浅谈柱下独立基础设计步骤及应用_易定渊
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Key words： building structure； framework； foundation； design
0前言
建筑框架结构设计是我国在现代建筑设计中采用的最 基础普遍的设计之一，也是建筑框架设计的重要组成部分。 随着我国经济及建筑业的迅速崛起，建筑框架设计问题也 得到更多业内人士关注。框架结构是一种钢筋混凝土结构， 其由柱、梁组成，这种结构侧向刚度小，能进行更巧妙的 平面布置，可以满足很多大房间的建筑设计要求，它的抗 风能力及抗震能力均较好，被广泛应用于各种民用建筑（ 包 括高层） 及工业建筑。框架结构设计因其各种优势在建筑设 计中享有重要地位，而其设计的专业性及先进性又对设计 人员要求很高，不但需要他们对建筑结构类型有充分清晰 地了解，还需要有丰富的经验和严谨的设计态度，如果设 计不当，便会给后续的施工环节带来不便，更重要的是会 留下安全隐患，所以提高建筑框架结构基础设计质量的重 要性不容小觑。框架结构基础设计是建筑框架结构的重要
乙级 除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物
场地和地基条件简单、荷载分布均匀的 7 层及 7 层以下民 丙级
用建筑及一般工业建筑物； 次要的轻型建筑物
作者简介： 易定渊( 1960 － ) ，男，四川泸县人，高级工程师，研究方向: 建筑工程技术和管理。
2. 2 地基计算的规定 1） 建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规
d— 基础平均埋深，m； A— 基底面积，m2 。
按上式计算出 A 后，先选定 b 或 l，再计算另一边长，使 A
= l × b，一般取 l / b = 1. 0 ～ 2. 0。
必须指出，在按上式计算 A 时，需要先确定修正后的地
基承载力特征值 fa ，但 fa 值又与基础底面尺寸 A 有关，也即上 式中的 A 与 fa 都是未知数，因此，可能要通过反复试算确定。 计算时，可先对地基承载力只进行深度修正，计算 fa 值； 然后 按计算所得的 A = ·l b，考虑是否需要进行宽度修正，使得 A、
分析模型、条形基础设计等主要的部分。
关键词： 建筑结构; 框架; 基础; 设计
中图分类号： TU470
文献标志码： A
文章编号： 1672 － 4011（ 2014） 02 － 0100 － 04
Independent Foundation Design Steps and Applied the Discussion
烟囱
高度 /m
≤ 30
≤ 40
≤ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0
≤ 75
≤ 100
水塔
高度 /m 容积 /m3
≤ 15 ≤ 50
≤ 20 50 ～ 100
≤ 30
≤ 30
≤ 30
100 ～ 200 200 ～ 300 300 ～ 500 500 ～ 1 000
注: ① 地基主要受力层系指条形基础底面下深度为 3b( b 为基础底面宽度) ，独立基础下为 1. 5 b，且厚度均不小于 5 m 的范围( 2 层以下一般的
fa 间相互协调一致。 4. 1. 2 偏心荷载作用下的基础
偏心荷载作用下的基底压力计算公式：
pkmax kmin
=
Fk + Gk A
± Mk W
=
Fk
+ ·l b
Gk
（
1
±
6ek l
）
当偏心矩 ek ≥ l /6 时，基础边缘的最大压力按下式计算：
pkmax
= 2（ Fk + Gk） 3ba
式中 Mk — 相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础 顶面处的力矩值，kN；
γ' / kN / m3 ； γm — 基底以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮
重度 / kN / m3 ； B— 基础底面宽度，m； 当宽度小于 3 m 按 3 m 取值，大
于 6 m 按 6 m 取值； d— 基础埋置深度，m。
4 柱下独立基础设计
4. 1 基础底面尺寸的确认 GB50007 － 2002《建筑 地 基 基 础 设 计 规 范》（ 以 下 简 称
fa = fak + ηb γ（ b － 3） + ηd γm （ d － 0. 5） 式中 fa — 修正后的地基承载力特征值，kPa；
fak — 地基承载力特征值，kPa； ηb 、ηd — 基础宽度和埋深的地基承载力修正系数； γ— 基 底 以 下 土 的 重 度，地 下 水 位 以 下 取 浮 重 度
2 地基基础设计基本规定
2. 1 地基基础设计等级
地基基础设计可以划分为甲、乙、丙三个等级，具体
情况见表 1。
表1
地基基础设计等级
设计 等级
建筑和地基类型
甲级
