第九章天然地基上的浅基础设计
天然地基上的浅基础
1
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天然地基：建筑物荷载不大或地基土强度较高时，天然土层不
需要经过特殊处 理就可承受建筑物荷重的地基。
天然地基上的浅基础：天然地基上，基础埋置深度小于5m的
一般基础(柱基或墙基)以及埋置深度超过5m，但小于基础宽度的 大尺寸的基础(如箱形基础)。
组合．不计入风荷载和地震荷载，且荷载用标准值；[s] — 建筑物地
基的变形容许值。
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从表面来看，地基的极限状态设计与结构物的极限状态设计完全 相同。旨先满足承载力极限状态，保证地基的稳定，其次满足正常 使用极限状态，符合变形的要求。
但从已有大量地基事故分析表明，绝大多数事故是由于地基变形 过大和不均匀沉降所造成的。根据地基载荷试验和地基承载力理论 可知，随着荷载的增加，地基先产生压密变形，再产生局部剪切破 坏，最后产生整体剪切破坏。而且代表压密变形阶段的界限压力， 即临塑荷载pcr远小于整体剪切破坏的极限荷载pu。这就是说地基在 充分发挥其承载力以前，通常都产生较大的变形，影响建筑物的正 常使用，即地基设计实质上是受变形所控制。
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承载力特征值的含义与材料强度计算值的内涵完全不一样。首先，地基土 体的承载能力f 值不是土的强度，其值不仅与土的性质有关，而且与荷载的 分布范围以及作用的深度等因素有关；其次，f 值在很大程度上仍然是反映 建筑物对变形的限制。如上所述，地基发生失稳破坏的情况极为少见。变形 验算的实质是控制地基内不要出现过大的塑性区，以免变形迅速发展，导致 地基失稳。由此可见，地基的极限状态分析实际上是以验算变形为核心的分 析。这点与结构的极限分析有所不同。
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荷载取值规定
• 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下荷载效应的基本 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。
天然地基上浅基础的设计例题(zhang)
天然地基上浅基础的设计例题一、地基承载力计算【例题3-1】某粘土地基上的基础尺寸及埋深如例图3-1所示，试按强.7=035+=+⨯20+061675.kPa.15112.3.35二、地基承载力验算（基底尺寸确定）【例题3-2】试确定例图3-2所示某框架柱下基础底面积尺寸。
212~5.90.22075.2241600)4.1~1.1()4.1~1.1(75.22475.24200)5.02(5.160.1200)5.0(mdf F A kPa d f f G a k m d ak a =⨯-⨯=-==+=-⨯⨯+=-+=γγη由于力矩较大，底面尺寸可取大些，取b=3.0m ，l =4.0m 。
（2）计算基底压力kPaWM P P kPad blF P kk k G k k 8.358.3106/4321208603.1733.1732204316002minmax =⨯⨯+±=±==⨯+⨯=+=γ（3）验算持力层承载力不满足KPaKPa f KPa P KPaf KPa P a k a k 8.2698.2242.12.18.3108.2243.173max =⨯=>==<=（4）重新调整基底尺寸，再验算，取=l 4.5mkPaf kPa P P kPa f KPa P a k k a k 2.2692.11.2676.1085.1586/5.4321208608.2245.1582205.4316002max =<=+=⨯⨯++==<=⨯+⨯=则所以 取b=3.0m ，l =4.5m ，满足要求。
对带壁柱的条形基础底面尺寸的确定，取壁柱间距离l 作为计算单元长度（图3-16）。
通常壁柱基础宽度和条形基础宽度一样，均为b ；壁柱基【例题3-3】 某仓库带壁柱的墙基础底面尺寸如例图3-3所示，作用于基底形心处的总竖向荷载kNG F k k 420=+，总力矩mkN M k⋅=30，持力层土修正后的承载力特征值kPaf a120=，试复核承载力是否满足要求。
