崔德山_第二章_天然地基上的浅基础设计教材
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第二章 天然地基上浅基础设计
Shallow Foundation Analysis & Design in Original Subgrade
概述
• 地基基础的重要性与复杂性 • 1. 重要性：根基；造价1/4~1/3；隐蔽 • 2. 复杂性：不同于上部结构 • 3. 设计考虑因素：上部结构、下部场地
上部结构情况
• 车库、文化体育，应大于3米 • 高层建筑为抗震稳定不小于1/10~1/15 • 阶形基础高宽比1：2，台阶高小于50cm
工程地质和水文地质情况
• 工程地质：都是好土；表层好，下层弱；表 层弱，下层好（小于2米，挖；2~4米，扩大 底面；大于5米，加固或桩）；均是软土
• 水文地质：基坑底安全厚度
➢膨胀性 ➢湿陷性 ➢均匀性 ➢土洞 ➢滑坡 ➢液化与震陷 ➢水土的腐蚀性…………….
二、确定地基承载力
•（一）按理论公式确定地基的极限荷载；
• 太沙基公式 • 汉森公式 • 规范公式
•（二）按原位测试法； •（三）规范查表法。
（一）按理论公式确定地基承载力
1. 太沙基公式：
条形基础：
pu
1 2
（二）按原位测试法求地基承载力
在不易取土样或避免原状土扰动的情 况下确定地基承载力最合适。
常见的原位测试方法如载荷试验、十 字板剪切、静力触探、动力触探、标准贯 入试验和旁压试验等，都可用其测试结果 推算出相应的地基承载力特征值fak。
（三）规范查表法求地基承载力
根据室内试 验指标查表f0
统计处理 后得fak
设计内容与步骤
1. 基础的结构、材料 2. 埋深 3. 承载力 4. 底面积 5. 剖面形状 6. 软弱下卧层的承载力 7. 变形 8. 稳定 9. 施工图
准备资料
1 建筑场地的地形图； 2 建筑场地的工程地质勘察资料； 3 建筑物的平面、立面、剖面图、荷载 4 建筑场地环境 5 建筑材料的供应情况，以及施工单位的
（四）地基承载力特征值的修正
按载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的 地基承载力特征值，只在基础宽度b≤3m，埋深d≤0.5m 的条件下方可适用。
当b＞3m，d ＞0.5m时，应对特征值 fak 进行宽度及
深度修正，除岩石地基外，修正后的地基承载力特征值
(2-2）
z0— 标准冻深。
③按表2-5确定基底允许残留冻土层厚度hmax，
计算季节性冻土地基中基础最小埋深：
dmin＝zd－hmax
(2-1)
建筑场地环境条件
• 新建不宜大于原有建筑基础，净距大于 基础底面高差的1-2倍
• 考虑临空面的稳定性
Δh L
L>(1~2) Δh
许许多多其它工程地质条 件也必须被考虑！！
和特强冻胀 • 防止冻害的措施：10cm中粗砂；地势高、
地下水位低、防雨水、地表水、圈梁、 基础梁；冻胀缝
考虑地基土的冻胀性确定埋深
①按土类别、土冻胀性及环境对冻深的影响确定
相应的影响系数ψzs、ψzw、ψze（见表2-2、
2-3、2-4）；
②计算季节性冻土的设计冻深zd：
zd＝z0·ψzs·ψzw·ψze
地基基础方案的类型
• 天然地基上的浅基础 • 人工地基 • 桩基础 • 深基础
• 其中：天然地基上的浅基础，技术简单， 工程量小，施工方便，造价低，就优先 选用。同时设计2~3个不同方案。
本章解决的内容
地基 • 天然地基 基础 • 浅基础
• 人工地基 • 深基础
天然地基上的浅基础
