第二天然地基上的浅基础设计
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)。
基础工程课件 第2章 浅基础设计原理-1
地基：为支承基础的土体或岩体。 天然地基：地基土有良好土层，不需经人工
处理，而直接承受基础荷载的天然岩土层， 即为天然地基。
天然地基上的浅基础：一般将天然地基上，
埋臵深度小于5m的基础及埋臵深度虽超过5m 但小于基础宽度的基础统称为天然地基上的 浅基础。
人工地基：当天然地基土层较软弱或具有
平板式筏基是一块等厚度（0.5～2.5m）的钢 混平板； 梁板式筏基是在筏板上沿柱轴纵横向设臵基 础梁而形成。
筏板基础可在六层住宅中使用，也可在50层 的高层建筑中使用，如美国休斯敦市的52层壳体 广场大楼就是采用天然地基上的筏板基础，它的 厚度为2.52m。
4．箱形基础
箱形基础是由钢筋混凝土底板、顶板、侧墙、 内隔墙组成，形成一个整体性好、空间刚度大的箱 体。 箱形基础比筏板基础具有更大的抗弯刚度，可 视为绝对刚性基础，产生的沉降通常较为均匀。适 用于软弱地基上的高层、重型或对不均匀沉降有严 格要求的建筑物。
砖墙
肋
底板 垫层
过梁
(a)
(b)
单独基础
图2-2墙下扩展条形基础
图2-3墙下独立基础
(a)
(b)
(c)
柱下独立基础
2. 钢筋混凝土条形基础
条形基础——长度远大于宽度的基础 分为墙下条形基础、柱下条形基础和十字交叉条形基础。 墙下条形基础：横截面积根据受力条件又可分为不带肋 和带肋两种。可看作是钢筋混凝土独立基础的特例，其计算 属于平面应变问题，只考虑在基础横向（扩展方向、基底宽 方向）受力发生破坏。
表3-1 基础材料 混凝土基础 毛石混凝土基 础 砖基础 毛石基础
无筋扩展基础台阶宽高比的允许值 台阶宽高比的允许值 pk≤100 1:1.00 100< pk≤200 1:1.00 200< pk≤300 1:1.25
第二章 天然地基上的浅基础
第二章天然地基上的浅基础浅基础的定义: 埋入地层深度较浅，施工一般采用敞开挖基坑修筑的基础浅基础在设计计算时可以忽略基础侧面土体对基础的影响，基础结构形式和施工方法也较简单。
深基础埋入地层较深，结构形式和施工方法较浅基础复杂，在设计计算时需考虑基础侧面土体的影响。
天然地基浅基础的特点:由于埋深浅，结构形式简单，施工方法简便，造价也较低，因此是建筑物最常用的基础类型。
第一节天然地基上浅基础的类型、构造及适用条件一、浅基础常用类型及适用条件天然地基浅基础的分类（根据受力条件及构造）：刚性基础：基础在外力（包括基础自重）作用下，基底的地基反力为σ，此时基础的悬出部分（图2-1b），a-a断面左端，相当于承受着强度为σ的均布荷载的悬臂梁，在荷载作用下，a-a断面将产生弯曲拉应力和剪应力。
当基础圬工具有足够的截面使材料的容许应力大于由地基反力产生的弯曲拉应力和剪应力时，a-a断面不会出现裂缝，这时，基础内不需配置受力钢筋，这种基础称为刚性基础（图2-1b）。
它是桥梁、涵洞和房屋等建筑物常用的基础类型。
其形式有：刚性扩大基础（图2-1b及图2-2），单独柱下刚性基础（图2-3a、d）、条形基础（图2-4）等。
柔性基础：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圬工的强度极限值，为了防止基础在a-a断面开裂甚至断裂，可将刚性基础尺寸重新设计，并在基础中配置足够数量的钢筋，这种基础称为柔性基础（图2-1a）。
