第二章第二章 天然地基上的浅天然地基上的浅基础设计原理基础设计原理 基础工程设计包括基础设计和地基设计，基础设计包括基础形式的选择、基础埋深的选择及基础底面积的确定、基础内力和断面计算等内容；地基设计包括地基承载力的确定、地基变形计算、地基抗滑及抗倾覆等天然地基上浅基础设计的步骤：1、掌握拟建场地的工程地质条件和地基勘察资料2、选择基础材料和基础类型3、确定基础的埋置深度4、确定地基土的承载力5、确定基础的底面尺寸，若持力层中有软弱下卧层尚需根据验算软弱下卧层的承载力6、基础结构设计7、根据规范要求，验算地基的变形8、对建在斜坡或有水平荷载作用的建筑物，验算其抗倾覆及抗滑移稳定性9、绘制基础施工图，编写施工说明第一节第一节第一节第一节 概概概概 述述述述 第二节 天然地基上浅基础的类型、构造和适用条件浅浅基基础础分分类类Ø按材料分类按材料分类Ø按构造分类按构造分类Ø按受力性能分类按受力性能分类一、浅基础的分类 u单独基础u联合基础u条形基础按受力性能 分类u刚性基础u柔性基础按构造 分类l十字交叉l筏板l箱形按材料分类u砖基础u毛石基础u灰土及三合土基础u砼及毛石砼基础u钢筋砼基础 •砖基础细部构造砖基础细部构造(a)二一间收 (b)二皮一收（一）按材料分类1、砖基础、砖基础 §砖基基础：：低层建筑墙下基础。
砌筑方便，强度低、抗冻性差≥ MU10砖 M5砂砂浆大放脚大放脚 §2、毛石基、毛石基础：：较方便，抗方便，抗冻性好砌法：性好砌法：错缝搭接200≥ 400 M5砂浆砂浆≥ MU20毛石毛石 ≥ MU20毛石；毛石； M5砂砂浆2、毛石基础 毛石基础毛石基础 3、三合土基础、三合土基础 石灰、砂、碎砖或碎石，按体积比为1:2:4 或 1:3:6配成，常用于地下水位较低的四层及四层以下的民用建筑工程中 石灰和土(粘性土)按其体积比为3:7或2:8，灰土基础适用于地下水位较低，五层及五层以下的混合结构房屋和墙承重的轻型工业厂房4、灰土基础、灰土基础 5、混凝土和毛石混凝土基础、混凝土和毛石混凝土基础混凝土基础的强度、耐久性、抗冻性都较好 §砼与毛石与毛石砼基基础：：性均性均较好，适于荷好，适于荷载大及地下水位以大及地下水位以下下结构掺入片石要求：占体入片石要求：占体积20~30%，尺寸，尺寸≤300mm 掺入毛石入毛石 节约水泥水泥柱下柱下砼基基础墙下下砼基基础单独基础 上述基础，设计时必须保证其拉、剪应力不超过相应材料强度设计值这种保证是通过对基基基基础础础础构构构构造的限制造的限制造的限制造的限制来实现的。
6、钢筋混凝土基础、钢筋混凝土基础 钢筋混凝土基础强度大，具有良好的抗弯性能，在相同条件下，基础的厚度较薄建筑物的荷载较大或土质较软弱时，常采用这类基础适宜于“宽基浅埋”情况 柱下钢筋混凝土单独基础柱下钢筋混凝土单独基础 柱下钢筋混凝土单独基础柱下钢筋混凝土单独基础 独立基础 钢筋混凝土条形基础钢筋混凝土条形基础 （二）、按构造分类（二）、按构造分类（二）、按构造分类（二）、按构造分类1 1、、、、单独基础单独基础单独基础单独基础1）、柱下单独基础）、柱下单独基础柱基础主要类型依材料，常采用砖石、混凝土和钢筋混凝土等 2）、墙下单独基础）、墙下单独基础当上层土质松散，而在不深处有较好的土层时，为了节省基础材料和减少开挖土方量而采用的一种基础形式 2 2、、、、 条形基础条形基础条形基础条形基础条形基础是指基础长度远大于其宽度的一种基础形式1）、墙下条形基础）、墙下条形基础 承重墙基础的主要形式，常用砖、毛石、三合土和灰土建造当上部结构荷重较大而土质较差时，可采用混凝土或钢筋混凝土建造 2）、柱下钢筋混凝土条形基础）、柱下钢筋混凝土条形基础地基软弱而荷载较大。
3 3）、柱下十字形基础）、柱下十字形基础）、柱下十字形基础）、柱下十字形基础荷载较大的高层建筑 联合基合基础——柱下十字交叉基柱下十字交叉基础柱柱基基础底板底板梁梁 3 3、、、、 筏形基础筏形基础筏形基础筏形基础地基软弱而荷载又很大，采用十字形基础仍不能满足要求或相邻基槽距离很小时 联合基合基础——筏形基筏形基础（板式与梁板式）（板式与梁板式）梁梁柱柱底板底板 4 4、箱形基础、箱形基础、箱形基础、箱形基础 箱形基础是由钢筋混凝土底板、顶板和纵横交叉的内外隔墙构成 具有很大的整体刚度 基础中空部分可作地下室，与实体基础相比可减小基底压力 适于高层建筑物的基础 箱形基础由底板、墙和顶板形成箱基，整体性更好由底板、墙和顶板形成箱基，整体性更好底板底板外外墙墙内内墙墙 联合基础——箱形基础 5 5、壳体基础、壳体基础、壳体基础、壳体基础 二、基础方案选用二、基础方案选用v在进行基础设计时，一般遵循无筋扩展基础→柱下独立基础→柱下条形基础→交叉条形基础→筏形基础→箱形基础的顺序来选择基础形式可参照下表情况进行选择 结构类型岩土性质与荷载条件适宜的基础类型多层砖混结构土质均匀，承载力高，无软弱下卧层，地下水位以下，荷载不大（5层以下建筑）无筋扩展基础土质均匀性较差，承载力较低，有软弱下卧层，基础需浅埋。