定义：一般指建造在天然地基上，埋深小于 5m的一般基础，或者埋置深度虽然超过 5m，但小于基础宽度的大尺寸的基础（如 筏板基础和箱形基础）。 特点：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。
设备和技术力量。
基础工程设计
➢ 地基设计 ➢ 基础设计
地基设计
1 确定基础的埋置深度； 2 确定(修正后)地基承载力特征值； 3 按地基承载力特征值确定基础的底面尺寸； 4 验算地基的变形（需做变形验算的建筑物）； 5 验算地基的稳定性（建筑在斜坡上的建筑物）。
基础设计
1 选择基础材料和类型； 2 对基础内力进行计算(剪力和弯矩)； 3 根据剪力确定基础竖直剖面尺寸； 4 根据弯矩进行配筋计算(钢筋混凝土基础)；
BN
r
cNc
wk.baidu.com
dNq
方形基础： pu 0.4BN r 1.2cNc dN q
地基为松砂、软土时：
pu
B 2
Nr
2c 3
N
c
qN
q
地基承载力系数不同！
2 汉森公式：
pu
1 2
BN r sr drir
g r br
qN q sq d qiq
g q bq
cNcscdcic gcbc
计算时，抗剪强度指标取标准值ck、φk，将上式计算 出的地基极限承载力pu除以安全系数K，所得承载力相当 于修正后的地基承载力特征值fa。
承压水位
ho
h
h0
w sat
•h
考虑地基土冻胀和融陷的影响
• 冻胀：在寒冷地区，一定深度范围内的 土在温度低于0℃时会产生冻结，体积膨 胀并引起地基土隆起；
• 融陷：温度高于0℃时，冻土融化，土体 压缩性增大，引起地基沉降。
当地冻结深度
• 危害：地下水运移 • 分类：不冻胀、弱冻胀、冻胀、强冻胀
即： pu / K＝fa （安全系数K=2~3）
倾斜荷载
适用条件 基础形状已经考虑
基础埋深d<b
3 《地基基础设计规范》公式
fa M bb M d md M cck (2 4)
式中：fa—按土抗剪强度指标确定的地基承载力特征值；
b—基底宽度，大于6m按6m,对于砂土，小于3m按3m;
γm —基础底面以上土的加权平均重度地下水位以下取有效重度； γ—基础底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度； ck—基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值。 注意：按上式计算时，应在小偏心距e≤0.033b的前提下使用，且应进 行地基变形验算。
第一节 天然地基设计计算
一、选择基础埋置深度 基础埋置深度：设计地面标高至基础底面的 标高差。
室内设计地面
室外设计地面 D
原则
• 满足地基稳定和变形要求的前提下，基 础宜浅埋，为防止日晒雨淋、人来车往 造成损伤，不应浅于0.5m（岩石地基除 外）
• 确定埋深，应考虑以下四个因素： • 上部结构情况 • 工程地质和水文地质情况 • 当地冻结深度 • 建筑场地环境条件
Shallow Foundation Analysis & Design in Original Subgrade
概述
• 地基基础的重要性与复杂性 • 1. 重要性：根基；造价1/4~1/3；隐蔽 • 2. 复杂性：不同于上部结构 • 3. 设计考虑因素：上部结构、下部场地
上部结构情况
• 车库、文化体育，应大于3米 • 高层建筑为抗震稳定不小于1/10~1/15 • 阶形基础高宽比1：2，台阶高小于50cm
工程地质和水文地质情况
• 工程地质：都是好土；表层好，下层弱；表 层弱，下层好（小于2米，挖；2~4米，扩大 底面；大于5米，加固或桩）；均是软土
• 水文地质：基坑底安全厚度
➢膨胀性 ➢湿陷性 ➢均匀性 ➢土洞 ➢滑坡 ➢液化与震陷 ➢水土的腐蚀性…………….
