第四章天然地基上的浅基础
基础工程计算题参考解答
第二章 第三章第四章 天然地基上的浅基础2-8某桥墩为混凝土实体墩刚性扩大基础，荷载组合Ⅱ控制设计，支座反力840kN 及930kN ；桥墩及基础自重5480kN ，设计水位以下墩身及基础浮力1200kN ，制动力84kN ，墩帽与墩身风力分别为2.1kN 和16.8kN 。
结构尺寸及地质、水文资料见图8-37，地基第一层为中密细砂，重度为20.5kN/m 3，下层为粘土，重度为γ=19.5kN/m 3，孔隙比e=0.8，液性指数I L =1.0，基底宽3.1m ，长9.9m 。
要求验算地基承载力、基底合力偏心距和基础稳定性。
图8-37 习题8-1图解：（1）地基强度验算1）基底应力计算 简化到基底的荷载分别为: ΣP=840+930+5480-1200=6050KNΣM=930×0.25+84×10.1+2.1×9.8+16.8×6.3-840×0.25=997.32KNm 基地应力分别为：KPa ..W ΣM A ΣP p p 24.13403.2601.39932.997991.36050261minmax =⨯⨯±⨯=±=2）持力层强度验算 根据土工试验资料，持力层为中密细砂，查表7-10得[01]=200kPa ，因基础宽度大于2m ，埋深在一般冲刷线以下4.1m （＞3.0m ），需考虑基础宽度和深度修正，查表7-17宽度修正系数k 1=1.5，深度修正系数为k 2=3.0。
[σ]= [σ01] +k 1γ1(b-2) +k 2γ2(d-3)+10h w16.8KN中密粉砂=200+1.5×(20.5-10)×(3.1-2) +3.0×(20.5-10)×(4.1-3)+10×0 =252kPa荷载组合Ⅱ承载力提高系数为K=1.25K[σ]= 1.25×252=315kPa ＞p max =260.03kPa （满足要求）3）软弱下卧层强度验算 下卧层为一般粘性土，由e =0.8，I L =1.0查得容许承载力[σ02]=150.0kPa ，小于持力层的容许承载力，故需进行下卧层强度验算：基底至粘土层顶面处的距离为5.3m ，软弱下卧层顶面处土的自重应力σcz =γ1（h +z ）=10.5×(5.3+4.1)=98.7 kPa软弱下卧层顶面处附加应力σz =α（p -γ2h ）,计算下卧层顶面附加应力σh+z时基底压力取平均值，p 平=（p max +p min ）/2=（260.03+134.24）/2=197.14kPa ，当l /b=9.9/3.1=3.2，Z/b =5.3/3.1=1.7，查表8-8得附加应力系数α=0.307，故σz =0.307×（197.14-10.5×4.1）kPa =47.3kPa σh+z=σcz +σz =98.7+47.3=146 kPa下卧层顶面处的容许承载力可按式8-16计算。
天然地基上 的浅基础
荷载计算
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）
FM
F
FH
G
G
G
一般为前两种情况，横向力不大，只做校核
FM H
G
荷载计算
荷载组合极限状态设计时： 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），冲切验算 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，承载力验算 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,沉降验算
部分风化及不风化泥 岩
风化砂岩及粉砂岩 大直径钻孔桩
桩基础
2.1.2 浅基础设计内容与所需资料
天然地基上的浅基础设计 Shallow foundation on natural ground
GB50007-2002
1 浅基础的设计方法 2 基础分类 3基础埋深确定 4 地基计算－承载力、变形、稳定 5 刚性基础设计 6 扩展基础设计 7 基础的结构设计
2.1.5 地基基础的极限状态设计
根据《建筑地基基础设计规范》，为保证建筑物的正常使用，地基必须满足两种极限状态的 要求。
（1）承载能力极限状态，表示为 p≤fa
式中：p——相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值，kPa； fa——修正后的地基承载力特征值，kPa。