基础工程-浅基础设计
中心荷载作用下基底面积为：
A Fk fa G d
（矩形）
b
Fk fa G d
（条形）
p k —相应于荷载效应标准组合时，基础底
面处的平均压力值；
fa—修正后的地基承载力特征值。
Fk—相应于荷载效应标准组合时，上部结构传 至基础顶面的竖向力值； Gk—基础自重和基础上的土重； A—基础底面面积。 b—条形基础底面宽度。
基底面做成台阶形，台阶的高宽比为1∶2。
3 水文地质条件 基础尽量置于地下水位之上； 基底面低于地下水位：注意渗透破坏、
施工排水及对基础的腐蚀；
基底面下有承压水位：控制基坑开挖深 度； 基底面应低于冲刷线一定深度。
4 场地环境条件
位于坡高H≤8m，坡角β≤45°稳定边坡之
上的拟建工程，当b≤3m，a≥2.5m时，基础埋深
《建筑地基基础设计规范》（GB50007—
2002）将地基基础分为三个设计等级：
表：地基基础设计等级 建筑与地基类型
重要的工业与民用建筑； 30层以上的高层建筑； 体型复杂，层数相差超过10层的高低层连成一体建筑物； 大面积的多层地下建筑物(地下车库、商场、运动场等)； 对地基变形有特殊要求的建筑物； 甲级 复杂地质条件下的坡上建筑物(包括高边坡)； 对原有工程影响较大的新建筑物； 场地和地基条件复杂的一般建筑物； 位于复杂地质条件及软土地区的2层及2层以上地下室的基 坑工程。
冻胀丘
冻土地区基础的最小埋深为：
dmin ＝ zd – hmax
hmax—基底下允许残留冻土层的最大厚度。 Zd—设计冻深；
9. 4
基础底面尺寸的计算
一、地基持力层承载力确定（见第八章） 二、基础底面尺寸的初步确定 承载力特征值的计算 假定基础底面宽度b≤3m，只按基础埋置 深度对地基承载力进行修正。按修正后的承 载力初步确定基础底面尺寸。
工程地质知识：天然地基上的浅基础设计步骤.doc
工程地质知识：天然地基上的浅基础设计步骤
（1）选择基础的材料、类型和平面布置。
（2）选择基础的埋置深度。
（3）确定地基承载力设计值。
（4）确定基础的底面积和底面尺寸。
（5）必要时进行地基变形验算。
（6）基础结构设计（包括内力计算、基础高度确定、基础配筋计算和构造要求等）。
（7）基础施工图绘制（包括施工说明）。
上述设计步骤是相互关联的，通常可按顺序逐项进行。
当后面的计算出现不能满足设计要求的情况（包括构造要求）时，应返回前面（1）、（2）步骤，重新作出选择后再进行设计计算，直至完全满足规范要求为止。
天然地基上的浅基础设计(土力学与地基基础教案)
天然地基上的浅基础设计一、教学目标：1. 让学生了解天然地基的性质和特点；2. 使学生掌握浅基础的设计原理和方法；3. 培养学生分析和解决实际工程问题的能力。
二、教学内容：1. 天然地基的概念及其分类；2. 天然地基的性质及影响因素；3. 浅基础的设计原理；4. 浅基础的设计方法；5. 设计实例分析。
三、教学重点与难点：1. 教学重点：天然地基的性质，浅基础的设计原理和方法。
2. 教学难点：天然地基的性质及其对基础设计的影响，浅基础设计的实际应用。
四、教学方法：1. 讲授法：讲解天然地基的概念、性质及分类，浅基础的设计原理和方法。
2. 案例分析法：分析设计实例，让学生更好地理解浅基础设计的过程和技巧。
3. 互动教学法：引导学生参与课堂讨论，提高学生的思考和分析能力。
五、教学准备：1. 教材：天然地基与浅基础设计相关教材；2. 课件：天然地基的性质、浅基础设计原理和方法的图片和动画；3. 设计案例：挑选具有代表性的设计案例供学生分析。
【导入】简要介绍天然地基的概念和重要性，引导学生关注天然地基对建筑基础的影响。
【新课内容】1. 天然地基的性质及影响因素讲解天然地基的分类，分析不同类型地基的性质及影响因素，如土层的分布、密度、含水率等。
2. 浅基础的设计原理介绍浅基础的设计原理，如静承载力、稳定性和沉降控制等，解释基础底面积、埋深和材料选择等设计参数的确定方法。
3. 浅基础的设计方法讲解浅基础的设计方法，包括初步设计、详细设计和施工图设计等阶段，介绍设计过程中应注意的问题，如地基处理、防水隔离等。
【案例分析】分析一个具有代表性的设计案例，让学生了解天然地基对基础设计的影响，以及如何根据地基条件进行合理的设计。
【课堂小结】总结本节课的主要内容，强调天然地基性质对浅基础设计的影响，以及设计过程中应注意的问题。
