土木工程专业基础工程 第二章1-4节 刚性基础与扩展基础
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刚性基础与扩展基础
基础工程
第二章 刚性基础与扩展基础
FOUNDATION ENGINEERING
刚性基础与扩展基础
2.1
概 述
2.2 基础埋深的选择
2.3 地基承载力
2.4 扩展基础的设计计算
FOUNDATION ENGINEERING
刚性基础与扩展基础
2.1
概 述
2.2 基础埋深的选择
2.3 地基承载力
2.4 扩展基础的设计计算
FOUNDATION ENGINEERING
2-1 概述
第 2-1-1 刚性基础的构造要求 二 章 工程实践中，常采用素混凝上、砖、毛石等材料修筑基础．上 刚 性 基 础 与 扩 展 基 础
述材料的共同特点是具有较大约抗压强度，而抗弯、抗剪强度较 低。 基础的高度相对比较大，几乎不发生挠曲变形，这种由素混 凝土、砖、毛石等材料砌筑、高度由刚性角控制的基础称之为刚 性基础，或称无筋扩展基础。 刚性基础在断面高度变化处容易产生弯曲或剪切破坏，因此 需要通过对基础构造的限制保证基础内的拉应力和剪应力不超过 允许值。这种限制通常是通过刚性角实现，即每个台阶的宽度与 高度的比值不超过规定。
2. 柱下钢筋混凝土独立基础
a）台阶型
b）锥台型
c）杯口型
FOUNDATION ENGINEERING
刚性基础与扩展基础
2.1
概 述
2.2 基础埋深的选择
2.3 地基承载力
2.4 扩展基础的设计计算
FOUNDATION ENGINEERING
2-2 基础埋置深度的选择
第 二 章 刚 性 基 础 与 扩 展 基 础 基础埋置深度一般是指基础底面到室外设计地面的距离，简称 基础埋深。
在满足其他 要求下尽量 浅埋
第二章 刚性基础与扩展基础
FOUNDATION ENGINEERING
刚性基础与扩展基础
2.1
概 述
2.2 基础埋深的选择
2.3 地基承载力
2.4 扩展基础的设计计算
FOUNDATION ENGINEERING
刚性基础与扩展基础
2.1
概 述
2.2 基础埋深的选择
2.3 地基承载力
2.4 扩展基础的设计计算
FOUNDATION ENGINEERING
2-1 概述
第 2-1-1 刚性基础的构造要求 二 章 工程实践中，常采用素混凝上、砖、毛石等材料修筑基础．上 刚 性 基 础 与 扩 展 基 础
述材料的共同特点是具有较大约抗压强度，而抗弯、抗剪强度较 低。 基础的高度相对比较大，几乎不发生挠曲变形，这种由素混 凝土、砖、毛石等材料砌筑、高度由刚性角控制的基础称之为刚 性基础，或称无筋扩展基础。 刚性基础在断面高度变化处容易产生弯曲或剪切破坏，因此 需要通过对基础构造的限制保证基础内的拉应力和剪应力不超过 允许值。这种限制通常是通过刚性角实现，即每个台阶的宽度与 高度的比值不超过规定。
2. 柱下钢筋混凝土独立基础
a）台阶型
b）锥台型
c）杯口型
FOUNDATION ENGINEERING
刚性基础与扩展基础
2.1
概 述
2.2 基础埋深的选择
2.3 地基承载力
2.4 扩展基础的设计计算
FOUNDATION ENGINEERING
2-2 基础埋置深度的选择
第 二 章 刚 性 基 础 与 扩 展 基 础 基础埋置深度一般是指基础底面到室外设计地面的距离，简称 基础埋深。
在满足其他 要求下尽量 浅埋
第2章刚性基础与扩展基础
2. 2 基础埋臵深度的选择
2.2.1工程地质条件 非岩石地基：
压缩层范围内为均质土: 基础埋臵深度除应满足冲刷、冻胀等要求 外，可根据荷载大小，由地基土的承载能力和 沉降特性来确定(同时考虑基础需要的最小埋 深 )。 地层为多层土: 对大中型桥梁、结构物基础持力层的选 定，应通过较详细计算或方案比较后确定。
D d
B I
pu p
0
实际地面
A
r0
III II E
F
C
r
1 朗金主动区： pu为大主应力，AC与水平向夹角45 2 2 过渡区：对数螺旋线方程r=r0e tg 3 朗金被动区：水平方向为大主应力，EF与水平向夹角45- 2
2. 3 地基承载力
2.3.1按土的抗剪强度指标确定 I 区
2.2.4地基冻融条件
土的冻胀性分类： 不冻胀、弱冻胀、冻胀、强冻胀、特强冻胀。 P161，表7.4 表7.5土类别对冻深的影响
土的类别 粘性土 细砂、粉砂、粉土 冻胀系数zs 1.0 1.2 土的类别 中、粗、砾砂 碎石土 冻胀系数zs 1.3 1.4
2. 2 基础埋臵深度的选择
2.2.4地基冻融条件
2 基底完全光滑
3 埋深d<B（底宽）
B
d
2. 3 地基承载力
2.3.1按土的抗剪强度指标确定
B
q= D d q 0 d D
B I
p pu
0
实际地面
A II C III E
F
无重介质地基的滑裂线网
利用塑性力学的滑移线场理论
2. 3 地基承载力
2.3.1按土的抗剪强度指标确定
B
q= D q 0d
基础工程南航版(第2章)
当[σ] 小时，可用大值（ bi2 ， ai2 ），可做n阶
t=1~2m；
当[σ] 不大不小时，可用中间值。
2）基础的剖面形式
长方形 长方形 长方形 （矩形） （矩形） （矩形）
梯形 梯形 梯形 （锥形） （锥形） （锥形）
阶梯形 阶梯形 阶梯形 （台阶形） （台阶形） （台阶形）
台阶高度t：
即
α≤ α[max]
α压力分布角（扩散角） ：墩台（柱、墙）底
面边缘与基础底面边缘的连线与竖直面之间夹 角称为压力分布角。 α[max]刚性角（最大扩散角） ：基础材料不发 生拉裂时，所容许的最大压力分布角。
扩散角的由来
1、基础本身传力方式 2、基础外部受力
1、基础本身的传力方式
一般基础平面型式与桥梁墩身、台身、
台底的平面形状相似，常作成长方形
（方形）。
平面尺寸的决定与土的承载力、荷载的
大小有关系。
a）根据构造要求 （决定基础最小平面尺寸）
最小宽度：bi1=b0+2Ci 最小长度：ai1=a0+2Ci
襟边Ci的作用：
1.在基础施工和定位时都可能有误差，此时襟边可以调正； 2.保护基顶免于应力集中造成破坏； 3.制作圢身、台身时，可起支模支承点作用； 4.能扩大基底面积。
求；
4、插筋的下端宜作成直钩放在基础底板钢筋网上。符合一定条件时，可
只将柱四角的插筋伸至底板钢筋网上，其余插筋锚固在基础顶面下满足 锚固长度要求。
杯口型的构造要求：
1、柱的插入深度；
2、杯底厚度和杯壁厚度；
2-2 基础埋置深度的选择
2-2-1 建筑结构条件 2-2-2 场地环境条件 2-2-3 工程地质条件 2-2-4 水文地质条件 2-2-5 地基冻融条件
t=1~2m；
当[σ] 不大不小时，可用中间值。