（2）正常使用极限状态，表示为 △≤[△]
➢ 人工地基上的浅基础
人工地基： ➢ 桩基础
➢ 深基础
换土垫层，水泥土桩、碎石桩复合地基等
埋深>5m 特殊方法施工
沉井基础沉箱 基础
考虑侧壁阻力作用
桩基础也属深基础
天然地基上的浅基础
1
2
天然地基：建筑物荷载不大或地基土强度较高时，天然土层不
需要经过特殊处 理就可承受建筑物荷重的地基。
天然地基上的浅基础：天然地基上，基础埋置深度小于5m的
一般基础(柱基或墙基)以及埋置深度超过5m，但小于基础宽度的 大尺寸的基础(如箱形基础)。
组合．不计入风荷载和地震荷载，且荷载用标准值；[s] — 建筑物地
基的变形容许值。
11
从表面来看，地基的极限状态设计与结构物的极限状态设计完全 相同。旨先满足承载力极限状态，保证地基的稳定，其次满足正常 使用极限状态，符合变形的要求。
但从已有大量地基事故分析表明，绝大多数事故是由于地基变形 过大和不均匀沉降所造成的。根据地基载荷试验和地基承载力理论 可知，随着荷载的增加，地基先产生压密变形，再产生局部剪切破 坏，最后产生整体剪切破坏。而且代表压密变形阶段的界限压力， 即临塑荷载pcr远小于整体剪切破坏的极限荷载pu。这就是说地基在 充分发挥其承载力以前，通常都产生较大的变形，影响建筑物的正 常使用，即地基设计实质上是受变形所控制。
12
承载力特征值的含义与材料强度计算值的内涵完全不一样。首先，地基土 体的承载能力f 值不是土的强度，其值不仅与土的性质有关，而且与荷载的 分布范围以及作用的深度等因素有关；其次，f 值在很大程度上仍然是反映 建筑物对变形的限制。如上所述，地基发生失稳破坏的情况极为少见。变形 验算的实质是控制地基内不要出现过大的塑性区，以免变形迅速发展，导致 地基失稳。由此可见，地基的极限状态分析实际上是以验算变形为核心的分 析。这点与结构的极限分析有所不同。
6
荷载取值规定
• 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。
天然地基上的浅基础设计例题图文
解: (1)软弱下卧层承载力修正值：
fa fak d m (d z 0.5)
80 1.018.5(1.8 1.2 0.5) 126.25kPa (2)计算软弱下卧层顶面处的自重应力：
ca h 3.0 18.5 55.5 kPa
(3)计算软弱下卧层顶面处的附加应力：
条形基础基底接触压力：
解：1 先按中心荷载作用计算基础底面积A1： 1）地基承载力特征值宽深修正：
根据粘土层 e 0.85, I L 0.60 查表7.10得承
载力修正系数b 0,d 1.0 。
基础埋深范围内土的加权平均重度为：
m
17.2 0.8 17.7 1.2 0.8 1.2
17.5kN / m3
先假定基础宽度不大于3m，粘土地基承载力特 征值fa为：
基础埋深范围内土的加权平均重度为：
m
16117.5 2 1 2
51 3
17.0kN / m3
先假定基础宽度b≤3m，经深度修正后地基承载力
特征值fa为： f a f ak d m (d 0.5)
203 3.0 17.0 (3 0.5)
203 127.5 330.5kPa
2）基础底面积初算
4）计算基础边缘最大与最小应力
pmax m in
N
G A
M
1.2Q W
1600 384 400 1.250
10.8
6.48
259.1 117.1
kPa
5 验算基础底面应力
1 2
(
pm
ax
pmin) (259 .1117 .1) / 2 188 .1kPa
fa
223kPa
pmax 259 .1kPa 1.2 fa 1.2 223 267 .6kPa
1.天然地基上的浅基础
1、 天然地基上的浅基础设计为六层住宅楼,砖混结构，拟采用天然地基上的浅基础,最大线荷载F K =300kN/m 。
根椐场地地质条件对浅基础进行评价：①、属先确定持力层，根椐场地地质条件，第②层可做为基础的持力层，其承载力特征值f ak =150kPa 。
基础埋深d=2.0m 。
②、求持力层修正后的承载力特征值f a (深度修正)： 根椐5.2.4公式： f a =f ak +ηd γm (d-0.5)式中：f ak ---持力层承载力特征值 =150kPaηd =1.6, (根椐基底下土的类别，查表5.2.4：e=0.821, I L =0.35)若为湿陷性黄土或新近堆积黄土（Q 42）应按GBJ25-90规范表3.0.4确定。
