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1、第第7 7章章 天然地基浅基础天然地基浅基础7.1 概述概述7.2 基础埋置深度的确定基础埋置深度的确定7.3 地基计算地基计算7.4 基础尺寸的确定基础尺寸的确定7.5 无筋扩展基础设计无筋扩展基础设计7.6 钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计7.7 柱下钢筋混凝土条形基础柱下钢筋混凝土条形基础7.8 十字交叉梁基础十字交叉梁基础7.9 筏形基础筏形基础7.10 箱形基础简介箱形基础简介7.11 地基基础与上部结构共同作用问题地基基础与上部结构共同作用问题上次课回顾：上次课回顾： 7.1 7.1 概述概述7.1.1 7.1.1 地基基础的重要性和复杂性地基基础的重要性和复杂性7.1
2、.2 7.1.2 地基基础方案的类型地基基础方案的类型7.1.3 7.1.3 浅基础的结构类型浅基础的结构类型7.1.4 7.1.4 浅基础的材料浅基础的材料7.1.5 7.1.5 浅基础设计内容与所需资料浅基础设计内容与所需资料7.2 7.2 基础埋置深度的确定基础埋置深度的确定7.2.1 7.2.1 上部结构情况上部结构情况7.2.2 7.2.2 工程地质与水文地质条件工程地质与水文地质条件7.2.3 7.2.3 当地冻结深度当地冻结深度7.2.4 7.2.4 建筑场地的环境条件建筑场地的环境条件7.3 7.3 地基计算地基计算7.3.1 7.3.1 基本规定基本规定7.3.2 7.3.2
3、 地基承载力特征值的确定地基承载力特征值的确定7.3.3 7.3.3 地基变形计算地基变形计算 7.3.4 7.3.4 软弱下卧层承载力验算软弱下卧层承载力验算7.3.5 7.3.5 地基稳定性计验算地基稳定性计验算7.4.1 7.4.1 轴心荷载作用下基础尺寸轴心荷载作用下基础尺寸 1. 1. 基础底面积基础底面积A A轴心受压基础轴心受压基础 （7-117-11） 7.4 7.4 基础尺寸的确定基础尺寸的确定将式将式7-127-12代入式代入式7-117-11可得基础底面积计算公式如下：可得基础底面积计算公式如下： (7-13)(7-13)对于独立基础，正方形基础边长为：对于独立基础，正方
4、形基础边长为： (7-14)(7-14) (7-15) (7-15) 2. 2. 基础高度基础高度h h 7.4.2 7.4.2 偏心荷载作用下基础尺寸偏心荷载作用下基础尺寸（7-167-16） (7-17) (7-17) 或者或者 (7-18) (7-18) (7-19) (7-19) 偏心荷载作用下，基础底面受力不均匀，需要加大基础底面尺寸，通常是根据轴心荷载作用下计算得到的基础底面积的增大10%40%（考虑力矩作用进行试估，再验算承载力，直到满足为止。 试算法步骤如下：试算法步骤如下： 例例7-27-2基础计算图基础计算图 【例题【例题7-27-2】 试确定例图所示某框架柱下基础底面积尺
5、寸。试确定例图所示某框架柱下基础底面积尺寸。带壁柱的条形基础底面尺寸的确定：带壁柱的条形基础底面尺寸的确定： (7-20) (7-20) 带壁柱墙基础计算单元带壁柱墙基础计算单元 7.4.3 7.4.3 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1. 1. 不均匀沉降产生的原因不均匀沉降产生的原因2. 2. 不均匀沉降的危害不均匀沉降的危害 1 1对于砌体承重结构，不均匀沉降常引起结构开裂，尤其是在墙体对于砌体承重结构，不均匀沉降常引起结构开裂，尤其是在墙体窗口门洞的角位处。裂缝的位置和方向与不均匀沉降的状况有关。窗口门洞的角位处。裂缝的位置和方向与不均匀沉降的状况有关。 2
6、 2对于框架等超静定结构来说，各柱不均匀沉降将在梁柱等构件中对于框架等超静定结构来说，各柱不均匀沉降将在梁柱等构件中产生附加内里。当这些附加内力与设计荷载作用下的内力之和超过构件的产生附加内里。当这些附加内力与设计荷载作用下的内力之和超过构件的承载能力时，梁、柱端和楼板将会出现裂缝。承载能力时，梁、柱端和楼板将会出现裂缝。 消除或减轻不均匀沉降危害的途径通常有：消除或减轻不均匀沉降危害的途径通常有： 减少地基的总沉降量和不均匀沉降，可采用桩基础、其它深基础减少地基的总沉降量和不均匀沉降，可采用桩基础、其它深基础或进行地基处理；或进行地基处理； 增强上部结构对不均匀沉降的适应能力，从地基、基础与
