第二章浅基础案例

如对条形基础上的框架结构， 设计方法见右图。 • 合理的分析方法应考虑三者 共同作用。（见第三章）
2.1.3 地基基础设计原则及规定
地基基础设计分为三个设计等级：
1、对地基计算的规定
建筑物地基设计的基本要求： 稳定要求：荷载小于承载力（抗力）
地基承载力
与土的强度有关
变形要求：变形小于设计允许值 S[S]
（5）基坑工程应进行稳定性验算； （6）地下水位以下，进行抗浮验算。
2、荷载取值的规定
地基基础设计时，所采用的荷载效应最不利组 合与相应的抗力限值应按下列规定： • （1）按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩 承载力确定桩数时，传至基础底面上的荷载效应应 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。 • （2）计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应 应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合， 不计风荷载和地震作用；相应的限值应地基变形允 许值。
3）确定地基承载力
4）根据地基承载力，确定基础的底面尺寸，必要时 进行下卧层强度验算、地基验算（包括变形与稳定 性验算）；
5）进行基础的结构设计（内力分析、截面计算、同 时满足构造要求）；
6）绘基础施工图，提出施工说明。
2.1.2 浅基础设计方法
• 常规设计方法——上部结构、 基础、地基三者分别进行设 计。
2.2 浅基础的类型
按材料分： 按结构型式分： 刚性基础： 扩展基础 砖基础 （独立基础、墙下条基） 毛石基础 联合基础 混凝土基础 柱下条形基础 毛石混凝土基础 柱下交叉条形基础 灰土或三合土基础 筏形基础 柔性基础： 箱形基础 钢筋混凝土基础 壳体基础
砖 基 础
毛石基础
灰土或三合土基础
毛石混凝土基础
常见基础方案：
天然地基 —— 浅基础 深基础
人工地基—— 浅基础
深浅结合基础（桩—筏、桩箱基础）
合理选择基础方案：
建筑物的用途、设计等级；
建筑布置和上部结构类型；
建筑场地和地基岩土条件； 施工条件、工期、造价。
2.1.1 浅基础的设计内容及步骤
1）选择基础的材料和类型，进行基础平面布置；
2）确定地基持力层，选择基础的埋置深度；
少6组试样，进行统计分析）；
2）承载力与基础尺寸的关系； 3）承载力与埋深的关系； 4）应作变形验算。
2、按地基载荷试验确定：
载荷试验
堆载法
百分表 千斤顶
载荷板
地锚法
0
1
Pcr
比 例 界 限
临 塑 荷 载
Pu
2
极 限 荷 载
P
3
阶段1：弹性段
阶段2：局部塑性区
S
P~S曲线
阶段3：完全破坏段
fk=f f0
fk —承载力标准值 粘性土 粉 土 砂 土 淤 泥
e、IL e、w N63.5 w
来自百度文库
f0—由室内物理力学指标平均值确定的地基承载力基本 值（查表） 变异系数 f—承载力修正系数
2.884 7.918 f 1 2 n n
混凝土基础
扩 展 基 础
a ）钢筋混凝土条形基础 b ）现浇单独基础 c ）预制杯形基础
墙下单独基础
柱下条形基础
柱下十字交叉基础
筏 板 基 础
箱 形 基 础
2.3 基础埋置深度的选择 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， 保护基础面。 3. 桥：要求在冲刷深度以下
I II III IV
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；
3、 地基土的冻胀
冻土
• 多年冻土（冻结时间3年） • 季节性冻土
P u 0 d Nq c Nc
B
q= D q 0d
D d
B I
p A
0
实际地面
r0

