2017第3讲浅基础-地基承载力-基础工程001
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持力层土的承载力特征值
f a 170 17.7 1.0 (1.0 0.5) 178.9kPa
3.取1m长的条基作计算单元 基础宽度
b
Fk 195 1.23m 3.0m f a G d 178.9 20 1.0
取该承重墙下条形基础宽度b＝1.25m。 4.验算:
讨论：如果中砂之下为粉砂（ φ k=21，ck ≈ 0kPa ），其它条件不变，埋深 2.1m处的承载力特征值怎么计算？
2.4 浅基础的地基承载力
4.按建筑经验确定 基槽检验和地基的局部处理： 在基槽挖至接近槽底时，应由设计、施工和勘察人员对槽底土层进行检 查，即所谓“验槽”。 对没有地基勘察资料的轻型建筑物，地基浅层情况只能凭验槽了解；有 地基勘察报告的工程，主要是核实勘察资料是否符合实际。
f ak 和 f a 的区别
f a ——地基承载力特征值：
由理论公式法、岩石地基的现场和室内试验法直接取得。
f ak ——未经深宽修正的地基承载力特征值：
由土质地基的现场载荷试验和静力触探、动力触探、标准贯入试验 fa 等原位测试法取得，经深宽修正后方得到 。
（25页）某场地地表土层为中砂，厚度2m，γ =18.7kN/m3，标准贯入锤击 数N=13；中砂层之下为粉质粘土，γ =18.2kN/m3，γ sat=19.1kN/m3，抗剪 强度指标标准值φ k=21，ck=10kPa，地下水位在地表下2.1m处。若修建的基 础底面尺寸为2×2.8m，试确定基础埋深分别为1m和2.1m处时持力层的承载 力特征值。
当pkmin小于零时，由于基底与土之间不能传递拉应力，基底压力重新分布如图。 2( Fk Gk ) p k max 3ba • • 要求3a 0.75L 即脱开面积小于25%
Fk Gk Fk G db 195 20 1 1.25 176KPa ＜ f a 178.9 KPa A b 1.25
满足要求。
两个重点： A. 确定地基承载力特征值fa时，基础埋置深度d的确定 （1）宜自室外地面标高算起；
（2）在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时， 应从天然地面标高算起；
2.4 浅基础的地基承载力
注意以下三式中d的区别：
Fk Gk Fk pk G d w hw A A
室内外平均埋深
p0 p cd p m d
从已固结完毕的老天然 地面算起
2.4 浅基础的地基承载力
2.4.3 地基变形验算
建筑物的地基变形计算值△应不大于地基变形允许值[△] ，即要求满 足下列条件： △≤ [△] （2–15）
2.4 浅基础的地基承载力
不同结构类型需验算的地基变形：
砌体承重结构：由局部倾斜控制； 框架结构和单层排架结构：由沉降差控制；
高耸结构和高层建筑：由建筑物的整体倾斜（特别是横向整体倾 斜）控制，必要时应控制平均沉降量。
2.4 浅基础的地基承载力
沉降观测
在必要情况下，需要分别预估建筑物在施工期间和使用期间的地基变形值， 以便预留建筑物有关部分之间的净空，考虑连接方法和施工顺序。 一般多层建筑物在施工期间完成的沉降量，对于砂土可认为其最终沉降量 已 完 成 80% 以 上 ， 对 于 其 他 低 压 缩 性 土 可 认 为 已 完 成 最 终 沉 降 量 的 50%~80%，对于中压缩性土可认为已完成20%~50% ，对于高压缩性土可 认为已完成5%~20% 。 如果地基变形计算值△大于地基变形允许值[△]，一般可以先考虑适当调整 基础底面尺寸（如增大基底面积或调整基底形心位置）或埋深，如仍未满足 要求，再考虑是否可从建筑、结构、施工诸方面采取有效措施以防止不均匀 沉降对建筑物的损害，或改用其他地基基础设计方案。
Fk 6M G d w hw 2k bl bl 6e p k 1 l pk max
单向偏心荷载作用下的基础
