第2章 刚性基础与扩展基础

2.刚性基础与扩展基础
2. 刚性基础与扩展基础
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2.刚性基础与扩展基础
内容提要
 地基基础设计
 基础结构构造要求  基础埋置深度的选择  地基承载力的确定方法  浅基础的设计计算（地基承载力
与变形验算）
2
2.刚性基础与扩展基础
2.1 概

述
地基基础设计应满足以下要求： 安全度（地基不能坏） 。
标贯试验 得标贯击 数N′
N  N '
修正后得标准贯 入击数N，查表 得承载力标准值
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2.刚性基础与扩展基础
其他原位测试—按静力触探试验
比贯入阻力：
Q Qc  Q f ps   A A
根据比贯入阻力查经验 表格或由经验公式计算
确定承载力特征值
图2.14 静力触探示意图
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2.刚性基础与扩展基础
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2.刚性基础与扩展基础
2.1.2 钢筋混凝土扩展基础构造要求
 混凝土强度等级不宜低于C20。  根据经验，初选时基础的高度一般大于或等于b/8。  当地基软弱或承受差异荷载时，为增强基础的整体
性和抗弯能力，可采用带肋基础。肋部纵向筋和箍筋 按经验确定。
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2.刚性基础与扩展基础
2.1.2 钢筋混凝土扩展基础构造要求
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2.刚性基础与扩展基础
2.3 地基承载力
确定地基承载力的常用方法：

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
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2.刚性基础与扩展基础
2.3.1 按土的抗剪强度指标确定
A fa   pu   u  pu KA
 冷藏库、高温炉窑，应考虑热传导引起地基土因低温
而冻胀或因高温而干缩。
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2.刚性基础与扩展基础
 相邻建筑物影响：  新基础底面不宜超过原有
基础的埋深；
 新基础底面低于原有基础，
H
要求满足一定间距，两基 础间保持一定净距约为基 础底面高差1-2倍。  不能满足以上条件时，进 行支护，严格控制水平位 移。
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2.刚性基础与扩展基础
工程地质条件
 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，可做成台阶 形。  地基土水平向分布不均时，同一建筑物埋深可不相同。  避免基础一部分放置基岩上，一部分放置土层中。
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2.刚性基础与扩展基础
 
 水文地质条件
基底应尽量放在地下水位以上，减少开挖降水费用；
2.1 概

述
设计内容：
1. 选择基础材料、构造类型； 2. 选择基础埋深，根据基础埋深，确定承载力；
3. 根据承载力确定基础底面积，验算变形、稳定性；
如有软弱下卧层要进行验算；
4. 基础内力分析，截面计算，确定基础高度，材料强
度（砼标号、截面尺寸、配筋）。 5. 出施工图。
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2.3.2 按地基载荷试验确定
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

s
s
按载荷试验确定地基承载力
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
2.1.2 钢筋混凝土扩展基础
 
钢筋混凝土扩展基础（或柔性基础）
适用宽基浅埋
 材料：钢筋混凝土；  受力特点：抗弯、抗剪性能良好、有挠曲变形；  结构特点：底板高度小（经济），适应地基承载力
低的地基条件。
 与刚性基础区别:有配筋，不完全依赖砼去承担弯
曲应力。
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2.刚性基础与扩展基础
2.1.2 钢筋混凝土扩展基础构造要求
2.3.3 按地基规范承载力公式确定


GB50007(建规)推荐的公式 条件：荷载偏心距e<0.033b(b为偏心方向基础边长)
f a  M bg b  M d g m d  M cCk
fa —由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值； Mb、Md、Mc—承载力系数，由jk查规范表； b —基础底面宽度； jk、ck—基底下一倍短边宽深度范围内土的内摩擦角 及粘聚力标准值； g —基础底面以下土的重度，水下取浮重度； gm—基础埋深范围内各层土的加权平均重度。
水分的迁移和补充（冰夹层）
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 地基冻融条件
 
