第八章天然地基上浅基础设计
第八章 天然地基上的浅基础设计
8.2 浅基础的类型
可按照基础材料 构造类型、受力特点分类。 基础材料、 可按照基础材料、构造类型、受力特点分类。 分类 按材料分： 一、按材料分：
1、砖基础： 、砖基础： 大放角基础。两皮一收或两皮一收与一皮一收相间。注意对 大放角基础。两皮一收或两皮一收与一皮一收相间。注意对 材料的最底要求。 材料的最底要求。 2、毛石基础： 、毛石基础： 毛石：未经加工整平的石料。注意其构造要求及台阶高宽比要 毛石：未经加工整平的石料。注意其构造要求及台阶高宽比要 求。 3、灰土基础： 、灰土基础： 依体积比分为3： 灰土 灰土、 ： 灰土 灰土， 依体积比分为 ：7灰土、2：8灰土， 灰土干重度≥14.5~15.5KN/m3 ,容许承载力可达 容许承载力可达250~300KPa。 灰土干重度 容许承载力可达 。 应：捏紧成团，落地开花。 捏紧成团，落地开花。
一、选择地基基础类型，主要考虑两方面因素： 选择地基基础类型，主要考虑两方面因素： 1、建筑物的性质；2、地基的地质情况。 建筑物的性质； 地基的地质情况。 二、天然地基上的浅基础： 天然地基上的浅基础：
做在天然地基上，埋置深度小于 米的一般基础 米的一般基础（ 做在天然地基上，埋置深度小于5米的一般基础（柱基或墙 以及埋置深度虽超过5米 基）以及埋置深度虽超过 米，但小于基础宽度的大尺寸基础 如箱形基础），在计算中基础的侧面摩擦力不必考虑， ），在计算中基础的侧面摩擦力不必考虑 （如箱形基础），在计算中基础的侧面摩擦力不必考虑，统 称为天然地基上的浅基础 天然地基上的浅基础。 称为天然地基上的浅基础。
6-3
基 基础
3.基础相对刚度的影响 基础相对刚度的影响
部 荷 载 分 布 越 不 一 致 。
相
作 用 越 明 显 ， 基 底 压 力 分 布 与 上 结 论 ： 基 础 相 对 刚 度 越地基、基础与上部结构相互作用的概念 地基、
天然地基上浅基础设计内容提要地基基础是建筑物的重要根基
第8章天然地基上浅基础设计内容提要：地基基础是建筑物的重要根基，若地基基础不稳固，将危及整个建筑物的安全。
本章主要介绍根据基础的受力特性及构造特点划分的浅基础的类型、浅基础的设计计算、浅基础设计方法、减小地基不均匀沉降危害的主要措施及地基基础与上部结构共同作用的设计理念。
第一节浅基础的类型当建筑场地土质均匀、坚实，性质良好，地基承载力特征值fak ＞120kPa时，对于一般多层建筑，可将基础直接做在浅层天然地基上，称为天然地基上浅基础。
根据天然地基上浅基础的受力特性及构造特点可将浅基础类型分为两大类：刚性基础和柔性基础。
一、刚性基础刚性基础的材料都具有较好的抗压性能，但抗拉、抗剪强度却不高。
8.1.2柔性基础柔性基础的材料为钢筋混凝土，故亦称为钢筋混凝土基础，其抗弯和抗剪性能良好，可在竖向荷载较大、地基承载力不高以及承受水平力和力矩荷载等情况下使用。
这类基础的高度不受台阶宽高比的限制。
因此，当刚性基础尺寸不能同时满足地基承载力和基础埋深的要求时，则需选择柔性基础。
柔性基础同样可用扩大基础底面积的办法来满足地基承载力的要求，但不必增加基础的埋深。
1.钢筋混凝土独立基础这种基础主要是柱下基础，其构造形式如图8-1所示，轴心受压柱下基础的底面形状为正方形。
而偏心受压柱下基础的底面图8-1 钢筋混凝土独立基础形状为矩形。
（a）台阶形基础；（b）锥形基础；（c）杯口形基础 2.钢筋混凝土条形基础(1)墙下钢筋混凝土条形基础其横截面根据受力条件可以分为不带肋和带肋两种。
若地基不均匀，为了加强基础的整体性和抗弯能力，可以采用有肋的墙下钢筋混凝土条形基础，肋部配置足够的纵向钢筋和箍筋。
(2)柱下钢筋混凝土条形基础当地基承载力较低且柱下钢筋混凝土独立基础的底面积不能承受上部结构荷载的作用，常将若干柱基连成一条构成柱下条形基础(图8-4)。
图8-2不带肋墙下钢筋混凝土条形基础图8 -3 带肋墙下钢筋混凝上条形基础 (3)交叉钢筋混凝土条形基础当单向条形基础的底面仍不能承受上部结构荷载的作用，可以将纵横柱基础均连在—起，成为十字交叉条形基础(图8-5)。