γm -----基础底面以上土的加权平均重度=16.5kN/m 3, d----基础埋深=2.0m代入计算为：f a =150+1.6×16.5×(2-0.5)=189.6kPa 。
③、计算基础宽度b:根椐基础面积计算公式代入计算：A=Lb ≥γd f F a k-=0.220*26.189300=-m 取2.2m式中: F K ---基础顶面的竖向力=300kN/mf a ----修正后的地基承载力特征值=189.6kPa L 、b---基础的长度和宽度（条基时，L 取1.0米）γ---基础及上伏土的平均重度=20.0kN/m 3④、求基底压力P K ：根椐5.2.2-1 公式 A G F P K K K+= 式中：F k =300kN/mG k =L b d γ=1×2.2×2.0×20=88kNA=1×2.2m将参数代入计算后得p k =176.4kN/m 2(kPa)⑤、根椐5.2.1-1式：f a ≥p k 判定地基强度是否滿足要求。
以上计算的f a =189.6kPa, p k =176.4kPa,滿足5.2.1-1式f a ≥p k ,地基强度滿足要求。
工程地质知识：天然地基上的浅基础设计步骤.doc
工程地质知识：天然地基上的浅基础设计步骤
（1）选择基础的材料、类型和平面布置。
（2）选择基础的埋置深度。
（3）确定地基承载力设计值。
（4）确定基础的底面积和底面尺寸。
（5）必要时进行地基变形验算。
（6）基础结构设计（包括内力计算、基础高度确定、基础配筋计算和构造要求等）。
（7）基础施工图绘制（包括施工说明）。
上述设计步骤是相互关联的，通常可按顺序逐项进行。
当后面的计算出现不能满足设计要求的情况（包括构造要求）时，应返回前面（1）、（2）步骤，重新作出选择后再进行设计计算，直至完全满足规范要求为止。
天然地基上浅基础的设计
天然地基上浅基础的设计
对于竖向荷载大、地震力和风力等水平荷载作用 也大旳高层建筑以及其他承受水平荷载作用旳挡土 墙、厂房柱基、烟囱、水塔等构筑物旳基础，则应 加大埋深，以增强土层对基础旳嵌固作用，确保构 筑物旳稳定性。假如基础位于岩石地基之上，基础 埋深则需满足抗滑要求。
天然地基上浅基础的设计
合力偏心矩：
e M 105 67 2.3 F G 1050 3 3.5 2.3 20
天然地基上浅基础的设计 地下室，地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便 于维修 新旧相邻建筑物有一定距离 L/ H=1~2， 不然要求支护，而且要严格限制支护旳水平位移
H L
天然地基上浅基础的设计
2、工程地质和水文地质条件
基础底面应尽量埋于地下水位以上，以防止地下水对基坑 施工旳影响，如必须埋在地下水位下列时，则应采用相应措 施（如基坑排水、坑壁围护等），以确保地基土施工时不受 扰动。地下水对基础材料旳侵蚀作用及防护措施也应充分考 虑。
天然地基上浅基础的设计 基础尺寸旳拟定
初步选择基底尺寸
求地基承载力特征值
验算持力层地基承载力
满足
不满足 重新调整尺寸
验算下卧层地基承载力
满足
不满足 重新调整尺寸
END
天然地基上浅基础的设计
例：某柱下素混凝土基础，作用在设计地面处旳柱荷载设计值、
埋深及地基条件如图所示，柱底荷载原则值为，F 1050kN,
Dmin ＝ z0 t– dfr
z0 原则冻深； dfr 残留冻土层厚度
t 冻深影响系数
天然地基上的浅基础
2c q = − � Kγ tan( 45 − ϕ / 2 ) γ
C——坑壁土的粘聚力；γ——土的重度； q——基坑顶护道上的均布荷载；
ϕ ——坑壁土的内摩擦角；
K——安全系数，可采用1.25。
无围护基坑
基坑施工的注意事项
观察坑壁边缘 有无裂缝 设护道 静载距坑边缘 0.5m 动载距坑边缘 1.0m
基础的定位放样 • 目的——将设计图上的墩台基础位置，用适当的测量方法 测定到地面上，进行施工放样； • 定位测量方法： 直接丈量法 三角网交会法
g C C’ B B’ f e d b c a A’ A
基础横中线
h D’
≥1m
D
