第7讲 浅基础设计

二、作用在建筑物上的荷载大小和性质
三、工程地质条件
为保护建筑物必须根据荷载的大小和 性质给基础选择可靠的持力层（图9）。
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四、相邻建筑物的基础埋深（图10）
当存在相邻建筑物时，新建建筑物的
基础埋深不宜大于原有建筑物的基础埋深。
当埋深大于原有建筑物的基础埋深时，
两基础之间应保持一定净距，其数值应根
例1：P170 例7.1
例2：P170 例7.2
例3：P207 7.3
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第5节 按地基承载力确定基础 底面尺寸
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几点说明：P165
二、 按地基载荷试验确定
在现场通过一定尺寸的载荷板对扰动较
少的浅部地基土体直接加荷，所测得的成果
一般能反映相当于1~2倍载荷板宽度的深度以
内土体的平均性质。
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承载力特征值的确定（图7.15）： 1.当p~s曲线上有比例界限时，取该比 例界限所对应的荷载值； 2.当极限荷载小于对应比例界限的荷 载值的1.5倍时，取极限荷载值的一半； 3.当不能按上述二点确定时，如压板 面积为0.25~0.50m2，可取s/b=0.01~0.015所 对应的荷载，但其值不应大于最大加载量 的一半。
据原有建筑物荷载大小、基础型式和土质
情况而定。
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五、水文地质条件（图11） w h 开挖深度 h0 0 k 六、地基土冻胀和融陷的影响
季节性冻土的设计冻深 zd z0 zs zw ze 当建筑物允许一定冻深
d min zd hmax
如上述要求不能满足时，应采取分段施工， 设临时加固支撑，打板桩，地下连续墙等施 工措施，或加固原有建筑物的地基。
天然地基上结构较简单的浅基础，最
为经济，如能满足要求，宜优先选用。天
然地基、人工地基上浅基础设计的原则和
方法基本相同，只是采用人工地基上的浅 基础方案时，尚需对选择的地基处理方法 进行设计，并处理好人工地基与浅基础的 相互影响。
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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埋置深度； 3.确定地基承载力； 4.按地基承载力（持力层和下卧层） 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。
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二、独立基础（图4）
独立基础是配置于整个结构物之下的
无筋或配筋的单个基础。
独立基础是柱式桥墩和房屋建筑常用 的基础形式之一。它的纵横剖面均可砌筑 为台阶式，但柱下独立基础用石或砖砌筑 时，则在柱子与基础之间用混凝土墩连接。
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三、联合基础（图4）
当为了满足地基土的强度要求，必须
扩大基础平面尺寸，而扩大结果与相邻的
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浅基础的设计，不能离开地基条件孤
立地进行，故常称为地基基础设计。
地基基础设计是建筑物结构设计的重
要组成部分。基础的型式和布置，要合理 地配合上部结构的设计，满足建筑物整体 的要求，同时要做到便于施工、降低造价。 《建筑地基规范》——GB5007-2002 《路桥地基规范》——JTJ024-85
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（2）控制地基的变形，使之不超过建筑物
的地基变形允许值。
（3）基础的材料、型式、尺寸和构造还应
满足对基础结构的强度、刚度和耐久性的要 求。
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必须强调的是：地基基础问题的解决，
不宜单纯着眼于地基基础本身，按常规设
计时，更应把地基、基础与上部结构视为
一个统一的整体，从三者相互作用的概念 出发考虑地基基础方案。
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第4节 地基承载力
地基承载力是指地基土单位面积上承 受荷载的能力，以kN／m2或kPa计。在建 筑工程中，必须使建筑物基础底面压力不 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。
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地基承载力可按三种不同的设计原则获得： 安全系数设计原则、容许承载力设计原则和概 率极限状态设计原则。 pu p （1）安全系数设计原则： K （2）容许承载力设计原则： p [ p] （3）概率极限状态设计原则： 概率极限状态 地基承载力特征值为基础发挥正常使用功 能时允许采用的设计值。