柔性基础主要是用钢筋混凝土浇筑，常见的形式有柱下扩展基础、条形和十字形基础（图2-5）筏板及箱形基础（图2-6、图2-7），其整体性能较好，抗弯刚度较大。
刚性基础常用的材料：主要有混凝土，粗料石和片石。
混凝土是修筑基础最常用的材料，它的优点是强度高、耐久性好，可浇筑成任意形状的砌体，混凝土强度等级一般不宜小于C15号。
对于大体积混凝土基础，为了节约水泥用量，可掺入不多于砌体体积25%的片石（称片石混凝土）。
天然地基浅基础设计
天然地基上浅基础的设计概述任何建筑物都必须有可靠的地基和基础。
建筑物的全部重量（包括各种荷载）最终将通过基础传给地基，所以，地基基础的设计是建筑物设计工作中的一项重要内容。
支承建筑物的那部分天然地层，称为天然地基；若天然地基的承载能力不够，经人为加强或改良过的，称为人工地基。
天然地基上的基础，依其埋置的深浅，可分为浅基础和深基础两大类。
大多数建筑物基础的埋深不会很大（例如不大于3~5m），可以用普通开挖基坑和敞坑排水的方法修建，这类基础，称为浅基础。
有时，根据各方面的方案比较，需要将基础埋置到较深的坚实地层上，此时，要采用某些特殊的施工手段和相应的某些基础型式来修建，如桩基、沉井和地下连续墙等，这样的基础称为深基础。
设计工作通常总是从选择方案开始的，地基基础的设计亦不例外。
地基基础的方案，从总的来说，不外下列三类：天然地基的浅基础、人工地基上的浅基础和天然地基上的深基础。
每一类这样的总方案中，还有许多可能的具体方案。
一般来说，天然地基上的浅基础往往比另外二类方案造价低和施工简便，故而应优先考虑。
天然地基上浅基础的设计，不能离开地基条件孤立地进行，故称为地基基础设计。
设计的首要任务是保证建筑物的安全和正常使用，这就需要从地基和基础两方面来考虑。
就地基方面来说，要具有足够的稳定性和不发生过量的变形。
如地基一旦发生强度破坏，其后果十分严重，有时甚至是灾害性的，因此，在设计中必须保证地基有足够的强度安全贮备。
如果地基发生过量的变形，将导致建筑物的开裂或倾斜，削弱了建筑物的坚固性或影响其正常使用，因而必须限制基础的不均匀沉降量。
另外，基础的总沉降量也应当有所限制，因为建筑物的下沉改变了它与室外地面、邻近设施（如工艺管道、下水道、道路等）之间原有的合理标高关系。
而且，大多数情况下，即使地基是比较均匀的，由于各部位荷载不一或基础尺寸及形状的不同，总会有不均匀沉降发生。
总沉降量大，意味着可能出现的不均匀沉降量也大，从这点来看，也应当限制总沉降量。
天然地基上浅基础设计的内容和步骤
天然地基上浅基础设计的内容和步骤说到天然地基上浅基础设计，可能很多人会觉得这是个复杂又晦涩的东西，听起来像是高深的建筑学术语，其实呢，咱们从日常生活出发，细细琢磨，其实也没那么难。
嘿，今天我就带你轻松聊聊这个话题。
首先你得明白，所谓“天然地基”就是我们踩在脚下的那片土地，通常是指没有经过特殊处理的自然土壤。
至于“浅基础”嘛，简而言之，就是基础埋得不深，一般几米就够了。
咱们以前说起楼房那可就不简单，基本上都是钢筋水泥和铁骨铮铮的，虽然这两者挺牢靠，但如果下面的地基不行，楼上再华丽也成空中楼阁。
所以呢，设计好浅基础，地基要稳稳的，咱们的房子才会牢固，才能经得起风吹雨打，不被时间抹去痕迹。