天然地基上浅基础设计(三)
二、中心荷载作用下基础的计算
在基础的设计中，通常假定基础底面压 力是直线分布，受中心荷载作用时，则为均 匀分布，基础采用对称形式，使荷载作用线 通过基底形心。 计算步骤如下： ： (一) 计算基础底面积 (矩形 或基础底面 矩形)或基础底面 一 计算基础底面积A 矩形 宽度b (条形、正方形) 宽度 条形、正方形 条形 中心荷载作用下的基础，按承载力设计 值计算，应满足条件：
三、基础的构造 刚性基础经常做成台阶形断面，有时也可做成梯形断面。 刚性基础经常做成台阶形断面，有时也可做成梯形断面。确定构造尺寸时最主要 断面各处都能满足刚性角的要求，同时断面又必须经济合理， 的是要保证断面各处都能满足刚性角的要求，同时断面又必须经济合理，便于 施工。 (一) 砖基础 一 1、砖基础大放脚的砌法：1）按台阶的宽高比为1/1.5；2）按台阶的宽高比为l/2。 、砖基础大放脚的砌法： ） ） 2、垫层：100～200mm厚的素混凝土垫层。低层房屋也可在槽底打两步 厚的素混凝土垫层。 、垫层： ～ 厚的素混凝土垫层 低层房屋也可在槽底打两步(300mm)三七 三七 灰土，代替混凝土垫层。 灰土，代替混凝土垫层。 3、防潮措施：在室内地面以下 左右处铺设防潮层。 、防潮措施：在室内地面以下50mm左右处铺设防潮层。防潮层可以是掺有防水剂的 左右处铺设防潮层 l:3水泥砂浆，厚20~30mm；也可以铺设沥青油毡。 水泥砂浆， 水泥砂浆 ；也可以铺设沥青油毡。 4、材料：MU10;砂浆：M5 砂浆： 、材料： 砂浆
为保证基础不发生弯曲破坏或剪切破坏， 为保证基础不发生弯曲破坏或剪切破坏，通常都是限 制台阶的宽高比以满足一定的刚度和强度要求， 制台阶的宽高比以满足一定的刚度和强度要求，即满足如 下要求： 下要求： b2 ≤ ta n α H0
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。
天然地基上的浅基础设计(土力学与地基基础教案)
天然地基上的浅基础设计一、教学目标：1. 让学生了解天然地基的性质和特点；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。
二、教学内容：1. 天然地基的概念及其分类；2. 天然地基的性质及影响因素；3. 浅基础的设计原理；4. 浅基础的设计方法；5. 设计实例分析。
三、教学重点与难点：1. 教学重点：天然地基的性质，浅基础的设计原理和方法。
2. 教学难点：天然地基的性质及其对基础设计的影响，浅基础设计的实际应用。
四、教学方法：1. 讲授法：讲解天然地基的概念、性质及分类，浅基础的设计原理和方法。
2. 案例分析法：分析设计实例，让学生更好地理解浅基础设计的过程和技巧。
3. 互动教学法：引导学生参与课堂讨论，提高学生的思考和分析能力。
五、教学准备：1. 教材：天然地基与浅基础设计相关教材；2. 课件：天然地基的性质、浅基础设计原理和方法的图片和动画；3. 设计案例：挑选具有代表性的设计案例供学生分析。
【导入】简要介绍天然地基的概念和重要性，引导学生关注天然地基对建筑基础的影响。
【新课内容】1. 天然地基的性质及影响因素讲解天然地基的分类，分析不同类型地基的性质及影响因素，如土层的分布、密度、含水率等。
2. 浅基础的设计原理介绍浅基础的设计原理，如静承载力、稳定性和沉降控制等，解释基础底面积、埋深和材料选择等设计参数的确定方法。
3. 浅基础的设计方法讲解浅基础的设计方法，包括初步设计、详细设计和施工图设计等阶段，介绍设计过程中应注意的问题，如地基处理、防水隔离等。
【案例分析】分析一个具有代表性的设计案例，让学生了解天然地基对基础设计的影响，以及如何根据地基条件进行合理的设计。
【课堂小结】总结本节课的主要内容，强调天然地基性质对浅基础设计的影响，以及设计过程中应注意的问题。