2）基础的剖面形式
长方形 长方形 长方形 （矩形） （矩形） （矩形）
梯形 梯形 梯形 （锥形） （锥形） （锥形）
阶梯形 阶梯形 阶梯形 （台阶形） （台阶形） （台阶形）
台阶高度t：
即
α≤ α[max]
α压力分布角（扩散角） ：墩台（柱、墙）底
面边缘与基础底面边缘的连线与竖直面之间夹 角称为压力分布角。 α[max]刚性角（最大扩散角） ：基础材料不发 生拉裂时，所容许的最大压力分布角。
扩散角的由来
1、基础本身传力方式 2、基础外部受力
1、基础本身的传力方式
一般基础平面型式与桥梁墩身、台身、
台底的平面形状相似，常作成长方形
（方形）。
平面尺寸的决定与土的承载力、荷载的
大小有关系。
a）根据构造要求 （决定基础最小平面尺寸）
最小宽度：bi1=b0+2Ci 最小长度：ai1=a0+2Ci
襟边Ci的作用：
1.在基础施工和定位时都可能有误差，此时襟边可以调正； 2.保护基顶免于应力集中造成破坏； 3.制作圢身、台身时，可起支模支承点作用； 4.能扩大基底面积。
求；
4、插筋的下端宜作成直钩放在基础底板钢筋网上。符合一定条件时，可
只将柱四角的插筋伸至底板钢筋网上，其余插筋锚固在基础顶面下满足 锚固长度要求。
杯口型的构造要求：
1、柱的插入深度；
2、杯底厚度和杯壁厚度；
2-2 基础埋置深度的选择
2-2-1 建筑结构条件 2-2-2 场地环境条件 2-2-3 工程地质条件 2-2-4 水文地质条件 2-2-5 地基冻融条件
基础工程03刚性基础与扩展基础
图2.2 砖基础剖面图
（a）“两皮一收”砌法图；2-2
2019年10月17日
（b）“二一间隔收”砌法
8
2.刚性基础与扩展基础
Hunan University
刚性基础的特点
稳定性好，施工简便 用于≤6层的民用建筑、荷载较小的桥梁基础以及 涵洞等；
刚性基础局限性
当基础承受荷载较大时，则用料多，自重大，埋深 也加大
2019年10月17日
25
2.刚性基础与扩展基础
Hunan University
2.3 地基承载力
确定地基承载力的常用方法：
Pcr P1/4 Pu
按土的抗剪强度指标以理论公式计算 按现场载荷试验或其它原位试验确定 按有关规范提供的承载力或经验公式确定
原则：不过分严格，也不随意简化
2019年10月17日
2.刚性基础与扩展基础
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基础工程
电子教案
2019年10月17日
1
2.刚性基础与扩展基础
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2.刚性基础与扩展基础
2019年10月17日
2
2.刚性基础与扩展基础
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2.1 概 述
刚性基础或无筋扩展基础——由素混凝土、砖、 毛石、灰土和三合土等材料砌筑、高度由刚性 角控制、基础部分扩大了的基础
30cm
100＜pk≤200 200＜pk≤300
1﹕1.00
1﹕1.25
1﹕1.00 1﹕1.25
1﹕1.50
1﹕1.50 1﹕1.25
1﹕1.50 1﹕1.50
1﹕1.50 —
1﹕1.25 1﹕1.50
最新土木工程专业基础工程2-5 刚性扩大基础的设计与计算PPT课件
基础两侧边缘中心处按分层总和法求得的沉降量， b为验算截面的底面宽度；
0——在水平力和弯矩作用下墩、台本身的弹性挠 曲变形在墩、台顶所引起的水平位移；
[ — ] —根据上部结构要求，设计规定的墩、台顶容 许水平位移值，1985年颁布的《公路砖石及混凝 土桥涵设计规范》规定[]0.5 L(c，m)其中L为相邻墩、 台间最小跨径长度，以m计，跨径小于25m时仍 以25m计算。
１．中心荷载
以柱基础为例 （1）底面积A的确定
Gk
*荷载Fk+Gk Gk=AGd, G是基础加回填土容重=20KN/m3
*承载力特征值fa
*基底面积
Pk f a
Fk G Ad Af a
A
Fk
fa Gd
条基－单位长度，确定基础宽度
Fk Gbd bfa
b Fk
b确定后，确定h
fa Gd
修建在非岩石地基上的拱桥桥台基础，在拱的水平推力 和力矩作用下，基础可能向路堤方向滑移或转动，此项水 平位移和转动还与台后土抗力的大小有关。
（二）地基稳定性验算
在承载力验算中，只验算了竖向荷载作用下地基的 稳定性，未涉及水平荷载的作用。
对经常承受水平荷载的建（构）筑物，如水工建筑 物、挡土结构以及高层建筑和高耸建筑，地基的稳定 问题可能成为主要问题。
土木工程专业基础工程2-5 刚性 扩大基础的设计与计算
第五节 刚性扩大基础的设计与计算
• 刚性扩大基础的设计与计算的主要内容： • 一、基础埋置深度的确定； • 二、刚性扩大基础尺寸的拟定； • 三、地基承载力验算； • 四、基底合力偏心距验算； • 五、基础和地基稳定性验算； • 六、基础沉降验算。 • 七、地基变形验算 • 刚性基础（无筋扩展基础）构造要求
0——在水平力和弯矩作用下墩、台本身的弹性挠 曲变形在墩、台顶所引起的水平位移；
[ — ] —根据上部结构要求，设计规定的墩、台顶容 许水平位移值，1985年颁布的《公路砖石及混凝 土桥涵设计规范》规定[]0.5 L(c，m)其中L为相邻墩、 台间最小跨径长度，以m计，跨径小于25m时仍 以25m计算。
１．中心荷载
以柱基础为例 （1）底面积A的确定
Gk
*荷载Fk+Gk Gk=AGd, G是基础加回填土容重=20KN/m3
*承载力特征值fa
*基底面积
Pk f a
Fk G Ad Af a
A
Fk
fa Gd
条基－单位长度，确定基础宽度
Fk Gbd bfa
b Fk
b确定后，确定h
fa Gd
修建在非岩石地基上的拱桥桥台基础，在拱的水平推力 和力矩作用下，基础可能向路堤方向滑移或转动，此项水 平位移和转动还与台后土抗力的大小有关。
（二）地基稳定性验算
在承载力验算中，只验算了竖向荷载作用下地基的 稳定性，未涉及水平荷载的作用。
对经常承受水平荷载的建（构）筑物，如水工建筑 物、挡土结构以及高层建筑和高耸建筑，地基的稳定 问题可能成为主要问题。
土木工程专业基础工程2-5 刚性 扩大基础的设计与计算
第五节 刚性扩大基础的设计与计算
• 刚性扩大基础的设计与计算的主要内容： • 一、基础埋置深度的确定； • 二、刚性扩大基础尺寸的拟定； • 三、地基承载力验算； • 四、基底合力偏心距验算； • 五、基础和地基稳定性验算； • 六、基础沉降验算。 • 七、地基变形验算 • 刚性基础（无筋扩展基础）构造要求
第二章刚性基础与扩展基础
dmin zd hmax