你得搞清楚，设计这东西其实就是一种精准的计算。
像是修车，要知道每个零件的工作原理，基础设计也是一样，得了解土壤的性质、承载能力，还有地质的稳定性。
如果地基太软，土壤承载不住重物，就容易发生下沉、倾斜，这可不是闹着玩的。
如果地基太硬，地面也不太好调整，搞不好还会让地面产生裂缝。
所以第一步就是拿出自己的测量工具，去土里打个眼，看看土壤到底如何，是沙土、粘土还是黏土，这对设计有很大影响。
测得好，设计就能精准，不然就可能像是瞎猫碰上死耗子，设计出来的基础，恐怕连个小房子都撑不住。
然后就得开始计算了。
我得偷偷告诉你，基础设计不仅仅是眼力活，还是脑力活！你得计算土壤的承载力，搞明白每平方米土地能承受多少的压力。
你想啊，咱们走在地上，脚下的土壤就得承担咱们的重量，如果是楼房的话，那就是几十吨几百吨的压力，土壤要是承受不住，那肯定是大问题。
通常我们会做一些实验，像是静力触探试验、标准贯入试验啥的。
通过这些试验，咱们可以准确地算出土壤的承载力，才能避免以后出现塌方啥的尴尬事。
设计的时候，还得考虑到基础的类型。
浅基础一般包括条形基础、独立基础、筏板基础等等。
每种基础的设计和选型都有不同的要求。
比如条形基础，它适合那些长方形或者方形的建筑，像大排档一样，一长条摆在地上，支撑压力的点比较均匀。
第二章 天然地基上的浅基础(2)
• 地质条件（确定基础埋深的主要因素）
• 覆盖层较薄岩基：清除覆盖层后直接置 于岩基上； 岩石地基 • 覆盖层较厚岩基：根据风化程度、冲刷 深度及承载力条件确定； • 岩面倾斜岩基：不宜将基础部分置于岩 基，部分置于土基，并注意整体稳定性；
• 均质土地基：在满足冲刷、冻胀、地基 承载力、变形的条件下选取最小埋深； • 软弱地基：地基处理或其他形式基础； • 上软下硬地基：一般取下层硬土层作为 持力层； • 上硬下软地基：上层土较厚时，宜浅埋； 上层土较薄时，按软弱地基处理；
影响原有基础的稳定。
• 其他 施工技术条件（设备、排水、支撑等）、经济分析（成 本，工期等）等对基础埋深的影响； 地基土为粉、细砂时，地下水的渗流对基础埋深的选择
也有很大的影响。
刚性扩大基础尺寸的拟定 基本原则——在满足最基本构造要求的情况下，参照已有
设计经验，拟定出初步尺寸，再通过验算进行调整确定最
终尺寸。所定的基础尺寸，应是在可能的最不利荷载组合 的条件下，能保证基础本身有足够的结构强度，并能使地 基与基础的承载力和稳定性均能满足规定要求，并且是经 济合理的。 基础立面尺寸 基础尺寸 基础平面尺寸
基础断面尺寸
• 基础立面尺寸（一般大、中桥墩、台混凝土基础厚度在 1.0～2.0m左右）
基本原则：
[fa0]——基础最小边宽b≤2m，埋置深度h≤3m的地基土承载
力基本容许值（kPa），可直接从规范查取（根据土的类别， 土的状态查表确定，见下表）； b——基础验算剖面底面最小边宽(或直径)（m），当b<2m 时，取b=2m计；当b>10m时，按10m计算；
h——基础底面的埋置深度(m) 对于受水流冲刷的基础，由一般冲刷线算起； 不受水流冲刷的基础，由天然地面算起，位于挖方内的
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。
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。
天然地基上的浅基础