【作业布置】1. 复习本节课的内容，整理学习笔记；六、教学评估与反馈：1. 课堂问答：通过提问了解学生对天然地基性质和浅基础设计原理的掌握情况；2. 案例分析报告：评估学生对设计案例分析的能力，检查学生能否运用所学知识解决实际问题；3. 作业批改：检查学生对课堂内容的复习和理解，以及对设计案例的分析和处理能力。
天然地基上浅基础的设计
天然地基上浅基础的设计
对于竖向荷载大、地震力和风力等水平荷载作用 也大旳高层建筑以及其他承受水平荷载作用旳挡土 墙、厂房柱基、烟囱、水塔等构筑物旳基础，则应 加大埋深，以增强土层对基础旳嵌固作用，确保构 筑物旳稳定性。假如基础位于岩石地基之上，基础 埋深则需满足抗滑要求。
天然地基上浅基础的设计
合力偏心矩：
e M 105 67 2.3 F G 1050 3 3.5 2.3 20
天然地基上浅基础的设计 地下室，地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便 于维修 新旧相邻建筑物有一定距离 L/ H=1~2， 不然要求支护，而且要严格限制支护旳水平位移
H L
天然地基上浅基础的设计
2、工程地质和水文地质条件
基础底面应尽量埋于地下水位以上，以防止地下水对基坑 施工旳影响，如必须埋在地下水位下列时，则应采用相应措 施（如基坑排水、坑壁围护等），以确保地基土施工时不受 扰动。地下水对基础材料旳侵蚀作用及防护措施也应充分考 虑。
天然地基上浅基础的设计 基础尺寸旳拟定
初步选择基底尺寸
求地基承载力特征值
验算持力层地基承载力
满足
不满足 重新调整尺寸
验算下卧层地基承载力
满足
不满足 重新调整尺寸
END
天然地基上浅基础的设计
例：某柱下素混凝土基础，作用在设计地面处旳柱荷载设计值、
埋深及地基条件如图所示，柱底荷载原则值为，F 1050kN,
Dmin ＝ z0 t– dfr
z0 原则冻深； dfr 残留冻土层厚度
t 冻深影响系数
浅基础设计
fak f f0
f
1 ( 2.884 7.918 )
n
n2
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三、按提供的承载力表格确定
2．修正后的承载力特征值fa（b＞3m,d＞0.5m)
fa fak b (b 3) d m(d 0.5)
式中 fa—修正后的地基承载力特征值；
fak—地基承载力特征值；
6
7
刚性角要求： b' tan
h
8
一、按基础刚度分类
2. 柔性基础（钢筋混凝土基础）
1）指用抗拉、抗压、抗弯、 抗剪均较好的钢筋混凝土材 料做基础（不受刚性角的限 制）。
2）用于地基承载力较差、 上部荷载较大、设有地下室 且基础埋深较大一）独立基础
柱下独立基础
2．偏心荷载作用下的基础
pk fa
pk
max
1.2
fa
其中：
pk max
Fk Gk A
Mk W
pk min
Fk
Gk A
Mk W
pk
pk max pk min A
31
Ｆk
Vk
Mk
Gk
Pkmin
Pkmax
试验步骤
（1）先按轴心荷载作用公式计算基础底面积A0 （2）考虑偏心影响，加大A0，A=（1.1~1.4）A0。对
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362.92kPa
§9.4 基础底面尺寸的确定
天然地基上浅基础的设计，包括下述各项内容： 1.选择基础的材料、类型和平面布置； 2.选择地基持力层和基础的埋置深度； 3.确定地基承载力； 4.确定基础尺寸； 5.进行地基变形与稳定性验算； 6.进行基础结构设计； 7.绘制基础施工图，提出施工说明。
天然地基上的浅基础
2c q = − � Kγ tan( 45 − ϕ / 2 ) γ
C——坑壁土的粘聚力；γ——土的重度； q——基坑顶护道上的均布荷载；
ϕ ——坑壁土的内摩擦角；
K——安全系数，可采用1.25。
无围护基坑
基坑施工的注意事项
观察坑壁边缘 有无裂缝 设护道 静载距坑边缘 0.5m 动载距坑边缘 1.0m
基础的定位放样 • 目的——将设计图上的墩台基础位置，用适当的测量方法 测定到地面上，进行施工放样； • 定位测量方法： 直接丈量法 三角网交会法
g C C’ B B’ f e d b c a A’ A
基础横中线
h D’
≥1m
D
A、B、C、D 为基坑顶部四角的边桩； A’、B’、C’、D’ 为基坑底部四角的边桩； a、b、c、d、e、f、g、h 为基底边角。
桥位中线