冻土层的最大厚度
计算步骤：按规范确定z0→冻土分类(五类)→计算zd →查表确定hmax→计算dmin
2.3 地基承载力
一、地基承载力设计原则
定义：保证在荷载作用下地基对土体产生剪切破坏而失效方面，有足够安
全度的地基土承受荷载的能力。
总安全系数法：将安全系数作为控制设计的标准。
基础底面下土重度 基础埋深内各土层加权平均重度
特点：实质为p1/4，无需宽度、深度修正。 适用：基底偏心距 e ≤0.033 b(b为偏心方向基础边长)时。 缺陷：没有考虑变形要求，尚应进行地基变形验算。
2.3 地基承载力
三、按承载力公式确定fa
以魏锡克公式（汉森公式等）为基础的理论公式计算 fa：
2.3 地基承载力
五、地基承载力的修正
修正原因：原位试验及经验值法结果只能反映一定宽、深
范围内的承载力，实际承载力随基宽和埋深增加而增加。
修正方法：
《建筑地基基础规范 GB 50007-2011》法：
fa fak b (b 3) d m (d 0.5)
修正后地基承载力特征值
2.2 基础埋置深度选择
三、工程地质条件的影响
地基上好下软，基础应尽量浅 埋，否则可深埋或浅埋加地基 处理；
倾斜持力层，可作台阶形； 边坡上的基础埋深应满足： 当b ≤ 3m，a ≥ 2.5m 时
d≥(b a) tan
不满足时，应按稳定性验算结 果确定。
d
2.2 基础埋置深度选择
3m≤b≤6m
《路桥地基规范JTG D63-2007》法： [ fa ] [ fa0 ] k1（1 b 2） k2（2 h 3)
刚性基础和扩展基础的概念
刚性基础和扩展基础的概念刚性基础和扩展基础是建筑工程中常见的两种基础形式，它们在设计和施工中起到了重要的作用。
下面将分别对刚性基础和扩展基础的概念进行详细阐述。
一、刚性基础的概念刚性基础是一种采用刚性材料构成的基础结构，可用于承受或分散建筑物荷载的基础形式。
刚性基础一般由混凝土、钢筋等材料构成，具有较高的强度和刚度，能够有效地将荷载传递到地基中。
刚性基础常见的形式包括承台、承台基础、连续墙基础等。
刚性基础的特点：1、刚性强：刚性基础由刚性材料构成，具有较高强度和刚度，在承受荷载时不易发生变形和位移。
2、稳定性好：刚性基础能够稳定地将建筑物的荷载传递到地基中，避免发生基础沉降和变形。
3、施工简单：刚性基础通常采用常见的建筑材料，在施工时较为简单，且具有较高的稳定性和可靠性。
刚性基础的应用范围：刚性基础适用于土质较好、地基较坚实的情况，一般适用于一些大型建筑物的基础设计，如高层建筑、大型厂房等。
刚性基础具有较高的承载能力和稳定性，能够满足大型建筑物的需要。
二、扩展基础的概念扩展基础是一种适用于地基条件较差、荷载较大的基础形式，通过增加基础底面的面积来增加基础的承载能力，以保证建筑物的安全稳定。
扩展基础一般由地下连续墙、斜拉桩、沉井等形式构成。
扩展基础的特点：1、增加承载能力：扩展基础通过增加基础的底面面积来增加承载能力，弥补了地基条件较差的不足。
2、防止沉降：扩展基础通过分散和减小单个基础的荷载压力，降低了地基压力，从而降低了基础的沉降。
3、适应性强：扩展基础具有较好的适应性，可以根据地基条件和建筑物荷载的大小进行设计和施工。
扩展基础的应用范围：扩展基础适用于地基条件较差、地基承载力不足的情况，一般适用于软土地区、高地下水位地区以及地震带等特殊地域。
扩展基础能够通过增加基础底面的面积来分散地基压力，提高整体的稳定性，保证建筑物的安全性。
总结：刚性基础是一种由刚性材料构成的基础结构，适用于土质较好、地基较坚实的情况，具有较高的强度和稳定性。
土木工程专业基础工程 第二章1-4节 刚性基础与扩展基础
考虑地基基础上部结构相互作用的影响
浅基础的设计，不能离开地基条件孤立地进行，故常 称为地基基础设计。 地基基础设计是建筑物结构设计的重要组成部分。基
础的型式和布置，要合理地配合上部结构的设计，满足建
筑物整体的要求，同时要做到便于施工、降低造价。
天然地基上结构较简单的浅基础，最为经济，如能满
足要求，宜优先选用。天然地基、人工地基上浅基础设计
②钢筋混凝土扩展基础
钢筋混凝土扩展基础系指柱下钢筋混凝土独立基础和 墙下钢筋混凝土条形基础。 钢筋混凝土扩展基础主要是用钢筋混凝土浇筑，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，故适宜于需要“宽基浅埋”的 场合下采用。 当基础埋深和底面尺寸确定之后，即可计算基础内力， 以便设计基础截面。此时如按直线分布假设计算基底反力， 则应不计基础和其上土的重量 (G)所引起的反力。这样得 到的是用于计算内力的基底净反力。钢筋混凝土扩展基础 高度和变阶处的高度应按现行《混凝土结构设计规范》进 行受冲切和受剪承载力计算确定。
由于荷载在壳体内主要引起轴向压力，故对于抗 压性能较好的砖、石和混凝土等材料而言，采用 壳体结构更能适应材料的特性。
第三节
基础埋置深度的选择 F
d
埋深
G
持力层（受力层）
下卧层
• 基础的埋置深度：从设计地面线到基础底面 的距离。 • 软弱下卧层：位于持力层以下，且承载力小 于持力层承载力的土层。
• 持力层：直接支承基础的土层。 • 基础埋深大小关系地基的可靠性、施工的难 易程度、工期的长短以及造价的高低。
基础的埋置深度是地基基础设计中的重要内容，它涉及
到结构物建成后的牢固、稳定及正常使用问题。在确定 基础埋置深度时，必须考虑把基础设置在变形较小，而 强度又比较大的持力层上，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。
刚性基础与扩展基础
挖掘基槽，清除杂物和积水。
施工方法
01
02
03
04
浇筑混凝土垫层，铺设钢筋。
安装基础模板，浇筑混凝土。
养护混凝土，拆除模板。
进行质量检测和验收。
04
比较分析
优缺点比较
刚性基础 优点：结构整体性好，能承受较大的 上部荷载，受气候影响小，不易发生
基础沉降变形。
缺点：施工难度大，基础埋深较大， 地下水位较高时需采取相应措施。
适用范围
刚性基础适用于一般土质或软弱土质的地基，如粘土、砂 土、残积土等。
在地下水位较低、基础埋深较浅的情况下，刚性基础是较 为经济合理的选择。
设计原则
刚性基础的设计应满足建筑物对承载 力和稳定性的要求，同时考虑地基承 载力和变形的要求。
在设计时，应充分考虑基础的沉降和 变形，采取相应的措施进行控制和调 整。
施工方法
刚性基础的施工方法包括浇筑Байду номын сангаас、预制法等，具体选择应根据工程实际情况和施工条件确定。
在施工过程中，应严格控制施工质量，确保基础的强度和稳定性。
03
扩展基础
定义与特点
定义