墙下条形基础或交叉梁基础荷载较大，采用条形基础面积超过建筑物投影面积的50%墙下筏形基础框架结构（无地下室）土质均匀，承载力较高，荷载相对较小，柱网分布均匀柱下独立基础土质均匀性较差，承载力较低，荷载较大，采用独立基础不能满足要求柱下条形基础或交叉梁基础土质不均匀，承载力低，荷载大，柱网分布不均匀，采用条形基础面积超过建筑物投影面积的50%筏形基础全剪力墙，10层以上住宅结构地基土层较好，荷载均匀分布墙下条形基础当上述条件不能满足时墙下筏形基础或箱形基础框架、剪力墙结构（有地下室）可采用天然地基时筏形基础或箱形基础 第三节第三节第三节第三节 浅基础埋置深度浅基础埋置深度浅基础埋置深度浅基础埋置深度基础埋置深度是指设计地面到基础底面的深度基础埋置深度是指设计地面到基础底面的深度基础埋置深度是指设计地面到基础底面的深度基础埋置深度是指设计地面到基础底面的深度原则： 在保证安全可靠的前提下，尽量浅埋，但不应浅于0.5m 基础顶面低于设计地面至少0.1米，以避免基础外露 根据实际情况，选择良好的土层作为基础持力层，减小基础尺寸，减少土方开挖，使基础的造价最低。
下卧层持力层（受力层）持力层（受力层）FGd埋深 一、工程地质条件与地下水位一、工程地质条件与地下水位一、工程地质条件与地下水位一、工程地质条件与地下水位应选好土层作为持力层1、若表层土好、下层土软，基础应尽量浅埋2、若表层土软、下层土好，如图应具体分析H软土好土 H<2米 选下层土H=2~4米低层：选上层土，需加强上部结构；其它：选下层土H>5米，采用深基 3、位于边坡坡顶上的建筑物、位于边坡坡顶上的建筑物要求：条基：d(3.5b－a)tg矩形基础：d(2.5b－a)tg(1－1)(1－2)条件：坡高h<8m，坡角45o、b3m 4、、地下水位(1)尽量将基础置于地下水位以上2)防止流砂；(3)防止地基因挖土减压而隆起开裂； 应控制承压含水层顶面的有效应力大于0 v对埋藏有承压含水层的地基对埋藏有承压含水层的地基,确定基础埋深时，必确定基础埋深时，必须控制基坑开挖深度，防止基坑因挖土减压而隆起须控制基坑开挖深度，防止基坑因挖土减压而隆起开裂要求基底至承压含水层顶间保留土层厚度开裂要求基底至承压含水层顶间保留土层厚度（槽底安全厚度）（槽底安全厚度）h0为：为： h—承压水位高度（从承压含水层顶面算起）γ0—基底至承压含水层顶范围内土的加权平均重度k—系数，一般取1.0，对宽基坑取0.7 二、二、二、二、基础上部荷载大小及性质的影响基础上部荷载大小及性质的影响基础上部荷载大小及性质的影响基础上部荷载大小及性质的影响高层建筑荷载大，风和地震等水平作用大：天然地基基础最小埋深不少于建筑地面高度的/15；桩基础则要求不少于1/18。
对于水塔与烟囱等高耸构筑物还要演算抗倾覆的稳定性对于高压输电塔，需要有较大埋深满足抗拔力 三、相邻建筑物基础埋深的影响三、相邻建筑物基础埋深的影响三、相邻建筑物基础埋深的影响三、相邻建筑物基础埋深的影响 为了保证相邻原有建筑物在施工期间的安全和正常使用, 一般可以浅于或等于原建筑物基础埋深如必须深与等于原建筑物基础埋深，可以控制两基础的净距应不小于它们地面高差的1~2倍 如上述条件满足不了，必须采用施工措施有：分段开挖、支撑、地下连续墙、对原建筑物基础进行托换等处理 四、建筑物的用途，有无地下室、设备基础和四、建筑物的用途，有无地下室、设备基础和四、建筑物的用途，有无地下室、设备基础和四、建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地下设施，基础的型式和构造地下设施，基础的型式和构造地下设施，基础的型式和构造地下设施，基础的型式和构造A、主要指高层与非高层之分B、基础构造，针对基础类别、用途等 五、地基土冬胀的影响五、地基土冬胀的影响1. 冻胀危害地下一定范围内，土层的温度随气候而变化，在寒地下一定范围内，土层的温度随气候而变化，在寒冷地区，冬季地表附近土层中，水因温度降低而冻冷地区，冬季地表附近土层中，水因温度降低而冻结。