17 弹簧环 18 杆 19 杆
20 销钉 21 弹簧 *1 间隙X = 0.7±0.3 mm
闭合装置
第二章 天然城地市基上轨的道浅交基通础车辆检修
高速断路器典型结构和主要部件
灭弧罩
1 上变流装置 2 顶板 3 螺杆 4 去离子器
5 灭弧罩板 9 平垫圈 6 变流装置 10 连接 7 黑头螺母 (1.5 Nm) 8 六角螺母 (2.2 Nm)
6 销座
11 沉头螺钉
7 导向组件 12 左连接
8 连接
13 螺母
9 防护扭矩螺母 (8 Nm)
10 双头螺栓
第二章 天然城地市基上轨的道浅交基通础车辆检修
高速断路器典型结构和主要部件
脱扣装置
1 杠杆 2 移动磁铁 3 板组 4 脱扣盒
5 脱扣装置盖 6 左弹簧 7 右弹簧 8 旋钮
9 前刻度板 10 脱扣指示器 11 紧固件 12 锁紧螺钉
第二章 天然地基上的浅基础
第二章 天然地基上的浅基础
第二章 天然地基上的浅基础
定义：通常将埋置深度较浅（一般在数米以内），且施
工相对简单的基础称为浅基础。
特点：施工一般采用敞开挖基坑修筑基础的方法，故亦
称为明挖基础。设计计算时可以忽略基础侧面土体对基础 的影响，基础结构形式和施工方法也较简单。
回顾
高速断路器典型结构和主要部件
高速断路器典型结
1 主电路 2 脱扣装ຫໍສະໝຸດ 3 闭合装置 4 辅助触点5 灭弧罩 6 下部连接 7 动触点 8 左连接
9 右连接 10 盖子 11 托盘 12 导轨
第二章 天然城地市基上轨的道浅交基通础车辆检修
高速断路器典型结构和主要部件
主电路
1 上部连接 2 动触点 3 下部连接 4 构架 5 叉杆
02天然地基上的浅基础
二、刚性扩大基础(jīchǔ)尺寸的拟定
内容：根据(gēnjù)基础埋置深度确定基础平面尺寸和基 础分层厚度
基础厚度：根据墩、台身结构形式，荷载大小，基础 材料等因素确定
基础平面尺寸：考虑墩、台身底面的形状确定，常用 矩形。
第五十九页，共七十六页。
刚性角：墩台身边缘处的垂线与基底边缘的联线间 的最大夹角。
目的： 保持基坑的干燥，便于基坑挖土和基础的
砌筑与养护 （一）、表面排水法
设备简单、费用低，一般土质条件下均可 采用。
地基土为饱和(bǎohé)粉细砂土等粘聚力较小 的细粒土层时，应避免采用表面排水法。 动画演示
第三十九页，共七十六页。
（二）井点法降低 地下水位
适用(shìyòng)：对粉 质土、粉砂类土 等如采用表面排 水极易引起流砂 现象，影响基坑 稳定
直径(zhíjìng)6-12米的圆形基坑。 喷射混凝土厚度主要取决地质条件、渗水量大小、
基坑直径和基坑深度等因素。
第三十七页，共七十六页。
6.混凝土围圈护壁 适用：基坑深度可达15m-20m，除流砂及呈流
塑状态粘土(zhān tǔ)外，可适用于其它各种土类。
第三十八页，共七十六页。
二、基坑(jī 排水 kēnɡ)
面积的30％。 3．围堰内尺寸应满足基础施工要求，留有适
当工作面积，由基坑边缘至堤脚距离(jùlí)一般不 少于1m。 4．围堰结构应能承受施工期间产生的土压力、 水压力以及其他可能发生的荷载，满足强度和 稳定要求。围堰应具有良好的防渗性能。
第四十三页，共七十六页。
（一）土围堰(wéi yàn)和草袋围堰(wéi yàn)
适用(shìyòng)：水深较浅，流速缓慢，河床渗水较小 类型：竹笼片石围堰、木笼片石围堰