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一、按土的抗剪强度指标确定 地基承载力和边坡稳定性问题在本质 上是一致的。它们都是考虑土中的剪应力 与土的抗剪强度之间的关系。
地基基础设计首先必须保证在荷载作 用下的地基对土体产生剪切破坏而失效方 面，应具有足够的安全度。为此，建筑物 浅基础的地基承载力验算均应满足下列要 求：
f a M bb M d md M cck
采用单独或条形基础均不能满足地基承载力
或沉降的要求时，可采用该两种基础。
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第3节 基础埋置深度
确定基础的埋置深度是地基基础设计 中的重要内容，它涉及到结构物建成后的 牢固、稳定及正常使用问题。在确定基础 埋置深度时，必须考虑把基础设置在变形 较小，而强度又比较大的持力层上，以保 证地基强度满足要求，而且不致产生过大 的沉降或沉降差。
始在建筑工程领域内使用概率极限状态设计 原则。 概率极限设计方法：以结构的可靠度指 标（或失效概率）来度量结构的可靠度，并 建立结构可靠度与结构极限状态方程关系。
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极限状态分为下列两点：
（1）承载能力极限状态：结构或构件达到
最大承载能力或不适于继续承载大变形。
（2）正常使用极限状态：结构或构件达到 正常使用或耐久性能的某项规定限值。
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此外，还要使基础有足够的埋置深度，
以保证基础的稳定性，确保基础的安全。
确定基础埋置深度时，必须综合考虑地基
的地质、地形、水文条件，当地的冻结深 度、上部结构形式，以及保证持力层稳定 所需的最小埋深和施工技术条件、造价等 因素。
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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、地下设施和构造等。
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无筋扩展基础的材料虽具有较好的抗
压性能，但其抗拉、抗剪强度却不高。设
计时必须保证发生在基础内的拉应力和剪
应力不超过相应的材料强度值。这种保证
通常是通过对基础构造的限制来实现的，
即基础每个台阶的宽度与其高度之比（宽
高比）都不得超过规范规定的台阶宽高比
的允许值（图1）。
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基础在基底反力作用下，在a-a断面产
基承载力能满足要求，适用于多层民用建筑
和轻型厂房。
当基础较厚时，可在纵横两个剖面上都
做成台阶形，以减少基础自重，节省材料。
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无筋扩展基础的主要缺点是： 自重大，并且当持力层为软弱土时， 由于扩大基础面积有一定限制，需要对地 基进行处理或加固后才能采用，否则会因 所受的荷载压力超过地基承载力而影响结 构物的正常使用。 所以对于荷载大或上部结构对差异沉 降较敏感的结构物，当持力层土质较差又 较厚时，无筋扩展基础作为浅基础是不适 宜的。
m—基础底面以上埋深范围内土的加
权平均重度， 地下水位以下取浮重度；
d—基础埋置深度（m），一般自室外
地面标高算起。
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《路桥地基规范》规定
[ ] [ 0 ] K 1 1 (b 2) K 2 2 ( h 3)
适用范围：基础宽度大于2m或埋置深度大于 3m且h/b≤4。 式中 [ 0 ] —地基容许承载力； b—基础底面的最小边宽（m），当基 宽大于等于10m按10m考虑； 1 —基底下持力层的天然容重； 2 —基底以上土的容重（多层土时用 42 加权平均容重）。
g( x1 , x2 , xn ) 0
当有作用效应和结构抗力时
R S 0
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三、地基基础设计基本规定
为了保证建筑物的安全与正常使用，根
据建筑物的安全等级和长期荷载作用下地基
变形对上部结构的影响程度，地基基础设计 和计算应该满足下述三项基本原则： （1）防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性 方面，应具有足够的安全度。
扩展基础，以使从墙或柱传递下来的荷载
扩散分布于扩大后的基础底面，使之满足
地基承载力和变形的要求。
1.无筋扩展基础（刚性基础）
无筋扩展基础系指由砖、毛石、混凝
土、灰土和三合土等材料组成的墙下条形
基础或柱下独立基础。
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无筋扩展基础
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无筋扩展基础的特点是：
材料具有较好的抗压性能，稳定性好、
施工简便、能承受较大的荷载，所以只需地
第7章 浅基础设计
第1节 地基基础设计的基本原则
第2节 浅基础的类型
第3节 基础埋置深度的选择
第4节 地基承载力 第5节 基础底面尺寸的确定 第6节 基础变形验算 第7节 减轻不均匀沉降损害的措施