【作业布置】1. 复习本节课的内容，整理学习笔记；六、教学评估与反馈：1. 课堂问答：通过提问了解学生对天然地基性质和浅基础设计原理的掌握情况；2. 案例分析报告：评估学生对设计案例分析的能力，检查学生能否运用所学知识解决实际问题；3. 作业批改：检查学生对课堂内容的复习和理解，以及对设计案例的分析和处理能力。
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。
天然地基上浅基础设计.ppt
场地和地基条件简单，荷载分布均匀的七层及 七层以下民用建筑及一般工业建筑物;次要的轻 型建筑物
2 柔性基础的结构形式分类
1) 钢筋混凝土独立基础: 柱下或墙下,土质较好 独立基础的 主要受力层深度 1.5b
柱下单独基础最经济，适用于荷载不大，场地 均匀的地基土。
上部结构的荷载小，地基承载力大， 可采用墙下独立基础节约材料。
浅基础分类
2) 钢筋混凝土条型基础 墙下或柱下条形基础, 条型基础是墙基础的主要形式
荷载计算
2 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源自FMFHFM
H
G
G
G
G
一般为前两种情况，横向力不大，只做校核
3、 荷载组合极限状态设计
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，冲切验算
标准组合：正常使用极限状态设计时，采用标准 值为荷载代表的组合，承载力验算，确定基础底 面积及埋深，确定桩数时
地基基础设计的原则 安全可靠 经济合理 技术先进 便于施工 地基基础设计的一般要求 基础要有足够的强度、刚度和耐久性 地基要有足够的承载力、不产生过大变形
和足够的稳定性 a.承载力：
b.变形：
c.稳定性：
可选择的方案有三种 天然地基上的浅基础 √宜优先选用 人工地基上的浅基础 天然地基上的深基础
第二节 浅基础的计算
一 、地基基础的设计方法 (一) 容许承载力设计方法
地基的容许承载力 (1)基底压力不能超过地基的极限承载力， 并且有足够的安全度。 (2) 地基变形不能超过允许变形值
(二)概率极限状态设计方法
以概率理论为基础的极限状态设计方法
课题八_天然地基上浅基础设计(二)
冰椎
冻结机理
冻结区
冻 深
毛细区 地下水
• 七、保证持力层稳定所需的最小埋置深度
– 为了保证地基和基础的稳定性，基础的埋置深度 （除岩石地基外）应在天然地面或无冲刷河底以 下不小于1m。
原因：
• 地表土在温度和湿度的影响下，会产生一定的风化作用， 其性质是不稳定的。
• 人类和动物的活动以及植物的生长作用，也会破坏地表 土层的结构，影响其强度和稳定，所以一般地表土不宜 作为持力层
自填土面标高算起， 但填土在上部结构施工完成后进行，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，基础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。
地下室的外墙基础埋深，可按下式计算 d=(d1+d2)/2。在其他情况下，从室内地 面标高起算；
b、d ——— 基础宽度和埋置深度的承载力修正系数。
– 当地质条件较复杂如地层为多层土组成等或对大中型 桥梁及其它建筑物基础持力层的选定，应通过较详细 计算或方案比较后确定。
I
好土
II
软土
(很深)
III
h1 好土 软土
IV
h1 软土 好土
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 太小就与 II相同
h1< 2m 基底 埋入好土
又较严重时，除清除风化层外，应根据基岩强度嵌入 岩层一定深度，或采用其他锚固措施，使基础与岩石 连成整体。
设置在岩石上的一般桥梁墩台，如风化层较厚，河 流冲刷又不太大，全部清除风化层有困难时，在保证 安全条件下，基础可考虑设在风化层内，其埋置深度 可根据风化程度、冲刷情况及其相应的承载能力确定。
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。
浅基础设计