土冻结后，含水量增加，体积膨胀，地面隆起结土冻结后，含水量增加，体积膨胀，地面隆起这种现象称为这种现象称为土的冻胀现象土的冻胀现象春季气温回升土层解春季气温回升土层解冻，冻土层体积缩小，而含水量显著增加，土的强冻，冻土层体积缩小，而含水量显著增加，土的强度大幅度下降而产生度大幅度下降而产生融陷现象融陷现象冻胀和融陷都是不冻胀和融陷都是不均匀的如果基底下面有冻土层，就将产生难以预均匀的如果基底下面有冻土层，就将产生难以预估的冻胀和融陷变形，影响建筑物的正常使用，甚估的冻胀和融陷变形，影响建筑物的正常使用，甚至导致建筑物破坏至导致建筑物破坏 冻胀丘冻胀丘Pingo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，便形成冻胀丘表就发生隆起，便形成冻胀丘基础埋深基础埋深 基础埋深基础埋深冰椎冰椎 基础埋深基础埋深 基础埋深基础埋深 2. 地基土的冻胀性分类地基土的冻胀性分类 新规范新规范不冻胀，弱冻胀，冻胀，强冻胀，特强冻胀 土类，冻前天然含水量，冻结期间地下土类，冻前天然含水量，冻结期间地下水位距冻结面的最小距离，平均冻胀率水位距冻结面的最小距离，平均冻胀率冻胀率冻胀率 ：地面最大冻胀量：地面最大冻胀量/设计冻深设计冻深(%)Z0标准冻深－多年实测最大冻结深度的平均值标准冻深－多年实测最大冻结深度的平均值, 夏季地面开始往下算。
夏季地面开始往下算 北京北京 1.0m，哈尔滨，哈尔滨 2.0m，满洲里，满洲里 2.5m 地基土的冻胀性分类地基土的冻胀性分类土的土的名称名称冻冻前天前天然含水然含水量量ω（（%））冻结冻结期期间间地下水位地下水位距距冻结冻结面的最小距面的最小距离离hw(m)平均平均冻胀冻胀率率η（（%)冻胀冻胀等等级级冻胀冻胀类别类别碎（卵）石、碎（卵）石、砾砾、、粗、中砂（粒径粗、中砂（粒径小于小于0.075mm0.075mm颗颗粒粒含量大于含量大于15%15%），），细细砂（粒径小于砂（粒径小于0.075mm0.075mm颗颗粒含量粒含量大于大于10%10%））ω≤12＞＞1.0η≤1.0ⅠⅠ不不冻胀冻胀≤1.01＜＜η≤3.5ⅡⅡ弱弱冻胀冻胀12＜＜ω≤18＞＞1.0≤1.03.5＜＜η≤6ⅢⅢ冻胀冻胀ω＞＞18＞＞0.5≤0.56＜＜η≤12ⅣⅣ强强冻胀冻胀粉砂粉砂ω≤14＞＞1.0η≤1.0ⅠⅠ不不冻胀冻胀≤1.01＜＜η≤3.5ⅡⅡ弱弱冻胀冻胀 3. 考虑冻胀的基础埋深考虑冻胀的基础埋深dmin ＝＝ zd – hmaxZd 设计冻深；hmax基底下残留冻土层最大厚度ZdZ0dmin室内地面室内地面hmax •季节性冻土的设计冻深季节性冻土的设计冻深z zd d按下式计算：设计设计冻深冻深标准冻深（标准冻深（m）。
系）系采用在地面平坦、裸采用在地面平坦、裸露、城市之外的空旷露、城市之外的空旷场地中不少于已场地中不少于已10年年实测量最大冻深的平实测量最大冻深的平均值无实测资料时，均值无实测资料时，按按《《建筑地基规范建筑地基规范》》“中国季节性冻土标准中国季节性冻土标准冻深线图冻深线图”采用采用土的类别对冻土的类别对冻深的影响系数深的影响系数土的冻涨性对冻土的冻涨性对冻深的影响系数深的影响系数环境对冻环境对冻深的影响深的影响系数系数 第四节第四节第四节第四节 地基承载力的确定地基承载力的确定地基承载力的确定地基承载力的确定 地基承载力地基承载力是保证地基强度和稳定的条件下，建是保证地基强度和稳定的条件下，建筑物不产生过大沉降和不均匀沉降的地基承受荷载的筑物不产生过大沉降和不均匀沉降的地基承受荷载的能力 地基承载力特征值地基承载力特征值 确定地基承载力确定地基承载力的方法的方法：1、载荷试验确定；2、理论公式计算；3、静力触探确定；4、建筑经验确定 静载试验一、载荷试验确定一、载荷试验确定 1－承压板；2－千斤顶 3－百分表；4－平台 5－支墩 ； 6－堆载载荷试验是一种原位测试技术，通过一定面积的承压板向地基逐级施加荷载，测出地基土的压力与变形特征（即p~s曲线），从而确定地基土的承载力及其沉降值。
浅层平板载荷试验要点浅层平板载荷试验要点 :1 1、地基土浅层平板载荷试验可适用于确定浅部地基土层的、地基土浅层平板载荷试验可适用于确定浅部地基土层的承压板下应力主要影响范围内的承载力承压板面积不应承压板下应力主要影响范围内的承载力承压板面积不应小于小于0.250.25㎡㎡，对于软土不应小于，对于软土不应小于0.50.5㎡㎡2 2、试验基坑宽度不应小于承压板宽度或直径的三倍应保、试验基坑宽度不应小于承压板宽度或直径的三倍应保持试验土层的原状结构和天然湿度宜在拟试压表面用粗持试验土层的原状结构和天然湿度宜在拟试压表面用粗砂或中砂层找平，其厚度不超过砂或中砂层找平，其厚度不超过20mm20mm一一、、载荷试验确定地基承载力载荷试验确定地基承载力 3 3、加荷分级不应少于、加荷分级不应少于8 8级最大加载量不应小于设计要求的级最大加载量不应小于设计要求的两倍4 4、每级加载后、每级加载后, ,按间隔按间隔1010、、1010、、1010、、1515、、15min15min，以后为每隔，以后为每隔半小时测读一次沉降量，当在连续两小时内，每小时的沉降半小时测读一次沉降量，当在连续两小时内，每小时的沉降量小于量小于0.1mm0.1mm时，则认为已趋稳定时，则认为已趋稳定, ,可加下一级荷载。