7、上部结增强上部结构对不均匀沉降的适应能力，从地基、基础与上部结构共同作用的观点出发，采取建筑、结构与施工措施。构共同作用的观点出发，采取建筑、结构与施工措施。3. 3. 建筑措施建筑措施1 1建筑物的体型应力求简单。建筑物的体型应力求简单。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。3 3设置沉降缝。设置沉降缝。4 4控制相邻建筑物基础间的净距。控制相邻建筑物基础间的净距。5 5调整建筑物的标高。调整建筑物的标高。4. 4. 结构措施结构措施1 1减轻建筑物自重。减轻建筑物自重。2 2增强建筑物的整体刚度和强度。增强建筑物的整体刚度和强度。3 3减小或调整基底
8、附加压力。减小或调整基底附加压力。4 4选用非敏感性结构。选用非敏感性结构。5. 5. 施工措施施工措施 注意保护持力层不被扰动；注意控制加荷速率；避免地面堆载引起建注意保护持力层不被扰动；注意控制加荷速率；避免地面堆载引起建筑物产生附加沉降；在进行降低地下水位及开挖深基坑时，应密切注意对筑物产生附加沉降；在进行降低地下水位及开挖深基坑时，应密切注意对邻近建筑物可能产生的不利影响，控制基坑变形量。邻近建筑物可能产生的不利影响，控制基坑变形量。7.5 7.5 无筋扩展基础设计无筋扩展基础设计7.5.1 7.5.1 无筋扩展基础适用范围无筋扩展基础适用范围 由砖、毛石、灰土、混凝土等材料按台阶逐级
9、向下扩展大放脚形成的无筋扩展基础，也称为刚性基础。这种基础只能承受压力，不能承受弯矩或拉力，可用于六层和六层以下三合土基础不宜超过四层的民用建筑和墙体承重的厂房。7.5.2 7.5.2 无筋扩展基础的构造要求无筋扩展基础的构造要求 基础每个台阶的宽高比不得超过表基础每个台阶的宽高比不得超过表7-127-12所列的允许值。即满足下式要求：所列的允许值。即满足下式要求： (7-21)(7-21)无筋扩展基础 砖、石、灰土，素混凝土 材料抗拉强度很低有基础台阶宽高比(刚性角)要求。扩展基础(柔性基础)钢筋混凝土要满足抗弯,抗剪和抗冲切等结构要求。1.1-1.5与材料和荷载有关F btb0h0F7.5
10、.3 7.5.3 无筋扩展基础底面宽度无筋扩展基础底面宽度 （7-227-22）7.6 7.6 钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计7.6.1 7.6.1 适用范围适用范围 钢筋混凝土扩展基础适用于上部结构荷载较大，有时为偏心荷载或承钢筋混凝土扩展基础适用于上部结构荷载较大，有时为偏心荷载或承受弯矩、水平荷载的建筑物基础。受弯矩、水平荷载的建筑物基础。 在地基表层土质较好、下层土质软弱的情况，利用表层好土层设计浅在地基表层土质较好、下层土质软弱的情况，利用表层好土层设计浅埋基础，最适宜采用钢筋混凝土扩展基础。埋基础，最适宜采用钢筋混凝土扩展基础。 钢筋混凝土扩展基础分为墙下条形基础和柱
11、下独立基础两类。钢筋混凝土扩展基础分为墙下条形基础和柱下独立基础两类。7.6.2 7.6.2 扩展基础的构造要求扩展基础的构造要求 1 1锥形基础的边缘高度，不宜小于锥形基础的边缘高度，不宜小于200mm200mm；阶梯形基础的每阶高度，；阶梯形基础的每阶高度，宜为宜为300-500mm300-500mm。基础的混凝土强度等级不应低于。基础的混凝土强度等级不应低于C20C20。 2 2垫层的厚度不宜小于垫层的厚度不宜小于70mm70mm，垫层混凝土强度等级应为，垫层混凝土强度等级应为C10C10。 3 3扩展基础底板受力钢筋不宜小于扩展基础底板受力钢筋不宜小于10mm10mm；间距不宜大于；间
12、距不宜大于200mm200mm，也，也不宜小于不宜小于100mm100mm。墙下钢筋混凝土条形基础纵向分布钢筋的直径不小于。墙下钢筋混凝土条形基础纵向分布钢筋的直径不小于8mm8mm；间距不大于；间距不大于300mm300mm；每延米分布钢筋的面积应不小于受力钢筋面积的；每延米分布钢筋的面积应不小于受力钢筋面积的1/101/10。当有垫层时钢筋保护层的厚度不小于当有垫层时钢筋保护层的厚度不小于40mm40mm；无垫层时不小于；无垫层时不小于70mm70mm。 扩展基础底板受力钢筋布置扩展基础底板受力钢筋布置 a） b） 4 4柱下钢筋混凝土独立基础的边长和墙下钢筋混凝土条形基础的宽度柱下钢筋混