考虑冻融条件，基底置于标准冻深以下 对季节性冻土的设计冻深：公式2-3
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 地基冻融条件
 基底下允许一定厚度冻土层时，基础最小埋深dmin
dmin  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
L>(1~2) H
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场地环境条件
 基本要求：  除岩石外，基础埋深不小于 50cm（表土 扰动，植物，冻融，冲蚀）；  基础顶距离土表大于10cm，利于保护；
 桥梁基础要求在冲刷深度以下。
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场地环境条件
位于稳定坡顶的建筑物，为确保土坡稳定，基

《公路桥涵地基与基础设计规范》要求：
p  [ fa ] pk max  rR [ f a ]
p—基底平均压应力
[fa]—修正后的地基承载力容许值
pmax—基底最大压应力 rR—地基承载力容许值抗力系数
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2.刚性基础与扩展基础
2.3 地基承载力
影响因素：
 地基土的成因与堆积年代  地基土的物理力学性质  地下水  上部结构情况
2.1 概
述
 
无筋扩展基础（或刚性基础） 适用低矮（<6层），地基承载力较高的建筑；
 砌筑材料：由素混凝土、砖、毛石、灰土和三合土等；
 受力特点：抗压性能好、而抗弯抗剪性能差，刚性大，挠
曲变形小；
 结构特点：稳定性好、施工方便、可承受较大荷载； 自重大、对地基承载力要求高、不适于浅埋。
 构造要求：满足台阶的容许宽高比或刚性角的要求。
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2.刚性基础与扩展基础
2.3 地基承载力—基本验算

《建筑地基基础设计规范》要求:
pk  f a pk max  1.2 f a
pk—相应于荷载效应标准组合时基底平均压力
pkmax—相应于荷载效应标准组合时基底边缘最大压力 fa —修正后的地基承载力特征值
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2.刚性基础与扩展基础
2.3 地基承载力—基本验算
2.1.1 刚性基础构造要求
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
2.1.2 钢筋混凝土扩展基础

墙下钢筋混凝土条形基础
 砌体承重墙体及挡土墙、涵洞下常采用
的基础形式

柱下钢筋混凝土独立基础
 建筑物中的柱、桥梁中的墩常用基础形式
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2.刚性基础与扩展基础
1﹕1.50 1﹕1.50
— —
灰土基础
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
三合土基础
1﹕1.50
1﹕1.20
—
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2.刚性基础与扩展基础
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。
 
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2.刚性基础与扩展基础
地基冻融条件
 冻土
 多年冻土（冻结时间2年）  季节性冻土  冻土危害：冻胀和融陷  发生冻胀的条件： 内因 外因 （1）土的条件 （2）温度条件 （3）水力条件 一般是细颗粒土 低于冻结温度
础边缘距土坡边缘要有一定距离。
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2.刚性基础与扩展基础
对于坡高H≤8m，坡角β≤45°，且b≤3m，a≥2.5m 时，基础埋深d应符合下列条件时，可以认为已满足 稳定要求：
 条形基础  矩形基础
a  3.5b  d / tan 
a  2.5b  d / tan 
d
图2.7 土坡坡顶处基础的埋深
 砌体承重墙体及挡土墙、涵洞下常采用的基础形式
图2.3
墙下钢筋混凝土扩展基础
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（a）无肋；（b）有肋
2.刚性基础与扩展基础
2.1.2 钢筋混凝土扩展基础构造要求
建筑物中的柱、桥梁中的墩常用基础形式
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
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2.刚性基础与扩展基础
质量要求 pk≤100 C15混凝土 1﹕1.00
100＜ pk≤200 1﹕1.00
200＜ pk≤300 1﹕1.25
毛石混凝土 基础 砖基础
毛石基础
C15混凝土 砖不低于MU10,M15砂浆
M15砂浆
1﹕1.00 1﹕1.50
1﹕1.25 1﹕1.25
1﹕1.25 1﹕1.50
1﹕1.50 1﹕1.50
 锥形基础边缘高不宜<200mm，坡度i≤1:3；小于 250mm时可做成等厚板。阶梯形基础每阶高宜为 300～500mm。
 垫层厚度一般为100mm，垫层混凝土强度等级一般
为C10 。  底板受力钢筋最小直径不宜<10mm，间距不宜 >200mm和<100mm。纵向分布筋直径≮8mm，间距 ≯300mm。 有垫层时混凝土的净保护层厚不宜<40mm，无垫层 时不宜<70mm。
2.2 基础埋置深度的选择