可加下一级荷载5 5、当出现下列情况之一时，即可终止加载：、当出现下列情况之一时，即可终止加载： (1).(1).承压板周围的土明显地侧向挤出；承压板周围的土明显地侧向挤出； (2).(2).沉降沉降s s急骤增大，荷载急骤增大，荷载- -沉降沉降(p-s)(p-s)曲线出现现陡降段；曲线出现现陡降段； (3).(3).在某一级荷载下，在某一级荷载下，2424小时内沉降速率不能达到稳定；小时内沉降速率不能达到稳定； (4).(4).沉降量与承压板宽度或直径之比大于或等于沉降量与承压板宽度或直径之比大于或等于0.060.06 当满足前三种情况之一时，其对应的前一级荷载定为极限荷当满足前三种情况之一时，其对应的前一级荷载定为极限荷载 一一、、载荷试验确定地基承载力载荷试验确定地基承载力 v对密实砂土、硬塑粘性土等低压缩性土，其p~s曲线上通常有较明显的起始直线段和极限值,呈急进型破坏的“陡降型”v对于松砂、可塑性粘土等中、高压缩性土,其p~s曲线上无明显转折点，呈渐进型破坏的“缓变型” 6、利用载荷试验成果p~s曲线按下述规定确定地基承载力特征值：v（1）当p~s曲线上有明显的比例界限p1时，取该比例界限所对应的荷载作为地基承载力特征值。
v（2）当极限荷载pu能确定且pu<2p1时，取极限荷载值的一半作为地基承载力特征值v（3）当不能按上述两种方法确定时，若承压板面积为0.25~0.5m2时，可取s/b=(0.01~0.015)b（b为承压板的宽度或直径）所对应的荷载值作为地基承载力特征值，但不大于最大加载量的一半v对同一土层，应选择三个以上的试验点，当试验实测值的极差不超过其平均值的30%时，取其平均值作为该土层的地基承载力特征值fak v上述（1）（2）两条规定主要是相应p~s曲线为“陡降型”的情况，考虑到低压缩性土的承载力特征值一般由强度控制，故《规范》规定以直线段末点所对应的压力值（比例界限）作为承载力特征值，对少量呈“脆性”破坏的土，p1和pu很接近，故当pu<2p1时取pu/2作为承载力特征值第（3）条主要相应于p~s曲线为“缓变型”的情况，由于中高压缩性土的沉降量较大，其承载力特征值一般受允许沉降量控制，因此《规范》取沉降量 s=(0.01~0.015）b所对应的荷载为承载力特征值 二、按理论公式计算二、按理论公式计算二、按理论公式计算二、按理论公式计算 参照参照p p1/41/4的承载力理论公式，根据土的的承载力理论公式，根据土的抗抗剪强度指标剪强度指标确定地基承载力特征值确定地基承载力特征值：式中：b — 基基础础底底面面宽宽度度，，大大于于6 6m m时时按按6 6m m考考虑虑；；对对于于砂砂土土，，小小于于3 3m m时时按按3 3m m考虑考虑； Mb、Md、Mc — 承载力系数，按k值查书表1-14；k、Ck、 — 基底下一倍基宽深度内土的内摩擦角、粘聚力和重度的标准值，地下水位以下土的重度取浮重度。
偏心距偏心距e 0.033b (b为偏心方向基础边长为偏心方向基础边长)二二、、按理论公式计算按理论公式计算 三、按建筑经验确定三、按建筑经验确定三、按建筑经验确定三、按建筑经验确定( (一一一一) ) 间接原位测试的方法间接原位测试的方法间接原位测试的方法间接原位测试的方法1、静力触探、静力触探2、标准贯入试验、标准贯入试验( (二二二二) ) 根据各地根据各地根据各地根据各地《《《《规范规范规范规范》》》》表格定表格定表格定表格定( (三三三三) ) 根据邻近建筑物勘探资料定根据邻近建筑物勘探资料定根据邻近建筑物勘探资料定根据邻近建筑物勘探资料定次要建筑物，慎重慎重 四、承载力特征值的修正四、承载力特征值的修正试验表明，地基承载力不仅与土的性质有关，还与基础的大小、形状、埋深等条件有关，采用载荷试验及其他原位测试、经验方法等确定地基承载力特征值时，是对应于基础宽度 b≤3m、埋深d≤0.5m的条件下的值，而实际中建筑物面积、埋置深度及影响深度与载荷试验承压板面积和测试深度差别很大因此当基础宽度大于3m或埋深大于0.5m时，除岩基外，从载荷试验或其他原位测试、经验方法等确定的地基承载力特征值，尚应按下式修正 •修正公式：修正后的修正后的地基承载地基承载力特征值力特征值地基承载力地基承载力特征值特征值分别为基础宽度和埋深的地分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底基承载力修正系数，按基底下土的类别取值。