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。
第二章 天然地基上的浅基础(1)
大，施工技术要求高。
刚性扩散角的概念，台阶宽高比的概念，与基础开挖深度的关系
• 浅基础的类型 刚性基础 圬工 混凝土 刚性扩大基础（墩柱） 柱下单独基础 条形基础
按材料
按构造
柔性基础 按材料：钢筋混凝土 按构造 柱（墙）下扩张基础 条形、十字交叉基础 筏形、箱形基础
墙下钢筋混凝土条形基础
基本原理 —— 基坑四周开挖集水沟汇集渗水，引向一个
或数个集水坑，在基坑下挖以前，先挖沟和坑； 特点——设备简单、费用低。 适用性——适合于岩石、 碎石类土、粘性土地基，
不适于粉细砂地基。
设计要点——渗水量估算 集水坑排水： Q F1 q1 F1 q1
F1、q1——基坑底面积、基坑底面平均渗水量；
无肋的
有肋的
柱下扩展基础
联合基础
柱下条形基础
交叉条形基础
筏形基础
箱形基础
内 墙
外 墙
底板
• 浅基础的适用性 刚性基础 适用条件 地基承载力条件较好； 上部荷载较小； 上部结构为非敏感性结构。 对地基承载力要求高； 非岩石地基上变形较大； 不适于敏感性上部结构。
不利条件
柔性基础 → 主要用于建筑地基基础。
F2、q2——基坑侧面积、基坑侧面平均渗水量。 有不渗水板桩墙截水时的渗水量： Q K H U q K——土的渗透系数； H——地下水位距基坑底的深度；
U——板桩围堰周长；
q——单位渗水量。
确定渗水量Q后，按（1.5~2.0）Q确定抽水能力（水泵数量）
井点法降低地下水位的基本原理与适用性 类型
其他形式 —— 在建筑上也有采用水泥搅拌桩、粉喷桩、
SMW桩、钢筋混凝土桩、地下连续墙等形式作为基坑支护
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。
天然地基上的浅基础设计
fuu 1 2brN Srirqq N Sqiqcc N Scic
K u A/KA
—安全系数2~3。
—折减系数； u —有效面积； A —基础实际面积。
(bb2e)
A
8.4 地基承载力的确定
（二）规范推荐的理论公式 长期承载力设计值： 短期承载力设计值：
fvp1bM qM qckM c
f 0 f k b 3 md 0 .5 m
2、如按土的物理、力学性质指标确定的基本值，应按下式折算为标准值：
fk f f0
—回归修正系数。 f
承载力特征值的修正：
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
不明结 一显论 致，： 。基基
底础 压相 力对 分刚 布度 与越 上大 部， 荷架 载越 分作 布用 越越
6-6
6-7
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
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
d zd min 0 t
(GBJ7-89）
fr
z 0 —标准冻深； —采暖对冻深的影响系数
t —基底下允许残留冻土层的厚度。
d fr
d
z
h
min
d
max
z
d
—设计冻深；
h
—基底下允许残留冻土层的最大厚度。
(GB50007-2002）
max
8.3 基础埋置深度的选择
z
z .
.
.