扩展基础是指将建筑物荷载通过一块较大的底面积传递到下层土体中的基础类型。它通常由台阶和斜 面组成，以扩大基础的底面积。
特点
设计原则
01
根据建筑物荷载和地质 勘察报告，确定基础底 面积和埋深。
02
计算基础各部分的承载 力和稳定性，确保满足 安全要求。
03
考虑地下水的影响，采 取相应的防水和排水措 施。
04
在经济合理的原则下， 选择合适的材料和施工 方法。
施工方法
清理场地，整平地面。 放线定位，确定基础各部分的几何尺寸。
施工方法
01
02
03
04
浇筑混凝土垫层，铺设钢筋。
安装基础模板，浇筑混凝土。
养护混凝土，拆除模板。
进行质量检测和验收。
04
比较分析
优缺点比较
刚性基础 优点：结构整体性好，能承受较大的 上部荷载，受气候影响小，不易发生
基础沉降变形。
缺点：施工难度大，基础埋深较大， 地下水位较高时需采取相应措施。
适用范围
刚性基础适用于一般土质或软弱土质的地基，如粘土、砂 土、残积土等。
在地下水位较低、基础埋深较浅的情况下，刚性基础是较 为经济合理的选择。
设计原则
刚性基础的设计应满足建筑物对承载 力和稳定性的要求，同时考虑地基承 载力和变形的要求。
在设计时，应充分考虑基础的沉降和 变形，采取相应的措施进行控制和调 整。
施工方法
刚性基础的施工方法包括浇筑Байду номын сангаас、预制法等，具体选择应根据工程实际情况和施工条件确定。
在施工过程中，应严格控制施工质量，确保基础的强度和稳定性。
03
扩展基础
定义与特点
定义
扩展基础是指将建筑物荷载通过一块较大的底面积传递到下层土体中的基础类型。它通常由台阶和斜 面组成，以扩大基础的底面积。
特点
设计原则
01
根据建筑物荷载和地质 勘察报告，确定基础底 面积和埋深。
02
计算基础各部分的承载 力和稳定性，确保满足 安全要求。
03
考虑地下水的影响，采 取相应的防水和排水措 施。
04
在经济合理的原则下， 选择合适的材料和施工 方法。
施工方法
清理场地，整平地面。 放线定位，确定基础各部分的几何尺寸。
第二章 刚性基础与扩展基础
∵
来由
pu k fa
pu A K fa A
pu—地基极限承载力，按魏锡克或汉森等理论公式计算 A'—与土接触的有效基底面积 A —基底面积
26
2.刚性基础与扩展基础
2.3.1 按土的抗剪强度指标确定
魏锡克公式：
1 pu bN 0 dNq cNc 2
N q e tan tan2 450 2
矩形基础
a 2.5b d / tan
地基稳定性验算
图2.7 土坡坡顶处基础的埋深
16
不满足要求时，应进行
d
条形基础
2.刚性基础与扩展基础
2.2 基础埋置深度的选择
——工程地质条件
地基由多层土组成，上好下软，基础应尽量浅埋 地基上软下好，应具体分析，进行方案比较 地基在水平方向倾斜较大时，基础埋深如图处理
p1 0 pu p 0 0.02b
p1
pu
p
p-s线有明显比例界限时 (密砂、硬土) fak=p1 极限荷载能确定，且 pu<2.0p1时, 取fak=0.5pu 当不能按上述两点确定 (中、高压缩性土的缓变 型曲线)，取s/b=0.01～ 0.015时对应荷载作为fak
s
s
图2.12 按载荷试验确定地基承载力 (a)低压缩性土；（b）高压缩性土
k1、k2—分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正 系数，查规范表
36
2.刚性基础与扩展基础
《桥规》查表确定[σ0]的步骤：
粘性土Ip
定名
砂类土（粒径级配）
IL
定态
查表得σ0
N
Dr、N
来由
pu k fa
pu A K fa A
pu—地基极限承载力，按魏锡克或汉森等理论公式计算 A'—与土接触的有效基底面积 A —基底面积
26
2.刚性基础与扩展基础
2.3.1 按土的抗剪强度指标确定
魏锡克公式：
1 pu bN 0 dNq cNc 2
N q e tan tan2 450 2
矩形基础
a 2.5b d / tan
地基稳定性验算
图2.7 土坡坡顶处基础的埋深
16
不满足要求时，应进行
d
条形基础
2.刚性基础与扩展基础
2.2 基础埋置深度的选择
——工程地质条件
地基由多层土组成，上好下软，基础应尽量浅埋 地基上软下好，应具体分析，进行方案比较 地基在水平方向倾斜较大时，基础埋深如图处理
p1 0 pu p 0 0.02b
p1
pu
p
p-s线有明显比例界限时 (密砂、硬土) fak=p1 极限荷载能确定，且 pu<2.0p1时, 取fak=0.5pu 当不能按上述两点确定 (中、高压缩性土的缓变 型曲线)，取s/b=0.01～ 0.015时对应荷载作为fak
s
s
图2.12 按载荷试验确定地基承载力 (a)低压缩性土；（b）高压缩性土
k1、k2—分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正 系数，查规范表
36
2.刚性基础与扩展基础
《桥规》查表确定[σ0]的步骤：
粘性土Ip
定名
砂类土（粒径级配）
IL
定态
查表得σ0
N
Dr、N
基础工程03刚性基础与扩展基础
2.3 地基承载力
——基本验算
《建筑地基规范》要求: pk fa
pk max 1.2 f a
pk——相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值 pkmax——相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最大压力值 fa ——修正后的地基承载力特征值
《公路桥涵地基与基础设计规范》要求：
13
2.刚性基础与扩展基础
Hunan University
2.2 基础埋置深度的选择
持力层——直接支撑 基础的土层
下卧层——持力层以 下的各土层
选择基础埋置深度， 也就是选择合适的地 基持力层
2019年1置深度示意
14
2.刚性基础与扩展基础
Hunan University
毛石基础
M15砂浆
灰土基础 三合土基础
体积比为3﹕7或2﹕8的灰土 ，其最小干密度：粉土1.55 t/m3；粉质粘土：1.50 t/m3；
粘土：1.45 t/m3
体积比为1﹕2﹕4～1﹕3﹕6 （石灰﹕砂﹕骨料），每层 约需铺220mm，夯至150mm
2019年11月21日
台阶宽高比允许值
pk≤100 1﹕1.00
tanα——无筋扩展基础台 阶宽高比的允许值，按规
石）按1：2：4～1：3：6配成 范表选用
2019年11月21日
6
2.刚性基础与扩展基础
Hunan University
无筋扩展基础台阶高宽
比的允许值
基础材料
质量要求
混凝土基础
C15混凝土
毛石混凝土基 础
C15混凝土
