分杂乱且均匀性人工填土是指由于人类活动堆积的土其物质成分杂乱且均匀性较差，堆积时间也各不相同，故用作地基时应特别慎重人工填土根据其组成和较差，堆积时间也各不相同，故用作地基时应特别慎重人工填土根据其组成和成因可分为成因可分为素填土、压实填土、杂填土、冲填土素填土、压实填土、杂填土、冲填土素填土为由碎石、砂土、粘性素填土为由碎石、砂土、粘性土、粉土等组成的填土；经分层压实者统称为压实填土；杂填土为含有建筑垃圾、土、粉土等组成的填土；经分层压实者统称为压实填土；杂填土为含有建筑垃圾、工业废物、生活垃圾等杂物的填土；冲填土为由水力冲填泥砂形成的填土。
工业废物、生活垃圾等杂物的填土；冲填土为由水力冲填泥砂形成的填土7) (7) 特殊土特殊土特殊土指具有一定分布区域或工程意义上具有特殊成分、状态和结特殊土指具有一定分布区域或工程意义上具有特殊成分、状态和结构特征的土大体可分为构特征的土大体可分为软土软土、红粘土、黄土、膨胀土、多年冻土、湿陷性土、、红粘土、黄土、膨胀土、多年冻土、湿陷性土、盐渍土等盐渍土等 地基勘察的目的地基勘察的地基勘察的目的目的在于以各种勘察手段和方法，调在于以各种勘察手段和方法，调查研究和分析评价建筑场地和地基的工程地质条查研究和分析评价建筑场地和地基的工程地质条件，件，为设计和施工提供所需的工程地质资料为设计和施工提供所需的工程地质资料 工业与民用建筑工程的设计分为工业与民用建筑工程的设计分为可行可行性研究性研究、、初步设计初步设计和和施工图施工图三个阶段三个阶段 为了提供各设计阶段所需的工程地质为了提供各设计阶段所需的工程地质资料，勘察工作也相应分为资料，勘察工作也相应分为可行性研究勘可行性研究勘察察、、初步勘察初步勘察和和详细勘察详细勘察三个阶段三个阶段地基勘察的三个阶段 某项目岩土工程勘察报告介绍某项目岩土工程勘察报告介绍 土中应力及地基计算包括：自重应力+附加应力附 加 应 力 是 由 于 建 筑 物 荷 载 在 土 中 引 起 的 应 力 中心受压基础 偏心受压基础 地基基础的设计等级 基础埋置深度确定基础埋置深度时，必须考虑把基础确定基础埋置深度时，必须考虑把基础设置在变形较小，而强度又比较大的设置在变形较小，而强度又比较大的持持力层力层上，以保证地基强度满足要求，而上，以保证地基强度满足要求，而且不致产生过大的沉降或沉降差。
且不致产生过大的沉降或沉降差有无地下室、地下管道、设备基础和地下设施，基础的形式和构造有无地下室、地下管道、设备基础和地下设施，基础的形式和构造对基础埋深影响很大对基础埋深影响很大 在抗震设防区，除岩石地基外，天然地基上的箱形和筏形基础其埋在抗震设防区，除岩石地基外，天然地基上的箱形和筏形基础其埋置深度不宜小于建筑物高度的置深度不宜小于建筑物高度的1/15；桩箱或桩筏基础的埋置深度；桩箱或桩筏基础的埋置深度(不不计桩长计桩长)不宜小于建筑物高度的不宜小于建筑物高度的1/18~1/20工程地质和水文条件工程地质和水文条件（（1））在满足地基承载力、稳定和变形要求的在满足地基承载力、稳定和变形要求的前提条件下，基础应该尽量浅埋，基础顶面低于室外地面不小于前提条件下，基础应该尽量浅埋，基础顶面低于室外地面不小于0.1m；（；（2）基础宜埋置在地下水位以上基础宜埋置在地下水位以上 新建筑物靠近原有建筑物时，其基础新建筑物靠近原有建筑物时，其基础埋置深度埋置深度不宜大于不宜大于原有建筑物基础原有建筑物基础如新基础埋深大于原有建筑基础时，为保证相邻建筑物的安全和正如新基础埋深大于原有建筑基础时，为保证相邻建筑物的安全和正常使用，两基础间应保持常使用，两基础间应保持一定净距一定净距，其数值应视原有建筑荷载大小、，其数值应视原有建筑荷载大小、基础形式和土质情况而定。