下土的类别取值基底持力层土的重度，基底持力层土的重度，地下水位以下取浮重度地下水位以下取浮重度基础底面以上埋深基础底面以上埋深范围内土的加权平范围内土的加权平均重度，地下水位均重度，地下水位以下取浮重度以下取浮重度载荷试验、原位试验、经验值 式中：fa — 修正后的地基承载力特征值(kPa)；fak — 地基承载力特征值(kPa)；b，d— 基础宽度和埋深的承载力修正系数，按相相应应土类查表确定；四四、、承载力特征值的修正承载力特征值的修正 — 基底以下土的重度，地下水位以下取浮重度(kN/m3)；b — 基础底面宽度(m)，当基底宽小于3m取3m考虑，大于6m按6m考虑； m — 基础底面以上土的加权平均重度(i、hi分别为第i层土的重度和厚度)，地下水位以下用浮重度(kN/m3);四四、、承载力特征值的修正承载力特征值的修正d — 基础埋置(m)，一般自室外地面标高算起在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起对于地下室，如采用箱形基础或筏基时，埋置深度自室外地面标高算起，当采用独立基础或条形基础时，应从室内地面标高算起 第五节 基础底面尺寸的确定(即地基承载力验算)地基承载力验算地基承载力验算持力层地基承载力验算持力层地基承载力验算软弱下卧层地基承载力验算软弱下卧层地基承载力验算必须进行验算必须进行验算有必要时有必要时进行验算进行验算 １．中心荷载以柱基础为例以柱基础为例（（1 1）底面积）底面积A A的确定的确定* *荷载荷载F Fk k+G+Gk k G Gk k=A=AG G d,d, G G是基础加回填土容重是基础加回填土容重=20KN/m=20KN/m3 3* *承载力特征值承载力特征值f fa a（暂不做宽度修正）（暂不做宽度修正）*基底面积一、基底尺寸确定GkFk 矩形基础：（需先选定b(或l)，或l/b ） 条形基础：沿长度(l)方向取1m, 故： 方形基础：一一、、基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定 ２．偏心荷载以柱下独立基础为例以柱下独立基础为例（（1 1）按中心受荷确定基底面积）按中心受荷确定基底面积A A0 0(2)考虑偏心影响大小，将A0扩大10%~40%，得：A=(1.1~1.4) A0， 初步确定b和l，根据A进行地基承载力验算。
FKeFK+GKMK pkmaxpkminFkGkMkVklee l/6 ae3ae采用不对称柱采用不对称柱v实际基底与土之间不能传递拉应力，基底压应力分布如图一实际基底与土之间不能传递拉应力，基底压应力分布如图一部分脱开部分脱开v要求要求3a 0.75b，即脱开面积小于，即脱开面积小于25%v不不满足时满足时*增加增加Av*增加增加b, 减少减少l, A不变不变 初步确定了埋深和尺寸后初步确定了埋深和尺寸后,需要一系列验算需要一系列验算二、地基持力层承载力验算二、地基持力层承载力验算 1. 承载力的设计值的确定 b>6m b>6m 按按6m6m计算计算, b<3m , b<3m 按按3m3m计算计算 v根据初步确定的埋深根据初步确定的埋深d与与b，确定宽深修正后的，确定宽深修正后的fa(1)中心荷载中心荷载(2)偏心荷载偏心荷载 2.基础的验算基础的验算ble l/6 小结：小结：一）中心荷载作用下基础底面积的确定一）中心荷载作用下基础底面积的确定步骤（按地基强度条件）步骤（按地基强度条件） ：：1 1、预估基础底面积的宽度、预估基础底面积的宽度、预估基础底面积的宽度、预估基础底面积的宽度2 2、根据基础宽度修正地基承载力特征值、根据基础宽度修正地基承载力特征值、根据基础宽度修正地基承载力特征值、根据基础宽度修正地基承载力特征值3 3、验算、验算、验算、验算: :Pk≤ fafa=fak + br(b－3) + drm(d－0.5) 试算步骤（按地基强度条件）：1. 先求A中；2. A偏=(1.1~1.4)A中；3. 修正否？4. 验算：pkmax 1.2fae l/6宽度修正重复1～3步A偏YesNopk fa二）偏心荷载作用下基础底面积的确定二）偏心荷载作用下基础底面积的确定 【 例例】某厂房墙下条形基础，上部轴心荷载某厂房墙下条形基础，上部轴心荷载F F k k =180kN/m =180kN/m，埋深，埋深1.1m1.1m；；持力层及基底以上地基土为粉质黏土，持力层及基底以上地基土为粉质黏土，γm=19.0 kN/m3；；e e =0.80，，IL=0.75，， fak=200kPa，地下水位位于基底处。