旱地浅基础施工 • 基开挖及坑壁围护 ☯ 无围护基坑 � 适用条件 基坑较浅； 地下水位较低或渗水量较少，不影响坑壁稳定。 � 开挖方式 直立开挖——适宜在岩石地基或基坑较浅又无地下水 的硬粘土； 斜坡开挖——一般土质条件。
� 稳定边坡 基坑深度5m以内，施工期较短，基坑底在地下水位以 上，土的湿度正常（接近最佳含水量），土层构造均匀， 基坑开挖坡度可参照p.27表2-7取用。 硬粘性土可采用自立坑壁，最大高度可按下式估算：
设截水沟
坑底30cm 人工开挖
观察坑壁边缘 有无松散塌落
☯ 有围护基坑 � 适用条件 基坑边坡不易稳定，并有地下水影响； 敞坡开挖工程量过大； 有邻近建筑物，敞坡开挖有限制。 � 常用支护形式 �板桩墙——在基坑开挖前先垂直打入土中至坑底以下一 定深度，然后边挖边设支撑，开挖基坑过程中始终是在板 桩支护下进行。
简述天然地基上浅基础设计的一般步骤
简述天然地基上浅基础设计的一般步骤
天然地基上浅基础设计是对地基进行改善工程的必备步骤，主要是在建筑物的设计过程中做出一定的处理，以确保建筑物的稳定性和支撑性。
一般步骤包括：
一、准备工作
1.进行地基观察与诊断，观察地基的状况，对其进行诊断并分析，以了解地基条件。
2.土、岩综合检测，对土、岩样本进行综合检测，以确定其物理力学性质，为地基改造提供基础依据。
3.综合考虑地下水位的影响，搜集有关地下水位的信息，考虑地下水位的变化，以确定紧凑度和降水管理的大致原则。
二、总体设计
1.分析建筑物的地基要求，确定设计的地基正拉内力，以及建筑物所能承受的最大应力。
2.确定地基控制原则，根据地下水位和地基极限状态条件，确定地基改造主动及限制原则。
3.确定地基改造方案，根据地基条件和建筑要求，确定地基改造方案，设计浅基础尺寸、位置、结构及施工流程等。
三、施工安全
1.施工前进行安全评估，进行安全绩效监测，研究及汇总施工活动及非活动环境，以确保施工安全性高。
2.安全措施，制定安全管理制度，对施工活动及环境进行详细的控制；设置安全警戒防护措施，以及安全鉴定措施等，以防止施工时出现安全隐患。
四、金属薄板处理工程
1.破坏强度检测，手段进行金属薄板破坏强度测试，以确保其质量。
2.金属薄板成形，确定金属薄板安装位置和支护方法，按规定的形状进行金属薄板的成形。
3.安装监测，以金属薄板的接触压力及偏转角度作为参数，监测金属薄板安装过程安全性，防止因安装不当出现损坏。
以上便是天然地基上浅基础设计的一般步骤，这些步骤虽然并不复杂，但是却至关重要，对于建筑物的稳定性和支撑性有重要。
天然地基上的浅基础
天然地基上的浅基础浅基础的定义: 埋入地层深度较浅，施工一般采用敞开挖基坑修筑的基础 浅基础在设计计算时可以忽略基础侧面土体对基础的影响，基础结构形式和施工方法也较简单。
深基础埋入地层较深，结构形式和施工方法较浅基础复杂，在设计计算时需考虑基础侧面土体的影响。
天然地基浅基础的特点:由于埋深浅，结构形式简单，施工方法简便，造价也较低，因此是建筑物最常用的基础类型。
第一节 天然地基上浅基础的类型、构造及适用条件一、浅基础常用类型及适用条件天然地基浅基础的分类（根据受力条件及构造）：刚性基础：基础在外力（包括基础自重）作用下，基底的地基反力为σ，此时基础的悬出部分（图2-1b ），a-a 断面左端，相当于承受着强度为σ的均布荷载的悬臂梁，在荷载作用下，a-a 断面将产生弯曲拉应力和剪应力。
当基础圬工具有足够的截面使材料的容许应力大于由地基反力产生的弯曲拉应力和剪应力时，a-a 断面不会出现裂缝，这时，基础内不需配置受力钢筋，这种基础称为刚性基础（图2-1b ）。
它是桥梁、涵洞和房屋等建筑物常用的基础类型。
其形式有：刚性扩大基础（图2-1b 及图2-2），单独柱下刚性基础（图2-3a 、d ）、条形基础（图2-4）等。
柔性基础：基础在基底反力作用下，在a-a 断面产生弯曲拉应力和剪应力若超过了基础圬工的强度极限值，为了防止基础在a-a 断面开裂甚至断裂，可将刚性基础尺寸重新设计，并在基础中配置足够数量的钢筋，这种基础称为柔性基础（图2-1a ）。
柔性基础主要是用钢筋混凝土浇筑，常见的形式有柱下扩展基础、条形和十字形基础（图2-5）筏板及箱形基础（图2-6、图2-7），其整体性能较好，抗弯刚度较大。
刚性基础常用的材料：主要有混凝土，粗料石和片石。
混凝土是修筑基础最常用的材料，它的优点是强度高、耐久性好，可浇筑成任意形状的砌体，混凝土强度等级一般不宜小于C15号。
对于大体积混凝土基础，为了节约水泥用量，可掺入不多于砌体体积25%的片石（称片石混凝土）。
