第 1 章 浅基础

1. 第1章 浅基础 §2.1概述 §2.2浅基础类型 §2.3 基础埋置深度的选择 §2.4 浅基础的地基承载力 §2.5 基础底面尺寸的确定

2. 2.1概述 • 依据：建筑物的用途和设计等级、建筑布置和上部结构类型、建筑场地和地基岩土条件、施工条件、工期及造价等。 • 常见的地基基础方案： • 浅基础（天然地基或人工地基） • 深基础（桩基、沉井、地下连续墙） • 深浅结合基础（桩筏、桩箱基础等）

3. 2.1.1 浅基础设计内容 天然地基上浅基础的设计，包括下述各项内容： • 选择基础的材料、类型和平面布置 • 选择基础的持力层和埋置深度 • 确定地基承载力特征值 • 确定基础尺寸，必要时进行下卧层验算 • 进行地基变形与稳定性验算 • 确定剖面尺寸，进行基础结构设计 • 绘制基础施工图，提出施工说明

4. 地基 基础 上部结构 上部结构 2.1.2 浅基础设计方法 常规设计法 • 满足了静力平衡条件，忽略了地基、基础和上部结构三者之间受荷前后的变形连续性。地基越软弱，与实际情况差别越大。

5. 常规设计法：满足下列条件时可以采用： • （1）沉降较小或较均匀 • （2）基础刚度大

6. 2.1.3 地基基础设计原则 • 1 对地基计算的要求 • 2 关于荷载取值的规定

7. 1 对地基的计算要求 (1)地基基础设计等级 地基复杂程度、建筑物规模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

8. （2）地基基础的极限状态 对应于地基达到最大承载能力， 发生失稳或不适于继续承载的变形； 承载能力极限状态 对应于地基基础达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。 正常使用极限状态

9. （3）地基基础设计原则 • 防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性方面，应有足够的安全度。（强度要求） • 控制地基的特征变形量不超过规范允许值。（变形要求） • 满足基础结构的强度、刚度和耐久性。 （上部结构的其他要求）

10. （4）地基基础设计规定 • 所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定； • 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可不作变形验算，如有下列情况之一时，仍应作变形验算：

11. 丙级的建筑物如有下列情况之一时，仍应作变形验算：丙级的建筑物如有下列情况之一时，仍应作变形验算： • 1.地基承载力特征值小于130kPa，且体型复杂的建筑； • 2.在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，可能引起地基产生过大的不均匀沉降时； • 3.软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时； • 4.相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时； • 5.地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成时； • 6. 地基主要受力层为较厚的软弱土层或局部有软弱土层时；

12. 2荷载计算规定 2.1 荷载种类 永久(恒)荷载:(1)不随时间变化,(2)变化与均值比可以忽略,(3)单调变化并趋于极值。 可变(活)荷载：变化与均值比不可以忽略 偶然(特殊)荷载：在结构使用期间不一定出现，一旦出现其值很大，持续时间很短。

13. 2.2 荷载的代表值 标准值:为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值，如均值 组合值：对于可变荷载，组合超越概率与其出现概率相同 频遇值：对于可变荷载，超越概率为规定的较小比率 准永久值：对于可变荷载，设计基准期内，其超越的总时间为设计基准期一半的荷载值。

14. 2.3 荷载的设计值＝代表值×分项系数 2.4 荷载效应 上部结构F：结构自重 屋面楼面荷载 活荷载 基础自重G：设计地面高程（内外地面平均值） F M F V F M F V 一般为前两种情况，横向力不大，只做校核

15. 2.5 荷载组合极限状态设计时，为保证结构可靠性对于同时出现底各种荷载设计值的规定 基本组合：承载能力极限状态设计时，永久作用与可变作用的组合（分项系数） 标准组合：正常使用极限状态设计时，采用标准值（或组合值）为荷载代表的组合 准永久组合：正常使用极限状态设计时，对于可变荷载采用准永久值为荷载代表的组合

16. 荷载组合 水平荷载较大的建筑物、挡土墙等，承载力极限状态下的稳定验算 基本组合 标准组合 正常使用极限状态下的承载力验算 准永久组合 正常使用极限状态下的变形验算，不记入风荷载和地震作用

17. 2.6 具体规定（地基基础规范）荷载效应最不利组合与相应的抗力限值 • （1） 按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时，传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。 • （2）计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不应计入风荷载和地震荷载。相应的限值应为地基变形允许值。