A、B、C、D 为基坑顶部四角的边桩； A’、B’、C’、D’ 为基坑底部四角的边桩； a、b、c、d、e、f、g、h 为基底边角。
桥位中线
旱地浅基础施工 • 基开挖及坑壁围护 ☯ 无围护基坑 � 适用条件 基坑较浅； 地下水位较低或渗水量较少，不影响坑壁稳定。 � 开挖方式 直立开挖——适宜在岩石地基或基坑较浅又无地下水 的硬粘土； 斜坡开挖——一般土质条件。
� 稳定边坡 基坑深度5m以内，施工期较短，基坑底在地下水位以 上，土的湿度正常（接近最佳含水量），土层构造均匀， 基坑开挖坡度可参照p.27表2-7取用。 硬粘性土可采用自立坑壁，最大高度可按下式估算：
设截水沟
坑底30cm 人工开挖
观察坑壁边缘 有无松散塌落
☯ 有围护基坑 � 适用条件 基坑边坡不易稳定，并有地下水影响； 敞坡开挖工程量过大； 有邻近建筑物，敞坡开挖有限制。 � 常用支护形式 �板桩墙——在基坑开挖前先垂直打入土中至坑底以下一 定深度，然后边挖边设支撑，开挖基坑过程中始终是在板 桩支护下进行。
施工-浅基础
6、混凝土施工
（1）浇筑与振捣 不应发生初凝和离析现象，其塌落度必须符 合《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204—2002）的规定。 在浇筑应经常观察模板、钢筋、预留孔洞、 预埋件和插筋等有无移动、变形或堵塞情况，发 现问题应立即处理，并应在已浇筑的混凝土初凝 前修正完好。
（2）养护 混凝土浇筑完毕后，根据《混凝 土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204—2002）的有关规定，应按施 工技术方案及时采取有效的养护措施。 混凝土施工中几种常见的养护方法有： 覆盖浇水养护、薄膜布养护、喷涂薄 膜养生液和覆盖式养护等。
保证混凝土施工质量的措施: 选择合适水泥 减少水泥用量 掺外加剂，控制水灰比 严格控制骨料级配和含泥量； 加强技术管理 合理组织劳动力及机械设备
（四）安全要求
• 施工人员必须进行技术培训，并持证上岗操作； • 各种加工设备必须有地线连接，设备电源必须有漏电 保护装置，设备维修必须由专职人员进行，不得私自 进行维修； • 所有操作及相关设备必须符合相关安全规范、规程、 标准； • 现场设置消防设备：消火栓、铁锨、水桶、钩子、斧 子等按规定配备； • 施工现场实行动火审批制度，现场动火必须经消防负 责人批准，指定动火监护人，方可进行施工； • 现场成立消防领导小组，每日两次对现场进行巡检， 发现隐患及时处理。
在地下水位以下或当地基 土潮湿时，应采用水泥砂 浆砌筑。
适用于6层及6层以下的民 用建筑和砖墙承重的厂房。
毛石基础： 毛石是指未经加工凿平的 石料。 应采用未风化的硬质岩石， 禁用风化毛石。 垫层作用（素砼，100厚，C10）：
保护坑底土体不被人为扰动和雨水浸泡；
改善基础的施工条件。
灰土基础：
石灰和土料按体积比 3:7或2:8拌和均匀， 在基槽内分层夯实 （每层虚铺 220~250mm,夯实至 150mm）。
简述天然地基上浅基础设计的一般步骤
简述天然地基上浅基础设计的一般步骤
天然地基上浅基础设计是对地基进行改善工程的必备步骤，主要是在建筑物的设计过程中做出一定的处理，以确保建筑物的稳定性和支撑性。
一般步骤包括：
一、准备工作
1.进行地基观察与诊断，观察地基的状况，对其进行诊断并分析，以了解地基条件。
2.土、岩综合检测，对土、岩样本进行综合检测，以确定其物理力学性质，为地基改造提供基础依据。
3.综合考虑地下水位的影响，搜集有关地下水位的信息，考虑地下水位的变化，以确定紧凑度和降水管理的大致原则。
二、总体设计
1.分析建筑物的地基要求，确定设计的地基正拉内力，以及建筑物所能承受的最大应力。
2.确定地基控制原则，根据地下水位和地基极限状态条件，确定地基改造主动及限制原则。
3.确定地基改造方案，根据地基条件和建筑要求，确定地基改造方案，设计浅基础尺寸、位置、结构及施工流程等。
三、施工安全
1.施工前进行安全评估，进行安全绩效监测，研究及汇总施工活动及非活动环境，以确保施工安全性高。
2.安全措施，制定安全管理制度，对施工活动及环境进行详细的控制；设置安全警戒防护措施，以及安全鉴定措施等，以防止施工时出现安全隐患。
四、金属薄板处理工程
1.破坏强度检测，手段进行金属薄板破坏强度测试，以确保其质量。