重要的工业与民用建筑物 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（ 如地下车库、商场、运动场等） 对地基变形有特殊要求的建筑物 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
·100·
2014年 4 月
Sichuan Building Materials
DOI： 10． 3969 / j． issn． 1672 － 4011． 2014． 02． 046
%2%%0%1%%4年 第 2 期
第 40 卷 总第 178 期
浅谈柱下独立基础设计步骤及应用
易定渊
（ 四川省科茂建筑工程有限公司，四川 泸州 646100）
W— 基础底面的抵抗矩，m3 ；
ek — 偏心矩，ek = Mk / （ Fk + Gk ） ，m； l— 力矩作用方向的矩形基础底面边长，m；
b——— 垂直于力矩作用方向的矩形基础底面边长，m；
a— 偏心荷载作用点至最大压力作用边缘的距离，m，a
= （ l /2） － ek。 偏心荷载作用下，按下列步骤确定基础底面尺寸：
《设计规范》） 根据“所有建筑物的地基计算均应满足承载 力”的基本原则，按持力层的承载力特征值计算所需的基础 底面尺寸。要求符合下式要求：
pk ≤ fa pkmax ≤ 1. 2fa 式中 pk — 相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均 压力值，kPa； pkmax — 相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的 最大压力值，kPa； fa — 修正后的地基承载力特征值，kPa。
民用建筑除外) ; ② 地基主要受力层中如有承载力特征值 fak ＜ 130 kPa 的土层时，表中砌体承重结构的设计，应符合 GB 50007 － 2002《建筑地 基基础设计规范》第 7 章的有关要求; ③ 表中砌体承重结构和框架结构均指民用建筑。对于工业建筑可按厂房高度、荷载情况折合成与其相当
%2%%0%1%%4年 第 2 期
第 40 卷 总第 178 期
Sichuan Building Materials
·101·
2014年 4 月
定。
斜坡上或边坡附近的建筑物应验算其稳定性。
2） 甲级、乙级的建筑物应该按地基变形设计。
5） 基坑工程应进行稳定性验算。
3） 表 2 所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不作变
80 ≤ fak ＜ 100 ≤5
100 ≤ fak ＜ 130 ≤ 10
130 ≤ fak ＜ 160 ≤ 10
160 ≤ fak ＜ 200 ≤ 10
200 ≤ fak ＜ 300 ≤ 10
砌体承重结构、框架结构（ 层数）
≤5
≤5
≤5
≤6
≤6
≤7
建筑类型
单层 排架 结构
单跨 多跨
吊车额定起重量 /t 厂房跨度 /m
摘 要： 建筑结构设计关系到建筑的使用功能、建筑
的质量、建筑的外观结构等多方面的问题，因此，在建筑
工程设计中，结构设计必须要符合相关的设计标准和要求，
特别是框架结构的基础设计，涉及到建筑的框架基础的稳
定性，更需要设计人员重点关注，文章将就框架结构基础
设计进行探讨，主要内容包括基础的类型及其选型、基础
1） 先不考虑偏心，按轴心荷载条件初步估算所需的基础
·102·
4. 1. 1 荷载作用下的基础
由： pk
=
Fk
+ Gk A
=
Fk
+ γGAd A
=
Fk A
+ γGd ≤ fa
得： A ≥
fa
Fk － γGd
式中 pk — 相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础
顶面处的竖向力值，kPa；
γG — 基础及回填土的平均重度，一般取 20 kN / m3 ，地
下水位以下取 10 kN / m3 ；
吊车额定起重量 /t 厂房跨度 /m
5 ～ 10 ≤ 12 3 ～5 ≤ 12
10 ～ 15 ≤ 18 5 ～ 10 ≤ 18
15 ～ 20 ≤ 24
10 ～ 15 ≤ 24
20 ～ 30 ≤ 30
15 ～ 20 ≤ 30
30 ～ 50 ≤ 30
20 ～ 30 ≤ 30
50 ～ 100 ≤ 30
30 ～ 75 ≤ 30
组成部分，在建筑设计中有着重要的地位。 为了保证设计的科学合理，保证设计的先进性，相关
的设计人员需要对基础的类型有清晰的了解，然后在根据 实际的需要进行正确的选型，此外，还需要对基础进行适 当的分析，对其中的条形基础设计等具体内容进行细化分 析和选择。
1 独立基础的设计内容与步骤
1） 设计基础的结构型式、材料与平面布置； 2） 确定基础的埋置深度 d ； 3） 计算地基承载力特征值 fak ，并经深度和宽度修正，确 定修正后的地基承载力特征值 fa； 4） 根据作用在基础顶面荷载 F 和深宽修正后的地基承 载力特征值，计算基础的底面积； 5） 计算基础高度并确定剖面形状； 6） 若地基持力层下部存在软弱土层时，则需验算软弱 下卧层的承载力； 7） 地基基础设计等级为甲、乙级建筑物和部分丙级建 筑物应计算地基的变形； 8） 验算建筑物或构筑物的稳定性（ 如有必要时） ； 9） 基础细部结构和构造设计； 10） 绘制基础施工图。 若在 1） ～ 7） 步骤中不满足要求，可以加大基础宽度 b 或加大基础埋置深度 d 等措施。