13、凝土独立基础的边长和墙下钢筋混凝土条形基础的宽度2.5m2.5m时，底板受力钢筋的长度可取边长或宽度的时，底板受力钢筋的长度可取边长或宽度的0.90.9倍，并宜交错布置，倍，并宜交错布置， c c）扩展基础底板受力钢筋布置扩展基础底板受力钢筋布置 5钢筋混凝土条形基础底板在T形及十字形交接处，底板横向受力钢筋仅沿一个主要受力方向通长布置，另一方向横向受力钢筋可布置到主要受力方向底板宽度1/4处。 在拐角处底板横向受力钢筋应沿两个方向布置。7 7现浇柱基础，其插筋数量、直径以及钢筋种类应与柱内纵向钢筋相同。现浇柱基础，其插筋数量、直径以及钢筋种类应与柱内纵向钢筋相同。 现浇柱的基础中插筋构造示意
14、图现浇柱的基础中插筋构造示意图 8 8予制柱下的杯形基础予制柱下的杯形基础 关于有高杯口基础的构造详见关于有高杯口基础的构造详见 有关要求。有关要求。21 21纯剪斜压冲切弯曲钢筋混凝土扩展基础破坏形式钢筋混凝土扩展基础破坏形式: :7.6.3 7.6.3 设计计算设计计算1. 1. 墙下钢筋混凝土条形基础墙下钢筋混凝土条形基础（1 1轴心荷载作用轴心荷载作用1 1基础底面积基础底面积 A A （7-237-23） 2 2基础高度基础高度 h h 墙下条形基础墙下条形基础 基础高度由混凝土的受剪承载力确定。基础高度由混凝土的受剪承载力确定。 3 3基础底板配筋基础底板配筋基础每米长的受力钢筋截
15、面面积：基础每米长的受力钢筋截面面积：悬臂根部的最大弯矩设计值：悬臂根部的最大弯矩设计值： 1 1基础底面积基础底面积 A A2 2基础高度基础高度 h h (7-28)(7-28) (7-29)(7-29)（2 2偏心荷载作用偏心荷载作用3 3基础底板配筋基础底板配筋 及及 （7-30)7-30)2. 2. 柱下钢筋混凝土独立基础柱下钢筋混凝土独立基础1 1基础底面积。其计算公式同式基础底面积。其计算公式同式7-237-23）。）。 2 2基础高度和变阶处高度基础高度和变阶处高度 受冲切承载力应按下列公式验算：受冲切承载力应按下列公式验算： （7-317-31） （7-327-32）a a柱
16、与基础交接处柱与基础交接处 b b基础变阶处基础变阶处 1- 1-冲切破坏锥体最不利一侧的斜截面；冲切破坏锥体最不利一侧的斜截面；2-2-冲切破坏锥体的底面冲切破坏锥体的底面线线 图图7-24 7-24 基础冲切破坏计算图示基础冲切破坏计算图示 （7-367-36）矩形基础：矩形基础： 正方形基础：正方形基础： 冲切破坏实例冲切破坏实例: : 两个高度都两个高度都不需要验算不需要验算两个高度都两个高度都需要验算需要验算只验算下只验算下台阶高度台阶高度判断：假设判断：假设 45 度度 冲冲 切切 破破 坏坏 面面 的的 底底 边线边线 在在 基基 底底 边边 线线 之外之外 时时 不不 需需 要
17、要 验验 算其算其 高高 度。度。3 3基础弯矩计算基础弯矩计算 矩形基础底板弯距计算矩形基础底板弯距计算 在地基净反力作用下，基础沿柱的在地基净反力作用下，基础沿柱的周边向上弯曲。一般矩形基础的长宽周边向上弯曲。一般矩形基础的长宽比小于比小于2 2，故为双向受弯。，故为双向受弯。 当弯曲应力超过基础的抗弯强度时，当弯曲应力超过基础的抗弯强度时，就发生弯曲破坏。其破坏特征是裂缝就发生弯曲破坏。其破坏特征是裂缝沿柱角至基础角将基础底面分裂成四沿柱角至基础角将基础底面分裂成四块梯形面积。块梯形面积。 配筋计算时，将基础板看成四块固配筋计算时，将基础板看成四块固定在柱边的梯形悬臂板。定在柱边的梯形悬
18、臂板。（7-407-40） （7-417-41） a a平面图平面图 b b剖面图剖面图图图7-26 7-26 例题例题7-37-3独立基础结构尺寸及底板配筋图独立基础结构尺寸及底板配筋图本次课小结：本次课小结：7.4 7.4 基础尺寸的确定基础尺寸的确定 7.4.1 7.4.1 轴心荷载作用下基础尺寸轴心荷载作用下基础尺寸7.4.2 7.4.2 偏心荷载作用下基础尺寸偏心荷载作用下基础尺寸7.4.3 7.4.3 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7.5 7.5 无筋扩展基础设计无筋扩展基础设计7.5.1 7.5.1 无筋扩展基础适用范围无筋扩展基础适用范围7.5.2 7.5.2 无筋扩展基础的构造要求无筋扩展基础的构造要求7.5.3 7.5.3 无筋扩展基础底面宽度无筋扩展基础底面宽度7.6 7.6 钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计7.6.1 7.6.1 适用范围适用范围7.6.2 7.6.2 扩展基础的构造要求扩展基础的构造要求7.6.3 7.6.3 设计计算设计计算 1. 1. 墙下钢筋混凝土条形基础墙下钢筋混凝土条形基础 2. 2. 柱下钢筋混凝土独立基础柱下钢筋混凝土独立基础