2.金属薄板成形，确定金属薄板安装位置和支护方法，按规定的形状进行金属薄板的成形。
3.安装监测，以金属薄板的接触压力及偏转角度作为参数，监测金属薄板安装过程安全性，防止因安装不当出现损坏。
以上便是天然地基上浅基础设计的一般步骤，这些步骤虽然并不复杂，但是却至关重要，对于建筑物的稳定性和支撑性有重要。
2 天然地基上的浅基础
二、按基础材料的性能分类
（1）刚性基础 通常由砖、块石、毛石、素混凝土、三合土和灰土
等材料建造的 基础。 可用于六层和六层以下（三合土 基础不宜超过四层）的民用建筑和砌体承重的厂房。
（2）毛石基础 毛石指未经加工凿平的石料。毛石基础所采用的是未风
化的硬质岩石，禁用风化毛石。由于毛石之间间隙较大，如 果砂浆粘结的性能较差，则不能用于多层建筑，且不易于地 下水位以下。但由于毛石基础的抗冻性能较好，北方也有用 来作为7层以下的建筑物基础。
（3）灰土基础 灰土是用石灰和土料配置而成的。石灰以块状为宜，经熟
面压力不超过规定的地基承载力，以保证 地基土不致破坏，即丧失稳定性。同时也 要使建筑物不会产生建筑物不容许的沉降 和沉降差，以满足建筑物的使用要求。
2、确定地基承载力时，应考虑以下因素：
(1)土的物理力学性质 (2) 地基土堆积年代及其成因 (3)地下水 (4)建筑物性质 (5)建筑物基础
对于某一个具体工程来说，往往是其中 一、两种因素起决定性作用，所以在设计 时，必须从实际出发，抓住主要因素进行 分析研究，确定合理的埋置深度。
一、与建筑物有关的条件 包括建筑物的用途，有无地下室、设备
基础和地下设施，基础的型式和构造等。 二、作用在地基上的荷载大小和性质 三、工程地质条件和水文地质条件
之下，使基础产生内力(如：轴力、弯矩、剪力等 )； (2)基础底面的压力又作为地基上的荷载，使地基产
生附加应力和变形。
因此，在设计基础时，不仅要保证基 础足够的强度、刚度和耐久性，还必须同 时满足地基的承载力和稳定性，并把地基 的变形(基础的沉降)限制在允许范围内。
《桥梁墩台与基础工程》 第四章-浅平基构造与设计--41页
对于冻胀，强冻胀土 应在冻结线以下不小 于0.25m；对于弱胀冻 土，应不小于冻结深 度。
第四章 浅平基的设计与计算
桥梁墩台与基础
三、当地的冻结深度 在寒冷地区，由于冬季气温下降，当地面下一定深度
内土中的温度达到冻结温度时，孔隙中的水份开始冻结， 体积增大，使土体产生一定的隆胀。引起地基的冻胀和隆 起，这些都可能使基础遭受损坏。
第四章 浅平基的设计与计算
桥梁墩台与基础
第二节 基础埋置深度确定
埋置深度
①地基的地质、地形条件 ②河流的冲刷程度
③当地的冻结深度 ④上部结构形式 ⑤保证持力层稳定所需的最小埋深和施工技术条件
第四章 浅平基的设计与计算
桥梁墩台与基础
一、地基的地质条件 地质条件是确定基础埋置深度的主要因素之一。 1、岩石地基 ①覆盖土层较薄(包括风化岩层)的岩石地基
第四章 浅平基的设计与计算
桥梁墩台与基础
局部冲刷线
H
冻结线
h
无冲刷处或河床设有铺砌防冲
处，基底埋在地面以下不应小于 2.0m，困难情况下不应小于1.0m；
有冲刷时，对于一般桥梁，安全 值为2.0m加冲刷总深度的10%；对 于技术复杂、修复困难或重要的特 大桥、 大桥，安全值为3.0m加冲 刷总深度的10%。
2、非岩石地基 ①受压范围内为均质土
基础埋置深度可在排除冲刷、冰冻等因素后，主要根据荷 载大小、地基土的承载力和最小埋深来确定 ②地层为多层的交错分布时
可出现不只一层可作为持力层的土层，应综合冲刷，冻深 要求，上部结构对地基要求，施工条件等考虑。
第四章 浅平基的设计与计算
桥梁墩台与基础
二、河流的冲刷深度 为了防止桥墩台基础四周和基底下土层被水流掏空冲走，不
天然地基上的浅基础设计(土力学与地基基础教案)
一、教案基本信息教案名称：天然地基上的浅基础设计适用课程：土力学与地基基础课时安排：2课时（90分钟）教学目标：1. 让学生了解天然地基的概念及其特点；2. 使学生掌握浅基础的设计原理和方法；3. 培养学生分析和解决实际工程问题的能力。
教学内容：1. 天然地基的概念及其特点；2. 浅基础的设计原理；3. 浅基础的设计方法；4. 设计实例分析；5. 常见问题及解决方法。
教学方法：1. 讲授法：讲解天然地基的概念、特点、设计原理和方法；2. 案例分析法：分析实际工程案例，让学生更好地理解设计方法；3. 互动讨论法：鼓励学生提问、发表观点，提高课堂氛围。