的民用建筑层数; ④ 表中吊车额定起重量、烟囱高度和水塔容积的数值系指最大值
3 地基承载力特征值的确定
确定地基承载力特征值的方法主要有以下几种： 1） 按载荷试验确定； 2） 根据地基土的抗剪强度指标，按理论公式确定； 3） 应用地区建筑经验，采取工程地质类比法确定。 当基础宽度大于 3 m 或埋置深度大于 0. 5 m 时，从载 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，尚应按下式修正：
YI Dingyuan （ Sichuan Kemao Construction Engineering Co． Ltd． Luzhou 646100，China）
Abstract： In many problems related to the design of building structures using building features，quality construction，architectural appearance of the structure，etc． Therefore，the construction design，structural design must comply with the relevant design standards and requirements，especially framework foundation design，stability relates to the frame － based architecture， the designers need to focus on，the article will discuss the framework of the basic design structure，the main contents include the basic types and their selection，based on the analysis model， strip foundation design major part．
6） 当建筑地下室或地下构筑物存在上浮现象时需进行
形验算。
抗浮验算。可不作地基变形计算的设计等级为丙级建筑物
4） 对于受水平荷载的高耸结构、高层建筑、挡土墙及 范圈见表 2。
表2
可不作地基变形计算的设计等级为丙级建筑物范圈
地基主要 受力层的情况
地基承载力特征值 fak
各土层坡度 /%
60 ≤ fak ＜ 80 ≤5
0前言
建筑框架结构设计是我国在现代建筑设计中采用的最 基础普遍的设计之一，也是建筑框架设计的重要组成部分。 随着我国经济及建筑业的迅速崛起，建筑框架设计问题也 得到更多业内人士关注。框架结构是一种钢筋混凝土结构， 其由柱、梁组成，这种结构侧向刚度小，能进行更巧妙的 平面布置，可以满足很多大房间的建筑设计要求，它的抗 风能力及抗震能力均较好，被广泛应用于各种民用建筑（ 包 括高层） 及工业建筑。框架结构设计因其各种优势在建筑设 计中享有重要地位，而其设计的专业性及先进性又对设计 人员要求很高，不但需要他们对建筑结构类型有充分清晰 地了解，还需要有丰富的经验和严谨的设计态度，如果设 计不当，便会给后续的施工环节带来不便，更重要的是会 留下安全隐患，所以提高建筑框架结构基础设计质量的重 要性不容小觑。框架结构基础设计是建筑框架结构的重要
乙级 除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物
场地和地基条件简单、荷载分布均匀的 7 层及 7 层以下民 丙级
用建筑及一般工业建筑物； 次要的轻型建筑物
作者简介： 易定渊( 1960 － ) ，男，四川泸县人，高级工程师，研究方向: 建筑工程技术和管理。
2. 2 地基计算的规定 1） 建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规
d— 基础平均埋深，m； A— 基底面积，m2 。
按上式计算出 A 后，先选定 b 或 l，再计算另一边长，使 A
= l × b，一般取 l / b = 1. 0 ～ 2. 0。
必须指出，在按上式计算 A 时，需要先确定修正后的地
基承载力特征值 fa ，但 fa 值又与基础底面尺寸 A 有关，也即上 式中的 A 与 fa 都是未知数，因此，可能要通过反复试算确定。 计算时，可先对地基承载力只进行深度修正，计算 fa 值； 然后 按计算所得的 A = ·l b，考虑是否需要进行宽度修正，使得 A、
分析模型、条形基础设计等主要的部分。
关键词： 建筑结构; 框架; 基础; 设计
中图分类号： TU470
文献标志码： A
文章编号： 1672 － 4011（ 2014） 02 － 0100 － 04
Independent Foundation Design Steps and Applied the Discussion
烟囱
高度 /m
≤ 30
≤ 40
