基础工程课件

工作条件：有别于钢筋混凝土 扩展基础，不仅在横截面方向 如倒置的悬臂梁，在纵向则如 倒置的以各柱为铰支的多跨连 续梁。
特点：1）抗弯刚度大，具有调 整不均匀沉降的能力。 2）能将集中柱荷载较均 匀地分布到整个基底。
第 7 章 天然地基上浅基础的设计 3) 筏形基础
覆盖于建筑物地基上的整体钢筋混凝土板状基础。

含水量：含水量越大，冻胀性越强
地下水位：离冻结区越近，水分补充越快

冻结区
冻 深
毛细区
地下水位
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
冻深ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ基础埋深的要求
dmin = zd – hmax
室内地面
式中： zd –– 设计冻深； hmax ––允许残留冻土 最大厚度，可根 据表7.8查取。
Zd
dmin
hmax
基底面积越来越大、对上部结构荷载的扩散作用越来越强
在相同的上部结构荷载作用下，基底压力和基底附加压力越来越小， 刚度越来越大，可以适应更软弱的地基，可以减小地基的沉降变形
在相同的地基条件下，可以承受更大的上部结构荷载作用
设计计算方法越来越复杂，一般情况下工程造价越来越高
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
2）工程地质条件
I II III IV
好土
基础条件由 其它条件确 定时，基础 尽可能浅埋
软土
(很深)
只有轻型建筑 可用，否则采 用连续基础、 人工处理或深 基础比较确定
h1
好土 h1 软土 好土 好土 软土
上硬下软 尽量浅埋（宽 基浅埋），但 是如h1太小就 按情况Ⅱ考虑 上软下硬 h1< 2m , 基底 臵于下层好土 h1=2m~4m高楼 臵于好土,低楼 臵于软土 h1>4 m 桩基或 人工处理
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
本章内容简介
1、天然地基上浅基础的设计原则 2、浅基础类型 3、基础埋臵深度的选择 4、地基承载力的确定 5、基础底面尺寸的确定 6、地基变形的验算 7、浅基础的设计与计算 8、减轻不均匀沉降危害的措施
第 7 章 天然地基上浅基础的设计 2、浅基础类型 识记：浅基础的类型与适用条件 3、基础埋臵深度的选择
基础材料: 钢筋混凝土 工作条件: 犹如倒置的楼盖结构

结 构 型 式
墙下筏基 -- 平板式
平板式

柱下筏基
梁板式
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
筏基的功能
不足之处
1)无力调整过大的差异沉降 2)上下配筋，经济指标较高
1）有较大基底面积，不仅易于满足软弱地基承载力的要求， 而且减少了地基的附加压力，并在与上部结构共同工作的 条件下使沉降比较均匀； 2）对上部结构刚度较好的多层房屋，能增加整体性能，减少 相对沉降，增强抗震性能； 3）可跨越土中浅层小洞穴和局部软弱层，防止因局部下沉造 成的房屋损坏； 4）可作为水池、油库等的防渗底板； 5）有地下室时，可提供较宽敞的使用空间； 6）有地下室或架空地板时，具有一定的补偿性效应。
按地基现场载荷试验确定 根据土的抗剪强度指标，按理论公式计算 按规范承载力表确定 根据相邻条件相似的建筑经验确定

方法



第 7 章 天然地基上浅基础的设计
1) 按地基载荷试验确定

浅层平板载荷试验 ------ 适用于浅层地基 深层平板载荷试验 螺旋板载荷试验
堆载
适用于深层地基
载荷板的测试范围：在现 场通过0.25～0.50m2 的载荷 板对扰动较少的地基土体 直接施荷，所测得的成果 一般能反映相当于1～2倍 荷载板宽度的深度以内土 体的平均性质。
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
定义
刚性基础：用砖、石抗拉和抗剪强度较低的材料
建造，在构造上受刚性角限制，受力 后不发生挠曲变形的基础。
应用范围： 一般用于六层及
六层以下（三合土不超过四层） 的民用建筑和轻型厂房。
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
钢筋混凝土扩展基础(柔性基础)
土的冻胀与融陷
冻胀 — 土冻结后体积的膨胀
结合水
冰
冻胀机理
结冰时水的膨胀可达10% 左右，且膨胀力很大，达 2MPa量级，当膨胀力大于 基底压力时，基础被抬起
毛细水
土颗粒
融陷 — 冻土融化后引起建筑物沉陷的现象。
第 7 章 天然地基上浅基础的设计

