第9章 天然地基上浅基础设计2
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施工2
堰顶宽不小于1.5m,外 侧坡度不陡于1:2，内 侧不陡于1:1
堰顶宽度一般为1~2m， 搭建过程复杂 对于大的围堰，必须进 行设计、分析，从而保 证整体结构稳定
土袋围堰
钢板桩围堰
基地检验处理及基础砌筑
基底检验
（1）检定基底地质情况是否与设计文件相符合
（2）检查基坑开挖高程﹑中线位置及形状是否与设计文件 相符 （3）查阅“工程日志薄”的施工记录，对有变更设计等项 目应作详细检查 （4）对基坑的排水及地下水的处理进行检查，必须确保基 坑圬工的质量
（5）对土质基底要检查有否超挖回填、扰动原状土的情况
（6）对石质基底应检查岩层风化程度，对倾斜的基底还需 检查台阶开挖情况 （7）在永冻土基底，应检查防融隔温层敷设是否良好
基底处理
处理分类
岩 层
碎 石 类 及 砂 类 土 层
粘 土 层
湿 陷 性 黄 土 层
软 土 层
冷 土 层
溶 洞
泉 眼
详细见课本218页
天然地基上的浅基础施工
第一组
成员： 杜柱柱 蒲吉鹏 关龙星 杨航博 韩永军 杨鑫 雷武琪 姚增瑞
大纲
了解天然地基上 浅 基础的类型
天然基础
刚性基础
柔性基础
单独和联合基础
单独基础
联合基础
浅基础的常见形式
刚性扩大基础
条形基础
墙下条形基础 柱 下 条 形 基 础
柱下十字交叉基础
筏形基础
箱型基础
陆 地 上 浅 基 础 施 工
浅 基 础 的 施 工
水 中 基 础 施 工
施工准备
测量放样
基坑支护
基坑开挖
基坑抽水
基底检查
基底处理 基础摸板
基础工程-浅基础设计
中心荷载作用下基底面积为：
A Fk fa G d
（矩形）
b
Fk fa G d
（条形）
p k —相应于荷载效应标准组合时，基础底
面处的平均压力值；
fa—修正后的地基承载力特征值。
Fk—相应于荷载效应标准组合时，上部结构传 至基础顶面的竖向力值； Gk—基础自重和基础上的土重； A—基础底面面积。 b—条形基础底面宽度。
基底面做成台阶形，台阶的高宽比为1∶2。
3 水文地质条件 基础尽量置于地下水位之上； 基底面低于地下水位：注意渗透破坏、
施工排水及对基础的腐蚀；
基底面下有承压水位：控制基坑开挖深 度； 基底面应低于冲刷线一定深度。
4 场地环境条件
位于坡高H≤8m，坡角β≤45°稳定边坡之
上的拟建工程，当b≤3m，a≥2.5m时，基础埋深
《建筑地基基础设计规范》（GB50007—
2002）将地基基础分为三个设计等级：
表：地基基础设计等级 建筑与地基类型
重要的工业与民用建筑； 30层以上的高层建筑； 体型复杂，层数相差超过10层的高低层连成一体建筑物； 大面积的多层地下建筑物(地下车库、商场、运动场等)； 对地基变形有特殊要求的建筑物； 甲级 复杂地质条件下的坡上建筑物(包括高边坡)； 对原有工程影响较大的新建筑物； 场地和地基条件复杂的一般建筑物； 位于复杂地质条件及软土地区的2层及2层以上地下室的基 坑工程。
冻胀丘
冻土地区基础的最小埋深为：
dmin ＝ zd – hmax
hmax—基底下允许残留冻土层的最大厚度。 Zd—设计冻深；
9. 4
基础底面尺寸的计算
一、地基持力层承载力确定（见第八章） 二、基础底面尺寸的初步确定 承载力特征值的计算 假定基础底面宽度b≤3m，只按基础埋置 深度对地基承载力进行修正。按修正后的承 载力初步确定基础底面尺寸。
第九章 天然地基上浅基础的设计(第4-6节)
总之，基础应放置在承载力较高的持力 层上，同时基础应尽可能埋置在地下水 位以上。如果地基有承压水时，则要校 核基槽开挖后基底隔水层是否会发生流 土破坏。