≤ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0
≤ 75
≤ 100
水塔
高度 /m 容积 /m3
≤ 15 ≤ 50
≤ 20 50 ～ 100
≤ 30
≤ 30
≤ 30
100 ～ 200 200 ～ 300 300 ～ 500 500 ～ 1 000
注: ① 地基主要受力层系指条形基础底面下深度为 3b( b 为基础底面宽度) ，独立基础下为 1. 5 b，且厚度均不小于 5 m 的范围( 2 层以下一般的
fa 间相互协调一致。 4. 1. 2 偏心荷载作用下的基础
偏心荷载作用下的基底压力计算公式：
pkmax kmin
=
Fk + Gk A
± Mk W
=
Fk
+ ·l b
Gk
（
1
±
6ek l
）
当偏心矩 ek ≥ l /6 时，基础边缘的最大压力按下式计算：
pkmax
= 2（ Fk + Gk） 3ba
式中 Mk — 相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础 顶面处的力矩值，kN；
γ' / kN / m3 ； γm — 基底以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮
重度 / kN / m3 ； B— 基础底面宽度，m； 当宽度小于 3 m 按 3 m 取值，大
于 6 m 按 6 m 取值； d— 基础埋置深度，m。
4 柱下独立基础设计
4. 1 基础底面尺寸的确认 GB50007 － 2002《建筑 地 基 基 础 设 计 规 范》（ 以 下 简 称
fa = fak + ηb γ（ b － 3） + ηd γm （ d － 0. 5） 式中 fa — 修正后的地基承载力特征值，kPa；
fak — 地基承载力特征值，kPa； ηb 、ηd — 基础宽度和埋深的地基承载力修正系数； γ— 基 底 以 下 土 的 重 度，地 下 水 位 以 下 取 浮 重 度
2 地基基础设计基本规定
2. 1 地基基础设计等级
地基基础设计可以划分为甲、乙、丙三个等级，具体
情况见表 1。
表1
地基基础设计等级
设计 等级
建筑和地基类型
甲级
重要的工业与民用建筑物 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（ 如地下车库、商场、运动场等） 对地基变形有特殊要求的建筑物 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
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2014年 4 月
Sichuan Building Materials
DOI： 10． 3969 / j． issn． 1672 － 4011． 2014． 02． 046
%2%%0%1%%4年 第 2 期
第 40 卷 总第 178 期
浅谈柱下独立基础设计步骤及应用
易定渊
（ 四川省科茂建筑工程有限公司，四川 泸州 646100）
W— 基础底面的抵抗矩，m3 ；
ek — 偏心矩，ek = Mk / （ Fk + Gk ） ，m； l— 力矩作用方向的矩形基础底面边长，m；
b——— 垂直于力矩作用方向的矩形基础底面边长，m；
a— 偏心荷载作用点至最大压力作用边缘的距离，m，a
= （ l /2） － ek。 偏心荷载作用下，按下列步骤确定基础底面尺寸：
《设计规范》） 根据“所有建筑物的地基计算均应满足承载 力”的基本原则，按持力层的承载力特征值计算所需的基础 底面尺寸。要求符合下式要求：
pk ≤ fa pkmax ≤ 1. 2fa 式中 pk — 相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均 压力值，kPa； pkmax — 相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的 最大压力值，kPa； fa — 修正后的地基承载力特征值，kPa。
民用建筑除外) ; ② 地基主要受力层中如有承载力特征值 fak ＜ 130 kPa 的土层时，表中砌体承重结构的设计，应符合 GB 50007 － 2002《建筑地 基基础设计规范》第 7 章的有关要求; ③ 表中砌体承重结构和框架结构均指民用建筑。对于工业建筑可按厂房高度、荷载情况折合成与其相当
%2%%0%1%%4年 第 2 期
第 40 卷 总第 178 期
Sichuan Building Materials
·101·
2014年 4 月
定。
斜坡上或边坡附近的建筑物应验算其稳定性。
2） 甲级、乙级的建筑物应该按地基变形设计。
5） 基坑工程应进行稳定性验算。
3） 表 2 所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不作变
80 ≤ fak ＜ 100 ≤5
100 ≤ fak ＜ 130 ≤ 10
130 ≤ fak ＜ 160 ≤ 10
160 ≤ fak ＜ 200 ≤ 10
200 ≤ fak ＜ 300 ≤ 10