2 天然地基上的浅基础
二、按基础材料的性能分类
（1）刚性基础 通常由砖、块石、毛石、素混凝土、三合土和灰土
等材料建造的 基础。 可用于六层和六层以下（三合土 基础不宜超过四层）的民用建筑和砌体承重的厂房。
（2）毛石基础 毛石指未经加工凿平的石料。毛石基础所采用的是未风
化的硬质岩石，禁用风化毛石。由于毛石之间间隙较大，如 果砂浆粘结的性能较差，则不能用于多层建筑，且不易于地 下水位以下。但由于毛石基础的抗冻性能较好，北方也有用 来作为7层以下的建筑物基础。
（3）灰土基础 灰土是用石灰和土料配置而成的。石灰以块状为宜，经熟
面压力不超过规定的地基承载力，以保证 地基土不致破坏，即丧失稳定性。同时也 要使建筑物不会产生建筑物不容许的沉降 和沉降差，以满足建筑物的使用要求。
2、确定地基承载力时，应考虑以下因素：
(1)土的物理力学性质 (2) 地基土堆积年代及其成因 (3)地下水 (4)建筑物性质 (5)建筑物基础
对于某一个具体工程来说，往往是其中 一、两种因素起决定性作用，所以在设计 时，必须从实际出发，抓住主要因素进行 分析研究，确定合理的埋置深度。
一、与建筑物有关的条件 包括建筑物的用途，有无地下室、设备
基础和地下设施，基础的型式和构造等。 二、作用在地基上的荷载大小和性质 三、工程地质条件和水文地质条件
之下，使基础产生内力(如：轴力、弯矩、剪力等 )； (2)基础底面的压力又作为地基上的荷载，使地基产
生附加应力和变形。
因此，在设计基础时，不仅要保证基 础足够的强度、刚度和耐久性，还必须同 时满足地基的承载力和稳定性，并把地基 的变形(基础的沉降)限制在允许范围内。
天然地基基础设计
F
G d
偏心荷载时：
第6页/共87页
刚性基础破坏简图
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第8页/共87页
第9页/共87页
第10页/共87页
1.砖基础
用途：多用于低层建筑的墙下基础；在寒冷而又潮湿 的地区采用不理想。 优点:可就地取材,建筑方便; 缺点:强度低且抗冻性差. 要求:砖强度>=mu10,砂浆强度>=m5; 大放脚:砖基础剖面一般砌成阶梯形.
二、地基承载力特征值的确定
地基承载力概念： 地基在保证其稳定的前提下，满足建筑物各类变形要求时的承 载能力。分未修正的地基承载力特征值fak和修正后的地基承载 力特征值fa
地基承载力的确定方法： a、按静载荷试验方法确定fak ；b、根据土的抗剪强度指标、C 或强度理论公式计算确定fa； c、根据原位试验、室内实验成果及工程实践经验确定fak ； d、根据相邻条件相似的建筑物经验确定fa。
F ——作用在顶面的荷载，kN G ——基础及台阶上填土总重，kN
G G Ad
G ——平均重度，一般取 20 kN/m3
d ——基础埋深，m
f=fak+dm(d-0.5)
——暂不做宽度修正
第40页/共87页
A F
f Gd
F G
d
第五节 基础尺寸设计
条形基础，中心荷载
F A
f Gdb Ff d第4页/共87页第二节 浅基础的类型 一、浅基础的类型
• 按基础刚度分
无筋扩展基础（刚性基础） 扩展基础（柔性基础）
• 按结构形式分
单独基础（独立基础）、条形基础、 筏型基础、箱型基础、壳型基础····
第5页/共87页
(一) 无筋扩展基础（刚性基础）
第9章--浅基础设计--4.25
(a)砖基础
(b)毛石基础
(c)混凝土基础或毛石混凝土基础
(d)灰土基础或三合土基础
20
为了保证砖基础的砌筑质量，常常在砖基础地面以下 先做垫层。
可选用灰土、三合土或混凝土。每边伸出基础底面 100mm，厚度一般为100mm。
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第九章 浅基础设计
福建工程学院土木工程学院 2015年6月
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9.3 基础埋置深度的选择--确定持力层
A、基础埋置深度的概念
一般是指基础底面至设计地面的垂直距离。
d
45
9.3 基础埋置深度的选择--确定持力层
B. 确定基础埋深的意义： 确定了基础埋深，就确定了地基的持力层。
C
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9.3 基础埋置深度的选择--确定持力层
D.