6
三、寒冷地区地基的冻结深度 地基土会产生冻胀现象和融陷现象。冻 胀变形和融陷变形是不均匀的，会影响 建筑物的正常使用或破坏。 地基土的冻结深度主要决定于气象条件。 土体是否膨胀以及冻胀的严重程度则取 决于土壤质地、含水量和地下水位。粗 粒土（细砂以上）没有冻胀性，细粒土 则有冻胀性。地下水位离冻结区越近， 土的冻胀性越强烈。
16
1.条形基础，取1m长计算，因此有：
F G p f 1 b F G b f F G bd b f b F f G d (2 - 33)
式中，p–基础底面的压力（kPa）；f–地 基土承载力设计值（kPa）。
17
2．正方形基础：
F G f A F G A f F G d b b f
26
27
28
29
30
第六节 减轻建筑物不均匀沉降危害的措施
地基不均匀或上部结构荷重差异较大会 引起建筑物的不均匀沉降。当不均匀沉 降超过容许限度，将会使建筑物造成开 裂或损坏。 应采取必要的技术措施，避免或减轻不 均匀沉降的危害。由于建筑物上部结构、 基础和地基是相互影响和共同工作的， 因此在设计工作中应尽可能采取综合技 术措施，才能取得较好的效果。
强冻胀土 dfr=0
（2－7）
11
标准冻结深度z0是指多年实测的最大冻结 深度的平均值。例如北京0.8~1.0m、 济 南0.5m、哈尔滨2.0m。按国家规范取用。
建筑物采暖情况对冻深的影响系数t是指 由于修建建筑物后的采暖对建筑物范围 内实际冻结深度减小的影响。按国家规 范取用。
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。
浅基础设计
fak f f0
f
1 ( 2.884 7.918 )
n
n2
25
三、按提供的承载力表格确定
2．修正后的承载力特征值fa（b＞3m,d＞0.5m)
fa fak b (b 3) d m(d 0.5)
式中 fa—修正后的地基承载力特征值；
fak—地基承载力特征值；
6
7
刚性角要求： b' tan
h
8
一、按基础刚度分类
2. 柔性基础（钢筋混凝土基础）
1）指用抗拉、抗压、抗弯、 抗剪均较好的钢筋混凝土材 料做基础（不受刚性角的限 制）。
2）用于地基承载力较差、 上部荷载较大、设有地下室 且基础埋深较大一）独立基础
柱下独立基础
2．偏心荷载作用下的基础
pk fa
pk
max
1.2
fa
其中：
pk max
Fk Gk A
Mk W
pk min
Fk
Gk A
Mk W
pk
pk max pk min A
31
Ｆk
Vk
Mk
Gk
Pkmin
Pkmax
试验步骤
（1）先按轴心荷载作用公式计算基础底面积A0 （2）考虑偏心影响，加大A0，A=（1.1~1.4）A0。对
28
362.92kPa
§9.4 基础底面尺寸的确定
天然地基上浅基础的设计，包括下述各项内容： 1.选择基础的材料、类型和平面布置； 2.选择地基持力层和基础的埋置深度； 3.确定地基承载力； 4.确定基础尺寸； 5.进行地基变形与稳定性验算； 6.进行基础结构设计； 7.绘制基础施工图，提出施工说明。
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。
天然地基上浅基础的设计和主要结构
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，以避免地下水对基坑 施工的影响，如必须埋在地下水位以下时，则应采取相应措 施（如基坑排水、坑壁围护等），以保证地基土施工时不受 扰动。地下水对基础材料的侵蚀作用及防护措施也应充分考 虑。
要使基坑开挖安全，必须
