第7章天然地基上的浅基础设计(土力学与地基基础教案)

第7章天然地基上的浅基础设计

一、知识点：

7.1 概述

7.2 地基、基础与上部结构相互作用的概念

7.2.1 基本概念 7.2.2 地基与基础的相互作用 7.2.3 上部结构刚度的影响

7.3 浅基础的若干类型

7.3.1 刚性基础 7.3.2 扩展基础 7.3.3 柱下条形基础

7.4 基础埋置深度的选择

7.4.1 与建筑物有关的条件 7.4.2 工程地质条件 7.4.3 水文地质条件

7.4.4 地基冻融条件 7.4.5 场地环境条件

7.5 地基承载力设计值

7.5.1 按土的抗剪强度指标确定 7.5.2 按地基载荷试验确定 7.5.3 按规范承载力表确定

7.6 浅基础的设计与计算

7.6.1 轴心荷载作用下基础底面积的确定

7.6.2 偏心荷载作用下基础底面积的确定 7.6.3 软弱下卧层的验算7.6.4地基变形验算7.7防止不均匀沉降损害的措施

7.7.1 建筑措施 7.7.2 结构措施 7.7.3 施工措施

二、重点难点：

一、重点：

常用的刚性基础、扩展基础的设计方法。

理解地基、基础与上部结构相互作用的概念。掌握浅基础的类型及适用条件；基础埋置深度的选择；地基承载力设计值；基础底面尺寸的确定；软弱下卧层地基承载力的验算方法。

掌握刚性基础剖面尺寸确定及扩展基础的配筋计算。

二、难点：

地基、基础与上部结构相互作用的概念。

地基承载力设计值；基础底面尺寸的确定；软弱下卧层地基承载力的验算方法。

三、本章内容：

§7.1概述按旧书204页讲，第一节全部讲完

§7.2 地基、基础与上部结构相互作用的概念

7.2.1 基本概念按旧书205页讲，讲到“以便阐明有关概念”

7.2.2 地基基础与上部结构的关系按新书206页讲，讲到“更好地设计地基基础方案”

7.2.3 基础刚度地影响

建筑物基础的沉降、内力以及基底反力的分布，除了与地基因素有关外，还受基础及上部结构的制约。此处只限于考虑基础本身刚度的作用而忽略上部结构的影响。为了建立基本概念，以下先讨论柔性基础和刚性基础两种极端情况。

一、柔性基础

柔性基础的抗弯刚度很小。它好比放在地上的柔软薄膜，可以随着地基的变形而任意弯曲。基础上任一点的荷载传递到基底时不可能向旁扩散分布，就象直接作用在地基上一样；所以，柔性基础的基底反力分布与作用于基础上的荷载分布完全一致。

如果假设地基是均质的弹性半空间，则可利用角点法求得柔性基础底面任意点的沉降。所得的计算结果以及工程实践经验都表明，均布荷载下柔性基础的基底沉降是中部大，边缘小[图7-14(b)]。

由此可见，缺乏刚度的基础，由于无力调整基底的不均匀沉降，就不可能使传至基底的荷载改变其原来的分布情况。如果要使柔性基础底面的沉降趋于均匀，显然就得增大基础边缘的荷载，并使中部的相应减少，这样，荷载和反力就应该变成如图7-14(a)所示的非均布的形状了。

二、刚性基础

刚性基础具有非常大的抗弯刚度，受荷后基础不挠曲，因此，原来是平面的基底，沉降后仍然保持平面。如基础的荷载合力通过基底形心，则沿基底的沉降处处相同。这样，根据以上柔性基础沉降均匀时基底反力分布不均匀的论述，可以推断，中心荷载下刚性基础基底反力的分布也应该是边缘大，

中部小，而当荷载偏心时，沉降后基底为一倾斜平面，由此可见，具有刚度的基础，在调整基底沉降使之趋于均匀的同时，也使基底压力发生由中部向边缘转移的过程．此处把刚性基础能跨越基底中部，将所承担的荷载相对集中地传至基底边缘的现象叫做基础的“架越作用”。