第八章天然地基上浅基础设计一、思考题1、地基基础有哪些类型？适用于什么条件？2、基础为何要有一定的埋深？如何确定基础的埋深？3、柱下的基础通常为独立基础，何时采用柱下条形基础？4、天然地基上浅基础的设计步骤包括哪些内容？5、为什么要验算软弱下卧层的强度，其具体要求是什么？6、减轻建筑物不均匀沉降危害的主要措施有哪些？二、选择题1、下列属于刚性基础的是（）。
A、灰土基础B、砖基础C、砌石基础D、钢筋混凝土基础2、钢筋混凝土柱下首选的基础形式是（）。
A、钢筋混凝土条形基础B、钢筋混凝土独立基础C、筏板基础D、箱形基础3、钢筋混凝土墙下首选的基础形式是（）A、钢筋混凝土条形基础B、钢筋混凝土独立基础C、筏板基础D、箱形基础4、浅基础设计时，确定基础底面埋深时，采用荷载的（）A、基本组合B、标准组合C、准永久组合D、偶然组合5、刚性基础的最大刚性角与( )因素有关。
A、基础埋深范围内有无地下水B、基底附加应力C、材料种类及强度D、土中自重应力6、柱下条形基础的肋梁高度根据( )确定。
A、地基承载力大小B、刚性角的要求C、梁截面固定端计算弯矩大小D、梁截面抗剪强度验算参考答案：D、B、A、B、C、D三、计算题某独立柱基础，作用于地面处相应于荷载标准组合的轴心荷载设计值F=800kN，基础埋深(自室外地面起算)为1.2m，室内标高高于室外标高0.60m，地基土为粘性土，e=0.70，IL =0.80，重度γ=17.0kN/m3，地基承载力特征值fak=200kPa。
如图8-20所示。
设计基础底面积。
（参考答案：l=b=2.1m）。
8 天然地基上的浅基础设计
非岩石地基
对于拱桥墩台，其合力 作用点应尽量保持在基 底中线附近
非岩石地基 墩台受荷载 石质较差的岩石 组合Ⅱ、Ⅲ、 地基 Ⅳ作用 坚密岩石地基
e0≤ρ e0≤1.2ρ e0≤1.5ρ
土力学与地基基础
天然地基上的浅基础设计
2、地基强度要求
（1）基础底面的承载力，当不考虑嵌固作用时，应满足以下
关于承载力计算的规定： 中心受荷
• 墙下钢筋混凝土条形基础的高度h应按抗剪要求计算确定， 一般不小于300mm，并且不小于b/8（b为基础宽度）。b＜ 1500mm时，基础剖面宜采用平板式；当b≥1500mm时剖面采 用锥形，坡度i≤1:3，墙下钢筋混凝土条形基础纵向分布钢 筋的直径不小于8mm，间距不大于300mm，每延米分布筋面积 不应小于受力钢筋面积的1/10。
–如挡土墙很长，为了避免在沿墙长方向因沉降不匀而开裂， 可根据土质和地形予以分段，设置沉降缝。 –当地基软弱而柱荷载较大，且柱距又比较小时，如采用柱下 独立基础，可能因基础底面积很大，使基础间的净距很小甚 至重叠，为了增加基础的整体刚度，减小不均匀沉降，可将 同一排的柱基础连在一起成为钢筋混凝土条形基础将同一排 若干个柱子的基础联合起来，就成为柱下条形基础。
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；
2、使基础有足够的埋置深度，以保证基础的稳定性，确保 基础的安全；
土力学与地基基础
天然地基上的浅基础设计
一、建筑物用途和结构类型
如设有地下室、半地下式建筑物、带有地下设施的建筑物和具有地下
部分的设备基础等，其基础埋深就要结合地下部分的设计标高来选定。 中、小跨度的简支梁桥根据地质条件确定。
–当立柱或承重墙传来的荷载较大，地基土质软弱又不均匀，
道桥基础习题解答
第八章 天然地基上的浅基础（习题答案）8-1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和。
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m 3，下层为粘土，重度为γ=m 3，孔隙比e=，液性指数I L =，基底宽，长。