47
9.3 基础埋置深度的选择--确定持力层
第九章 浅基础设计
福建工程学院土木工程学院 2016年4月
1
第九章 浅基础设计
9.1 概述
大树伤根则枯，无根即倒。 地基基础的重要性。
2
3
4
5
第九章 浅基础设计
与基础设计有关的几个基本概念
地基
天然地基 人工地基
不加处理直接用作建筑物地基的天然土层。 经过地基处理后才满足建筑物地基要求的土层。
（9-10）
岩石地基承载力不需要宽深修正。
78
79
80
9.5 基础底面尺寸的确定
9.4 地基承载力特征值 9.5 基础底面尺寸的确定 9.6 地基变形验算 9.7 常规浅基础设计
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9.1 概述
地基基础设计的一般步骤
分析拟建场地地质勘察资料，掌握其工程地质条件和水文地质条 件； 根据上部结构的类型，荷载的性质、大小，建筑布置和使用要求 以及施工条件、材料供应等条件，选择基础类型和平面布置方案； 确定地基持力层和基础埋置深度； 确定修正的地基承载力特征值； 按地基承载力（包括持力层和软弱下卧层）确定基础底面尺寸； 进行必要的地基稳定性和特征变形验算 进行基础的结构设计和构造设计； 绘制基础的设计图和施工图，并提出工程设计技术说明。
天然地基上的浅基础设计(土力学与地基基础教案)
一、天然地基上的浅基础设计(土力学与地基基础教案)二、章节名称：第一章天然地基与基础概述三、教学目标：1. 了解天然地基的定义、分类及特性。
2. 掌握基础的概念、分类及功能。
3. 理解天然地基与基础的关系。
四、教学内容：1. 天然地基的定义、分类及特性。
2. 基础的分类、功能及设计原则。
3. 天然地基与基础的相互关系。
五、教学过程：1. 导入：通过展示天然地基与基础的实际案例，引发学生对天然地基与基础的兴趣。
2. 讲解：讲解天然地基的定义、分类及特性，基础的分类、功能及设计原则。
3. 互动：组织学生进行小组讨论，探讨天然地基与基础的相互关系。
4. 案例分析：分析典型天然地基与基础设计的案例，让学生更好地理解理论知识。
六、教学方法：1. 讲授法：讲解天然地基与基础的基本概念、分类及特性。
2. 互动法：组织学生进行小组讨论，提高学生的参与度。
3. 案例分析法：分析实际案例，让学生更好地理解理论知识。
七、教学评价：1. 课堂参与度：观察学生在小组讨论中的表现，评估学生的参与度。
2. 案例分析报告：评估学生在案例分析中的表现，包括分析的深度和广度。
3. 课后作业：检查学生对课堂内容的掌握程度。
八、教学资源：1. PPT课件：展示天然地基与基础的图片、案例等。
2. 案例资料：提供典型天然地基与基础设计案例，供学生分析。
九、教学建议：1. 建议学生在课前预习相关章节，了解天然地基与基础的基本概念。
2. 鼓励学生在课堂积极参与，提出自己的观点和疑问。
3. 学生在课后要认真完成作业，巩固课堂所学知识。
十、课后作业：2. 列举基础的分类和功能。
3. 描述天然地基与基础的相互关系。
六、天然地基上的浅基础设计(土力学与地基基础教案)七、章节名称：第二章地基承载力计算八、教学目标：1. 理解地基承载力的概念及其重要性。
2. 掌握地基承载力的计算方法。
3. 学会根据地基承载力确定基础尺寸。
九、教学内容：1. 地基承载力的概念及其影响因素。
土力学地基基础-第九章
Shallow Foundation Design（3）
天然地基浅基础设计
（一） （二） （三） （四） （五） （六）
1. 地质勘察，掌握地质资料 2. 选择基础类型、建筑材料和平面布置方案 3. 选择持力层和基础埋置深度 4. 确定地基承载力 5. 按地基承载力确定基础底面尺寸 6. 地基稳定性和变形验算 7. 进行基础结构设计 8. 绘制基础施工图
G G dA
A F
f Gd
F——相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的 竖向力值（kN) γG——基础及回填土的平均重度，一般取20KN/m3，地下水
3
• 单独基础：计算出A后，先选定b或l，再确定另一边（一般：l/b=1.0~2.0） • 条形基础：取单位长度计算 • f：先只进行深度修正，计算出A后再考虑是否进行宽度修正。
pmin 149.6 1 0.167 124.7kPa 0，满足
2.软弱下卧层验算