基础埋深的定义
基础底面到室外设计地 面的距离。
一般自室外地面标高
算起；
填方区自填土面算起； 若填土在上部结构施
持 力 层
工后完成，则应自天然 地面算起。
图2.5
下
卧
层
基础埋置深度示意
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2.刚性基础与扩展基础
2.2 基础埋置深度的选择
选择基础埋深的实质 选择合适的地基持力层
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2.刚性基础与扩展基础
2.1.1 刚性基础构造要求

刚性角(宽高比)：
bi  t an Hi
bi — 任一台阶宽度(m); Hi — 相应台阶高度(m); tanα— 台阶宽高比的允许值，参照下述规范表格经验 值选用
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2.刚性基础与扩展基础
刚性基础台阶宽高比允许值
台阶宽高比允许值
基础材料 混凝土基础
 地基冻融条件
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2.刚性基础与扩展基础
建筑结构条件
 建筑物的用途、结构类型、荷载对基础埋深的影响：
 设有地下室等建筑物的基础，基础埋深要求能为其提
供足够的空间。
 地下有管道时，基础埋深应低于管道深度，以防影响
管道维修使用。
 承受风力、地震力等水平力的高层建筑，埋深应满足
稳定性，提供足够的抗拔力。

 选择基础深度的原则
安全可靠前提下，尽量 浅埋
一般要求：最小埋深
持 力 层
0.5米（岩石地基除 外），且基顶低于室外 地面0.1米。
下
卧
层
图2.5 基础埋置深度示意
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2.刚性基础与扩展基础
2.2 基础埋置深度的选择
 应考虑因素：
 建筑结构条件
 场地环境条件
 工程地质条件
 水文地质条件
(a)低压缩性土；（b）高压缩性土
同一土层参加统计的试验点不应少于三点，符合要 36 求后，取该平均值作为地基承载力特征值fak
2.刚性基础与扩展基础
其他原位测试方法——标准贯入试验
方法：(1)钻孔，贯入器放入孔底； (2)63.5kg重锤以76cm高度自由下落将贯入器击入土 中15cm;
(3)记录继续打入30cm的锤击数N′
 防止地基剪切破坏和丧失稳定性，应具有足够
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 控制地基的变形量，不超过允许值，以免引起
基础和上部结构的破坏，或影响建筑物使用和 外观。
 应满足基础结构的强度、刚度、耐久性。
满足上述要求的方案可能不止一个，这时要 根据经济指标以及施工条件等各方面因素来进行 比较，确定出最合理方案。
3
2.刚性基础与扩展基础
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2.刚性基础与扩展基础
 承载力的修正（建规）：
 宽度与深度修正条件：b>3m, d>0.5m；
 修正后的地基承载力特征值fa为：
fa  fak hbg (b  3) hd g m (d  0.5)
计算步骤：按规范确定标准Zo—冻土分类（P243）— 查表得影响系数 —计算设计冻深—查表确定hmax— 计算dmin
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2.刚性基础与扩展基础
2.3 地基承载力

定义：地基土单位面积上承受荷载的能力
   
三个问题 地基承载力的基本概念及基本验算 影响地基承载力大小的因素 确定地基承载力的方法
pu—地基极限承载力
A'—与土接触的有效基底面积
A —基底面积
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2.刚性基础与扩展基础
2.3.2 按地基载荷试验确定
规范规定甲级必须进行 该法优点：成果可靠 该法缺点：费时、耗资
图2.11
载荷试验示意图（堆载）
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2.3.2 按地基载荷试验确定
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2.刚性基础与扩展基础