基础形式和土质情况而定当上述要求不能满足时，施工时应采取措施，如当上述要求不能满足时，施工时应采取措施，如分段施工、设临时分段施工、设临时加固支撑、打板桩、构筑地下连续墙加固支撑、打板桩、构筑地下连续墙或加固原有建筑物的地基或加固原有建筑物的地基 需要考虑地基土冻涨和融陷的影响需要考虑地基土冻涨和融陷的影响 地基承载力计算 地基承载力修正系数地基承载力修正系数 JHD减减轻轻地地基基不不均均匀匀沉沉降降损损伤伤的的措措施施一、建筑措施一、建筑措施（（1 1）建筑体形立求简单、高）建筑体形立求简单、高 差不宜过大；差不宜过大；（（2 2）控制建筑物的长高比及）控制建筑物的长高比及 合理布置纵横墙；合理布置纵横墙；（（3 3）设置沉降缝；）设置沉降缝；（（4 4）控制建筑物的间距；）控制建筑物的间距； A90171151206188132 JHD相对沉降曲线（mm）裂缝（（1 1）建筑体形立求简单、高差不宜过大；）建筑体形立求简单、高差不宜过大； 纵墙的长高比达纵墙的长高比达7.67.6的过长建筑物的过长建筑物47m3915019419417581相对沉降曲线（mm）裂缝（（2 2）控制建筑物的长高比及合理布置纵横墙；）控制建筑物的长高比及合理布置纵横墙； 外纵墙多次转折，内纵墙中断的建筑物外纵墙多次转折，内纵墙中断的建筑物裂缝（（2 2）控制建筑物的长高比及合理布置纵横墙；）控制建筑物的长高比及合理布置纵横墙； 91108116127132438III - I沉降沉降（（mm））（（4 4）控制建筑物的间距；）控制建筑物的间距； 减减轻轻地地基基不不均均匀匀沉沉降降损损伤伤的的措措施施——结结构构措措施施 基础的类型及选用按材料分类 砖基础的剖面呈阶梯状，这砖基础的剖面呈阶梯状，这个阶梯称为个阶梯称为大放脚大放脚。
大放脚大放脚从垫层上开始砌筑，为保证从垫层上开始砌筑，为保证其刚度应为两皮砖一收其刚度应为两皮砖一收广泛应用于六层及六层以下的民用房屋砖基础 毛石基础毛石基础用强度较高又未风化的毛石基础用强度较高又未风化的毛石砌筑毛石是指未经加工整毛石砌筑毛石是指未经加工整理的石料，毛石基础的宽度和每理的石料，毛石基础的宽度和每阶台阶高度不宜小于阶台阶高度不宜小于400mm400mm；为；为保证锁结力，每一阶梯宜用两排保证锁结力，每一阶梯宜用两排或三排块石砌筑且每个台阶外伸或三排块石砌筑且每个台阶外伸宽度不宜大于宽度不宜大于200mm200mm基础应竖基础应竖砌、错缝、缝内砂浆饱满砌、错缝、缝内砂浆饱满应用于石料取材容易、价格便宜的地区 混凝土、毛石混凝土基础 以上五种类型基础有个共同的弱点，就是没有配置钢筋，其组成材以上五种类型基础有个共同的弱点，就是没有配置钢筋，其组成材料的抗拉、抗弯强度都较低如果悬臂过长，则易产生弯曲裂缝料的抗拉、抗弯强度都较低如果悬臂过长，则易产生弯曲裂缝需限制台阶需限制台阶宽高比宽高比以保证基础的强度安全这类基础统称以保证基础的强度安全这类基础统称刚性基础刚性基础，，又称又称无筋扩展基础无筋扩展基础。
浅基础浅基础 单独基础单独基础墙下条形基础墙下条形基础柱下条形基础柱下条形基础筏形基础筏形基础箱形基础箱形基础基础按构造分类深基础深基础——桩基础桩基础 按按埋埋置置深深度度分分 柱下单独基础、墙下条形基础 柱下单独基础、墙下条形基础 柱下单独基础 柱下十字交叉条形基础 条形基础 筏形基础箱形基础 —深基础 柱下钢筋混凝土独立基础设计轴心荷载作用下的基础 偏心荷载作用下的基础 偏心荷载作用下的基础 例例17.3:17.3:在某粘性持力层上欲建一钢筋混凝土柱基础柱截面为在某粘性持力层上欲建一钢筋混凝土柱基础柱截面为300mm×400mm300mm×400mm，，作用在基础顶面处的相应于荷载效应标准组合上部结构传来的轴心荷载为作用在基础顶面处的相应于荷载效应标准组合上部结构传来的轴心荷载为800kN800kN，弯矩值为，弯矩值为100kN·m100kN·m，水平荷载，水平荷载13kN13kN，粘性土，重度，粘性土，重度 ，孔隙比，孔隙比e=0.7e=0.7，液性指数，液性指数I IL L=0.78=0.78，地基承载力特征值，地基承载力特征值f fakak=230kPa=230kPa，试计算基础底面尺寸。