砖基础
砖不低于MU10,M15砂浆
钢筋混凝土扩展基础（或柔性基础）——当不便 于采用刚性基础或采用刚性基础不经济时，做成 钢筋混凝土材料的基础。（例柱下钢筋混凝土独 立基础和墙下钢筋混凝土条形基础）
2章-4 刚性基础与扩展基础-修
γG 可取20kN/m3估算。但地下水水位以下应扣去浮托力。
A — 基础底面积（m2）。
基础在偏心荷载作用下
①由静载荷试验等规范规定的其他方法确定的f a ，应同时
满足
pk max 1.2 fa
pk fa
pk max
Fk
Gk A
Mk W
pk m in
Fk
Gk A
Mk W
式中: pkmax—相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘最大压力；
pk
Fv
G A
835 20 2 2.5 2.2 2.0 2.5
211
kPa
pc 161.5 19.8 0.70 38 kPa
下卧层顶面处的附加应力pcz
pcz
lb( pk pc )
(l 2z tan )(b 2z tan )
2.5 2.0 (211 38)
持力层承载力验算
基础在中心荷载作用下
Fk
pk≤fa
pk=（Fk+Gk）/A
Gk
式中: fa —修正后的地基承载力特征值(kPa)。 pk—相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均 压力值(kPa) ；
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(KN)；
Gk—基础自重和基础上的土重(KN) ，一般 Gk=γG×A×d
2.6 刚性基础与扩展基础的设计计算
2. 基础和地基的稳定性验算
对经常承受水平荷载的建筑物要进行稳定性验算
地基失去稳定产生的破坏形式
① 基底表层滑动 ② 深层整体滑动 ③ 基础浮动
抗水平滑动验算 抗整体滑动验算 抗浮稳定验算
A — 基础底面积（m2）。
基础在偏心荷载作用下
①由静载荷试验等规范规定的其他方法确定的f a ，应同时
满足
pk max 1.2 fa
pk fa
pk max
Fk
Gk A
Mk W
pk m in
Fk
Gk A
Mk W
式中: pkmax—相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘最大压力；
pk
Fv
G A
835 20 2 2.5 2.2 2.0 2.5
211
kPa
pc 161.5 19.8 0.70 38 kPa
下卧层顶面处的附加应力pcz
pcz
lb( pk pc )
(l 2z tan )(b 2z tan )
2.5 2.0 (211 38)
持力层承载力验算
基础在中心荷载作用下
Fk
pk≤fa
pk=（Fk+Gk）/A
Gk
式中: fa —修正后的地基承载力特征值(kPa)。 pk—相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均 压力值(kPa) ；
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(KN)；
Gk—基础自重和基础上的土重(KN) ，一般 Gk=γG×A×d
2.6 刚性基础与扩展基础的设计计算
2. 基础和地基的稳定性验算
对经常承受水平荷载的建筑物要进行稳定性验算
地基失去稳定产生的破坏形式
① 基底表层滑动 ② 深层整体滑动 ③ 基础浮动
抗水平滑动验算 抗整体滑动验算 抗浮稳定验算
刚性基础与扩展基础的设计计算刚性基础与扩展基础的设计计算
刚性基础与扩展基础的设计计算刚性基础与扩展基础的设计计算2010-04-1909:242-4-1地基承载力验算如前所述直接支承基础的地基土层称为持力层在持力层下面的各土层称为下卧层若某下卧层承载力较持力层承载力低则称为软弱下卧层。
地基承载力的验算应进行持力层的验算和软弱下卧层的验算。
下面首先介绍持力层的验算。
1.中心受荷基础各级各类建筑物浅基础的地基承载力验算均应满足式2.5的要求。
即基础底面的平均压力不得大于修正后的地基承载力特征值。
如图2.9示一单独基础其埋深为d承受作用于基础顶面且通过基础底面中心的竖向荷载Fk基础底面积为A基底平均压力表示为: 2-16 式中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。
对一般实体基础可近似地取GkγGAdγG为基础及回填土的平均重度可取γG20kN/m3但在地下水位以下部分应扣去浮托力。
将Gk代入式2-16并满足pk≤fa可得: 2-17 对墙下条形基础通常沿墙长度方向取1m进行计算此时可得基础宽度为: 2-18 式2-18中的Fk为基础每米长度上的外荷载kN/m。
2.偏心受荷基础工程实践中有时基础不仅承受竖向荷载还可能承受柱、墩传来的弯矩及水平力作用例如建筑物框架柱可能承受单向弯矩及剪力、也可能承受双向弯矩和剪力河流中的漂流物如木筏、大的冰块等对桥墩横桥向产生的弯矩及剪力曲线上修筑的弯桥除顺桥向引起力矩外尚有离心力横桥向水平力在横桥向产生力矩。
此时基底反力将呈梯形或三角形分布如图2-10所示。
略2-4-2软弱下卧层验算建筑场地土大多数是成层的一般土层的强度随深度而增加而外荷载引起的附加应力则随深度而减小因此只要基础底面持力层承载力满足设计要求即可。
但是也有不少情况持力层不厚在持力层以下受力层范围内存在软弱土层其承载力很低如我国沿海地区表层土较硬在其下有很厚一层较软的淤泥、淤泥质土层此时仅满足持力层的要求是不够的还需验算软弱下卧层的强度要求传递到软弱下卧层顶面处土体的附加应力与自重应力之和不超过软弱下卧层的承载力即pzpcz≤faz2-22 式中pz-相应于荷载效应标准组合时软弱下卧层顶面处的附加应力值pcz-软弱下卧层顶面处土的自重压力值faz-软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值。
基础工程课件2刚性基础与扩展基础
刚性基础的分类
单桩基础
通过单根桩将建筑物的荷载传递到地下，适用于地质较好的地区。
扩底基础
在传统基础上增加底部扩底，增加承载能力，适用于地质较差的地区。
桩承基础
通过桩的承载能力来支撑建筑物，适用于来自土地基。什么是扩展基础？
扩展基础是指通过增加建筑物在地下的扩展部分，来增加基础的承载能力和 稳定性。它可以有效解决地质条件较差的地区基础工程问题。
扩展基础的分类和应用场景
桩筏基础
通过桩和承台的结合，承载建筑物的荷载，适 用于软土地区。
钻孔桩基础
在地下钻孔后注入浆液，形成钻孔桩支撑建筑 物，适用于软土和岩石地区。
墩台基础