②e>l/6
pk max
2( Fk Gk ) 3ba
a l /2e
原理：
三角形荷载的合力大小等于（Fk+Gk）； 三角形荷载的形心与（Fk+Gk）作用点一致。 3a e a
假设b＜3，取b=3m fa= fak +ηbγ (b -3) +ηdγm (d -0.5) =220 +1.6×18.2×(1.0-0.5)=235 kPa
计算基础及其上土的重力Gk时的基础埋深为：d=(1.0+1.3)/2=1.15m。由于埋深范 围内没有地下水，hw=0。由式（2–19）得基础底面宽度为：
6.绘制基础施工图，提出施工说明。
2.4 浅基础的地基承载力
2.4.1 地基承载力概念 · 地基承载力是指地基承受荷载的能力。
· 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 力称为地基承载力特征值 fa。
pu fa K K 2 0 1
2.4 浅基础的地基承载力
（3）对于地下室，当采用箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起； 当采用独立基础或条形基础时，应从室内地面标高算起。
B. 确定基础及其上土的重力Gk，d要考虑室内与室外地坪标高的不同，取平均高 程计算。
Fk fa G d
A
例题2–2
某粘性土重度γm为18.2kN/m3 ，孔隙比e=0.7，液性指数IL=0.75，地基承 载力特征值fak为220kPa。现修建一外柱基础，作用在基础顶面的轴心荷载Fk ＝830kN，基础埋深（自室外地面起算）为1.0m，室内地面高出室外地面 0.3m，试确定方形基础底面宽度。 【解】 先进行地基承载力深度修正。 自室外地面起算的基础埋深d=1.0m ,查表 2–5，得ηd=1.6，由式（2–14）得修正后 的地基承载力特征值为：
b
830 Fk 1.98m fa Gd 235 20 1.15
取b=2m。因b<3m，不必进行承载力宽度修正。
2.偏心荷载作用
要求：
pk≤ fa pkmax ≤1.2 fa
①e ≤ l/6（或pkmin≥0）
Mk e Fk Gk
pk max Fk Gk M k Fk Gk 6e (1 k ) pk min A W l b l
解:
1.确定基础埋深:
为了便于施工，基础宜建在地下水位以上，故选择粘土层作为持力层， 初步选择基础埋深d=1m。
2.对持力层土进行深度修正:
由 e 0.86 0.85，查表得： b 0 ， d 1.0 。
埋深范围内土的加权平均重度：
17.5 0.8 18.5 0.2 m 17.7kN / m 3 1.0
通过验槽，可以判断持力层的承载力、地基的均匀程度是否满足设计要 求，以防止产生过量的不均匀沉降。
验槽以细致的观察为主，辅以轻便简易的勘探方法，如轻便触探和夯击 听音等。
2.4 浅基础的地基承载力
通过观察验槽和钎探后，如不满足要求，应根据具体情况更改设计或 进行地基处理。对于槽底的局部人工填土和墓坑、松土坑、废井，一般宜挖 除并用碎石、砂、灰土等分层回填夯实。对于局部松软土，一般应挖除至原 土。 当上述挖、填方法由于施工困难等缘故而不宜采用时，可考虑采用钢 筋混凝土梁板基础，以跨越局部松软土，或采用增大基础埋深、扩大基础面 积、布置联合基础、加设挤密桩或局部设置桩基等方法加以解决。 当柱基或部分基槽下方存在过于坚硬的旧基础、树根和岩石等障碍物 时，均应尽可能挖除，以防建筑物产生不均匀沉降或开裂。
为避免地基沉降过大
2.4 浅基础的地基承载力
长期承载力：地基承载力随建筑物荷载的增加而增大。 短期承载力：
类似方法又称为φ =0法。 长期承载力>短期承载力（强超固结土可能例外）
2.4 浅基础的地基承载力
2. 按地基载荷试验确定（最可靠）
浅层平板载荷试验、深层平板载荷试验、螺旋板载荷试验
2.4 浅基础的地基承载力
2.4 浅基础的地基承载力
地基变形按其特征可分为四种：