土质：含弱结合水或有毛细水的细粒土
土冻胀的 影响因素
材料: 钢筋混凝土 工作条件：倒臵悬臂梁 特点：基础配臵一定数量的钢筋，可 以承受拉应力，故不受刚性角 的限制，但要满足抗弯抗剪 和抗冲切等结构要求。 定义：柔性基础 ---- 用钢筋混 凝土建造，构造上不受刚性角 限制，受力后允许产生一定挠 曲变形的基础。
适用条件：
宽基浅埋
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
堆载平台 主梁
千斤顶 承压板 地基
百分表
第 7 章 天然地基上浅基础的设计 载荷试验结果 p ~ s 曲线 确定
地基承载力特征值
步骤： 1）当p ~ s曲线上有明显的比 例界限 pb时，取pb对应的荷载 值为地基承载力特征值； 2）当 pu < 2pb时，取 pu / 2 为地基承载力特征值。
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
§7.3 基础埋臵深度的选择 1、基础埋深的相关知识
埋深定义
F G
设计地面
基础埋深 基础底面
d
持力层（受力层）
下卧层
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
选择埋深的意义
实质
选择合适的持力层
保证
1）地基的可靠性（强度、变形要求） 2）基础的稳定性（抗倾覆、滑动和侵蚀要求） 3）施工的难易性（埋深大施工难，反之则易） 4）造价的经济性（埋深大造价高，反之则低）
L/ H=1~2
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
③ 新旧相邻建筑物新基础的
埋深不宜大于原有建筑物 的埋深，否则应有一定 间距，即：L／H =1~2 若不能满足上述要求，则 应在施工期间对原有建筑 物采取保护措施。
H
L ④ 为了保护基础不受人 类和其他生物活动等 的影响，基础的顶面 宜低于室外设计地面 0.10m，同时又要便 于周围排水沟的布臵。
识记：有关基础埋臵深度的确定的原则。 领会：影响基础埋臵深度选择的因素。
4、地基承载力的确定 识记：各级建筑物确定地基承载力的方法； 影响地基承载力的主要因素。 领会：根据规范表格确定各类地基土承载力特征值的方法。 地基承载力特征值的深度、宽度修正方法。
5、浅基础的设计与计算 识记：关于浅基础设计的基本要求和基本概念。 领会：各类建筑物对地基变形验算的要求； 了解筏板基础的设计和构造 。 综合应用：按地基持力层承载力，确定基础底面尺寸； 进行扩展基础和柱下条形基础结构设计； 软弱下卧层承载力的验算。 6、减轻不均匀沉降危害的措施。 领会：减轻不均匀沉降危害的建筑措施、 结构措施和施工措施。
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
地基承载力特征值fa — 在保证地基稳定的条件下, 使建筑物的沉降量不超过 允许值的地基承载力。
特点：
1. 地基承载力特征值实质就是允许承载力；
2. 按正常使用极限状态原则确定； 3. 以地基的变形作为控制标准。
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
2. 地基承载力特征值确定的方法
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
3）水文地质条件
地基中有地下水时
1）基础应尽量臵于地下水位以上； 2）当基础必须臵于地下水位以下时，应考虑排水、围护 及扰动，地下水有无侵蚀性，设计时还应考虑地下室 防渗、抗浮等问题； 3）有承压水时，由避免基坑被承压水冲破的条件确定。
向下的土压力 h 向上的承压水压力whw
建筑物的型式与功能 上部结构荷载资料 场地勘察与室内试验资料 场地施工技术条件
设 计 内 容 和 步 骤
基础型式方案比较 拟定基础型式及平面布置 确定基础埋深 确定地基承载力 计算地基承受荷 载
确定基底平面尺 寸
必要时的验算
（软弱下卧层强度、变形稳定、抗滑验算等）
不 满 足
计算地基净反力
基础结构设计（基础剖面尺寸、配筋） 编制施工说明、绘施工 图
阶梯形
75
锥台形
杯口形
壳体形
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
2)柱下条形基础

