基础工程(同济大学第二版)

基础工程设计原理
Байду номын сангаас
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第三章 浅基础结构设计






第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
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概述 无筋扩展基础 墙下条形基础 柱下独立基础 柱下条形基础 十字交叉条形基础 筏板基础
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第三章 浅基础结构设计
第一节. 概 述
1. 浅基础结构受力
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钢筋混凝土扩展基础(柔性基础)：截面设计验算的内 容主要包括基础底面尺寸、截面高度和截面配筋等。 钢筋混凝土扩展基础的基底面积通常根据地基承载力 和对沉降及不均匀沉降的要求确定； 基础高度由混凝土的抗剪切条件确定； 基础受力钢筋配筋量由基础验算截面抗弯能力确定。

3. 地基反力确定方法
体积比为1：2：4～1：3：6 （石灰：砂：骨料），每层约虚铺220mm， 夯至150mm
1:1.50
1:2.00
－ 11
如验算符合要求，则可采用选定的基础宽度和高度， 否则应调整基础高度重新验算，直至满足要求为止。
(4) 当无筋扩展基础由不同材料叠合而成时，应对叠 合部分作抗压验算。 (5) 对混凝土基础，当基础底面平均压力超过300kPa 时，尚应对台阶高度变化处的断面进行抗剪验算。


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bI VI N 当荷载无偏心时，验算截面的VI可简化为： b
基础有效高度h0（mm）由基础验算截面的抗剪切 条件确定，即 VI 0.7hs f t h0
hs h 0
800
1/ 4
式中 hs 为截面高度影响系数，当h0<800mm时， 取 h0=800mm；当h0>2000mm时，取h0=2000mm； ft 混凝土轴心抗拉强度设计值（kPa）； h0 基础截面有效高度（mm）。 基础高度h为有效高度h0加上混凝土保护层厚度。设 计时，可初选基础高度h=b/8。
Fk (2) 根据地基承载力初步确定基础宽度b。A f d a G
(3) 验算基础宽度是否满足。
b b0 2Htg
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tg ─ 基础台阶宽高比的允许值； 称为刚性角； b2 tg b2 ─基础的外伸长度。 H
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（a） 墙下无筋扩展基础 （b） 柱下无筋扩展基础 图3-1 无筋扩展基础验算
3. 石灰三合土基础
4. 灰土基础
5. 混凝土和毛石混凝土基础
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混凝土基础一般用C15以上的素混凝土做成。
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三、无筋扩展基础的设计计算步骤
(1) 根据构造及建筑模数初步确定基础高度H。
混凝土基础的高度不宜小于 20cm ，一般为 30cm 。对 于石灰三合土基础和灰土基础，基础高度应为15cm的倍 数。砖基础的高度应符合砖的模数，标准砖的规格为 240×115×53 。在布臵基础剖面时，大放脚的每皮宽度 b1和高度h1值见表3-1。
地基反力当用于不同的计算目的时，其取值应有所 区别，例如： 在确定基础底面尺寸或计算基础沉降时，应考虑设 计地面以下基础及其上覆土重力的作用(平均总压力)； 在进行基础截面设计 (基础高度的确定、基础截面配 筋 ) 中，采用不计基础与上覆土重力作用时的地基净反 力计算(地基净反力) 。
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（a） 墙下无筋扩展基础 （b） 柱下无筋扩展基础 图3-1 无筋扩展基础验算
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第三节 墙下条形基础
一、墙下条形基础的设计原则
内力计算：一般可按平面应变问题处理； 在长度方向可取单位长度计算。 截面设计验算内容：主要包括基础底面宽度b、基础高度h 及基础底板配筋等。 基底宽度根据地基承载力要求确定； 基础高度由混凝土的抗剪切条件确定； 基础底板受力钢筋由基础验算截面的抗弯能力确定。 荷载：基础截面设计(基础高度确定、底板配筋)中，应采用 不计基础与上覆土重力作用时的地基净反力计算； 确定基础底面尺寸或计算基础沉降时，应考虑设计地面 以下基础及其上覆土重力的作用，即采用基底总压力。
毛石基础采用的材料采用未加工或仅稍作修整的未风化的 硬质岩石，高度一般不小于20cm。 石灰三合土基础由石灰、砂和骨料加适量的水充分搅拌均 匀后，铺在基槽内分层夯实而成 。三合土的体积配合比为 1∶2∶4或1∶3∶6，在基槽内夯实。 灰土基础由熟化石灰和粘土按比例拌和并夯实而成。常用 的体积配合比有3∶7和2∶8。
1:1.00 1:1.50 1:1.25
1:1.25 1:1.50 1:1.50
1:1.50 1:1.50 －
毛石基础
灰 土 基 础
体积比为3：7或2：8的灰土，其最小干密度： 粉土1.55t/m3 粉质粘土1.05t/m3 粘土1.45t/m3
1:1.25
1:1.50
－
三合土基础 2015/12/12
二、无筋扩展基础的构造要求
刚性基础应按其材料特点满足相应的构造要求。
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1. 砖基础
砖基础采用的砖强度等级应不低于 MU10 ，砂浆不低于 M5 ，在地下水位以下或地基土潮湿时应采用水泥砂浆砌筑。 基础底面以下一般先做100mm厚的混凝土垫层，混凝土强度等 级为C10。
2. 毛石浆砌基础
5. 设计理论简介
常规设计法：一般工程中常用的设计方法； 共同作用设计方法：尚未推广至常规的工程设计中，但 是，是今后地基基础设计的发展方向。 2015/12/12 5
在目前工程设计中，通常把上部结构与地基基础分离 开来进行计算，视上部结构底端为固定支座或固定铰支 座，不考虑荷载作用下各墙柱端部的相对位移，并按此 进行内力分析，这种分析与设计方法称为常规设计法。 地基、基础和上部结构之间实际上是互相影响、互相 制约的，基础内力和地基变形除与基础刚度、地基土性 质有关外，还与上部结构的荷载和刚度有关。它们在荷 载作用下应满足变形协调条件，这种考虑上部结构与地 基基础相互影响并满足变形协调条件的设计方法称为共 同作用设计方法。 变形协调条件：原来互相连接或接触的部位，在各部 分荷载、位移和刚度的综合影响下，一般仍然保持连接或 接触，如墙柱底端的位移与该处基础的变位及地基表面的 沉降三者相一致。
M I V I bI 2
式中 As — 钢筋面积(m2)； fy — 钢筋抗拉强度设计值(MPa)。
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4. 构造要求
墙下条形基础一般采用梯形截面，其边缘高度一般 不宜小于200mm，坡度i1:3。基础高度小于250mm时， 也可做成等厚度板。 基础混凝土的强度等级不宜低于C20。 基底下宜设C10素混凝土垫层，厚度一般为100mm。 底板受力钢筋的最小直径不宜小于10mm，间距不宜 大于200mm和小于100mm。 当有垫层时，底板混凝土的保护层净厚度不宜小于 40mm，无垫层时不宜小于 70mm。底板纵向分布钢筋， 直径8mm，间距不大于300mm。 当地基软弱时，为了减小不均匀沉降的影响，基础 截面可采用带肋梁的板，肋梁的纵向钢筋和箍筋按经验 确定，如图3-4。
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第二节. 无筋扩展基础
一、无筋扩展基础的设计原则
无筋扩展基础通常是由砖、块石、毛石、素混凝土、三 合土和灰土等材料建造的，这些材料具有抗压强度高而抗 拉、抗剪强度低的特点，所以在进行刚性基础设计时必须 使基础主要承受压应力，并保证基础内产生的拉应力和剪 应力都不超过材料强度的设计值。 上述设计目标主要通过对基础的外伸宽度与基础高度 的比值进行验算来实现。同时，其基础宽度还应满足地 基承载力的要求。