试确定所需基础宽度地下水位位于基底处试确定所需基础宽度 【解答解答】】(1)(1)确定地基承载力特征值确定地基承载力特征值取取b =1m (2)(2)计算条形基础宽度计算条形基础宽度由由于于IL=0.75<0.85 ，，e=0.80<0.85，，查查表表可可得得：：ηb=0.3，，ηd=1.6；；假假设设b<3m，有，有(3)(3)地基承载力验算地基承载力验算 p k = F k/A +γG d =180kN/1m×1m+20 kN/m3×1.1m=202 kPa< fa=218.2 kPa（满足要求）（满足要求） 【例例】已知厂房基础上的荷载（见图），已知厂房基础上的荷载（见图），持力层及基底以上地基土为粉质黏土，持力层及基底以上地基土为粉质黏土，γγ=19 kN/m=19 kN/m3 3，地基承载力，地基承载力f fakak=230 kPa=230 kPa，试，试设计矩形基础底面尺寸设计矩形基础底面尺寸 【解答解答】】(1)(1)按轴心荷载初步确定基础底面积按轴心荷载初步确定基础底面积考考虑虑偏偏心心荷荷载载的的影影响响，，将将A0增增大大40%，，即即A =1.4 A0=1.4×8.7 m2=12.18 m2，，设设长宽比长宽比n=l/b=2，则，则A =lb=2b2，， 取取b=2.6m l= 2b=2×2.6=5.2m。
先先确确定定地地基基承承载载力力特特征征值值，，假假设设 b<3m根根据据e=0.73，，IL=0.75，查，查 表可得：表可得：ηb=0.3，，ηd=1.6，，故故fa = fak+ηbγ（（b-3））+ηdγm（（d-0.5）） =230 kPa +0+1.6×19kN/m3×(1.8-0.5)m=269.5 kPa (2)计算基底最大压力计算基底最大压力p kmaxG k= γG Ad=20 kN/m3×2.6m×5.2m×1.8m=487 kN基底处竖向力合力基底处竖向力合力: : F k +G k＝＝1800 kN+220 kN +487 kN =2507 kN Mk＝950 kN·m +220 kN×0.62m+180 kN×(1.8-0.6)m=1302 kN·m 偏心距偏心距 所以，偏心力作用点在基础截面内所以，偏心力作用点在基础截面内 基底最大压力为基底最大压力为 及基础及回填土重及基础及回填土重基底处总力矩基底处总力矩: :为了增加抗弯刚度，将基础长边平行于弯矩作用方向，则基础底面抗弯刚度为了增加抗弯刚度，将基础长边平行于弯矩作用方向，则基础底面抗弯刚度==11.27m3 (3)地基承载力验算地基承载力验算 p kmax=296.7≤1.2fa＝＝1.2×269.5 kPa =323.4 kPa（满足要求）（满足要求） p k= ΣF k/lb=2507/(5.2×2.6) kPa =185.4 kPa≤fa=269.5 kPa（（满满足要求）足要求）所以，基础采用所以，基础采用5.2m×2.6m，，底面尺寸是合适的。
底面尺寸是合适的 •在成层地基中，有时在持力层以下有高压缩性的土层，将在成层地基中，有时在持力层以下有高压缩性的土层，将此土层称为软弱下卧层此土层称为软弱下卧层此时，除进行持力层地基承载力验算，还必需对软弱下此时，除进行持力层地基承载力验算，还必需对软弱下卧层进行验算，要求作用在软弱下卧层顶面处的附加应卧层进行验算，要求作用在软弱下卧层顶面处的附加应力与自重应力之和不超过它的承载力特征值力与自重应力之和不超过它的承载力特征值,即：即： Pz为相应于荷载效应标准组合时，软弱下卧层顶面处附加应力为相应于荷载效应标准组合时，软弱下卧层顶面处附加应力特征值；特征值； Pcz为软弱下卧层顶面处土的自重应力特征值；为软弱下卧层顶面处土的自重应力特征值； ƒaz为软弱下卧弱下卧层顶面面处经深度修正后的地基承深度修正后的地基承载力特征力特征值三、软弱下卧层承载力验算三、软弱下卧层承载力验算 •关于附加应力关于附加应力Pz的计算，的计算，《《建筑地基规范建筑地基规范》》提出了按扩散角原理的简化计算方法提出了按扩散角原理的简化计算方法当持力层与软弱下卧层的压缩当持力层与软弱下卧层的压缩模量比值模量比值Es1/Es2≥3时，对矩形时，对矩形和条形基础，假设基底处的附和条形基础，假设基底处的附加应力加应力(p0=pk-γmd)向下传递时向下传递时按某一角度按某一角度θ向外扩散分布于向外扩散分布于较大的面积上，根据基底与软较大的面积上，根据基底与软弱下卧层顶面处扩散面积上的弱下卧层顶面处扩散面积上的附加应力相等的条件，可得：附加应力相等的条件，可得：压力扩散角法计算土中附加应力 矩形基础条形基础软弱下卧层验算的要求实质上是保证了上覆持力层不软弱下卧层验算的要求实质上是保证了上覆持力层不发生冲剪破坏。
