基础工程-浅基础设计(2)

c ( b a ) tan
χ ：3 .5 （ 条 形 基 础 ） ，.5 （ 矩 形 基 础 ） 2
水文地质条件

尽量置于地下水位以上 置于地下水位以下时，要考虑：

基坑排水、坑壁围护 涌土、流砂等情况 地下水的腐蚀作用； 上浮托力； 地下室防渗。
h0
h0
b－基础验算底面的最小宽度或直径（m）
粘性土地基承载力不考虑宽度修正,砂土：b>10m，按10m修正
h－基础的埋置深度（m） 1－基底下持力层的容重（kN/m3） 2－基底以上土的容重（kN/m3） K1 K2 －按持力层类确定的宽度和深度修正系数
课堂习题1
已知某拟建建筑物场地地质条件，第一层： 杂填土，层厚1.0m，＝18kN/m3；第二 层：粉质粘土，层厚 4.2m， ＝ 18.5kN/m3，e＝0.92，IL=0.94，地基承 载力特征值fak=136kPa，试按以下基础 条件分别计算修正后的地基承载力特征 值：（1）基础底面为4.0m×6.0m的矩 形独立基础，埋深1.0m；（2）基础底面 为9.5m×36m的箱形基础，埋深3.5m。
2-16





对一级建筑物，确定抗剪强度指标ck，fk，要求采取原 状土样以三轴剪切试验测定； 确定抗剪强度指标ck，fk的试验方法必须和地基土的工 作状态相适应； 仅适用于e≤0.033b的情况，这是因为用该公式确定承 载力时相应的理论模式是基底压力呈条形均匀分布; 按以上承载力确定基础底面尺寸后，还应进行地基变 形特征验算； 当 k 0，增加b对地基承载力的提高无明显效果。
f a r f rk
fa ——岩石地基承载力特征值（kPa)
frk ——岩石饱和单轴抗压强度标准（kPa)
Ψr ——折减系数。根据岩体完整程度等确定
按地基规范承载力表确定

旧规范提供承载力表供查用 新规范将地基承载力地域化，取消承载 力表，但允许制定地方性规范，确定地 基承载力表
w 0

h k
h ——承压水位高度（从承压含水层顶算起）（m）
γ 0——槽底安全厚度范围内土的加权平均重度
k ——系数，一般取1.0，对宽基坑宜取0.7
地基冻融条件


季节性冻土：冬季冻结、天暖解冻。 冻胀产生上抬力，基础可能被上抬；土 层解冻时，土体软化，强度降低，地基 产生融陷。 地基土依据冻前天然含水量，冻结期间 地下水位和平均冻胀率（冻胀试验）可 划分不冻胀、弱冻胀、冻胀、强冻胀和 特强冻胀。
浅基础设计（2）
Shallow Foundation Design（2）
天然地基浅基础设计
1.
（一）
（二） （三）
2. 3.
4.
5. 6. 7. 8.
（四）
（五） （六）
地质勘察，掌握地质资料 选择基础类型、建筑材料和平面布置方案 选择持力层和基础埋置深度 确定地基承载力 按地基承载力确定基础底面尺寸 地基稳定性和变形验算 进行基础结构设计 绘制基础施工图
式中 fa——地基承载力设计值，kPa fak——地基承载力标准值，kPa
ηb、ηd——分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土类查表2-15
γ——基底持力层土的天然重度（地下水位以下的有效重度γ‘）， kN/m3 γm——基底以上埋深范围内土的加权平均重度（该范围内的土层处于水位以下部分有效重度 参与加权平均）， kN/m3
1.《建筑地基规范》承载力表
根据土的物理 力学指标查表 根据野外鉴别结果或标准 贯入、轻便触探试验查表
承载力基本值 f0
统计学回 归修正
承载力标准值 fk
基础深、 宽休正
承载力设计值 f
地基承载力设ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ值

宽度和埋深修正
f a f a k b ( b 3) d m ( d 0 .5)
2.《路桥地基规范》承载力表

确定土的分类 确定土的状态



粘性土：液性指数 砂土：相对密度 碎卵石：密实度 查表：b≤2m，h≤3m

确定土的容许承载力标准值[s0]


确定地基容许承载力设计值[s]
当b>2m， h>3m， h/b≤4时
s s 0 K 1 1 ( b 2 ) K 2 2 ( h 3 )
按地基载荷试验确定
按地基载荷试验确定
规范要求对地基基础设计等级为甲级的建筑物采用荷载试验
通过荷载～沉降曲线来求地基承载力特征值
急性破坏－ 陡降型
渐缓破坏－ 缓变型
(a) fak=p1
(b) fak=p0.02
s=0.01~0.015b
fak=pu/2 (pu<2p1)
载荷试验要求



基坑宽度不应小于承压板的宽度或直径的3倍。 加荷等级不应少于8级，最大加载量不少于荷载设计值 的两倍。 当连续两小时内，每小时的沉降量小于0.1 mm时，则 认为已趋稳定，可加下一级荷载。 终止标准：
容许承载力设计原则是我国最常用的方法之一