二、确定地基承载力
•（一）按理论公式确定地基的极限荷载；
• 太沙基公式 • 汉森公式 • 规范公式
•（二）按原位测试法； •（三）规范查表法。
（一）按理论公式确定地基承载力
1. 太沙基公式：
条形基础：
pu
1 2
（二）按原位测试法求地基承载力
在不易取土样或避免原状土扰动的情 况下确定地基承载力最合适。
常见的原位测试方法如载荷试验、十 字板剪切、静力触探、动力触探、标准贯 入试验和旁压试验等，都可用其测试结果 推算出相应的地基承载力特征值fak。
（三）规范查表法求地基承载力
根据室内试 验指标查表f0
统计处理 后得fak
设计内容与步骤
1. 基础的结构、材料 2. 埋深 3. 承载力 4. 底面积 5. 剖面形状 6. 软弱下卧层的承载力 7. 变形 8. 稳定 9. 施工图
准备资料
1 建筑场地的地形图； 2 建筑场地的工程地质勘察资料； 3 建筑物的平面、立面、剖面图、荷载 4 建筑场地环境 5 建筑材料的供应情况，以及施工单位的
（四）地基承载力特征值的修正
按载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的 地基承载力特征值，只在基础宽度b≤3m，埋深d≤0.5m 的条件下方可适用。
当b＞3m，d ＞0.5m时，应对特征值 fak 进行宽度及
深度修正，除岩石地基外，修正后的地基承载力特征值
(2-2）
z0— 标准冻深。
③按表2-5确定基底允许残留冻土层厚度hmax，
计算季节性冻土地基中基础最小埋深：
dmin＝zd－hmax
(2-1)
建筑场地环境条件
• 新建不宜大于原有建筑基础，净距大于 基础底面高差的1-2倍
• 考虑临空面的稳定性
Δh L
L>(1~2) Δh
许许多多其它工程地质条 件也必须被考虑！！
和特强冻胀 • 防止冻害的措施：10cm中粗砂；地势高、
地下水位低、防雨水、地表水、圈梁、 基础梁；冻胀缝
考虑地基土的冻胀性确定埋深
①按土类别、土冻胀性及环境对冻深的影响确定
相应的影响系数ψzs、ψzw、ψze（见表2-2、
2-3、2-4）；
②计算季节性冻土的设计冻深zd：
zd＝z0·ψzs·ψzw·ψze
地基基础方案的类型
• 天然地基上的浅基础 • 人工地基 • 桩基础 • 深基础
• 其中：天然地基上的浅基础，技术简单， 工程量小，施工方便，造价低，就优先 选用。同时设计2~3个不同方案。
本章解决的内容
地基 • 天然地基 基础 • 浅基础
• 人工地基 • 深基础
天然地基上的浅基础
定义：一般指建造在天然地基上，埋深小于 5m的一般基础，或者埋置深度虽然超过 5m，但小于基础宽度的大尺寸的基础（如 筏板基础和箱形基础）。 特点：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。
设备和技术力量。
基础工程设计
➢ 地基设计 ➢ 基础设计
地基设计
1 确定基础的埋置深度； 2 确定(修正后)地基承载力特征值； 3 按地基承载力特征值确定基础的底面尺寸； 4 验算地基的变形（需做变形验算的建筑物）； 5 验算地基的稳定性（建筑在斜坡上的建筑物）。
基础设计
1 选择基础材料和类型； 2 对基础内力进行计算(剪力和弯矩)； 3 根据剪力确定基础竖直剖面尺寸； 4 根据弯矩进行配筋计算(钢筋混凝土基础)；
BN
r
cNc
wk.baidu.com
dNq
方形基础： pu 0.4BN r 1.2cNc dN q
地基为松砂、软土时：
pu
B 2
Nr
2c 3
N
c
qN
q
地基承载力系数不同！
2 汉森公式：
pu
1 2
BN r sr drir
g r br
qN q sq d qiq
g q bq
cNcscdcic gcbc
计算时，抗剪强度指标取标准值ck、φk，将上式计算 出的地基极限承载力pu除以安全系数K，所得承载力相当 于修正后的地基承载力特征值fa。
承压水位
ho
h
h0
w sat
•h
考虑地基土冻胀和融陷的影响
• 冻胀：在寒冷地区，一定深度范围内的 土在温度低于0℃时会产生冻结，体积膨 胀并引起地基土隆起；
• 融陷：温度高于0℃时，冻土融化，土体 压缩性增大，引起地基沉降。
当地冻结深度
• 危害：地下水运移 • 分类：不冻胀、弱冻胀、冻胀、强冻胀
即： pu / K＝fa （安全系数K=2~3）
倾斜荷载
适用条件 基础形状已经考虑
基础埋深d<b
3 《地基基础设计规范》公式
fa M bb M d md M cck (2 4)
式中：fa—按土抗剪强度指标确定的地基承载力特征值；
b—基底宽度，大于6m按6m,对于砂土，小于3m按3m;
γm —基础底面以上土的加权平均重度地下水位以下取有效重度； γ—基础底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度； ck—基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值。 注意：按上式计算时，应在小偏心距e≤0.033b的前提下使用，且应进 行地基变形验算。
第一节 天然地基设计计算
一、选择基础埋置深度 基础埋置深度：设计地面标高至基础底面的 标高差。
室内设计地面
室外设计地面 D
原则
• 满足地基稳定和变形要求的前提下，基 础宜浅埋，为防止日晒雨淋、人来车往 造成损伤，不应浅于0.5m（岩石地基除 外）
• 确定埋深，应考虑以下四个因素： • 上部结构情况 • 工程地质和水文地质情况 • 当地冻结深度 • 建筑场地环境条件