如软弱下卧层不满足要求，可考虑增发生冲剪破坏如软弱下卧层不满足要求，可考虑增大基础底面积、改变基础埋深，甚至改用地基处理或大基础底面积、改变基础埋深，甚至改用地基处理或深基础的设计方案深基础的设计方案式中式中 、、b---分别为矩形基础底面的长度和宽度，分别为矩形基础底面的长度和宽度， pk ---基底的平均压力设计值，基底的平均压力设计值， pc---基底处土的自重应力标准值，基底处土的自重应力标准值， z--基底至软弱下卧层顶面的距离，基底至软弱下卧层顶面的距离， θ---地基压力扩散角，可按表地基压力扩散角，可按表1—17采用 【【例例】】如图所示中柱基础荷载标准值如图所示中柱基础荷载标准值F Fk k=1100KN=1100KN，，M Mk k=140KN.m=140KN.m；；若基础底面尺寸若基础底面尺寸L L××b=3.6mb=3.6m××2.6m2.6m，试根据图中资料验算基底面，试根据图中资料验算基底面积是否满足地基承载力要求杂填土以下为地下水）积是否满足地基承载力要求。
杂填土以下为地下水） 持力层承载力设计值持力层承载力设计值: :【【解解】】1、持力层承载力验算、持力层承载力验算埋深范围内的土的加权平均重度埋深范围内的土的加权平均重度由粉质粘土由粉质粘土e=0.8,IL=0.82查表得查表得:基础及回填土重基础及回填土重(0.8m在地下水中在地下水中) 持力层承载力验算：持力层承载力验算：满足满足. 经验算经验算满足要求满足要求2、软弱下卧层强度验算、软弱下卧层强度验算软弱下卧层顶面处自重应力软弱下卧层顶面处自重应力软弱下卧层顶面以上土的加权平均重度软弱下卧层顶面以上土的加权平均重度由淤泥粘土由淤泥粘土查表得地基压力扩散角查表得地基压力扩散角查表得查表得软弱下卧层顶面处的附加应力软弱下卧层顶面处的附加应力 【【例例】】某柱下单独基础，荷某柱下单独基础，荷载与地基情况如图示，试确载与地基情况如图示，试确定基础底面尺寸定基础底面尺寸Fk=800kNGkVk=15kN±0.000－－0.30080013003500Mk=200kN·m填土填土γ=16Es=2.5MPa粘土粘土γ=18.5kN/m3 Es=10MPa fak=175kPa（（ηb=0.3、、ηd=1.6）） 淤泥质土淤泥质土 w=45% Es=2.0Mpa fak=85kPa （（ηb=0、、ηd=1.0））【【解解】】①①选择持力层，如图示。
选择持力层，如图示②②求修正后的地基求修正后的地基承载力特征值：承载力特征值：假定假定b≤3m，则，则 ③③初步估算基底面积初步估算基底面积首先按轴心受压估算首先按轴心受压估算 A0考虑偏心影响，将考虑偏心影响，将考虑偏心影响，将考虑偏心影响，将A A0 0增大增大增大增大18%18%，则，则，则，则A A=1.18 =1.18 A A0 0 =1.18×4.8=5.6 (m =1.18×4.8=5.6 (m2 2 ) )，，，，b=b=1.7m1.7m，，，， l l=3.4m=3.4m取取取取l/b=l/b=2.02.0得：得：得：得： ④④验算地基承载力验算地基承载力∑M=200+15×0.8=212 (kN·m)pkmax=232.4 kPa≤1.2fa=234.6 kPapk=(pkmax+ pkmin)/2=167.5 kPa ≤fa=195.48 kPa满足要求，故基底尺寸满足要求，故基底尺寸b=1.7m，， l=3.4m合适 ⑤⑤软弱下卧层验算软弱下卧层验算Ø下卧层地基承载力特征值修正下卧层地基承载力特征值修正下卧层埋深：下卧层埋深：d+z=4.8m下卧层顶面上土的加权平均重度：下卧层顶面上土的加权平均重度：pcz=γmzdz=17.82×4.8 =85.5 (kPa)Ø下卧层顶面处自重应力下卧层顶面处自重应力 Ø下卧层顶面处的附加压力下卧层顶面处的附加压力Ø确定压力扩散角确定压力扩散角Es1 /Es2=10/2=5，，z/b=2.06＞＞0.5，则，则θ=25°Ø计算基底平均压力和土的自重压力计算基底平均压力和土的自重压力pk= (= (Fk + +Gk)/A=(800+167.62)/(3.4×1.7)=167.4 (kPa)pcz1 = = γ1d =16 =16 ×1.3=20.8 (kPa)Ø验算下卧层承载力验算下卧层承载力 pz + pcz =111.1kPa＜＜faz=161.6kPa 满足要求。