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=6050KN ΣM=930×+84×+×+××= 基地应力分别为：KPa ..W ΣM A ΣP p p 24.13403.2601.39932.997991.36050261min max =⨯⨯±⨯=±= 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[σ01]=200kPa ，因基础宽度大于2m ，埋深在一般冲刷线以下（＞），需考虑基础宽度和深度修正，查表7-17宽度修正系数k 1=，深度修正系数为k 2=。
[σ]= [σ01] +k 1γ1(b-2) +k 2γ2(d-3)+10h w=200+×× +××+10×0=252kPa荷载组合Ⅱ承载力提高系数为K=K [σ]= ×252=315kPa ＞p max = （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 =，I L =查得容许承载力[σ02]=，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，软弱下卧层顶面处土的自重应力σcz =γ1（h +z ）=×+= 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=（+）/2=，当l /b==，Z/b ==，查表8-8得附加应力系数α=，故σz =×（）kPa =σ h+z =σcz +σz =+=146 kPa下卧层顶面处的容许承载力可按式8-16计算。
天然地基浅基础
求，即：
1.承载力极限状态
pf
式中：p — 基础底面处的平均压力设计值，kPa；在p的计算中，所
采用的荷载是荷载的基本组合设计值。 f — 地基承载力设计值，kPa。
2.正常使用极限状态
s [s]
式中：s — 建筑物地基的变形;在s的计算中，应采用荷载的长期效应
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
4.壳体基础
为改善基础的受力性能，而做成各种形式的壳体，称为壳体基础。 壳体结构内主要是轴向压力，可以充分发挥钢筋和混凝土材料的受力特 点，具有节省材料、降低造价、加快施工速度等优点。
高耸建筑物，如烟囱、水塔、电视塔等基础常做成壳体基础。
二、刚性基础和扩展基础 1.刚性基础
由砖、砌石、素混凝土和灰土等材料做成满足刚性角要求的基础称为刚性基础。 工作条件：像个倒置的两边外伸的悬臂梁。这种结构受力后，在靠柱边、 墙边或断面高度突然变化的台阶边缘处容易产生弯曲破坏。为了防止弯曲破坏。对 于用砖、砌石、素混凝土和灰土等抗拉性能很差的材料所做成的基础，要求基础 有—定的高度，使弯曲所产生的拉应力不会超过材料的抗拉强度。 控制方法：使基础的外伸长度bt和基础高度h的比值不超过规定的容许比值。
土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础，统称为扩展基础。
三、基础材料
基础埋在土中、经常受潮，容易受侵蚀，而且它是建筑物的隐蔽部分，破坏了不容易发 发现，也不容易修复，所以必须保证基础的材料有足够的强度。
1.砖 基础所用的砖和砂浆的标号，根据地基土的潮湿程度和地区的寒冷程度而有不同 的要求。此外，用石灰及砂所制成的灰砂砖和其他轻质砖均不得用于基础。
(3)地基应满足变形方面的要求。
设计等级为甲级、乙级的建筑物，应按地基变形设计；建筑物情况和地基 条件复杂的丙级建筑物地基尚应做变形验算，以保证建筑物不因地基沉降影响 正常使用。
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。
天然地基基础设计
F
G d
偏心荷载时：
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刚性基础破坏简图
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1.砖基础
用途：多用于低层建筑的墙下基础；在寒冷而又潮湿 的地区采用不理想。 优点:可就地取材,建筑方便; 缺点:强度低且抗冻性差. 要求:砖强度>=mu10,砂浆强度>=m5; 大放脚:砖基础剖面一般砌成阶梯形.