概率极限状态设计原则《建筑地基规范》
为保证建筑物的安全使用，地基必须满足两 种极限状态的要求： （1）承载力极限状态： （2）正常使用极限状态
s：地基变形，[s]:地基容许变形
p fa
s s
p:基底平均压力设计值，fa：地基承载力设计值
地基承载力设计值或特征值 f a ：在发挥正常使用 功能时所允许采用的抗力设计值


zs
zw

ze

当建筑基础底面以下允许一定厚度的冻 土层，可用：
d
m in
z d h m ax
h m ax 为 基 础 底 面 下 允 许 残 留 冻 土 层 的 最 大 厚 度
原地面 冻层厚度 残留冻土层 hmax zd 冻结线 地下水位
防冻害措施




在地下水位以上的基础．基础侧面应回填非冻胀性的中砂或粗 砂，其厚度不小于10cm。在地下水位以下的基础，可采用桩 基础、自锚式基础(冻土层下有扩大板或扩底短柱)或采取其他 有效措施。 选择地势高、地下水位低、地表排水良好的建筑场地。对低洼 场地，宜在建筑物四周向外一倍冻深距离范围内，使室外地坪 至少高出自然地面300一500mm。 防止雨水、地表水、乍产废水、生活污水浸入建筑地基，应设 置排水设施。在山区加没截水沟或在建筑物下设置暗沟，以排 走地表水和潜水流。 在强冻胀性和特强冻胀性地基上．其基础结构应设置钢筋混凝 土圈梁和基础梁、并控制上部建筑的长高比，增强房屋的整体 刚度。
冻胀量 冻层厚度 冻深
原地面
冻结线 地下水位
季节性冻土的设计冻深
z d z 0 zs
式中：
zw

ze
zd z0
－设计冻深(m) －标准冻深(m)。系采用在地表平坦、裸露、城市之外 的空旷场地中不小少已10年实测最大冻深的平均值。无 实测资料时，按《建筑地基基础设计规范》“中国季节性 冻土标准冻深线图”采用； －土的类别对冻深的影响系数 －土的冻胀性对冻深的影响系数 －环境对冻深的影响系数
（三）地基承载力

地基承载力的设计原则


总安全系数设计原则 容许承载力设计原则 概率极限状态设计原则

总安全系数设计原则：
p
pu K
式中: p ——基础底面的压力（kPa）;
pu ——地基极限承载力（kPa）;
K ——总安全系数

容许承载力设计原则：
p
p
式中:[p]——地基容许承载力（kPa）
课堂习题2
某建筑物承受中心荷载的柱下独立基础底面尺寸 为2.5m×1.5m，埋深d=1.6m；地基土为粉土， 土的物理力学性质指标：=17.8kN/m3， ck=1.2kPa， fk=22，试确定持力层的地基承载 力特征植。
f a M b b M d m d M cck
P61 例2-3



承压板周围的土体明显侧向挤出 沉降量急剧增大，p-s曲线出现陡降段 在某一级荷载下，24小时沉降速率不能达到稳定标准 相对沉降量s/b>=0.06
岩石地基承载力特征值

岩石地基承载力特征值

极限荷载：规范规定的终止条件荷载时前一级 Min（极限荷载/3 ，比例界限荷载）

依据室内饱和单轴抗压试验确定
（二）基础埋置深度



埋置深度：基础底面至地面的距离 影响因素： 建筑结构与场地环境 工程地质条件 水文地质条件 地基冻融条件
建筑结构与场地环境



建筑结构： 基础形式、地下室、电梯、地下管道 结构物荷载大小和性质： 风荷载、地震荷载 场地环境：原有建筑物的基础
工程地质条件

确定地基承载力设计值

按土的抗剪强度指标确定 按地基载荷试验确定 按地基规范承载力表确定
按土的抗剪强度指标确定
按土的抗剪强度指标确定

临塑荷载：
p1 / 4
1 2
bN qN q cN c
《建筑地基规范》 荷载偏心距
e 0 .0 3 3 b
f a M b b M d m d M cck

持力层：直接支承基础的土层 下卧层：持力层以下的土层 上层土的承载力能满足要求时，应选择 浅埋；若其下有软弱土层时，应验算软 弱下卧层的承载力。 当上层土的承载力低于下层土时，要综 合考虑基础底面积与埋深的关系。
地基土层的组成类型
好土 软土 好土
软土 好土 软土 好土
好土 软土
土坡坡顶处的基础埋深
b——基础底面宽度，b<3m时按3m计， b>6m时按6m计
d——基础埋置深度，d<0.5m时按0.5m计，一般自室外地面标高算起，在填方整平地区， 可自填土地面标高算起。但填土在上部结构施工后完成时，应以天然地面标高算起。对于地下室， 如采用箱形基础或筏板时，基础埋置深度自室外地面标高算起，在其他情况下，应从室内地面标高 算起。