满足要求 作 业某柱基础，作用在设计地面处的柱荷载设计值、基础尺寸、埋深及地基条件如图 所示试验算持力层和软弱下卧层的地基承载力是否满足 第六节第六节 地基变形验算地基变形验算 计算地基沉降时传至基础底面上的荷载计算地基沉降时传至基础底面上的荷载效应按正常使用极限状态准永久组合，不计效应按正常使用极限状态准永久组合，不计入风荷载和地震作用入风荷载和地震作用 地基沉降量计算方法：地基沉降量计算方法：1、弹性理论公式法、弹性理论公式法基于布辛尼斯克的位移解：地基均匀较方便，结果偏大w—沉降影响系数； 2、分层总和法、分层总和法基本假定：（1）地基只有竖向压缩变形，无侧向变形；（2）用基础中点地基的附加应力计算变形注意：确定计算深度与分层厚合适 3、规范推荐法、规范推荐法基本假定：各向同性均质直线体理论计算地基附加应力，对于同一层采用单一指标，精度高确定计算深度：在计算深度zn处向上取厚度为Δz的土层计算变形值 4、考虑地基回弹的沉降计算、考虑地基回弹的沉降计算基坑开挖等pc--基坑底面以上的自重应力，地下水位以下取浮重度计算至基坑底面以下5m 第七节第七节第七节第七节 减少建筑物不均匀沉降的工程措施减少建筑物不均匀沉降的工程措施减少建筑物不均匀沉降的工程措施减少建筑物不均匀沉降的工程措施不均匀沉降危害：对策：调整基底尺寸A或d；采用整体刚度大的基础型式；采用桩基或进行地基处理；建筑、结构、施工措施 一、建筑措施一、建筑措施一、建筑措施一、建筑措施( (一一一一) ) 体型应力求简单体型应力求简单体型应力求简单体型应力求简单体型简单的：“ －”字形体型复杂的：“ ”、“ ”、“ ”、“ ”等。
( (二二二二) ) 设沉降缝设沉降缝设沉降缝设沉降缝部位：(1) 平面形状复杂的建筑物转折部位；(2) 建筑物高度或荷载突变处；(3) 建筑结构类型不同处；(4) 长高比过大的建筑物的适当部位；(5) 地基土软硬交界处；(6) 分期建造房屋的分界处；(7) 地基处理的方法不同处 沉降缝构造，见图 ( (三三三三) ) 相邻建筑物基础间净距的考虑相邻建筑物基础间净距的考虑相邻建筑物基础间净距的考虑相邻建筑物基础间净距的考虑 ( (四四四四) ) 调整设计标高调整设计标高调整设计标高调整设计标高(1) 根据预估沉降量，事先适当提高室内地坪和地下设施的标高；(2) 建筑物各部分(或设备之间)有联系时，可将沉降较大者的标高适当提高；(3) 在建筑物与设备之间应留有足够的净空；(4) 当管道穿过建筑物时，应预留足够尺寸的孔洞或采用柔性管道接头 二、结构措施二、结构措施二、结构措施二、结构措施( (一一一一) ) 减轻建筑物自重减轻建筑物自重减轻建筑物自重减轻建筑物自重自重所占比例工业建筑：民用建筑： 措施：1. 减轻墙体重量2. 选用轻型结构3. 减少基础和上覆土的重量 ( (二二二二) ) 设置圈梁设置圈梁设置圈梁设置圈梁圈梁作用；圈梁部位：2～3层：基础大放脚处、顶层门窗处多层：除上之外，隔层增设圈梁要求平面内闭合。
圈梁类型见图 ( (三三三三) ) 减小或调整基底的附加压力减小或调整基底的附加压力减小或调整基底的附加压力减小或调整基底的附加压力1、设置地下室、设置地下室p0=p－od2、改变基底尺寸，如示意图改变基底尺寸，如示意图 ( (四四四四) ) 采用非敏感性结构采用非敏感性结构采用非敏感性结构采用非敏感性结构例：排架结构、三铰拱结构 三、施工措施三、施工措施三、施工措施三、施工措施( (三三三三) ) 保持地基土原状结构保持地基土原状结构保持地基土原状结构保持地基土原状结构 注意保护，预留注意保护，预留注意保护，预留注意保护，预留20cm20cm，混凝土垫层，混凝土垫层，混凝土垫层，混凝土垫层 否则铺砂等，再夯实否则铺砂等，再夯实否则铺砂等，再夯实否则铺砂等，再夯实( (一一一一) ) 合理安排施工顺序（先重后轻）合理安排施工顺序（先重后轻）合理安排施工顺序（先重后轻）合理安排施工顺序（先重后轻）( (二二二二) ) 注意选择合理的施工方法注意选择合理的施工方法注意选择合理的施工方法注意选择合理的施工方法 开挖、降水、堆载、预压等开挖、降水、堆载、预压等开挖、降水、堆载、预压等开挖、降水、堆载、预压等 。