18. （3）计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分项系数均为1.0。（3）计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分项系数均为1.0。 • （4）在确定基础或桩台高度、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，上部结构传来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组合，采用相应的分项系数。当需要验算基础裂缝宽度时，应按正常使用极限状态荷载效应标准组合。 • （5）基础设计安全等级、结构设计使用年限、结构重要性系数应按有关规定采用，但结构重要性系数不应小于1.0。

19. 小测验1 • 1．《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2002)根据_ 地基复杂程度、建筑物规模和功能特征 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，将地基基础设计分为三个设计等级。 • 2，根据建筑物地基基础设计等级及长期荷载作用下地基变形对上部结构的影响程度，地基基础设计应符合下列基本要求：①所有建筑物基础底面尺寸均应满足地基承载力计算的有关规定即满足地基土体强度条件；②设计等级为甲级、乙级的建筑物部分丙级的建筑物尚应进行__地基变形__验算；③经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡 土墙以及基坑工程，尚应进行__稳定性__验算；④当地下水埋藏较浅，建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时，尚应进行__抗浮__验算。

20. 小测验2 • 3．按地基承载力确定基础底面积及埋深时，传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态状态下荷载效应的标准组合，相应的抗力应采用地基承载力特征值。 • 4．计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的 __准永久__组合，不应计人风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值。 • 5．在确定基础或桩台高度、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，上部结构传来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组合__计算，采用相应的分项系数。

21. §2.2浅基础类型 • 按结构型式 刚性基础 扩展基础 柔性基础 联合基础 柱下条形基础 柱下交叉条形基础 独立基础 按结构型式 筏形基础 壳体基础 箱形基础 • 按基础材料 • 无筋基础和钢筋混凝土基础

22. F F h0  b1 b0 2.2.1 扩展基础 扩展基础(柔性基础) Spread foundation 钢筋混凝土 要满足抗弯,抗剪和抗冲切等结构要求 无筋扩展基础 Rigid foundation 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 与材料和荷载有关

23. (a)等高砌法 (b)二一间隔砌法 • 砖基础

24. 钢筋混凝土扩展基础 墙下条形基础 柱下钢筋混凝土独立基础 Strip foundation 锥形基础 阶梯形基础 杯形基础 墙下条形基础

25. (a)无肋式 (b)有肋式 • 墙下钢筋混凝土条形基础

26. 2.2.2 联合基础 梯形联合基础 连梁式联合基础 矩形联合基础

27. 2.2.3 柱下条形基础 Strip foundation 柱下条形基础 条形基础的主要受力层深度  3.0b

28. 纵向条形基础 横向条形基础 2.2.4 柱下交叉条形基础 柱下:土质更差,或荷载很大,四面基础相连 Cross Strip footing

29. 2.2.5 筏形基础 土质更差,单独基础联成整体,游泳馆,筏下有肋,板下处理 Mat foundation

30. 梁板式 平板式

31. 内墙 外墙 底板 2.2.6 箱形基础 有筏、墙和顶板形成箱，整体性更好

32. 箱形基础

33. F §2.3浅基础深度的确定 G 持力层（受力层） 下卧层 基础埋置深度：基础底面埋在地面下的深度。

34. 大于10cm D 基础埋深确定的基本原则 • 在满足承载力的条件下尽量浅埋。省工省时省料，但是有如下基本要求： • D大于50cm,表土扰动，植物，冻融，冲蚀 • 基础顶距离表土大于10cm，保护 • 桥要求在冲刷深度以下

35. 确定基础埋置深度时，必须综合考虑： • 建筑物用途、结构类型、荷载性质和大小； • 有无地下室，设备基础和地下设施，基础的型式和构造； • 工程地质； • 水文地质； • 地基冻融条件； • 场地环境条件。

36. 2.3.1 建筑物用途，结构要求 基础埋深首先满足建筑物用途功能。 高层建筑箱基和筏基的埋置深度，应满足地基承载力、变形和稳定性要求。在抗震设防区，除岩石地基外，采用天然地基时，不宜小于建筑物总高度的1/15；当采用桩筏（箱）基时，不宜小于建筑物总高度的1/18～1/20。 当为6度设防或非抗震设计的埋深可适当减小。确定埋置深度应综合考虑上部结构和基础的刚度、场地上的类别分析确定

37. 1 地下室，地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便于维修，要求地下室,作用: 承载力 变形 补偿基础 F

38. 好土 2.3.2 工程地质条件 I II III IV h1 好土 软土 h1 软土 (很深) 好土 软土 h1< 2m 基底在好土 h1=2m~4m高楼好土,低楼软土 h1>4 m 桩基或处理 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太小就为II