b I 为验算截面I距基础边缘的距离，m。 当墙体材料为混凝土时，验算截面I在墙脚处， 等于基 bI 础边缘至墙脚的距离a；当墙体材料为砖墙且墙脚伸出 14砖长时，验算截面I在墙面处，bI a 1/ 4砖长 m ，若砖 长为 240mm，则 bI a 0.06 m。 2015/12/12 16
；
Fl 0.7hp f t amh0
am (at ab ) 2
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Fl p j Al
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（a）基础剖面 图3-7 柱下独立基础的抗冲切验算
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式中 hp 受冲切承载力截面高度影响系数，当h不大于 800mm时，取1.0；当2000mm时，取0.9，中间值线性内插； ft 混凝土抗拉强度设计值（kPa）； h0 基础冲切破坏锥体的有效高度（m）； am 基础冲切破坏锥体最不利一侧的计算长度(m)； at 基础冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长，在 验算柱与基础交接处的抗冲切能力时，取柱宽a；在验算柱与 基础变阶处的抗冲切能力时，取上阶宽； ab 基础冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积 范围内的下边长，当冲切破坏锥体的底面落在基础底面以内 （如图3-7b），计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，ab取 柱宽a加两倍基础有效高度h0；计算基础变阶处的受冲切承载 力时，ab取上阶宽加该处的两倍基础有效高度。当冲切破坏锥 体的底面在l方向落在基础底面以外(如图3-7c)，即 a 2h0 l 此时，ab＝l；
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表3-2
刚性基础台阶宽高比的允许值
台阶高宽比的允许值
基 础 材 料
质 量
要 求 pk≤100 1:1.00
100< pk≤200
1:1.00
200< pk≤300 1:1.25
混凝土基础
C15混凝土
毛石混凝土基础 砖 基 础
C15混凝土 砖不低于MU10，砂浆不低于M5 砂浆不低于M5
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