沉降量——独立基础中心点的沉降值或整幢建筑物基础的平均沉降值； 沉降差——相邻两个柱基的沉降量之差；
2.4 浅基础的地基承载力
倾 斜——基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；
局部倾斜——砌体承重结构沿纵向6～10m内基础两点的沉降差与其距离的比 值
2.5 基础底面尺寸的确定
2.5.1 按地基持力层承载力计算基底尺寸
1.轴心荷载作用
要求：pk≤ fa
pk
Fk Gk Fk G d w hw A A
Fk A f a G d w hw
柱下独立基础
（轴心荷载下，一般用方形基础）： 墙下条形基础：
b
Fk f a G d w hw
注意：①成层土γ m=σcd/d；
f a f ak b (b 3) d m (d 0.5)
（7.9）
注意： ②埋深d的取法，见教材。一般从室外地面算起。 超载q=γ md
滑动面 室内外埋深不同时 填方整平地区
2.4 浅基础的地基承载力
有地下室时
d=q/γm q
主裙楼一体的情况
基础工程
主讲人：徐国栋 gdxu1850@qq.com 13466532669
浅基础设计内容
1.选择基础方案（确定材料、类型，进行基础平面布置）； 2.确定地基持力层和基础埋置深度； 3.确定地基的承载力； 4.确定基础底面尺寸，必要时进行地基变形与稳定性验算；
5.进行基础结构设计（内力分析、截面计算、构造要求）；
Fk b f a G d w hw
b、l 宜为100mm的整数倍。
例1：
某住宅承重墙厚 240mm，采用墙下条形基础；地基土表层为杂填土，厚度 0.80m，重 度 17.5kN / m 3 。其下为粘土层，重度 18.5kN / m 3 ，承载力特征值 f ak 为 170kPa，孔隙比 0.86。 地下水位在地表下 1.0m 处。若已知上部墙体传来的竖向荷载标准值为 195 kN / m 。试确定基 础底面尺寸。
f a ——修正后的地基承载力特征值（kPa） ；
f ak ——地基承载力特征值（kPa） ；
（7.9）
b——基础底面宽度（m）；b取值范围3~6 m d——基础埋置深度（m）；
修正原因 : 考虑增加基础宽度和埋置深度时，地基承载力也将随之提高，应将地基承 载力对不同的基础宽度和埋置深度进行修正，才能供设计使用。
深层螺旋板载荷试验
2.4 浅基础的地基承载力
p1 pu p pu p
s
s （a） （b）
fak的确定方法：
规范规定：
图2-16 按载荷试验成果确定地基承载力特征值
（a）低压缩性土 （b）高压缩性土
(1)当p~s曲线上有比例界限p1时，取fak=p1； (2)当pu<2p1时，取fak=pu/2；
(3)当不能按上述二款要求确定时，可取s/b=0.01~0.015所对应的荷 载作为fak ，但其值不应大于最大加载量的一半。
c.不同公式的计算结果相差较大。
2.4 浅基础的地基承载力
(2)规范推荐的理论公式 当荷载为中心荷载或偏心很小（偏心距e≤l /30，l 为偏心方向基础 边长）时：
Mk e Fk Gk
fa＝Mbγ b+Mdγ md+Mcck≈p1/4
时按3m考虑。
（2－5）
b——基础底面宽度，大于6m时按6m考虑；对于砂土，小 于3m
2.4.2 地基承载力特征值的确定 四类方法： 1.按土的抗剪强度指标以理论公式计算 (1)地基极限承载力理论公式
fa=pu/K
K=2~3
确定pu常用计算公式：斯肯普顿公式、太沙基公式、魏锡克公式、 汉森公式等。
用公式计算的缺点主要有：
a. 该方法未考虑地基变形； b. 计算公式中c、φ 的取值可靠度较低；
对同一土层，应选择三个以上的试验点，当试验实测值的极差（最大值 与最小值之差）不超过其平均值的30%时，取其平均值作为该土层的地基 承载力特征值fak。
2.4 浅基础的地基承载力
3.按规范承载力表确定
野外鉴别结果
室内物理力学指标 现场动力触探试验锤击数等原位测试试验
fak
地基承载力的修正计算