H0
计算安 全厚度
H
w
基础埋置深度的确定
一、确定原则
❖ 在保证安全可靠的前提下，尽量浅埋。 注意：
1.基础埋深不小于0.5m；随建筑物高度适当增大。 2.基础顶面低于设计地面0.1m以上，避免基础外露，受外界
破坏。 3.桥要求在冲刷深度以下。
大于10cm
d
二、影响因素
1.建筑物的用途、结构类型、荷载大小及周围的 环境条件；
纵向条形基础
具有良好的调整不均 匀沉降的能力
4、片筏基础
土质差,有防水要求，十字交叉基础底面联成整体, 如游泳 馆,筏下有肋,板下处理
Mat foundation
5、箱型基础
内
墙
外
墙
底板
6、壳体基础
• 定义：由正圆锥形及其组合形成的壳体基础。 • 适用：一般工业与民用建筑柱基和筒形的构筑物（如烟 囱、水塔、料仓、中小高炉等）。 • 种类：M型组合壳、正圆锥壳、内球外锥组合壳
H0
或降水使得
S
H0
w
H
粘土层
承压含水层
抽水井 粘土层
承压含水层
H H
Hw
H0
天然地基,基础埋深的确定根据土层分布
I
好土
II
III
软土 h1 好土 h1
(很深)
软土
IV
软土 好土
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。
天然地基上浅基础的设计要求
6、减轻不均匀沉降危害的措施。 领会：减轻不均匀沉降危害的建筑措施、结构措施和施工措施。
第 9 章 天然地基上浅基础的设计
学习目的和要求
通过本章的学习，了解浅基础的类型及其适用条件， 熟悉基础埋置深度的确定原则，掌握地基承载力特征值 的确定方法，熟练掌握按地基持力层承载力计算墙下 条形基础和柱下单独基础的底面尺寸，掌握软弱下卧层 承载力的验算方法，理解地基变形验ห้องสมุดไป่ตู้要求和减轻不均匀 沉降危害的措施。
第 9 章 天然地基上浅基础的设计
§9.1 地基基础设计原则 1、概述
地基基础设计是土木工程结构设计的重要组 成部分。结构设计包含基础设计。在某种地质 条件下，基础设计的意义和要求，比上部结构 设计更重要、更难。
第 9 章 天然地基上浅基础的设计
地基基础分类：
地基
天然地基 是不经过对地基土的处理 人工地基 经过地基处理
第 9 章 天然地基上浅基础的设计
浅基础的设计方法
建筑物设计
上部结构 基础 地基
上部结构的自重及各 种荷载都是通过基础 传到地基中的。
基础结构的外荷载 基底反力
基底压力 附加应力 地基沉降变形
基底压力接近直线 “刚性设计”
第 9 章 天然地基上浅基础的设计
§9.2 浅基础的类型
按基础受力特点
浅基础的 分类方法
无筋扩展基础(刚性基础）
材料：砖、石、灰土、三合土及混凝土 工作条件：犹如一倒置的承受地基反力
的两端外伸的悬臂梁
特点：砖、石、灰土，素混凝土材料 抗压强度较高，抗拉和抗剪强 度很低，受弯后易剪切破坏。
设计 采用限制基础外伸宽度与高 方法：度之比（台阶宽高比）不超
第9章--浅基础设计--4.25
(a)砖基础
(b)毛石基础
(c)混凝土基础或毛石混凝土基础
(d)灰土基础或三合土基础
20
为了保证砖基础的砌筑质量，常常在砖基础地面以下 先做垫层。
可选用灰土、三合土或混凝土。每边伸出基础底面 100mm，厚度一般为100mm。
21
第九章 浅基础设计
福建工程学院土木工程学院 2015年6月
22
44
9.3 基础埋置深度的选择--确定持力层
A、基础埋置深度的概念
一般是指基础底面至设计地面的垂直距离。
d
45
9.3 基础埋置深度的选择--确定持力层
B. 确定基础埋深的意义： 确定了基础埋深，就确定了地基的持力层。
C
46
9.3 基础埋置深度的选择--确定持力层
D.