d
0
zs
zwΒιβλιοθήκη zez四、常规设计： 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
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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n
结构、地质和环境资料
基础结构类型、建筑材料 确定持力层、基础埋深 地基承载力、荷载和基础初步尺寸 验算承载力、变形和稳定 基础的结构和构造设计 基坑设计 基础设计图、施工图、预算书 No
浅 基 础 设 计 步 骤
2.2 基础埋置深度 原则：
在满足承载力的条件下尽量浅埋
基本要求：
1. 除岩石以外，D大于50cm（表土扰动，植物， 冻融，冲蚀） 2. 基础顶距离表土大于10cm，保护 3. 桥要求在冲刷深度以下
M p M h Mv F Fv
M F
k
k
2.4 地基承载力验算和变形验算 2 软弱下卧层承载力验算：
F
pz pcz f d z
( p pc 0 )lb pz (b 2 ztg )(l 2 ztg )
注意：
pcz
d z
p
Es1 Es2
• 下卧层承载力 fa 只做深度修正 • 条基无后一项 • 扩散角可查表
p max
pk max
k min
F Gk k A
6e 1 l
p max
pk max
Fk Gk b
2 3a
e<b/6: 梯形
e>b/6: 三角形
2.4 地基承载力验算和变形验算 双向偏心荷载时：
M ky pkmax Fk Gk M kx pkmin A Wx Wy
2.1 概述
• 荷载规定
永久荷载
荷载 可变荷载 分类
偶然荷载（特殊荷载）：爆炸力、撞击力
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）
• 荷载的标准值 • 荷载的准永久值
2.1 概述 • 荷载组合 基本组合 n S G S Gk Qi ci S Qik
i 1
S G SGk Q1SQ1k Qi ci SQik
教材表2-1
2.2 基础埋置深度 考虑冻胀的基础埋深
按02规范
dmin zd - hmax
zd: 场地冻结深度（设计冻深） hmax：容许残留冻土层最大厚度
zd=z0 zs zw ze
10年的实测最 大冻深平均值
Z0 标准冻深： 北 京 0.8~1.0m 哈尔滨 2.0m 满洲里 2.8m
标准组合
i 2
n
承载力极限状态下 的稳定验算：计算 基础内力、确定配 筋及验算材料强度
S S Gk S Q1k
准永久组合
i 2
n
正常使用极限状 态下的承载力验 ci S Qik 算：确定基础埋 深及底面积
S S Gk
正常使用极限状态下 qi S Qik 的变形验算，不记入 风荷载和地震作用： i 1 计算地基变形
软土
教材例题 3
天然地基设计计算
严绍军
CUG
软弱下卧层地基承载力验算当z过小 可能发生Fra bibliotek切破坏 z/b
扩散的是附加应力值
po pk pc
地基承载力确定方法
理论公式确 定承载力
极 限 承 载 力 理 论 由 塑 性 区 控 制 承 载 力 规 范 修 正 承 载 力 公 式
载荷试验确 定承载力
浅 层 平 板 载 荷 试 验 深 层 平 板 载 荷 试 验
通过原位测试成果 间接得到承载力
静 力 触 探 标 准 贯 入 动 力 触 探 十 字 板 剪 切 旁 压 试 验
• 人工地基上的浅基础 人工地基： 换土垫层，水泥土桩、碎石桩复合地基等
埋深>5m
• 深基础
特殊方法施工 考虑侧壁阻力作用 桩基础也属深基础
沉井基础 沉箱基础
2.1 概述
F
G 持力层（受力层）
下卧层
主要受力层深度：
条形基础 3b 独立基础 1.5b 且 5m （二层以下民用建筑除外）
d
千 斤 顶 荷载板
地基承载力确定
载荷试验结果处理
明显拐点：临塑荷载
缓变型：由变形控制 由极限强度控制
2.3 地基承载力和基础尺寸初步确定
进行深度和宽度修正：
fa=fak+b(b-3)+dm(d-0.5)
fa ：深宽修正后的承载力特征值（设计值） fak ：查表计算或静载荷试验确定的承载力标准值
1 Pu B N s d i g b q N q sq d q iq g q bq c N c sc d c ic g c bc 2
2.3 地基承载力和基础尺寸初步确定
理论公式计算承载力（总结）：
临塑荷载 Pcr