f a f ak b (b Hale Waihona Puke Baidu) d m (d 0.5)
f a 170 17.7 1.0 (1.0 0.5) 178.9kPa
3.取1m长的条基作计算单元 基础宽度
b
Fk 195 1.23m 3.0m f a G d 178.9 20 1.0
取该承重墙下条形基础宽度b＝1.25m。 4.验算:
讨论：如果中砂之下为粉砂（ φ k=21，ck ≈ 0kPa ），其它条件不变，埋深 2.1m处的承载力特征值怎么计算？
2.4 浅基础的地基承载力
4.按建筑经验确定 基槽检验和地基的局部处理： 在基槽挖至接近槽底时，应由设计、施工和勘察人员对槽底土层进行检 查，即所谓“验槽”。 对没有地基勘察资料的轻型建筑物，地基浅层情况只能凭验槽了解；有 地基勘察报告的工程，主要是核实勘察资料是否符合实际。
f ak 和 f a 的区别
f a ——地基承载力特征值：
由理论公式法、岩石地基的现场和室内试验法直接取得。
f ak ——未经深宽修正的地基承载力特征值：
由土质地基的现场载荷试验和静力触探、动力触探、标准贯入试验 fa 等原位测试法取得，经深宽修正后方得到 。
（25页）某场地地表土层为中砂，厚度2m，γ =18.7kN/m3，标准贯入锤击 数N=13；中砂层之下为粉质粘土，γ =18.2kN/m3，γ sat=19.1kN/m3，抗剪 强度指标标准值φ k=21，ck=10kPa，地下水位在地表下2.1m处。若修建的基 础底面尺寸为2×2.8m，试确定基础埋深分别为1m和2.1m处时持力层的承载 力特征值。
当pkmin小于零时，由于基底与土之间不能传递拉应力，基底压力重新分布如图。 2( Fk Gk ) p k max 3ba • • 要求3a 0.75L 即脱开面积小于25%
Fk Gk Fk G db 195 20 1 1.25 176KPa ＜ f a 178.9 KPa A b 1.25
满足要求。
两个重点： A. 确定地基承载力特征值fa时，基础埋置深度d的确定 （1）宜自室外地面标高算起；
（2）在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时， 应从天然地面标高算起；
2.4 浅基础的地基承载力
注意以下三式中d的区别：
Fk Gk Fk pk G d w hw A A
室内外平均埋深
p0 p cd p m d
从已固结完毕的老天然 地面算起
2.4 浅基础的地基承载力
2.4.3 地基变形验算
建筑物的地基变形计算值△应不大于地基变形允许值[△] ，即要求满 足下列条件： △≤ [△] （2–15）
2.4 浅基础的地基承载力
不同结构类型需验算的地基变形：
砌体承重结构：由局部倾斜控制； 框架结构和单层排架结构：由沉降差控制；
高耸结构和高层建筑：由建筑物的整体倾斜（特别是横向整体倾 斜）控制，必要时应控制平均沉降量。
2.4 浅基础的地基承载力
沉降观测
在必要情况下，需要分别预估建筑物在施工期间和使用期间的地基变形值， 以便预留建筑物有关部分之间的净空，考虑连接方法和施工顺序。 一般多层建筑物在施工期间完成的沉降量，对于砂土可认为其最终沉降量 已 完 成 80% 以 上 ， 对 于 其 他 低 压 缩 性 土 可 认 为 已 完 成 最 终 沉 降 量 的 50%~80%，对于中压缩性土可认为已完成20%~50% ，对于高压缩性土可 认为已完成5%~20% 。 如果地基变形计算值△大于地基变形允许值[△]，一般可以先考虑适当调整 基础底面尺寸（如增大基底面积或调整基底形心位置）或埋深，如仍未满足 要求，再考虑是否可从建筑、结构、施工诸方面采取有效措施以防止不均匀 沉降对建筑物的损害，或改用其他地基基础设计方案。
Fk 6M G d w hw 2k bl bl 6e p k 1 l pk max
单向偏心荷载作用下的基础
②e>l/6
pk max
2( Fk Gk ) 3ba
a l /2e
原理：