47
9.3 基础埋置深度的选择--确定持力层
第九章 浅基础设计
福建工程学院土木工程学院 2016年4月
1
第九章 浅基础设计
9.1 概述
大树伤根则枯，无根即倒。 地基基础的重要性。
2
3
4
5
第九章 浅基础设计
与基础设计有关的几个基本概念
地基
天然地基 人工地基
不加处理直接用作建筑物地基的天然土层。 经过地基处理后才满足建筑物地基要求的土层。
（9-10）
岩石地基承载力不需要宽深修正。
78
79
80
9.5 基础底面尺寸的确定
9.4 地基承载力特征值 9.5 基础底面尺寸的确定 9.6 地基变形验算 9.7 常规浅基础设计
81
9.1 概述
地基基础设计的一般步骤
分析拟建场地地质勘察资料，掌握其工程地质条件和水文地质条 件； 根据上部结构的类型，荷载的性质、大小，建筑布置和使用要求 以及施工条件、材料供应等条件，选择基础类型和平面布置方案； 确定地基持力层和基础埋置深度； 确定修正的地基承载力特征值； 按地基承载力（包括持力层和软弱下卧层）确定基础底面尺寸； 进行必要的地基稳定性和特征变形验算 进行基础的结构设计和构造设计； 绘制基础的设计图和施工图，并提出工程设计技术说明。
天然地基上的浅基础设计(土力学与地基基础教案)
一、天然地基上的浅基础设计(土力学与地基基础教案)二、章节名称：第一章天然地基与基础概述三、教学目标：1. 了解天然地基的定义、分类及特性。
2. 掌握基础的概念、分类及功能。
3. 理解天然地基与基础的关系。
四、教学内容：1. 天然地基的定义、分类及特性。
2. 基础的分类、功能及设计原则。
3. 天然地基与基础的相互关系。
五、教学过程：1. 导入：通过展示天然地基与基础的实际案例，引发学生对天然地基与基础的兴趣。
2. 讲解：讲解天然地基的定义、分类及特性，基础的分类、功能及设计原则。
3. 互动：组织学生进行小组讨论，探讨天然地基与基础的相互关系。
4. 案例分析：分析典型天然地基与基础设计的案例，让学生更好地理解理论知识。
六、教学方法：1. 讲授法：讲解天然地基与基础的基本概念、分类及特性。
2. 互动法：组织学生进行小组讨论，提高学生的参与度。
3. 案例分析法：分析实际案例，让学生更好地理解理论知识。
七、教学评价：1. 课堂参与度：观察学生在小组讨论中的表现，评估学生的参与度。
2. 案例分析报告：评估学生在案例分析中的表现，包括分析的深度和广度。
3. 课后作业：检查学生对课堂内容的掌握程度。
八、教学资源：1. PPT课件：展示天然地基与基础的图片、案例等。
2. 案例资料：提供典型天然地基与基础设计案例，供学生分析。
九、教学建议：1. 建议学生在课前预习相关章节，了解天然地基与基础的基本概念。
2. 鼓励学生在课堂积极参与，提出自己的观点和疑问。
3. 学生在课后要认真完成作业，巩固课堂所学知识。
十、课后作业：2. 列举基础的分类和功能。
3. 描述天然地基与基础的相互关系。
六、天然地基上的浅基础设计(土力学与地基基础教案)七、章节名称：第二章地基承载力计算八、教学目标：1. 理解地基承载力的概念及其重要性。
2. 掌握地基承载力的计算方法。
3. 学会根据地基承载力确定基础尺寸。
九、教学内容：1. 地基承载力的概念及其影响因素。
土力学地基基础-第九章
Shallow Foundation Design（3）
天然地基浅基础设计
（一） （二） （三） （四） （五） （六）
1. 地质勘察，掌握地质资料 2. 选择基础类型、建筑材料和平面布置方案 3. 选择持力层和基础埋置深度 4. 确定地基承载力 5. 按地基承载力确定基础底面尺寸 6. 地基稳定性和变形验算 7. 进行基础结构设计 8. 绘制基础施工图