通过墩柱和承台的结合来支撑建筑物，适用于 地基较差或河流、湖泊等水体区域。
扩展基础的优缺点
1 优点
提高基础工程的承载能力和稳定性。
基础工程材料的选择要考虑承载能力、耐久性、抗震性、施工便利等多个因 素，并遵循相关规范和标准。
基础施工质量控制与技巧
1 施工过程管理
2 工艺控制
加强施工过程的管理，确保每个环节的质 量。
掌握正确的施工工艺，确保施工质量。
实等。
3
模板安装
安装钢模板，用于浇筑混凝土。
钢筋绑扎
4
按照设计要求进行钢筋的绑扎工作。
5
混凝土浇筑
将混凝土倒入模板，保持施工质量。
养护和验收
6
进行混凝土的养护工作，并进行基础 的验收。
刚性基础与扩展基础的选择原 则
选择刚性基础还是扩展基础需要考虑建筑物的荷载、地质条件、施工工艺等 多个因素。综合评估后，选择最合适的基础类型。
基础工程的安全性能分析
人身安全
保障工人在基础施工过程中的人身安全。
2第二章刚性基础与扩展基础分析
2018年10月21日
10
2.刚性基础与扩展基础
2018年10月21日
图2.4 柱下钢筋混凝土单独基础 （a）台阶型；（b）锥台型；（c）杯口型
11
2.刚性基础与扩展基础
2.2 基础埋置深度的选择
持力层 直接支撑基础的土层
下卧层 持力层以下的各土层
持 力 层
选择基础埋置深度 也就是选择合适的地
2.2.3水文地质条件
遇水时，基底应尽量放在地下水位以上 基底低于潜水面时，要考虑基坑排水、支护和地 下水水质问题
若遇承压水时，应验算基坑的稳定性
桥墩基础应埋置在最大冲刷线下一定深度
2018年10月21日
17
2.刚性基础与扩展基础
2018年10月21日
图2.9 基坑下埋藏有承压含水层的情况
18
2.刚性基础与扩展基础
2.2.4地基冻融条件
冻胀机理 冻胀现象 影响冻胀的因素（土类、地下水位及气温） 冻融条件考虑
先按规范进行地基土冻胀性的划分（五类），后再 进行最小埋深dmin的计算
dmax zd hmax
式中 hmax— 基底下允许残留冻土层的最大厚度 zd — 设计冻深
1﹕1.50
1﹕1.50
—
灰土基础
1﹕1.25
1﹕1.50
—
三合土基础
2018年10月21日
1﹕1.50
1﹕1.20
—
5
2.刚性基础与扩展基础
2018年10月21日
图2.2 砖基础剖面图 （a）“两皮一收”砌法；（b）“二一间隔收”砌法
6
2.刚性基础与扩展基础
10
2.刚性基础与扩展基础
2018年10月21日
图2.4 柱下钢筋混凝土单独基础 （a）台阶型；（b）锥台型；（c）杯口型
11
2.刚性基础与扩展基础
2.2 基础埋置深度的选择
持力层 直接支撑基础的土层
下卧层 持力层以下的各土层
持 力 层
选择基础埋置深度 也就是选择合适的地
2.2.3水文地质条件
遇水时，基底应尽量放在地下水位以上 基底低于潜水面时，要考虑基坑排水、支护和地 下水水质问题
若遇承压水时，应验算基坑的稳定性
桥墩基础应埋置在最大冲刷线下一定深度
2018年10月21日
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2.刚性基础与扩展基础
2018年10月21日
图2.9 基坑下埋藏有承压含水层的情况
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2.刚性基础与扩展基础
2.2.4地基冻融条件
冻胀机理 冻胀现象 影响冻胀的因素（土类、地下水位及气温） 冻融条件考虑
先按规范进行地基土冻胀性的划分（五类），后再 进行最小埋深dmin的计算
dmax zd hmax
式中 hmax— 基底下允许残留冻土层的最大厚度 zd — 设计冻深
1﹕1.50
1﹕1.50
—
灰土基础
1﹕1.25
1﹕1.50
—
三合土基础
2018年10月21日
1﹕1.50
1﹕1.20
—
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2.刚性基础与扩展基础
2018年10月21日
图2.2 砖基础剖面图 （a）“两皮一收”砌法；（b）“二一间隔收”砌法
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2.刚性基础与扩展基础
第2章刚性基础与扩展基础fuxi
水文地质条件—插图 水文地质条件 插图
水文地质条件与基础埋深关系
当地冻结深度
地基土冻结的危害
冻胀基础上抬， 冻胀基础上抬，基础或墙体开裂 融陷，产生沉降， 融陷，产生沉降，不均匀沉降
地基冻胀性分类
不冻胀 弱冻胀 冻胀 强冻胀 特强冻胀
当地冻结深度
季节性冻土地基的设计冻深
Zd = Z0 ⋅ψ zs ⋅ψ zw ⋅ψ ze
工程地质条件—插图 工程地质条件 插图
工程地质条件与基础埋深关系
水文地质条件
正常的季节水位变化对基础影响不同， 正常的季节水位变化对基础影响不同，考虑施 工方便， 工方便，基础埋深不宜太多地低于基础施工期 的地下水水位 基础埋深低于地下水水位时应考虑地下水对基 础的侵蚀性 如持力层为粘土等隔水层而下存在承压水时， 如持力层为粘土等隔水层而下存在承压水时， 为避免在开挖基坑时隔水层被承压水冲破， 为避免在开挖基坑时隔水层被承压水冲破，坑 底隔水层自重必须大于水的承压力
荷载试验确定地基承载力 旁压试验确定地基承载力 螺旋板荷载试验确定地基承载力
根据地基规范承载力公式确定 当地经验参数法
根据土的抗剪强度指标计算
地基承载力采用极限承载力除以安全系数
pu ⋅ A K= fa ⋅ A
'
由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值， 由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值 fa ——由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值，kPa
第2章 刚性基础与扩展基础
概述 基础埋置深度的选择 地基承载力 刚性基础与扩展基础的设计计算 例题讲解
§2-1 概 述
刚性基础（无筋扩展基础） 刚性基础（无筋扩展基础）的构造要求
由砖、毛石、 由砖、毛石、素混凝土以及灰土等材料修建的基 础，称为无筋扩展基础，旧称刚性基础。这类材料抗 称为无筋扩展基础，旧称刚性基础。 压强度较大，但不能受拉力或弯矩。 压强度较大，但不能受拉力或弯矩。设计要求无筋扩 的比值有一定限度， 展基础外伸宽度 b' 与基础高度 h 的比值有一定限度， 以避免刚性材料被拉断： 以避免刚性材料被拉断：
刚性基础与扩展基础
第2章刚性基础与扩展基础§2-1 概述2-1-1 刚性基础的构造要求工程实践中，常采用素混凝土、砖、毛石等材料修筑基础，上述材料的共同特点是具有较大的抗压强度，而抗弯、抗剪强度较低。