III II E
F
C
r

2 ）太沙基公式
被动区
过渡区
刚性核
太沙基极限承载力：
一个半经 验的公式
1 Pu B N q N q c N c 2
3） 斯凯普顿公式 对于饱和软粘土地基 ＝0：
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
土的冻胀性
• 衡量指标
h 平均冻胀率： h
• 冻胀性分类
不冻胀 1% 弱冻胀 1% < 3.5% 冻胀 3.5% < 6% 强冻胀 6% < 12% 特强冻胀 >12%
第二章 浅基础
2.1 概 述
浅基础：通常把位于天然地基上、埋置深度小于 5m的一般基础 ( 柱基或墙基 ) 以及埋置深度虽超 过5m, 但小于基础宽度的大尺寸基础 ( 如箱形基 础 ), 统称为天然地基上的浅基础。
优点：埋置深度较浅，用料较省，无需复杂的施工 设备，在开挖基坑、必要时支护坑壁和排水疏干后 对地基不加处理即可修建，工期短、造价低。
2.4.2 地基承载力特征值的确定
1、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）
f a pu / K
K 2~3
土力学公式： zmax P zmax • Zmax=0 ： 临塑荷载
p d
标 准 冻 深
土 类 别
冻 胀 性
影响系数
4、场地环境条件
• 新旧及相邻建筑物有一定距离。否则要求支护，并 且要严格限制支护的水平位移。
2.4 地基承载力的确定
2.4.1 地基承载力的概念
极限承载力 承载力 容许承载力 承载力设计值(特征值)
通常所说的承载力指容许承载力
2002规范采用地基承载力特征值 f a 的概念： 在保证地基稳定的条件下，使建筑物的 沉降量不超过允许值的地基承载力。
0.7
0.8 0.9 1.0 1.1
250
220 190 180
220
200 170 140 130
200
180 150 120 110
180
160 130 110 100
160
140 110 100 90
（135）
（120） （100） （90） 80
注：1在湖、塘、沟、谷与河漫滩地段新近沉积的黏性土，其工程性质一 般较差；第四纪晚更新世(Q3)及其以前沉积的老黏性土，其工程性质通常 较好；这些土均应根据当地实践经验取值； 2 有括号者仅供内插用。
S≤[S]
（3）表2-2所列范围内设计等级为丙级的建筑物，可不
作变形验算。 如有下列情况之一时，仍应作变形验算： 1）地基承载力特征值小于130kPa，且体型复杂 的建筑； 2）附近有堆载，相邻基础荷载差异较大； 3）软弱地基，偏心荷载；
4）相邻建筑距离过近；
5）填土，自重固结未完成；
（4）对经常受水平荷载作用的高层建筑物、高耸建筑 物以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物， 尚应验算其稳定性。
Mb、Md 、Mc——承载力系数，由 k 查表 b——基底宽度，大于6m按6m考虑， 对于砂土小于3m按3m考虑 ck——基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力
对饱和软粘土，取不排水内摩擦角 u=0 ，则 有短期承载力为：
f a 3.14cu m d
（3）几点说明
1）土的抗剪强度指标取值，应符合规范要求（至
• （3）计算挡土墙土压力、地基或斜坡的稳定及滑坡 推力时，荷载效应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1.0。 • （4）在确定基础或桩台高度、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， 上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力， 应按承载能力极限状态荷载效应的基本组合，采用 相应的分项系数。 当需要验算基础裂缝宽度时，应按正常使用极 限状态荷载效应标准组合。 • （5）由永久荷载效应控制的基本组合值可取标准组 合值的1.35倍。
注意：碎石、砂等中 粒径小于0.075mm的 颗粒含量太高也会导 致冻胀
考虑冻胀的基础埋深
按02规范
dmin zd - hmax
zd: 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： 环 境 北 京 0.8~1.0m 哈尔滨 2.0m 满洲里 2.8m
s1 s2
0
p1 p2
p(kPa)
直 线、曲 线、陡降 直 线、曲 线 、无 陡降
0.015b
s
(mm)
曲 线
P(kPa)
0 0 100 200 300 400 500 600
10
S (mm)
20
30
40
50
承载力特征值fak的确定应符合下列规定：
a）当p—s曲线上有比例界限时，取
该比例界限所对应的荷载值； b）当极限荷载小于对应比例界限的 荷载值的2倍时；取极限荷载值的一半；
沉降计算（分层总和法）
与土的压缩性有关
因此，规范对地基计算作了具体的规定：
（1）所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的 规定，即基础底面的压力应符合下列要求： 当轴心受压时 Pk≤fa Pkmax≤1.2 fa
当偏心受压时 Pk平均≤fa
（2）设计等级为甲级、乙级的建筑物，均应按地基 变形设计。
按土的抗剪强度指标确定承载力公式计算：
（1）地基极限承载力理论公式
fa=pu/K
式中，pu ——地基极限承载力，如前述确定方法
K——安全系数，2~3
（2）按规范推荐的理论公式
fa=Mbb+Md md+Mcck
fa——承载力特征值（设计值）
当荷载偏心距el/30 时，《建筑地基基 础设计规范》推荐 公式
其它控制因素： 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，对桩—筏、桩－箱基
础，不宜小于建筑物高度的1/18~1/20。
• 满足抗滑、抗拔、抗倾复稳定性要求。 • 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

(cot

2
) cot d
c

p q=0d
Pcr = 0 dNq+cNc
• Zmax= B/4 或 B/3 ：
z
M 2
P1/4 = B N1/4+0 d Nq+cNc
P1/3= B N1/3+0 d Nq+cNc
临界 荷载
极限荷载（极限承载力） Pu 计算 1） 普朗德尔-瑞斯纳公式
条形基础下：
普朗德尔-瑞斯 纳公式的特例
P u 5.14c 0 d
矩形基础下：
b d Pu 5c(1 )(1 ) 0 d 5l 5b
斯凯普 顿公式
4） 汉森公式 在原有极限承载力公式上修正： • 基础形状修正 • 深度修正 • 荷载倾斜修正 • 地面倾斜修正 • 基底倾斜修正

c）当不能按上述二款要求确定时， 当压板面积为0.25～0.5m2，可取s/b＝ 0.01~0.015所对应的荷载，但其值不应 大于最大加载量的一半；

同一土层参加统计的试验点不应少于三点，当 试验实测值的极差不超过其平均值的30％时，取 此平均值作为该土层的地基承载力特征值fak。

3、按规范承载力表确定： 查表计算：GBJ7-89 规范
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
我国规范中取：
• 1 通过公式计算
fa=Mbb+Md md+Mcck • 2 通过载荷试验确定
以临界荷载P1/4 为理论基础
• 3 通过经验确定
GBJ7-89 规范： 推荐查表方法
取消了相关表格 GB50007-2002 规范：
表C.2-1 黏性土承载力特征值fak（kPa）_广西岩土规范
液性指数IL 孔隙比e 0.5 0.6 0 380 300 0.25 340 270 0.50 310 250 0.75 280 230 1.00 （250） 210 1.20 — —
(2) 台阶式相连，如山坡上的房屋
• 地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便 于维修
2、 工程地质和水文地质条件
• 满足地基承载力和变形要求； • 软弱下卧层也应满足要求； • 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
h whw
基坑
• 根据土层分布情况确定