G G dA
A F
f Gd
F——相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的 竖向力值（kN) γG——基础及回填土的平均重度，一般取20KN/m3，地下水
3
• 单独基础：计算出A后，先选定b或l，再确定另一边（一般：l/b=1.0~2.0） • 条形基础：取单位长度计算 • f：先只进行深度修正，计算出A后再考虑是否进行宽度修正。
pmin 149.6 1 0.167 124.7kPa 0，满足
2.软弱下卧层验算
软弱下卧层顶面处自重应力 cz 16.51.2 19 103.8 54kPa
软弱下卧层顶面以上土的加权平均重度
02
54 5
10.8kN
/
m3
由淤泥质粘土，查表7.10得：d 1.0,故：
fz 851.010.85 0.5 133.6kPa
02
33 3
11kN
/Hale Waihona Puke m3由淤泥质粘土，查表7.10得：d 1.0,故：
fz 60 1.0113 0.5 87.5kPa
基底平均压力：p
F G b2
230kPa
软弱下卧层顶面处的附加应力
z
b2 p 01d b 2z tan 2
1.82 230 17 1
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。
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2.增强建筑物的整体刚度和强度
• 如前所述，对于砌体承重结构房屋，可采取控制长高比 以及合理布置纵横墙的措施，除此之外，还可采取如下 措施： • （1）设置圈梁 • 当墙体挠曲时，布置在墙体中的圈梁犹如钢筋混凝土梁 内的受拉钢筋，它主要承受拉应力，可有效地防止砌体 的开裂。 • 圈梁截面、配筋以及平面布置等，可按建筑抗震设计规 范要求进行。对于多层房屋的基础和顶层宜各设一道， 其他可隔层设置；当地基软弱，或建筑体型较复杂，荷 载差异较大时，可层层设置。对于单层工业厂房、仓库 可结合基础梁、联系梁、过梁等酌情设置。 • （2）加强基础刚度 • 对于建筑体形复杂、荷载差异较大的框架结构，可采用 加强基础整体刚度的方法，如采用箱基、桩基、厚度较 大的筏基等，以抵抗地基的不均匀沉降。
• 排架结构或三铰拱等结构，地基发生一 定的不均匀沉降时，不会引起很大的附 加应力，因此可减轻不均匀沉降的危害。 对于单层工业厂房、仓库和某些公共建 筑，在情况许可时，可以选用对地基沉 降不敏感 （1）合理安排施工顺序。 • 当建筑物各部分高度或荷载差异大时，应按先 高后低，先重后轻的顺序进行施工；并注意高 低部分相连接的合适时间，一般可根据沉降观 测资料确定。例如，北京五星级长城饭店，塔 楼客房为18层，中心阁楼22层，采用两层箱形 基础；共享大厅为7层，采用独立柱基。其施 工顺序为：先盖高重的客房主楼与阁楼，使地 基沉降大部分已产生；后盖轻低的大厅，有效 地缩小了两者沉降差。
3 1:
h
• 混凝土强度等级不宜低于 C15。基础下通常设置C10 混凝土垫层，垫层厚度为 70～100mm，每边伸出基 础边缘100mm。 • 对单独基础底板受力钢筋 通常直径不宜小于10mm， 间距不宜大于200mm，也 不宜小于100mm。当设有 垫层时钢筋保护层厚度不 宜小于40mm，无垫层时 不宜小于70mm。当基础 底面边长大于或等于2.5m 时，该方向钢筋长度可减 少10%，并均匀交错布置。