三角形荷载的合力大小等于（Fk+Gk）； 三角形荷载的形心与（Fk+Gk）作用点一致。 3a e a
假设b＜3，取b=3m fa= fak +ηbγ (b -3) +ηdγm (d -0.5) =220 +1.6×18.2×(1.0-0.5)=235 kPa
计算基础及其上土的重力Gk时的基础埋深为：d=(1.0+1.3)/2=1.15m。由于埋深范 围内没有地下水，hw=0。由式（2–19）得基础底面宽度为：
6.绘制基础施工图，提出施工说明。
2.4 浅基础的地基承载力
2.4.1 地基承载力概念 · 地基承载力是指地基承受荷载的能力。
· 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 力称为地基承载力特征值 fa。
pu fa K K 2 0 1
2.4 浅基础的地基承载力
（3）对于地下室，当采用箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起； 当采用独立基础或条形基础时，应从室内地面标高算起。
B. 确定基础及其上土的重力Gk，d要考虑室内与室外地坪标高的不同，取平均高 程计算。
Fk fa G d
A
例题2–2
某粘性土重度γm为18.2kN/m3 ，孔隙比e=0.7，液性指数IL=0.75，地基承 载力特征值fak为220kPa。现修建一外柱基础，作用在基础顶面的轴心荷载Fk ＝830kN，基础埋深（自室外地面起算）为1.0m，室内地面高出室外地面 0.3m，试确定方形基础底面宽度。 【解】 先进行地基承载力深度修正。 自室外地面起算的基础埋深d=1.0m ,查表 2–5，得ηd=1.6，由式（2–14）得修正后 的地基承载力特征值为：
b
830 Fk 1.98m fa Gd 235 20 1.15
取b=2m。因b<3m，不必进行承载力宽度修正。
2.偏心荷载作用
要求：
pk≤ fa pkmax ≤1.2 fa
①e ≤ l/6（或pkmin≥0）
Mk e Fk Gk
pk max Fk Gk M k Fk Gk 6e (1 k ) pk min A W l b l
解:
1.确定基础埋深:
为了便于施工，基础宜建在地下水位以上，故选择粘土层作为持力层， 初步选择基础埋深d=1m。
2.对持力层土进行深度修正:
由 e 0.86 0.85，查表得： b 0 ， d 1.0 。
埋深范围内土的加权平均重度：
17.5 0.8 18.5 0.2 m 17.7kN / m 3 1.0
通过验槽，可以判断持力层的承载力、地基的均匀程度是否满足设计要 求，以防止产生过量的不均匀沉降。
验槽以细致的观察为主，辅以轻便简易的勘探方法，如轻便触探和夯击 听音等。
2.4 浅基础的地基承载力
通过观察验槽和钎探后，如不满足要求，应根据具体情况更改设计或 进行地基处理。对于槽底的局部人工填土和墓坑、松土坑、废井，一般宜挖 除并用碎石、砂、灰土等分层回填夯实。对于局部松软土，一般应挖除至原 土。 当上述挖、填方法由于施工困难等缘故而不宜采用时，可考虑采用钢 筋混凝土梁板基础，以跨越局部松软土，或采用增大基础埋深、扩大基础面 积、布置联合基础、加设挤密桩或局部设置桩基等方法加以解决。 当柱基或部分基槽下方存在过于坚硬的旧基础、树根和岩石等障碍物 时，均应尽可能挖除，以防建筑物产生不均匀沉降或开裂。
为避免地基沉降过大
2.4 浅基础的地基承载力
长期承载力：地基承载力随建筑物荷载的增加而增大。 短期承载力：
类似方法又称为φ =0法。 长期承载力>短期承载力（强超固结土可能例外）
2.4 浅基础的地基承载力
2. 按地基载荷试验确定（最可靠）
浅层平板载荷试验、深层平板载荷试验、螺旋板载荷试验
2.4 浅基础的地基承载力
2.4 浅基础的地基承载力
地基变形按其特征可分为四种：
沉降量——独立基础中心点的沉降值或整幢建筑物基础的平均沉降值； 沉降差——相邻两个柱基的沉降量之差；
2.4 浅基础的地基承载力