教学准备：1. 教案、教材；2. 相关工程案例图片或视频；3. 计算软件（如AutoCAD、理正等）供学生操作练习。
二、教学过程1. 导入（5分钟）利用图片或视频介绍天然地基的概念及其在实际工程中的应用，激发学生的兴趣。
2. 天然地基的概念及其特点（10分钟）讲解天然地基的定义，阐述其特点，如承载力、压缩性、不均匀性等。
3. 浅基础的设计原理（15分钟）介绍浅基础的设计原理，包括荷载传递、基础尺寸计算、地基承载力计算等。
4. 浅基础的设计方法（20分钟）讲解浅基础的设计方法，如常规设计方法、极限状态设计方法等，并通过示例进行讲解。
5. 设计实例分析（10分钟）分析一个实际工程案例，让学生了解天然地基上的浅基础设计过程，巩固所学知识。
6. 课堂互动（10分钟）学生提问、发表观点，教师解答疑问，提高学生的理解程度。
7. 课后作业（课后自主完成）要求学生运用所学知识，完成一个天然地基上的浅基础设计练习题。
三、教学反思本节课结束后，教师应认真反思教学效果，针对学生的掌握情况，调整教学策略，以提高教学效果。
关注学生在课后作业中的表现，及时给予指导和帮助。
四、课后作业2. 完成课后练习题：一个天然地基上的浅基础设计案例，包括基础尺寸计算、地基承载力计算等；3. 查阅相关资料，了解常见地基问题及解决方法。
浅基础
筏 板 基 础
5、箱形基础 使用范围：高层建筑荷载大，高度大，按照地 基稳定性的要求，基础埋置深度大，常采用箱 形基础。
浅基础的类型
1、独立基础 使用范围：框架结构柱基、烟囱、水塔基础等。有时 墙下也采用独立基础，如在膨胀土地基上 的墙基础。 2、条形基础 定义：当基础的长度大于或等于10倍基础宽度时称为 条形基础。 使用范围：砖混结构的墙基、挡土墙基础。
独立基础
条形基础
3、十字交叉基础 使用范围：遇上部荷载较大，采用条形基础不能满足地基 承载力要求时，可采用十字交叉基础（即双向条形基础）。 4、筏板基础 使用范围：若上部荷载大，地基软弱或地下防渗需要时可 采用筏板基础，俗称满堂基础。这种基础用钢筋混凝土材 料作成连续整片基础，也称为片筏基础。
柔 性 基 础
概念： 基础在基底反力作用下，在a-a断面产生弯曲拉应 力和剪应力若超过了基础污工的强度极限值，为了防止基 础在a-a断面开裂甚至断裂，必须在基础中配置足够数量 的钢筋。 优点： 它整体性能较好，抗弯刚度较大。在外力作用下 只产生均匀沉降或整体倾斜，这样对上部结构产生的附加 应力比较小，基本上消除了由于地基沉降不均匀引起结构 物损坏的影响。 缺点： 钢筋和水泥的用量较大，施工技术的要求也较高。 适用条件：土质较差的地基上修建高层建筑时，采用这种 基础形式是适宜的。 材料： 钢筋混凝土灌筑 形式： 柱下扩展基础、条形、十字形基础、筏板及箱形
壹 根据受力条件浅基础分类
贰
浅基础的类型
天然地基上浅基础的类型及构造
一、浅基础常用类型及适用条件
根据受力条件天然地基浅基础可分为：
刚性基础 柔性基础
刚性基础
刚 性 基 础
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天然地基上的浅基础设计
Shallow foundation on natural ground GB50007-2002 1 地基基础分类，荷载和承载力计算 地基基础分类， 2 基础埋深和基础尺寸确定 3 承载力验算和下卧层验算 4 基础的冲切验算 5 基础的抗震验算 6. 基础的结构设计 7. 算例
大于10cm 大于
D
基础埋深和尺寸
（二） 结构要求
地下室，地下管道（上下水，煤气电缆） 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, 应在基底以上，便于维修，要求地下室, F 作用: 作用:
承载力 变形 补偿基础
基础埋深和尺寸
（二） 结构要求
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
2 按基础刚度分
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 b
F
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