5.控制相邻建筑物基础间的净距 • 由于地基中附加应力的扩散作用，使距 离近的相邻建筑物间的沉降相互影响。 一般既有建筑物受相邻新建筑物沉降的 影响，对于同时建造的建筑物，则轻 （低）建筑物受影响较重(高)的建筑物 严重。为避免引起地基的不均匀沉降造 成建筑物的倾斜或裂缝，应控制相邻建 筑物基础间的距离。
台阶宽高比的允许值 基础材料 质量要求 C15混凝土 C15混凝土 砖不低于MU10、砂浆 不低于M5 砂浆不低于M5
体积比为3：7或2：8的 灰土，其最小干密度： 粉土1.55t/m3 粉质粘土1.50 t/m3 粘土1.45 t/m3 体积比1：2：4~1：3：6 (石灰：砂：骨料)，每层约
pk≤10
0
1： 1.00 1： 1.00 1： 1.50 1： 1.25 1： 1.25 1：
100＜ pk≤200 1：1.00 1：1.25 1：1.50 1：1.50
200＜ pk≤300 1：1.25 1：1.50 1：1.50 —
混凝土基础 毛石混凝土 基础 砖基础 毛石基础
灰土基础
1：1.50
—
Fk 200 bmin m 1.35m f a - G d 178 201.5
初步选定基础宽度为1.40m。
(3)基础剖面布置 初步选定基础高度h=0.3m。大放脚采用标准砖砌筑，每皮宽 度 b1=60mm ， h1=120mm, 共 砌 5 皮 ； 大 放 脚 的 底 面 宽 度 b0=240mm+2×5×60mm=840mm，如图所示。 (4)按台阶的宽高比要求验算基础的宽度 基础采用C10素混凝土砌筑，而基底的平均压力为
二 扩展基础
• 扩展基础是指柱下钢筋混凝土单独基础和墙下钢筋混凝 土条形基础。 • 特点： • 不受刚性角限制，设计上可以做到宽基浅埋，充分利用 浅层好土层作为持力层。与刚性基础相比较，钢筋混凝 土基础具有较大的抗拉、抗弯能力，能承受较大的竖向 荷载和弯矩，因此，钢筋混凝土扩展基础普遍应用于单 层和多层结构中。
Fk Gk A 200 20 1.4 1.5 kPa 172.8kPa 1.4 1.0 pk
查表9-5，得基础台阶的允许宽高 比tanα= b2 /h=1.0，于是 bmax =b0 +2htanα=0.84m+2×0.3×1.0m=1.44m
取基础宽度为1.4m，满足设计要求。
• （2）注意施工方法，减少扰动： • 对于高灵敏度的软粘土，基槽开挖施工 中，需注意保护持力层不被扰动，通常 可在基底标高以上，保留20cm厚的原土 层，待基础施工时再予以挖除，可避免 基底超挖现象，扰动土的原状结构。如 发现坑底软土被扰动，可仔细挖除扰动 部分，用砂、碎石压实处理。另外需注 意控制加荷速率。
• 砌块：混凝土空心砌块，加气混凝土砌 块，硅酸盐实心砌块。
混凝土小型空心砌块：（注：承重）它由普通混凝土或 轻集料混凝土制成，规格尺寸：390mmX190mmX190mm。 空心率在25%-50%，一般简称混凝土砌块或砌块。 • 实心砌块：以粉煤灰硅酸盐为主，加工工艺与粉煤灰 砖类似，主要规格：长880mm，580mm，厚190mm，高 380mm。 • 加气混凝土砌块：用加气混凝土和泡沫混凝土制成， 由于自重轻，并可按使用要求制成各种尺寸，还可以 在工地进行切割，因此广泛应用于民用建筑的维护结 构。
二
结构措施