倾 斜——基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；
局部倾斜——砌体承重结构沿纵向6～10m内基础两点的沉降差与其距离的比 值
2.5 基础底面尺寸的确定
2.5.1 按地基持力层承载力计算基底尺寸
1.轴心荷载作用
要求：pk≤ fa
pk
Fk Gk Fk G d w hw A A
Fk A f a G d w hw
柱下独立基础
（轴心荷载下，一般用方形基础）： 墙下条形基础：
b
Fk f a G d w hw
注意：①成层土γ m=σcd/d；
f a f ak b (b 3) d m (d 0.5)
（7.9）
注意： ②埋深d的取法，见教材。一般从室外地面算起。 超载q=γ md
滑动面 室内外埋深不同时 填方整平地区
2.4 浅基础的地基承载力
有地下室时
d=q/γm q
主裙楼一体的情况
基础工程
主讲人：徐国栋 gdxu1850@qq.com 13466532669
浅基础设计内容
1.选择基础方案（确定材料、类型，进行基础平面布置）； 2.确定地基持力层和基础埋置深度； 3.确定地基的承载力； 4.确定基础底面尺寸，必要时进行地基变形与稳定性验算；
5.进行基础结构设计（内力分析、截面计算、构造要求）；
Fk b f a G d w hw
b、l 宜为100mm的整数倍。
例1：
某住宅承重墙厚 240mm，采用墙下条形基础；地基土表层为杂填土，厚度 0.80m，重 度 17.5kN / m 3 。其下为粘土层，重度 18.5kN / m 3 ，承载力特征值 f ak 为 170kPa，孔隙比 0.86。 地下水位在地表下 1.0m 处。若已知上部墙体传来的竖向荷载标准值为 195 kN / m 。试确定基 础底面尺寸。
f a ——修正后的地基承载力特征值（kPa） ；
f ak ——地基承载力特征值（kPa） ；
（7.9）
b——基础底面宽度（m）；b取值范围3~6 m d——基础埋置深度（m）；
修正原因 : 考虑增加基础宽度和埋置深度时，地基承载力也将随之提高，应将地基承 载力对不同的基础宽度和埋置深度进行修正，才能供设计使用。
深层螺旋板载荷试验
2.4 浅基础的地基承载力
p1 pu p pu p
s
s （a） （b）
fak的确定方法：
规范规定：
图2-16 按载荷试验成果确定地基承载力特征值
（a）低压缩性土 （b）高压缩性土
(1)当p~s曲线上有比例界限p1时，取fak=p1； (2)当pu<2p1时，取fak=pu/2；
(3)当不能按上述二款要求确定时，可取s/b=0.01~0.015所对应的荷 载作为fak ，但其值不应大于最大加载量的一半。
c.不同公式的计算结果相差较大。
2.4 浅基础的地基承载力
(2)规范推荐的理论公式 当荷载为中心荷载或偏心很小（偏心距e≤l /30，l 为偏心方向基础 边长）时：
Mk e Fk Gk
fa＝Mbγ b+Mdγ md+Mcck≈p1/4
时按3m考虑。
（2－5）
b——基础底面宽度，大于6m时按6m考虑；对于砂土，小 于3m
2.4.2 地基承载力特征值的确定 四类方法： 1.按土的抗剪强度指标以理论公式计算 (1)地基极限承载力理论公式
fa=pu/K
K=2~3
确定pu常用计算公式：斯肯普顿公式、太沙基公式、魏锡克公式、 汉森公式等。
用公式计算的缺点主要有：
a. 该方法未考虑地基变形； b. 计算公式中c、φ 的取值可靠度较低；
对同一土层，应选择三个以上的试验点，当试验实测值的极差（最大值 与最小值之差）不超过其平均值的30%时，取其平均值作为该土层的地基 承载力特征值fak。
2.4 浅基础的地基承载力
3.按规范承载力表确定
野外鉴别结果
室内物理力学指标 现场动力触探试验锤击数等原位测试试验
fak
地基承载力的修正计算
f a f ak b (b Hale Waihona Puke Baidu) d m (d 0.5)