试计算基础底面尺寸 解解 (1) 修修正正后后的的地地基基土土承承载载力力特特征征值值查查表表17-11得得：：ηb=0.3，，ηd=1.6，，先先假假设设b<3m，，故故只对基础埋置深度修正只对基础埋置深度修正2) (2) 先按轴心受压估算基础底面积先按轴心受压估算基础底面积 计算基础和回填土重时的埋深计算基础和回填土重时的埋深 地基承载力修正系数地基承载力修正系数 (3) (3) 考虑偏心，将基础底面增大考虑偏心，将基础底面增大10% 10% 取矩形基础底板长短边之比：取矩形基础底板长短边之比：l/b=1.5 取取 b=1.7m＜＜3m ,不需再进行基础宽度修正不需再进行基础宽度修正 l=1.5b=2.55m取取 l=2.6m 基底最大最小土压力：基底最大最小土压力：故基础底面尺寸取故基础底面尺寸取b=1.7m，，l=2.6m符合设计要求符合设计要求4) 验算持力层地基土承载力验算持力层地基土承载力 基础和回填土重：基础和回填土重： 桩基础设计 上部结构承台软弱土层坚实土层桩软弱土层中密土层岩层，密实砂类或碎石类土层摩擦桩摩擦桩端承桩端承桩 图图17.19 沉管灌注桩施工流程图沉管灌注桩施工流程图说明：说明：(a) 打桩机就位；打桩机就位；(b) 沉管；沉管；(c) 浇灌混凝土；浇灌混凝土；(d) 边拔管边震动；边拔管边震动；(e) 安放钢筋笼，继续浇灌混凝土；安放钢筋笼，继续浇灌混凝土；(f) 成型成型 图图17.20 17.20 人工挖孔桩护壁人工挖孔桩护壁 图图17.22 爆扩桩爆扩桩图图17.21 人工挖孔桩大头人工挖孔桩大头 桩基础施工 图图17.23 桩位布置图桩位布置图 桩位平面布置图 桩位平面布置图 基础平面布置及梁配筋图 ■■墙下条形基础设计墙下条形基础设计 中心受压基础 ■■■■确定墙体荷载和楼面荷载确定墙体荷载和楼面荷载1、楼面恒荷载：、楼面恒荷载： (1)板厚板厚100mm，自重标准值，自重标准值2.50kN/m2；； (2)面层厚面层厚50mm，自重标准值，自重标准值1.00kN/m2；； (3)底粉或吊顶，标准值底粉或吊顶，标准值0.5kN/m2；； 总计：板厚总计：板厚100mm 时时, 恒载标准值恒载标准值4.0kN/m2。
2、屋面恒荷载：屋面为不上人屋面、屋面恒荷载：屋面为不上人屋面 (1) 防水层，标准值防水层，标准值0.5kg/m2；； (2) 保温层，标准值保温层，标准值1.0kN/m2；； (3) 找平隔气层，标准值找平隔气层，标准值0.5kN/m2；； (4) 120mm厚屋面板，标准值厚屋面板，标准值3.0kN/m2；； 总计：板厚总计：板厚120mm 时时, 恒载标准值恒载标准值5kN/m2外墙恒荷载：外墙恒荷载： 墙厚墙厚190mm, q=3.1kN/m2，层高，层高3.6m；； h×q=3.6×3.1=11.20kN/m，，恒荷载设计值恒荷载设计值11.2kN/m 外墙恒荷载标准值外墙恒荷载标准值11.2kN/m，共，共4层，墙宽层，墙宽3.6m，故，故II截面的截面的NII外外=11.2×3.6×4×0.85=137.1kN0.85为开洞折减系数）为开洞折减系数）楼楼 面面 荷荷 载载 标标 准准 值值 （（4.0+2.0）） =6.0kN/m2，， 受受 荷荷 面面 积积3.6×3.15=11.34m2；；故故II截截面面的的NII楼楼=11.34×6.0×3=204.1kN。
屋屋 面面 荷荷 载载 标标 准准 值值 （（5+0.5）） =5.5k N / m2，， 受受 荷荷 面面 积积3.6×3.15=11.34m2；； 故故II截截 面面 的的NII屋屋=11.34×5.5=62.4N 基坑开挖基坑开挖 基础垫层支模基础垫层支模 垫层混凝土浇筑垫层混凝土浇筑 柱下独立基础柱下独立基础 柱基坑回填柱基坑回填 墙下灰土夯实墙下灰土夯实 墙体砌筑墙体砌筑 地面平整地面平整 地面压实地面压实 钢结构进场钢结构进场 钢柱吊装钢柱吊装 刚架拼装刚架拼装 。