软弱下卧层顶面处自重应力 cz 16.51.2 19 103.8 54kPa
软弱下卧层顶面以上土的加权平均重度
02
54 5
10.8kN
/
m3
由淤泥质粘土，查表7.10得：d 1.0,故：
fz 851.010.85 0.5 133.6kPa
02
33 3
11kN
/Hale Waihona Puke m3由淤泥质粘土，查表7.10得：d 1.0,故：
fz 60 1.0113 0.5 87.5kPa
基底平均压力：p
F G b2
230kPa
软弱下卧层顶面处的附加应力
z
b2 p 01d b 2z tan 2
1.82 230 17 1
天然地基上的浅基础设计(土力学与地基基础教案)
一、教案基本信息教案名称：天然地基上的浅基础设计适用课程：土力学与地基基础课时安排：2课时（90分钟）教学目标：1. 让学生了解天然地基的概念及其特点；2. 使学生掌握浅基础的设计原理和方法；3. 培养学生分析和解决实际工程问题的能力。
教学内容：1. 天然地基的概念及其特点；2. 浅基础的设计原理；3. 浅基础的设计方法；4. 设计实例分析；5. 常见问题及解决方法。
教学方法：1. 讲授法：讲解天然地基的概念、特点、设计原理和方法；2. 案例分析法：分析实际工程案例，让学生更好地理解设计方法；3. 互动讨论法：鼓励学生提问、发表观点，提高课堂氛围。
教学准备：1. 教案、教材；2. 相关工程案例图片或视频；3. 计算软件（如AutoCAD、理正等）供学生操作练习。
二、教学过程1. 导入（5分钟）利用图片或视频介绍天然地基的概念及其在实际工程中的应用，激发学生的兴趣。
2. 天然地基的概念及其特点（10分钟）讲解天然地基的定义，阐述其特点，如承载力、压缩性、不均匀性等。
3. 浅基础的设计原理（15分钟）介绍浅基础的设计原理，包括荷载传递、基础尺寸计算、地基承载力计算等。
4. 浅基础的设计方法（20分钟）讲解浅基础的设计方法，如常规设计方法、极限状态设计方法等，并通过示例进行讲解。
5. 设计实例分析（10分钟）分析一个实际工程案例，让学生了解天然地基上的浅基础设计过程，巩固所学知识。
6. 课堂互动（10分钟）学生提问、发表观点，教师解答疑问，提高学生的理解程度。
7. 课后作业（课后自主完成）要求学生运用所学知识，完成一个天然地基上的浅基础设计练习题。
三、教学反思本节课结束后，教师应认真反思教学效果，针对学生的掌握情况，调整教学策略，以提高教学效果。
关注学生在课后作业中的表现，及时给予指导和帮助。
四、课后作业2. 完成课后练习题：一个天然地基上的浅基础设计案例，包括基础尺寸计算、地基承载力计算等；3. 查阅相关资料，了解常见地基问题及解决方法。
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四、基础设计方法
（一）合理设计法：
土的冻胀性分类
土类，含水量，地下水位
Z0标准冻深－多年实测最大冻结深度的平 均值, 夏季地面开始往下算。
北京 1.0m，哈尔滨 2.0m，满洲里 2.5m
(4) 考虑冻胀的基础埋深
dmin ＝ z0 t– dfr
Z0 标准冻深；dfr残留冻土层厚度
Ψt：采暖对冻深的影响系数 室内地面
Z0 Z0t
dmin
§9.1 浅基础的分类
D
D
浅基础 埋深小于5m，或者埋深大于
5m，但是小于基础宽度。两侧（四周）
的摩阻力忽略不计。所以不是简单的
深浅概念。
桩基础
天然地基 是不经过对地基土的处理
人工地基 经过地基处理
地基与基础
F 基础
地基
G
D
埋深D q = D 均布荷载
主
持力层（受力层） 要
下卧层
受 力
层
主要受力层
大于10cm
D
二、确定基础埋深应考虑的因素
1 工程地质条件
F
(1)地下室，地下管道
（上下水，煤气电缆）
应在基底以上，便于
维修，并防止基础沉
降压坏管道。
(2)新旧相邻建筑物有 一定距离 否则要求支护 并且要严格限制支护 的水平位移
L/ H=1~2
H L
台北国际金融中心
(3)基础埋深不同时
a. 主楼与裙房 高度不同,分期施工设置后浇带
对经常承受水平荷载作用的高层建筑和高耸结构（烟囱等）以及 建造在斜坡上的建筑物应验算其稳定性；（承载能力极限状态）
§9.2 基础埋深的选择
F G D 埋深
持力层（受力层）
下卧层
基础埋置深度：指基础底面至设计地面的距离；
一、基础埋深确定的基本原则