当基础在外力作用下，基础底面将承受地基的反力，工作条件象个倒置的两边外伸的悬臂，这种结构受力后，在靠近柱、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或剪切破坏，因此，设计时必须保证发生在基础的拉应力和剪应力不超过相应的材料强度设计值。
这种保证通常是对基础构造的限制来实现的，这种限制通常保证基础每个台阶的宽度与其高度之比都不超过相应的允许值。
每个台阶的宽度与其高度的比值为图2-1中所示α角的正切值，台阶宽度与其高度比值的允许值所对应的角度α称之为刚性角。
不同材料基础台阶的允许宽高比见表2-1，其值与基础材料及基底反力大小有关。
在这样的限制下，基础的高度相对都比较大，几乎不发生挠曲变形，这种由素混凝土、砖、毛石等材料砌筑、其高度由刚性角控制的基础称之为刚性基础，或称无筋扩展基础。
刚性基础除了有以上所述刚性角的限制之外，在砌筑材料方面也有一定要求。
1.砖和砂浆砖和砂浆砌筑基础所用砖和砂浆的强度等级，根据地基土的潮湿程度和地区的严寒程度而要求不同。
地面以下或防潮层以下的砖砌体，所用材料强度等级不得低于表2-2所规定的数值。
(a) (b)图2-1无筋扩展基础构造示意d—柱中纵向钢筋直径表2-1无筋扩展基础台阶宽高比的允许值注：1、k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、对混凝土基础当基础底面处的平均压力值超过300kPa时，沿应进行抗剪验算。
2.石料料石（经过加工，形状规则的块石）、毛石和大漂石有相当高的抗压强度和抗冻性，是基础的良好材料。
特别在山区，石料可以就地取材，应该充分利用。
刚性基础与扩展基础PPT
1. 地基抗水平滑移的稳定性检算
对于承受水平力相对较大的基础应考虑检算其抗滑移 的稳定性（主要是桥台、挡墙的基础）。
检算采用安全系数法，相应的公式为：
K (F G) f H
公式中各项的含义见p. 43.
（2-25）
2. 基础的抗倾覆稳定性检算
对于承受较大力矩的基础应考虑检算其抗倾覆的稳定 性（主要是桥台、挡墙的基础）。
1. 地基的类型
地基
天然地基
人工地基
土质地基
岩石地基 土岩组合地基
一般土质地基 特殊土质地基
换填地基 强夯地基 压实地基 灌浆地基 复合地基
. 基础的类型
基础
浅基础
深基础
刚性基础
（无筋扩展基础）
柱下独立基础 墙下条形基础
钢筋混凝土 扩展基础
柱下条形基础 筏板基础 箱形基础
柱下独立基础 墙下条形基础
（2-6）
当需要满足抗震设防要求时，应按相关规定进行检算。 （见第9章）
公路桥涵的相关规定见教材p. 35。
2-3-1 按土的抗剪强度指标确定
按土的抗剪强度指标可以由理论公式计算出地基的 极限承载力，引入安全系数或分项系数后可得到地基的 容许承载力（承载力特征值）。安全系数通常可以取为 2~3。
常用的理论公式是魏西克公式和汉森公式。
刚性基础的构造要求主要是对于基础刚性角（或者是 基础台阶宽高比）的要求。表2-1列出了建筑工程对于基础 台阶宽高比的允许值，桥梁工程则直接限制刚性角。
刚性角的定义见图2-1。限制基础刚性角的主要目的是 防止基础发生弯曲破坏。
图2-1 刚性基础的构造
2-1-3 钢筋混凝土扩展基础的构造要求
1. 材料与应用范围 2. 墙下钢筋混凝土条形基础的构造要求 3. 柱下钢筋混凝土独立基础的构造要求
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考虑地基基础上部结构相互作用的影响
浅基础的设计，不能离开地基条件孤立地进行，故常 称为地基基础设计。 地基基础设计是建筑物结构设计的重要组成部分。基
础的型式和布置，要合理地配合上部结构的设计，满足建
筑物整体的要求，同时要做到便于施工、降低造价。
天然地基上结构较简单的浅基础，最为经济，如能满
足要求，宜优先选用。天然地基、人工地基上浅基础设计
（1）扩展基础
• 上部结构通过墙、柱等承重构件传递的荷载， 在其底部横截面上造成的压强通常远远大于 地基的承载能力。这就要求在墙、柱之下设 置水平截面向下扩大的基础。 • 扩展基础以使从墙或柱传递下来的荷载扩散 分布于扩大后的基础底面，使之满足地基承 载力和变形的要求。 • ①无筋扩展基础(刚性基础) • ②钢筋混凝土扩展基础
• 如果地基土很软，基础在宽度方向需进一步 扩大面积，同时又要求基础具有空间的刚度 来调整不均匀沉降时，可在柱下纵、横两个 方向均设置条形基础，成为十字型基础。这 是房屋建筑常用的基础形式，也是一种交叉 条形基础。
柱下十字交叉基础
纵向条形基础
横向条形基础
•具 有 良 好 的 调 整 不 均匀沉降的能力
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。
上述浅基础设计的各项内容是相互关联的， 设计时可按上述顺序，首先选择基础材料、类型 和埋深，然后逐项进行计算，如果发现前面的选 择不妥，则需修改设计，直至各项计算均符合要 求，各数据前后一致为止。 必须强调的是：地基基础问题的解决，不宜
联合基础
墙下联合基础
联合基础类型
柱下联合基础
（4）条形基础
• 条形基础分为墙下条形基础和柱下条形基础。 • 墙下条形基础是挡土墙下或涵洞下常用的基 础形式。 • 有时为了增强桥柱下基础的承载能力，将同 一排若干个柱子的基础联合起来，也就成为 柱下条形基础。
墙下条形基础
柱下条形基础
（5）柱下十字交叉基础
的原则和方法基本相同，只是采用人工地基上的浅基础方
案时，尚需对选择的地基处理方法进行设计，并处理好人
工地基与浅基础的相互影响。
• 设计浅基础一般要妥善处理下列几方面问题： • 1．充分掌握拟建场地的工程地质条件和地 基勘察资料。 • 2．了解当地的建筑经验，施工条件和就地 取材的可能性，并结合实际考虑采用先进的施工 技术和经济、可行的地基处理方法。 • 3．选择基础类型和平面布置方案，并确定 地基持力层和基础埋置深度． • 4．按地基承载力确定基础底面尺寸，进行 必要的地基稳定性和变形验算。 • 5．以简化的、或考虑相互作用的计算方法 进行基础结构的内力分析和截面设汁。
平板式 图2-6 筏板基础
梁板式
（7）箱形基础
• 为增大基础刚度，可将基础做成由钢筋混 凝土顶板、底板及纵横隔墙组成的箱形基 础，它的刚度远大于筏板基础，而且基础 顶板和底板间的空间常可利用作地下室。 它适用于地基较软弱 , 土层厚，建筑物对 不均匀沉降较敏感或荷载较大而基础建筑 面积不太大的高层建筑。
第二章
• 第一节 • 第二节 • 第三节 概述