砌体承重结构、框架结构（ 层数）
≤5
≤5
≤5
≤6
≤6
≤7
建筑类型
单层 排架 结构
单跨 多跨
吊车额定起重量 /t 厂房跨度 /m
摘 要： 建筑结构设计关系到建筑的使用功能、建筑
的质量、建筑的外观结构等多方面的问题，因此，在建筑
工程设计中，结构设计必须要符合相关的设计标准和要求，
特别是框架结构的基础设计，涉及到建筑的框架基础的稳
定性，更需要设计人员重点关注，文章将就框架结构基础
设计进行探讨，主要内容包括基础的类型及其选型、基础
1） 先不考虑偏心，按轴心荷载条件初步估算所需的基础
·102·
4. 1. 1 荷载作用下的基础
由： pk
=
Fk
+ Gk A
=
Fk
+ γGAd A
=
Fk A
+ γGd ≤ fa
得： A ≥
fa
Fk － γGd
式中 pk — 相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础
顶面处的竖向力值，kPa；
γG — 基础及回填土的平均重度，一般取 20 kN / m3 ，地
下水位以下取 10 kN / m3 ；
吊车额定起重量 /t 厂房跨度 /m
5 ～ 10 ≤ 12 3 ～5 ≤ 12
10 ～ 15 ≤ 18 5 ～ 10 ≤ 18
15 ～ 20 ≤ 24
10 ～ 15 ≤ 24
20 ～ 30 ≤ 30
15 ～ 20 ≤ 30
30 ～ 50 ≤ 30
20 ～ 30 ≤ 30
50 ～ 100 ≤ 30
30 ～ 75 ≤ 30
组成部分，在建筑设计中有着重要的地位。 为了保证设计的科学合理，保证设计的先进性，相关
的设计人员需要对基础的类型有清晰的了解，然后在根据 实际的需要进行正确的选型，此外，还需要对基础进行适 当的分析，对其中的条形基础设计等具体内容进行细化分 析和选择。
1 独立基础的设计内容与步骤
1） 设计基础的结构型式、材料与平面布置； 2） 确定基础的埋置深度 d ； 3） 计算地基承载力特征值 fak ，并经深度和宽度修正，确 定修正后的地基承载力特征值 fa； 4） 根据作用在基础顶面荷载 F 和深宽修正后的地基承 载力特征值，计算基础的底面积； 5） 计算基础高度并确定剖面形状； 6） 若地基持力层下部存在软弱土层时，则需验算软弱 下卧层的承载力； 7） 地基基础设计等级为甲、乙级建筑物和部分丙级建 筑物应计算地基的变形； 8） 验算建筑物或构筑物的稳定性（ 如有必要时） ； 9） 基础细部结构和构造设计； 10） 绘制基础施工图。 若在 1） ～ 7） 步骤中不满足要求，可以加大基础宽度 b 或加大基础埋置深度 d 等措施。
的民用建筑层数; ④ 表中吊车额定起重量、烟囱高度和水塔容积的数值系指最大值
3 地基承载力特征值的确定
确定地基承载力特征值的方法主要有以下几种： 1） 按载荷试验确定； 2） 根据地基土的抗剪强度指标，按理论公式确定； 3） 应用地区建筑经验，采取工程地质类比法确定。 当基础宽度大于 3 m 或埋置深度大于 0. 5 m 时，从载 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，尚应按下式修正：
YI Dingyuan （ Sichuan Kemao Construction Engineering Co． Ltd． Luzhou 646100，China）
Abstract： In many problems related to the design of building structures using building features，quality construction，architectural appearance of the structure，etc． Therefore，the construction design，structural design must comply with the relevant design standards and requirements，especially framework foundation design，stability relates to the frame － based architecture， the designers need to focus on，the article will discuss the framework of the basic design structure，the main contents include the basic types and their selection，based on the analysis model， strip foundation design major part．
6） 当建筑地下室或地下构筑物存在上浮现象时需进行
形验算。
抗浮验算。可不作地基变形计算的设计等级为丙级建筑物
4） 对于受水平荷载的高耸结构、高层建筑、挡土墙及 范圈见表 2。
表2
可不作地基变形计算的设计等级为丙级建筑物范圈
地基主要 受力层的情况
地基承载力特征值 fak
各土层坡度 /%
60 ≤ fak ＜ 80 ≤5