二、地基承载力特征值的确定
地基承载力概念： 地基在保证其稳定的前提下，满足建筑物各类变形要求时的承 载能力。分未修正的地基承载力特征值fak和修正后的地基承载 力特征值fa
地基承载力的确定方法： a、按静载荷试验方法确定fak ；b、根据土的抗剪强度指标、C 或强度理论公式计算确定fa； c、根据原位试验、室内实验成果及工程实践经验确定fak ； d、根据相邻条件相似的建筑物经验确定fa。
F ——作用在顶面的荷载，kN G ——基础及台阶上填土总重，kN
G G Ad
G ——平均重度，一般取 20 kN/m3
d ——基础埋深，m
f=fak+dm(d-0.5)
——暂不做宽度修正
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A F
f Gd
F G
d
第五节 基础尺寸设计
条形基础，中心荷载
F A
f Gdb Ff d第4页/共87页第二节 浅基础的类型 一、浅基础的类型
• 按基础刚度分
无筋扩展基础（刚性基础） 扩展基础（柔性基础）
• 按结构形式分
单独基础（独立基础）、条形基础、 筏型基础、箱型基础、壳型基础····
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(一) 无筋扩展基础（刚性基础）
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一、基本概念
常规设计法是把上部 结构、基础与地基三者作 为彼此离散的独立结构单 元进行力学分析（如图61）。
不难看出常规设计法 有不合理之处，因为地基、
基础和上部结构沿接触面分离后，虽然满足静力平衡 但却完全忽略了三者之间受荷前后的变形连续性。
8.1 概 述
人工地基：加固上部土层，提高土层的承载力，再把基础做 在这种经过人工加固后的土层上。这种地基叫做人工地基。
桩基础：在地基中打桩，把建筑物支撑在桩台上，建筑物的荷 载由桩传到地基深处较为坚实的土层。这种基础叫做桩基础。 深基础：把基础做在地基深处承载力较高的土层上。埋置深度 大于5m或大于基础宽度。在计算基础时应该考虑基础侧壁摩 擦力的影响。这类基础叫做深基础。 四、常规设计：
地基、基础与上部结构相互作用的概念
2.不均匀地基上荷载分布不同的影响
图6-9
第八章天然地基上浅基础设计
地基、基础与上部结构相互作用的概念
三、上部结构刚度的影响
上部结构刚度：整个上部结构对基础不均匀沉降或 挠曲的抵抗能力，或称整体刚度。
（一）柔性结构
如排架结构等，由于屋架铰 接于柱顶，整个承重体系对基础 的不均匀沉降有很大的顺从性， 故基础的沉降差不会引起主体结 构的附加应力，传给基础的柱荷 载也不因此而有所变动。结构与 地基变形之间并不存在彼此制约、 相互作用的关系。这类结构最适 合按常规方法设计。第八章天然地基上浅基础设计
第八章 天然地基上的 浅基础设计
第八章天然地基上浅基础设计
8.1 概述 8.2 浅基础类型 8.3 基础埋置深度的选择 8.4 地基承载力的确定 8.5 基础底面尺寸的确定 8.6 墙下钢筋混凝土条形基础设计 8.7 减轻建筑物不均匀沉降的措施
第八章天然地基上浅基础设计
8.1 概 述
地基基础设计必须根据建筑物的用途和安全等级、平面布置和 上部结构类型，充分考虑建筑场地和地基岩土条件，结合施工条件 以及工期、造价等各方面要求，合理选择地基基础方案，因地制宜、 精心设计，以保证建筑物的安全和正常使用。
一、选择地基基础类型，主要考虑两方面因素：
1、建筑物的性质；2、地基的地质情况。
二、天然地基上的浅基础：