在满足承载力的条件下尽量浅埋。省工省时省 料，但是有如下基本要求： 1. 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,避免基础外露 3. 桥要求在冲刷深度以下 还有三项控制因素
（研究阶段）考虑地基、基础、上部结构共同工作；
（二）常规设计法
在工程设计中，通常把上部结构、基础和地基三者分离， 分别对三者进行计算：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； 而对基础与地基，则假定地基反力与基底压力呈直线分布，分别 计算基础的内力与地基的沉降；对于良好均匀地基上刚度大的基 础和墙柱布置均匀、作用荷载对称且大小接近的上部结构是可行 的；
b. 台阶式相连, 如山坡上的房屋 或者验算边坡稳定性
b. 台阶式相连, 如山坡上的房屋或者验算边 坡稳定性
建造在土坡坡顶的基础基础埋深应满足：
当 a≥2.5，b≤3m时
d (b a) tan
3.5 条形基础
2.5
矩形或圆形基础
2、地基及地质水文条件
(1)地下水位以上,否则开挖降水,费用 大扰动
此时，坑底隔水层的重力应大于其下面承压水的
压力即：
h whw
设土的重度为20
kN / m2, 则
1 h 2 hw
3、冻结深度
冻胀危害及机理 冻胀及冻拔 地面隆起(不均匀) 翻浆,融陷,强度降低
如果冻结深度大于融沉，称 为永冻土
（四） 冻结深度
冻胀丘Pingo
随冻结面向下发展，当冻结层上水的压力大于上覆土层强度时，地 表就发生隆起，便形成冻胀丘。
条形基础3b 独立基础1.5b 且5m（二层以下民用建筑除外）
一、按基础材料分类
1、砖基础
2、毛石基础
3、灰土基础 4、三合土基础 5、混凝土基础
砖基础 （下铺垫层）
6、钢筋混凝土基础
混凝土或毛石 混凝土基础
毛石基础 （下铺垫层）
灰土或三 合土基础
二、 按基础的结构形式分类
1 单独基础: 柱下或墙下,土质较好
(2) 土层分布情况 a.浅基础还是深基础(桩基础) b. 天然还是人工地基 c. 如果是天然地基,基础埋深的确定
根据土层分布
I
好土
在满足其 他要求下 尽量浅埋
II
软土
(很深)
III
h1 好土
软土
IV
h1 软土 好土
只有低层 房屋可用, 否则处理
尽量浅埋 但是如h1 太小就为
II
h1< 2m 基底 在好土
2 条型基础
墙下或柱下条形基础, 柱下：一般是土质差, 两侧单独基础相连
3 十字交叉基础 柱下:土质更差,或荷载很大,四面基础相连
横向条形基础
纵向条形基础
4 片筏基础 土质更差,单独基础联成整体,游泳馆,筏下有肋,
板下处理
Mat foundation
5 箱形基础 有筏、墙和顶板形成箱，整体性更好
五、对地基计算的要求
1、承载力计算：
荷载：基本组合
n
S GCGGk Q1CQ1Q1k C Qi QiQiQik i2
设计值
恒载=分项系数×标准值 活载=分项系数×组合系数×标准值
2、变形计算：
一级建筑物及表6-17所列范围以外的二级建筑物应进行变 形计算；（正常使用极限状态）
3、稳定性验算：
内
墙
外
墙
底板
6 壳体基础
按基础刚度分
无筋扩展基础(刚性基础) 扩展基础(柔性基础)
砖、石、灰土，素混凝土 钢筋混凝土
材料抗拉强度很低
要满足抗弯,抗剪和
有基础台阶宽高比(刚性角)
要求
F tg bt
抗冲切等结构要求
F
h0
1.1 1.5
h0
与材料和b0btFra bibliotek荷载有关
三、浅基础（d 5m）设计的内容
(2) 发生冻胀的条件
a. 土的条件 一般是细颗粒土。 砂土的毛细高度小，发生冰冻时体积膨胀， 孔隙水排走，骨架不变。太细的土，水分供应 不及时，冻胀也不明显。 b. 温度条件 低于冻结温度 c. 水力条件 含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严重
(3) 按冻胀的地基土分类 老规范
不冻胀，弱冻胀，冻胀，强冻胀
h高1=楼2m好~土4m,低 楼软土
h1>4 m 桩基 或处理
(3)具有侵蚀性的地下水，应采用抗侵蚀的水泥品种 和相应的措施；
如：地下水对混凝土结构具有中等腐蚀时，应对基础采用 二级防护措施，铝酸三钙含量小于5%，保护层厚度50mm
(4)当持力层为隔水层而其下方存在承压水时，为 避免开挖基坑时隔水层被承压水冲破，坑底隔水 层应有一定的厚度，即控制基坑开挖深度；