• 1.减轻建筑物自重 • 通常建筑物自重在总荷载中所占比例很大，民用建筑 约占60%～70%，工业建筑约占40%～50%，为减轻建筑 物自重，达到减小不均匀沉降的目的，在软弱地基上 可采用下列一些措施。 • （1）减少墙体重量。大力发展和应用轻质高强的墙 体材料，严格控制使用自重大，又耗农田的粘土砖， 已是形势所迫。 • （2）选用轻型结构。如采用预应力钢筋混凝土结构、 轻钢结构、轻型空间结构等，屋面板可采用具有防水、 隔热保温一体的轻质复合板。 • （3）减少基础和回填土的重量。如采用补偿性基础、 可浅埋的配筋扩展基础，以及架空地板减少室内回填 土厚度，都是有效措施。
6、调整建筑物的标高
• 建筑物的沉降过大时，将会引起管道破损、雨 水倒漏、设备运行受阻等情况，影响建筑物的 正常使用，根据具体情况，可采取如下措施： • （1）室内地坪和地下设施的标高，应根据预 估沉降量适当提高；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予以提高。 • （2）建筑物与设备之间，应留有足够的净空。 当建筑物有管道穿过时，应预留足够尺寸的孔 洞，或采用柔性的管道接头等。
1、构造要求
• 锥形基础边缘高度一般不小于200mm，坡度 i≤1∶3，如图（a）；台阶形基础每阶高度一 般为300～500mm，当基础总高度 h≤350mm时，可用一阶，350＜h≤900mm 用二阶，h＞900mm用三阶，如图（b）。
50
50
b=a
900 h>900
i
a
a
h/4及
200
350<h
9.7 防止建筑物不均匀 沉降的措施
• 建筑措施 • 结构措施 • 施工措施
一、建筑措施
55m
基础平面图
12m 15m
连接体
图 3-33
建筑物间联接
15m
• 对于砌体承重的房屋，当予估沉降量大 于120mm时，对于三层和三层以上的房 屋，其长高比宜小于等于2.5； • 当予估沉降量小于或等于120mm时，长 高比可不受限制。
【解答】(1)地基承载力特征值的深宽修正
先按基础宽度b小于3m考虑,不作宽度修正。由于持力层土的孔 隙比及液性指数均小于0.85，查表3-4得ηd=1.6，而γ0=γ=17.5 kN/m3， d=1.5m，则 fa = fak+ηdγ0（d-0.5） =150 kPa +1.6×17.5 kN/m3×（1.5-0.5）m=178.0 kPa (2)按承载力要求初步确定基础宽度
三合土基础
1：2.00
—
注：1）pk为荷载效应标准组合时基础底面处的平均 压力值(kPa)； 2）阶梯形毛石基础的每阶伸出宽度，不宜大于 200mm； 3）当基础由不同材料叠合组成时，应对接触部分 作抗压验算； 4）基础底面处的平均压力值超过300 kPa的混凝土 基础，尚应进行抗剪验算。
砖：烧结普通砖，P型烧结多孔砖，M型多孔砖， 空心砖。 烧结普通砖：由粘土煤矸石或粉煤灰为主要材料经过
第九章 天然地基上的 浅基础设计2
9.6基础剖面尺寸的确定
控制基础的外伸长度b2 和基础高度H0的比值不 超过规定的允许比值。 b2/ H0=tanα。
基础的刚性角： 与允许的b2/ H0值相对应的角度α。 满足台阶宽高比限值后，基础已具有足够的刚度，一般无 需再作抗弯、抗剪验算。
表9.5 无筋扩展基础台阶宽高比的允许值
• （1）设置地下室。 • 采用补偿性基础设计方法，以挖除的土重抵消 部分甚至全部的建筑物重量，达到减小沉降的 目的。 • （2）调整基底尺寸。 • 按地基承载力确定出基础底面尺寸之后，应用 沉降理论和必要的计算，并结合设计经验，调 整基底尺寸，以控制不同荷载的基础沉降量接 近。
3.减小或调整基底附加压力
中心受压
b1
F F pn b 1 b
墙下条形基础
h
Pj
图3-32
1 V pn (b a ) 2
V h0 0.07 f c
底板配筋
1 2 M pn (b a ) 8