第二章 浅基础地基计算

准永久值实际上是考虑了可变荷载作用的时间间歇性 和分布的不均匀性的一种折减。 准永久值等于荷载标准值乘以准永久值系数ψq（小于 1.0） 7
2、荷载的代表值(续)：
(3)组合值：对可变荷载，使组合后的荷载效应在设计基 准期内的超越概率，能与该荷载单独出现时的效应概率趋 于一致的荷载值；或使组合后的结构具有统一规定的可靠 指标的荷载值。
5、几种荷载组合在地基基础设计中的应用
地基基础设计所采用的荷载效应最不利组合与相应 的抗力限值通常按下列规定：
按地基承载力确定基础底面积及埋深级配按单桩承载力确定桩 数时，荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。 相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值； 计算地基变形时，荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应 的准永久组合，不应计入风荷载和地震作用。相应的限值应为 地基变形允许值； 计算挡土墙的土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷载效 应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分项系数 均为1； 在确定基础或承台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构 内力、确定配筋和验算材料强度时，荷载效应组合和相应的基 底反力，采用承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用 相应的分项系数。 基础裂缝验算，应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合 12
i =1 n
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(4)基本组合：承载能力极限状态计算时，永久作用与可变 作用的组合。 承载能力极限状态下，对于可变荷载控制的基本组合，荷 载效应组合的设计值应按下式计算：
S = γ G SGk + γ Q1SQ1k + ∑ γ Qiψ ciSQik
i=2 n
γG 、γQi ：分别为永久荷载、可变荷载的分项系数
基础工程设 计原理
主讲教师： 贾敏才
办 公 室：岩土大楼614
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第二章 浅基础地基计算
第一节 概述 第二节 基础工程设计基本原理 第三节 浅基础的类型 第四节 基础的埋置深度 补充材料 地基承载力(土质学与土力学 第九 章) 第五节 地基承载力的确定 第六节 地基承载力的验算及基础底面尺寸的 确定 第七节 地基的变形验算 第八节 地基基础的稳定性验算 第九节 减轻不均匀沉降危害的措施
二、地基基础设计的技术要求及原则
1、基本原则
《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001)总则 中指出，建筑结构应满足下列要求： （1）安全性：建筑结构应能承受在正常施工和正常使用 过程中可能出现的各种情况，在偶然事件发生时及发生 后，仍能保持必需的整体稳定性； （2）适用性：建筑结构在使用过程中应具有良好的工作 性能； （3）耐久性：建筑结构在正常维护条件下，应能完好地 使用到设计所规定的年限。 建筑物地基承受上部结构及基础传来的全部荷载。因 此，地基计算的基本原则应从保证上部结构的安全性、 适用性和耐久性来考虑。
s ≤ [s ]
(3)基础结构要求：基础结构应有足够的强度、刚度、耐久 性及抗裂。 14
三、地基基础设计方法
根据对荷载效应和地基承载力的取值方法不同， 地基基础设计有三种设计表达式： (1)容许承载力法 取荷载标准值（组合），安全度用承载力特 征值或允许承载力值控制；
pk ≤ f a
式中：pk －作用于地基土上的平均总压力,kPa； fa －修正后的地基承载力特征值（允许值）,kPa
注意：在这种设计中，工程的安全性和可靠性是无 定量的概念的，是一种经验的设计方法。
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三、地基基础设计方法（续）
(2)安全系数法
取荷载标准值（组合），地基承载力为极限 承载力，安全度用安全系数K控制：
fu pk ≤ K
式中：pk－基础底面处的平均压力标准值, kPa； fu－地基极限承载力, kPa； K－安全系数。 注意：在这种设计中，工程安全程度用单一的安全系 数K（不随荷载和抗力离散性而变化）表示，但这 一安全系数反映多大的失事概率是不得而知的。 16
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4、荷载组合 荷载组合是指按极限状态设计时，为保证结构的 可靠度而对同时出现的各种荷载设计值的规定。 在地基基础设计，常采用如下几种荷载组合：
(1)标准组合：按正常使用极限状态计算时，采用标准 值或组合值为荷载代表值的组合。 正常使用极限状态下，对于标准组合，荷载效应组合的 设计值应按下式计算：
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第一节 概述
一、基本概念
浅基础 基础 深基础 天然地基 地基 人工地基 地基 上部结构 基 础
持力层 下卧层
二、 浅基础的荷载传递
荷载 上部结构 基础 基底压力 地基 (应力和变形 ) 3
三、地基基础设计应考虑的主要因素