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第1节 地基基础设计的基本原则
一、概述 建筑物地基可分为天然地基和人工地 基，基础可分为浅基础和深基础。 深基础埋深较大，其主要作用是把所 承受的荷载相对集中地传递到地基深部； 而浅基础则是通过基础底面、把荷载扩散 分布于浅部地层。
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上述浅基础设计的各项内容是相互关
联的，设计时可按上述顺序，首先选择基
础材料、类型和埋深，然后逐项进行计算，
如果发现前面的选择不妥，则需修改设计， 直至各项计算均符合要求，各数据前后一 致为止。
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二、概率极限设计方法与极限状态设计原则
土木工程领域的设计采用以概率理论为
基础的极限状态设计方法。20世纪80年代开
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1.确定基底尺寸时，基础底面的压力值。
2.计算地基变形时，基础底面的压力值。
3.需验算建筑物的地基稳定时，基础底面
的压力值。 4.计算基础结构内力时，基础底面值。 5.验算基础裂缝宽度时，基础底面值。
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第2节 浅基础的类型
一、扩展基础 上部结构通过墙、柱等承重构件传递 的荷载，在其底部横截面上造成的压强通 常远远大于地基的承载能力。这就要求在 墙、柱之下设置水平截面向下扩大的基础15
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三、地基基础设计荷载规定
例1：在各种荷载条件下，建筑物上部结构的荷
载传至基础底面的压力及土和基础的自重压力分
别见下表，基础埋置深度为3m，基础底面以上
土的平均重度为12kN/m3。
承载力极限状态 基本组合 1.35*165=222.75 正常使用极限状态 标准组合 165 准永久组合 150 土和基 础的自 重压力 60
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同一土层参加统计的试验点不应少于3
点，各试验实测值的极差不得超过其平均
值的30%，取此平均值作为该土层的地基
承载力特征值fak。
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三、按地基规范承载力表确定（修正后的
地基承载力特征值）
有些土的物理、力学指标和地基承载
力之间存在着良好的相关性。根据建国以 来大量工程实践经验、原位试验和室内土 工试验数据，以确定地基承载力为目的进 行了大量的统计分析，得出便于查用地基 承载力的表格。
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浅基础不同于深基础主要表现在 ： 1.从施工角度看，开挖基坑过程中降 低地下水位（当地下水位较高时）和保证 坑壁（或边坡）稳定的问题比较容易解决； 2.从设计角度来看，浅基础的埋置深 度一般较浅，因此可以只考虑基础底面以 下土的承载力，不考虑基础底面以上土的 抗剪强度对地基承载力的作用，还忽略基 础侧面土提供的竖向承载力。
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《建筑地基规范》规定 fa fak b (b 3) d m (d 0.5) 适用范围：基础宽度大于3m或埋置深度大于 0.5m。 式中 fa—修正后的地基承载力特征值； fak—地基承载力特征值； b、d—基础宽度和埋深的地基承载力 修正系数(见表7.10)； b—基础底面宽度（m），当基宽小于 3m按3m考虑，大于6m按6m考虑； 40
单个基础在平面上相接甚至重叠时，则可 将它们连在一起成为联合基础。
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四、条形基础
条形基础分为墙下（图5）和柱下（图6）
条形基础，墙下条形基础是挡土墙下或涵洞
下常用的基础形式。
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五、筏板（筏形）基础和箱形基础 筏板（图7）和箱形（图8）基础都是房
屋建筑常用的基础形式。当立柱和承重土墙
传来的荷载较大，地基土质软弱又不均匀，
生的弯曲拉应力和剪应力若超过了基础建
材的强度值，为防止基础在a-a断面开裂甚
至断裂，必须在基础中配置足够数量的钢 筋。
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砖基础是一般做成台阶式，其砌筑方 式有两种，一是“二皮一收”，另一是
“二、一间隔收”。
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2.扩展基础（柔性基础或弹性基础） 扩展基础系指柱下钢筋混凝土独立基础 和墙下钢筋混凝土条形基础（图2、图3）。 扩展基础主要是用钢筋混凝土浇筑，其 抗弯和抗剪性能良好，可在竖向荷载较大、 地基承载力不高以及承受水平力和力矩荷载 等情况下使用，这类基础的高度不受台阶宽 高比的限制，故适宜于需要“宽基浅埋”的 场合下采用。