F
tgα =
t
h0
α bt
b0
1.1 1.5 与材料和 荷载有关
三
地基承载力计算
千 斤 顶 荷载板
荷载板试验 规范规定的公式 经验方法
承载力的标准（特征）值fak 承载力的标准（特征） 比例界限p 比例界限 cr 当pu<1.5 pcr时，取极限承载力一半 渐变型曲线 s/b = 0.01—0.015低压缩性土 低压缩性土 s/b = 0.02高压缩性土 高压缩性土 深度宽度修正的特征值
但当内摩擦角比较大时， 2Mb >Nγ 但当内摩擦角比较大时，
基础宽度b大于 按 计算 砂土小于3m按 计算， 基础宽度 大于6m按6m计算，砂土小于 按 大于 3m计算 计算
（三） 经验类比法确定承载力
查表得出承载力的标准值， 查表得出承载力的标准值，做基础的宽度和 深度修正
基础埋深和基础尺寸确定
纵向条形基础 横向条形基础
4 片筏基础
土质更差,单独基础联成整体,游泳馆, 土质更差,单独基础联成整体,游泳馆,筏下 有肋, 有肋,板下处理
Mat foundation
5 箱形基础
有筏、墙和顶板形成箱， 有筏、墙和顶板形成箱，整体性更好
内 墙
外 墙
底板
6 壳体基础
二 荷载计算
2 荷载种类 永久( (1)不随时间变化,(2)变化与均 不随时间变化,(2) 永久(恒)荷载:(1)不随时间变化,(2)变化与均
总结:开敞式水源,冻结慢,形成透镜体
基础埋深和尺寸
2 发生冻胀的条件
一般是细颗粒土。 （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， 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， 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。 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， 含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严重
F D
埋深
G
持力层（受力层） 持力层（受力层）
下卧层
基础埋深和尺寸
一 基础埋深确定
(一）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。 在满足承载力的条件下尽量浅埋。省工省时省 但是有如下基本要求 基本要求： 料，但是有如下基本要求： 大于50cm,表土扰动，植物，冻融，冲蚀 表土扰动， 1. D大于 大于 表土扰动 植物，冻融， 2. 基础顶距离表土大于 基础顶距离表土大于10cm，保护 ， 3. 桥要求在冲刷深度以下 还有三项控制因素 还有三项控制因素
荷载计算
6 荷载组合极限状态设计时，为保证结构 荷载组合极限状态设计时，
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， 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） 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， 标准组合：正常使用极限状态设计时，采用标 准值（或组合值） 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， 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
荷载计算
荷载采用标准组合确定地基承载力
S = S Gk + S Q 1 k +
∑ψ
i=2
n
ci
S Qik
SGK 永久荷载效应值 SQiK 可变荷载效应值， 可变荷载效应值， SQ1K 表示起控制的可变荷载
1 原位测试方法 (1) 深，浅层平板荷载板试验 (2)其他原位试验 其他原位试验 2 公式计算 3 经验类比
基础埋深和尺寸
（三） 地基及地质水文条件
I II III IV
好土
在满足其 他要求下 尽量浅埋
软土
(很深) 很深)
h1
好土 软土
h1 软土 好土
h1< 2m 基底 在好土 h1=2m~4m 高楼好土,低 高楼好土 低 楼软土 h1>4 m 桩基 或处理
只有低层 房屋可用, 房屋可用, 否则处理