基础具有承上启下的作用，一方面，基础处于上 部结构荷载及地基反力的共同作用之下，承受由 此而产生的内力（ 弯矩、 剪力、 轴力和扭矩 等）； 另一方面，基础底面的反力则作为作用 在地基上的荷载，使地基产生应力和变形。因而 基础设计又称为地基基础设计，包括：地基计算 （稳定性和变形）和基础结构设计（强度、刚度、 耐久性） 。 因此，进行地基基础设计时，应结合规范规定， 综合考虑建筑物使用要求、上部结构特点、地基 土体条件、环境条件、施工条件、工期条件和经 济性等因素影响。 4
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六、浅基础设计步骤
收集并分析相关资料，进行现场勘察； 选择基础的结构类型和建筑材料； 选择持力层，决定合适的基础埋置深度； 确定地基的承载力； 根据地基的承载力和作用在基础上的荷载组合， 初步确定基础的尺寸； 根据地基基础设计等级进行必要的地基验算。依据 验算结果，必要时需修改基础尺寸甚至埋置深度； 进行基础结构设计及验算 编制基础的设计和施工图纸。
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2、技术要求 地基基础设计应满足以下技术要求:
(1)地基强度和稳定性要求：地基土抵抗剪切破坏和防止丧 失稳定，应具有足够的安全度，其设计通式为：
p≤ f
式中： p －作用于地基土上的平均总压力，kPa ； fa －地基抗力，kPa。 (2)地基变形要求：地基变形量s应小于地基允许变形值[s] ：
S = S Gk + SQ1k + ∑ψ ciSQik
i =2
n
SQ1k: 在所有可变荷载效应中起控制作用的荷载效应 ψc：可变荷载的组合值系数
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4、荷载组合（续）
(2)频遇组合：按正常使用极限状态计算时，对可变荷载 采用频遇值或准永久值为荷载代表值的组合。 正常使用极限状态下，对于频遇组合，荷载效应组合的 设计值应按下式计算：
17Байду номын сангаас
四、地基基础设计等级（GB50007- 2002）
我国的《建筑地基基础设计规范》（GB50007- 2002） 规定：
根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及由于地基 问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度，将地基基础 设计分为甲、乙、丙三个设计等级，设计时应据具体情况，按 照地基基础设计等级进行地基基础设计。 所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定； 设计等级为甲级、乙级的建筑物，均应按地基变形设计； 部分设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算，但特殊情 况下，仍应作变形验算； 对经常受水平荷载作用的建筑物及斜坡上或边坡附近的建 筑物和构筑物，尚应验算其稳定性。 基坑工程应进行稳定性验算 当地下水埋藏较浅，建筑地下室或地下构筑物存在上浮问 题时，尚应进行抗浮验算。 18
当结构承受两种或两种以上的可变荷载时，应采用荷载 的组合值。 组合值等于荷载标准值乘以组合值系数ψc（小于1.0）
(4)频遇值：对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总 时间为规定的较小比率或超越概率为规定频率的荷载值。 频遇值等于荷载标准值乘以频遇值系数ψf （小于1.0）
3、荷载的设计值：荷载代表值与荷载分项系数γ的乘积。
S = SGk +ψ f 1SQ1k + ∑ψ qiSQik
i=2 n
ψf、ψq：分别为可变荷载的频遇值系数、准永久值系数
(3)准永久组合：按正常使用极限状态计算时，对可变荷 载采用准永久值为荷载代表值的组合。 正常使用极限状态下，对于准永久组合，荷载效应组合 的设计值应按下式计算：
S = SGk + ∑ψ qiSQik
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3.
二、无筋扩展基础
无筋扩展基础：通常是由砖、块石、毛石、素砼、三
合土和灰土等材料做成的墙下条形基础或柱下独立基础。
优点：材料具有较好的抗压性能，稳定性好、施工简便、
造价低、能承受较大的竖向荷载。
缺点：自重大、材料抗拉、抗剪强度低，受构造限制，
一般基础的相对高度都比较大，基础埋深相对比较大， 因此为节省材料和减轻自重，基础常做成台阶形。
承载能力极限状态下，对于永久荷载控制的基本组合，荷 载效应组合的设计值应按下式计算（也可取1.35倍荷载效 n 应标准组合值）：
S = γ G SGk + ∑ γ Qiψ ciSQik
i =1
(5)偶然组合：承载能力极限状态计算时，永久作用、可变 作用和一个偶然的组合。 对于偶然组合，计算荷载效应组合的设计值时，偶然荷载的 代表值不乘分项系数，其他荷载可按实测或经验取代表值。 11
三、地基基础设计方法（续）
(3)分项系数法 取荷载设计值，地基承载力为极限承载 力，安全度用分项系数控制：
γ 0S ≤ R
R = Ru / γ R
式中： S －荷载效应基本组合或偶然组合的设计值 R －抗力设计值
注意：这种设计是以概率理论为基础的极限状态设计方法， 也称可靠度设计方法，工程安全程度用分项系数γ(与变异 系数与可靠度指标有关）表示，因岩土性质的变异性很 大，其抗力指标统计量尚少，短期内完全应用有一定困 难，目前地基承载力计算仅上海和港口地基规范采用该法。
2、荷载的代表值：
荷载的代表值：设计中用以验算极限状态所采用的荷载量 值。为更确切地反映其在设计中的特点，荷载可据不同设 计要求，规定不同的代表值，目前规范有以下四种代表值 (1)标准值：荷载基本代表值，为设计基准期(为确定可变 荷载代表值而选用的时间参数)内最大荷载统计分布的特征值 （如均值或某个分位值），以下标K表示。 (2)准永久值：在设计基准期内，其超越的总时间约为设 计基准期一半的荷载值。