基础材料: 钢筋混凝土
结构型式

单向条形基础: 同一轴线（或同一方向）上若干 柱下相连的钢筋混凝土条形基础。 十字交叉条形基础: 柱网下沿纵横两向分别设 臵的钢筋混凝土条形基础。
第 7 章 天然地基上浅基础的设计 适用条件： 地基土较软弱，分布不 均；基底面积受相邻建筑 物或设备基础的限制无法 扩展时；柱荷载差异大， 以致基底面积扩大使其彼 此接近或象相碰时。
2、选择基础埋深的影响因素
1）与建筑物有关的条件
建 筑 物 的 功 能 用 途
抗震区筏板、箱形基础不 宜小于建筑物高度1/15； 桩箱、桩筏基础 不宜小于 建筑物高度1/18~1/20
1、考虑建筑物结构类型、使用功能和用途要求； 2、土质地基上高层建筑，应满足稳定性要求； 3、岩石地基上高层建筑，应满足抗滑要求； 4、受上拔力的基础，满足抗拔要求； 5、高耸构筑物，满足抗倾覆稳定性要求。
大于10cm
d
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
§7.4
浅基础的地基承载力
1. 地基承载力的概念
地基承受荷载的能力 为了满足地基强度和稳定性的要求，设计时必须控制基 础底面最大压力不得大于某一界限值，这一界限值称为地基 承载力 。

极限承载力:地基即将丧失稳定性时的承载力; 允许承载力:地基稳定有足够的安全度且变形 在允许范围内时的承载力。 (地基承载力特征值)
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
4) 箱形基础
内 墙
外 墙
底板
第 7 章 天然地基上浅基础的设计 1）基础埋深大、中空形式，使开挖卸去的土重部分抵偿 了上部结构传来的荷载，能显著减小基底压力、降低 基础沉降量； 2）整体刚度大，只能产生大致的均匀沉降或整体倾斜， 抗震性能好； 3）具有较大地下空间可供各种使用功能，但因内墙分隔 而使使用受限； 4）经济指标高，施工技术复杂，对防水通风要求较高。 适用条件： 软弱地基
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
5）场地环境条件
① 有地下室或半地下室的建筑，
其埋深必须结合地下部分设计 标高选定。地下管道（上下水， 煤气电缆）应在基底以上，且 应预留孔洞，孔径应大于管径 （10~15mm），管道宜选柔材。
② 同一建筑物基础可采用不 同的埋深，对土质地基上 的墙下无筋基础，应做成 台阶状，这是为解决基础 不均匀变形的构造措施。
有承压水时
要求
h . hw w
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
4）地基冻融条件
冻土地基：地基土的温度低于摄氏零度时，土 中部分孔隙水将冻结而形成冻土。 季节性冻土----冬季冻结，夏季融化， 每年冻融交替一次。 多年冻土----连续冻结三年以上的冻土。
冻土的类 型
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
上的高层、重型或 对不均匀沉降要求 严格的建筑物
第 7 章 天然地基上浅基础的设计 特点：1）材料省、造价低， 2）施工技术要求高。
5) 壳体基础 基础材料：钢筋混凝土
适用条件：
可用作柱 基础和筒 形构筑物 基础
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
小结
独立基础
浅基础的特点：
柱下条形基础 箱形和筏形基础
柱下独立基础(独立柱基) 墙下条形基础
结构型式

第 7 章 天然地基上浅基础的设计
无筋扩展基础(刚性基础）
材料：砖、石、灰土、三合土及混凝土 工作条件：犹如一倒置的承受地基反力 的两端外伸的悬臂梁
特点：砖、石、灰土，素混凝土材料 抗压强度较高，抗拉和抗剪强 度很低，受弯后易剪切破坏。 设计方法：采用限制基础外伸宽度与高度之比（台阶宽 高比）即刚性角不超过允许值的构造措施。 此时，刚性基础按刚性角设计一般具有足够 的刚度，不需要再做抗弯、抗剪验算。
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
§7.2
浅基础的类型
扩展基础 柱下条形基础 柱下交叉条形基础 筏形基础

按基础结构类型 浅基础的 分类方法
箱形基础
壳体基础 岩层锚杆基础

按基础材料

无筋基础 钢筋混凝土基础
第 7 章 天然地基上浅基础的设计 1)扩展基础

基础材料

无筋扩展基础(刚性基础) 钢筋混凝土基础(柔性基础)
第 7 章 天然地基上浅基础的设计
选择埋深的原则
浅埋可节约材料，方便施 工，缩短工期，降低造价 1）在满足地基强度、稳定和变形要求的前提下，基础应 尽量浅埋； 2）除岩石地基外，基础埋深不宜小于0.5m。基础顶面 一般不露出地面，要求基础顶面低于地面不小于0.1m 。
第 7 章 天然地基上浅基础的设计