尽量浅埋 但是如h 但是如h1 太小就为 II
地基与基础
F 基础
埋深D q = γD D 均布荷载
地基
G
持力层（受力层）
下卧层
主 要 受 力 层
主要受力层（ 主要受力层（表3－0－2）
条形基础≤3b 独立基础≤1.5b 且≥5m（二层以下民用建筑除外）
地基基础分类
天然地基
浅基础的分类 1 按基础埋深分 2 按基础刚度分 无筋扩展(刚性)基础 扩展基础 3 按基础的结构形式分
荷载计算
4 荷载的设计值＝代表值×分项系数 荷载的设计值＝代表值× 5 荷载效应
上部结构F 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） 基础自重G：设计地面高程（内外地面平均值）
FM F FH FM H
一般为前两种情况，横向力不大， 一般为前两种情况，横向力不大，只做校核
Shallow foundation Rigid foundation Spread foundation Mat foundation Pile foundation Individual footing (pad foundation) Strip footing Cross strip footing Box foundation
3 按冻胀的地基土分类 老规范
不冻胀，弱冻胀，冻胀，强冻胀
P32-33,表 P32-33,表2－5 土的冻胀性分类
土类，含水量， 土类，含水量，地下水位
Z0标准冻深－多年实测最大冻结深度的平 标准冻深－ 均值, 夏季地面开始往下算。 均值 夏季地面开始往下算。 北京 1.0m，哈尔滨 2.0m，满洲里 2.5m ， ，
荷载计算
3 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 标准值 为设计基准期内最大荷载统计分布的特 征值， 征值，如均值 组合值：对于可变荷载， 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， 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， 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。 超越的总时间为设计基准期一半的荷载值。
三
基础埋深和尺寸
5 基础尺寸的确定
基本条件：基底压力的标准值不 基本条件： 大于承载力的特征值
pk ≤ f a
三
基础埋深和尺寸
Fk
中心荷载
柱基础
Gk （1）底面积 的确定 ）底面积A的确定 *荷载 k+Gk Gk=Aγ× γ是基础加土 荷载F γ×d, 荷载 γ× 是基础加土=20KN/m3 *承载力特征值 a（暂不做宽度修正） 承载力特征值f 暂不做宽度修正） 承载力特征值
f a = f a k + η b γ ( b − 3) + η d γ m ( d − 0 . 5 )
（二） 规范中设计承载力的确定
fa=Mbγb+Md γ md+Mcck fa :承载力特征值（设计值） 承载力特征值（ 承载力特征值 设计值） ——相当与 p1/4=NγB γ/2+Nq γ d+Ncc 相当与
基础埋深和尺寸
（四） 冻结深度
1 冻胀危害及机理 （1）冻胀及冻拔 地面隆起(不均匀) 翻浆,融陷,强度降低 如果冻结深度大于融沉，称 如果冻结深度大于融沉， 为永冻土
基础埋深和尺寸
1 冻胀危害及机理
1928-1929 Casagrande做了较深入的研究, 美国北部:冰深45cm,冻胀13cm,ω=8%~12%, 60%~110%, 冰透镜达13cm 冻结区 冻 深 毛细区 地下水
基础埋深和尺寸
（四） 冻结深度
冻胀丘Pingo 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， 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。
基础埋深和尺寸
冰椎
基础埋深和尺寸
基础埋深和尺寸
基础埋深和尺寸
∆H L
三 基础埋深和尺寸
台北国际金融中心
（二） 结构要求
3
基础埋深不同时
(1) 主楼与裙房 高度不同, 高度不同,分期施工设置后浇带 (2) 台阶式相连 如山坡上的房屋 台阶式相连, 或者验算边坡稳定性
L/ ∆H=1~2
基础埋深和尺寸