刚性基础与扩展基础
天然地基上浅基础的类型、构造 基础埋置深度的选择
• 第四节 浅基础的地基承载力的确定
• 第五节 • 第六节 刚性扩大基础的设计与计算 钢筋混凝土扩展基础的设计与计算
第一节
概述
• 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。
②钢筋混凝土扩展基础
钢筋混凝土扩展基础系指柱下钢筋混凝土独立基础和 墙下钢筋混凝土条形基础。 钢筋混凝土扩展基础主要是用钢筋混凝土浇筑，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，故适宜于需要“宽基浅埋”的 场合下采用。 当基础埋深和底面尺寸确定之后，即可计算基础内力， 以便设计基础截面。此时如按直线分布假设计算基底反力， 则应不计基础和其上土的重量 (G)所引起的反力。这样得 到的是用于计算内力的基底净反力。钢筋混凝土扩展基础 高度和变阶处的高度应按现行《混凝土结构设计规范》进 行受冲切和受剪承载力计算确定。
• 刚性基础（无筋扩展基础）
• 适用性：一般可作为六层或六层以下（三合 土基础不宜超过四层）的一般民用建筑基础 或砌体承重的轻型厂房基础。
• 具体类型：墙下刚性条形基础、柱下刚性独 立基础。
刚性基础构造示意图
• （2）柔性基础：基础在基底反力作用下，在 悬出部分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 在悬出部分断面开裂甚至断裂，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。 • 材料：钢筋混凝土。 • 总特点：具有较好的抗剪能力和抗弯能力， 强度高、耐久性和抗冻性好，自重相对刚性 基础小。
• 刚性基础的特点：稳定性好、施工简便、能 承受较大的荷载。它的主要缺点是自重大， 并且当持力层为软弱土时，由于扩大基础面 积有一定限制，需要对地基进行处理或加固 后才能采用，否则会因所受的荷载压力超过 地基强度而影响建筑物的正常使用。所以对 于荷载大或上部结构对沉降差较敏感的建筑 物，当持力层的土质较差又较厚时，刚性基 础作为浅基础是不适宜的。
单纯着眼于地基基础本身，按常规设计时，更应
把地基、基础与上部结构视为一个统一的整体，
从三者相互作用的概念出发考虑地基基础方案。
第二节
天然地基上浅基础的类型、构造
• 浅基础常用类型、适用条件及构造 • （一）据受力条件及构造分类 • （二）按材料分类 • （三）按构造分类
（一）据受力条件及构造分类
• 柔性基础具体类型：钢筋混凝土独立基础、 墙下钢筋混凝土条形基础、（前两种又叫
扩展基础）柱下钢筋混凝土条形基础、十
字交叉钢筋混凝土条形基础、筏板基础、
箱形基础。
（二）按材料分类
（二）、按材料分类
砖基础 毛石基础
砼基础
毛石砼基础 钢筋砼基础
砖基础
毛石基础
砼基础
毛石砼基础
（三）按构造分类 • • • • • • • • （1）扩展基础 （2）独立基础 （3）联合基础 （4）条形基础 （5）柱下十字交叉基础 （6）筏形基础 （7）箱形基础 （8）壳体基础
由于荷载在壳体内主要引起轴向压力，故对于抗 压性能较好的砖、石和混凝土等材料而言，采用 壳体结构更能适应材料的特性。
第三节
基础埋置深度的选择 F
d
埋深
G
持力层（受力层）
下卧层
• 基础的埋置深度：从设计地面线到基础底面 的距离。 • 软弱下卧层：位于持力层以下，且承载力小 于持力层承载力的土层。
• 持力层：直接支承基础的土层。 • 基础埋深大小关系地基的可靠性、施工的难 易程度、工期的长短以及造价的高低。
柱下钢筋混凝土独立基础
墙下钢筋混凝土条形基础
（2）独立基础
独立基础：是配置于整个结构物之下的无筋 或配筋的单个基础。 独立基础是柱式桥墩和房屋建筑常用的基础 形式之一。它的纵横剖面均可砌筑为台阶式， 但柱下独立基础用石或砖砌筑时，则在柱子与 基础之间用混凝土墩连接。
•单独基础
（3）联合基础 当为了满足地基土的强度要求，必须扩大 基础平面尺寸，而扩大结果与相邻的单个 基础在平面上相接甚至重叠时，则可将它 们连在一起成为联合基础。
（1）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 ，此时基础的悬 出部分断面，相当于承受着强度为 的均布荷 载的悬臂梁，在荷载作用下，悬出部分断面将 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，悬出部分断面不 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。
（6）筏形基础 • 当立柱或承重墙传来的荷载较大，地基土质软 弱又不均匀，采用单独或条形基础均不能满足 地基承载力或沉降的要求时，可采用筏板式钢 筋混凝土基础，这样既扩大了基底面积又增加 了基础的整体性，并避免建筑物局部发生不均 匀沉降。 • 筏板基础在构造上类似于倒置的钢筋混凝土楼 盖，它可以分为平板式（图2-6a）和梁板式 （图2-6b）。平板式常用于柱荷载较小而且柱 子排列较均匀和间距也较小的情况。
合考虑地基的地质、地形、水文条件，当地的冻结深度、
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。
扩展基础
墙下条形 基础
柱下独立 基础
扩 展 基 础
墙下钢筋混 凝土条形 基础
无筋扩展基础
钢筋混凝土扩展基础
柱下钢筋混 凝土独立 基础
①无筋扩展基础(刚性基础)
• 无筋扩展基础系指由砖、毛石、混凝土、灰 土和三合土等材料组成的墙下条形基础或柱 下独立基础。 • 无筋扩展基础的优点是：材料具有较好的抗 压性能，稳定性好、施工简便、能承受较大 的荷载，所以只需地基承载力能满足要求， 适用于多层民用建筑和轻型厂房。当基础较 厚时，可在纵横两个剖面上都做成台阶形， 以减少基础自重，节省材料。
无筋扩展基础的主要缺点是：自重大，并且当持力层为 软弱土时，由于扩大基础面积有一定限制，需要对地基进行 处理或加固后才能采用，否则会因所受的荷载压力超过地基 承载力而影响结构物的正常使用。 所以对于荷载大或上部结构对差异沉降较敏感的结构物， 当持力层土质较差又较厚时，无筋扩展基础作为浅基础是不 适宜的。 无筋扩展基础的材料虽具有较好的抗压性能，但其抗拉、 抗剪强度却不高。设计时必须保证发生在基础内的拉应力和 剪应力不超过相应的材料强度值。这种保证通常是通过对基 础构造的限制来实现的，即基础每个台阶的宽度与其高度之 比（宽高比）都不得超过规范规定的台阶宽高比的允许值。 所以无筋扩展基础设计时一般先选择适当的基础埋置深 度和基础底面尺寸。