做在天然地基上，埋置深度小于5米的一般基础（柱基或墙 基）以及埋置深度虽超过5米，但小于基础宽度的大尺寸基础 （如箱形基础），在计算中基础的侧面摩擦力不必考虑，统 称为天然地基上的浅基础。
第八章天然地基上浅基础设计
（一）基础刚度对基底压力的影 响
1.柔性基础 (b) 柔性基础的抗弯刚度很小。
它好比放在地上的柔软薄膜，可 以随着地基的变形而任意弯曲。 基础上任意一点的荷载传递到基 底时不可能向旁边扩散分布，象 直接作用在地基上一样。基底反 力分布与作用于基础上的荷载分 布完全一致，均布荷载下柔性基
第八章天然地基上浅基础设计
6-3
地基、基础与上部结构相互作用的概念
3.基础相对刚度的影响
载基大结 分底，论 布压架： 越力越基 不分作础 一布用相 致与越对 。上明刚
部显度 荷，越
6-6
6-7
第八章天然地基上浅基础设计
地基、基础与上部结构相互作用的概念
（二）地基非均质性的影响 1.地基压缩性不均匀的影响
6-8 第八章天然地基上浅基础设计
由此可见，合理的分析方法，原则上应该以地基、 基础、上部结构之间必须同时满足静力平衡和变形协 调两个条件为前提。只有这样，才能揭示它们在外荷 作作用下相互制约、彼此影响的内在联系，从而达到 安全、经济的设计目的。
第八章天然地基上浅基础设计
地基、基础与上部结构相互作用的概念
二、地基和基础的相互作用
(a)
常用浅基础体型不大、结构简单，在计算单个基础时，一 般既不遵循上部结构与基础的变形协调条件，也不考虑地基与 基础的相互作用。这种简化法也经常用于其它复杂基础的初步 设计，称为常规设计。
第八章天然地基上浅基础设计
8.1 概 述
五、浅基础设计内容及步骤
1.了解拟建场地工程地质条件的基础上，合理选择基础类型、 平面布置及埋深； 2.按地基承载力确定基础底面尺寸； 3.进行必要的地基稳定性和变形验算； 4.基础结构的内力分析和截面设计，并绘制施工图。
地基、基础与上部结构相互作用的概念
（二）敏感性结构
最常见的砖石砌体承重结构和钢筋混凝土框架结 构，对基础不均匀沉降的反应都很灵敏，故称之为敏 感性结构。此类结构应考虑相互作用的影响。
（三）刚性结构
烟囱、水塔、高炉、筒仓这类的高耸结构物之下
整体配置的独立基础与上部结构浑然一体，使整个体
系具有很大的刚度，当地基不均匀时，基础转动倾斜，
但几乎不会发生相对挠曲。这类结构也可采用常规设
计。
第八章天然地基上浅基础设计
8.2 浅基础的类型
可按照基础材料、构造类型、受力特点分类。 一、按材料分：
1、砖基础： 大放角基础。两皮一收或两皮一收与一皮一收相间。注意对 材料的最底要求。
第八章天然地基上浅基础设计
地基、基础与上部结构相互作用的概念
其实，地基、基础和上部结构三者是相互联系成 整体来承担荷载而发生变形的。这时，三部分都将按 各自的刚度对变形产生相互制约的作用，从而使整个 体系的内力（包括柱脚和基底的反力）和变形（包括 基础沉降）发生变化。显然，当地基软弱、结构物对 不均匀沉降敏感时，上述常规分析结果与实际情况的 差别就愈大。
8.1 概 述
地基基础设计的基本原则 1.防止地基土发生剪切破坏和丧失稳定性，应具有足 够的安全度； 2.控制地基的变形量，使之不超过建筑物的地基特征 变形允许值； 3.基础本身应具有足够的强度、刚度和耐久性。 三、地基基础方案 1.天然地基上的浅基础； 2.人工地基上的浅基础； 3.天然地基上的深基第础八章、天然桩地基基上浅础基础。设计
础的基底沉降是中部大、边沿小。
地基、基础与上部结构相互作用的概念
2.刚性基础
刚性基础具有非常
大的抗弯刚度，受荷后
基础不挠曲，因此，原
来是平面的基底，沉降
后仍然保持平面（如图6-
3）。此处把刚性基础能
跨越基底中部，将所承
担的荷载相对集中地传
至基底边缘的现象叫做
基础的“架越作用”。第八章天然地基上浅基础设计