7.2.4 地基软硬的影响按新书208页讲述

7.2.5 上部结构刚度的影响

一、上部结构完全柔性按新书208到209页讲

二、上部结构绝对刚性

烟囱、水塔、高炉、筒仓这类的高耸结构物之下整体配置的独立基础与上部结构浑然一体，使整个体系具有很大的刚度，当地基不均匀或在邻近建筑物荷载或地面大面积堆载的影响下，基础转动倾斜，但几乎不会发生相对挠曲。

此外，体型简单、长高比很小，通常采用框架，剪力墙或简体结构的高层建筑，其下常配置相对挠曲很小的箱形基础、桩基及其它型式的深基础，也可以作为刚性结构考虑。

对天然地基上的刚性结构的基础应验算其整体倾斜和沉降量。

显然，随着地基抵抗变形能力的增强，考虑地基-基础-上部结构三者相互作用的意义也将相应降低。可以说：在相互作用中起主导作用的是地基，其次是基础，而上部结构则是在压缩性地基上基础整体刚度有限时起重要作用的因素。

§7.3 基础的划分和基础材料

一、基础的划分按新书184页讲

二、基础材料

1、刚性基础的材料

2、钢筋混凝土按新书184到185页讲

§7.5浅基础的若干类型

本节只介绍通常可按常规设计的三类浅基础。

7.3.1 刚性基础（无筋扩展基础(刚性基础)

刚性基础是指使用砖、毛石、以及灰土获三合土等材料建成的基础，其特点是抗压性能好而抗弯性能差，适用于六层和六层以下（三合土基础不宜超过四层）的民用建筑和墙承重的厂房。

其中用砖或毛石砌筑时，在地下水位以上可用混合砂浆，水下则应用水泥砂浆。

H)时，可采用强度等级较低的混凝土基础，也可用毛石混

荷载较大、或要减小基础构造高度(0

凝土基础以节约水泥。

我国华北和西北地区，环境比较干燥，还广泛采用灰土做基础。

灰土是用石灰和土配制而成的。石灰以块状生石灰为宜，经消化1～2天后立即使用；

土料用塑性指数较低的粘性土。在我国南方则常用三合土基础。

灰土基础和三合土基础都是在基槽内分层夯实而成的。

不配筋基础的材料都具有较好的抗压性能，但抗拉、抗剪强度却不高。

新书187页接着讲到“扩展基础前”

7.3.2 扩展基础按新书188页讲

7.3.3 柱下条形基础按新书190页讲

§7.4 基础埋置深度的选择

选择基础的埋置深度是基础设计工作中的重要一环，因为它关系到地基是否可靠、施工的难易及造价的高低。影响基础埋深选择的因素很多，但就每项工程来说，往往只是其中一、二种因素起决定作用。设计时要善于从实际情况出发，首先抓住主要因素进行考虑。基础埋置深度按下列条件确定：7.4.1 与建筑物有关的条件

某些建筑物需要具备一定的使用功能或宜采用某种基础型式，这些要求常成为其基础埋深选择的先决条件，例如必须设置地下室或设备层的建筑物、半埋式结构物、须建造带封闭侧墙的筏板基础或箱形基础的高层或重型建筑、带有地下设施的建筑物、或具有地下部分的设备基础等等。

位于土质地基上的高层建筑，由于竖向荷载大，又要承受风力和地震力等水平荷载，其基础埋深应随建筑高度适当增大，才能满足稳定性要求。位于岩石地基上的高层建筑，常须依靠基础侧面土体承担水平荷载，其基础埋深应满足抗滑要求。

输电塔等受有上拔力的基础，应有较大的埋深以提供所需的抗拔力。烟囱、水塔和筒体结构的基础埋深也应满足抗倾覆稳定性的要求。