39. L/ H=1~2 基础埋深不同时 (1) 主楼与裙房 高度不同,分期施工设置后浇带 (2) 台阶式相连

40. 基坑 尽量埋在地下水位以上 当基础埋置于地下水位以下时，应采取在施工时对地基土不受扰动的措施。 2.3.3 水文地质条件 防止挖土减压隆起开裂，控制开挖深度

41. 2.3.4 地基冻融条件 室内地面 dmin Zd Z0 hmax 考虑冻胀的基础埋深 dmin > zd– hmax Zd设计冻深；hmax允许残留冻土最大厚度

42. 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，地表就发生隆起，便形成冻胀丘。

43. 发生冻胀的条件 （1） 土的条件 一般是细颗粒土。 砂土的毛细高度小，发生冰冻时体积膨胀，孔隙水排走，骨架不变。太细的土，水分供应不及时，冻胀也不明显。 （2） 温度条件 低于冻结温度 （3） 水力条件 含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严重

44. α≥3.5b- 条形 矩形 α≥2.5b- • 2.3.5 场地环境条件 式中：α，基础底面外边缘线至坡顶的水平距离； b，垂直于坡顶边缘线的基础底面边长； d，基础埋置深度； β，边坡坡角。 注：当边坡坡角大于45o、坡高大于8m时，应验算坡体稳定性。

45. 相邻基础埋深 新旧相邻建筑物有一定距离 否则要求支护 并且要严格限制支护的水平位移 L/ H=1~2 H L

46. 思考题 • 1、地基基础设计应满足哪些原则？ • 2、试述柔性基础、刚性基础的受力及变形特点？ • 3、基础埋深的选择应考虑哪些因素？ • 4、什么是地基、基础？什么是天然地基？ • 5、试述地基基础设计的一般步骤？ • 6、天然地基上的浅基础有哪些类型？ • 7、地下水位变化对浅基础工程有何影响？ • 8、在地基基础设计时应如何考虑荷载分项系数？

47. 小测验 • 1．无筋扩展基础通常由砖、石、素混凝土、灰土和三合土等材料砌筑而成。这些材料都 具有相对较好的____性能，但其____强度却较低，因此，设计时必须保证基 础内的拉应力和剪应力不超过基础材料强度的设计值。 • 2．扩展基础一般包括____和____。 • 3．基础埋置深度是指____距地面的距离。 • 4．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___；桩箱或桩筏基础的埋置深度(不计桩长)不宜小于建筑物高度的____。

48. 小测验 • 5．下面有关建筑物基础埋置深度选择的叙述正确的是：____。 • (A)当地基中存在承压水时，可不考虑其对基础埋置深度的影响； • (B)靠近原有建筑物基础修建的新建筑物，其基础埋置深度宜小于原有建筑物基础埋深； • (C)当存在地下水时，基础应尽量埋在水位以下； • (D)如果在基础影响范围内有管道或坑沟等地下设施时，基础应放在它们的上面。 • 6．对于四层框架结构，地基表层土存在4m厚的“硬壳层”，其下卧层土的承载力明显低于“硬壳层”承载力。下列基础形式中较为合适的是：____。 • (A)混凝土柱下独立基础； (B)钢筋混凝土柱下独立基础； • (C)灰土基础； (D)砖基础。

49. §2.4地基承载力 建筑物荷载通过基础作用于地基，对地基提出两个方面的要求 • 2.4.1 地基承载力概念 1.变形要求 建筑物基础在荷载作用下产生最大沉降量或沉降差，应该在该建筑物所允许的范围内 2.稳定要求 建筑物的基底压力，应该在地基所允许的承载能力之内 • 地基承载力（bearing capacity of subgrade） ：地基土单位面积上承受荷载的能力。单位：kPa

50. pb pu pb＜p＜pu p b 0 u p＜pb p≥pu c s a.线性变形阶段 ob段，荷载小，主要产生压缩变形，荷载与沉降关系接近于直线，土中τ＜τf,地基处于弹性平衡状态 • 地基变形的三个阶段 b.弹塑性变形阶段 pb—比例极限荷载 或临塑荷载 pu—极限荷载 bu段，荷载增加，荷载与沉降关系呈曲线，地基中局部产生剪切破坏，出现塑性变形区 c.破坏阶段 uc段，塑性区扩大，发展成连续滑动面，荷载增加，沉降急剧变化 塑性变形区 连续滑动面