临界荷载 P1/4、P1/3 普朗特尔-雷斯诺公式 极限荷载Pu （极限承载力） 太沙基公式 汉森公式
结合水
冰
毛细水
土颗粒
冻胀危害及机理
冻结区 冻 深 毛细区 地下水
2.2 基础埋置深度 冻土
• 多年冻土（冻结时间3年） • 季节性冻土
发生冻胀的条件 内因
（1）土的条件 （2）温度条件
土的冻胀性
一般是细颗粒土 低于冻结温度
外因
（3）水力条件 含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严重
2.2 基础埋置深度 土的冻胀性
b、d ：宽度和埋深修正系数 ：基础底面以下土的重度 m ：基础底面以上土的加权平均重度 b ：大于6m按6m考虑，小于3m按3m考虑 d ：由最小值控制; 裙房荷载换为d
2.3 地基承载力和基础尺寸初步确定
基础尺寸初步确定： 单独基础，中心荷载
Nk Fk Gk pk fa A A
好土
在满足其 他要求下 尽量浅埋
软土
(很深) 只有低层房 屋可用，否 则处理
h1 好土
软土
尽量浅埋。 但是如h1太 小就为II
软土 好土
h1<2m基底 在好土； h1=2m~4m 高楼好土， 低楼软土； h1> 5m桩基 或处理；
2.2 基础埋置深度 3 地基土的冻胀
冻胀丘Pingo
冻胀危害及机理
• Zmax= B/4 或 B/3 ：
P1/4 = B N1/4+0 d Nq+cNc
P1/3= B N1/3+0 d Nq+cNc
临界 荷载
2.3 地基承载力和基础尺寸初步确定 极限荷载（极限承载力） Pu 计算 1 普朗德尔-瑞斯纳公式
P u 0 d Nq c Nc
第二章
天 然 地 基 上 的 浅 基 础 设计
本章目录
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 概述 选择基础埋置深度 地基承载力的确定 基础尺寸初步确定 地基承载力验算和变形验算 基础结构设计
2.1 概述
几个概念：
基础
d
埋深
地基
2.1 概述
• 天然地基上的浅基础
浅基础：埋深小于5m，或者埋深大于5m，但 是小于基础宽度。两侧（四周）的摩阻力忽 略不计。所以不是简单的深浅概念。
2.3 地基承载力和基础尺寸初步确定
理论公式计算承载力：
临塑荷载 Pcr
阶段1：弹性段 阶段2：局部塑性区
临界荷载 P1/4、P1/3
阶段3：完全破坏段
极限荷载Pu （极限承载力）
2.3 地基承载力和基础尺寸初步确定
p q=0d
• Zmax=0 ： 临塑荷载
z
M 2
Pcr = 0 dNq+cNc
其它控制因素
2.2 基础埋置深度 1 建筑物的用途、结构类型及荷载性质与大小
• 地震区，除岩石地基外，天然地基的筏形和箱 形基础埋深不宜小于建筑物高度的1/15
• 地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上， 便于维修 • 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, 如山坡上的房屋
2.2 基础埋置深度 2 工程地质和水文地质条件
• 尽量在地下水位以上,否则开挖降水,费用大
• 有承压水时，防止承压水顶破基底
基坑
2 工程地质和水文地质条件
潜水位 承压水位
t w (h t )
t
管涌 突涌
相对隔水
h
2.2 基础埋置深度
• 根据土层分布情况确定
I II III IV
2.3 地基承载力和基础尺寸初步确定
我国规范中取：
• 1 通过公式计算
Pu fa K
以临界荷载P1/4 为理论基础
fa=Mbb+Md md+Mcck p1/4=NB /2+Nq d+Ncc
• 2 通过载荷试验确定
2.3 地基承载力和基础尺寸初步确定
承载力公式计算：
fa=Mbb+Md md+Mcck
1 持力层承载力验算：
• 根据初步确定的埋深d与b，确定fa
• 承载力验算
Fk Gk pk fa A
2.4 地基承载力验算和变形验算 偏心荷载时：
pk max
k min
N=F+G
Fk Gk M k A W
1 2 W bl 6
b
l
要求：
Fk Gk pk fa A
M k ( Fk Gk ) e
• pkmax1.2f • 高层建筑(筏,箱基) ：pkmin0 • 考虑地震可能出现 e>b/6, 此时允许 pkmin<0，但0 应力区不能超过 25%
2.4 地基承载力验算和变形验算 偏心荷载时：
N e N e
b
pmin 0
b
pmin 0
—— fa：承载力特征值（设计值）
—— Mb、Md 、Mc：承载力系数，由 k 查表