《建筑地基基础设计方法及实例分析(第二版)》第3章
建筑结构设计优化--基础部分
2基础前言：闲的时候自己总结了一些东西，看的东西越多，越发现结构设计很多领域都是相通，也就是事物之间具有共性。
这些总结的东西，没有太多实战的具体细节，所以想真正把结构设计学好的的新手，需要找个师傅好好的带一带，找一些实际项目练手。
毕业3年，经历了不少，遇到了不少，无论是管理，还是斗争，还是学技术，无非就是孤立+联合+借外物+秩序，而做人最好的状态，就是让别人欠自己点，尽量有德。
除了已经写好的钢结构实战书籍外（轻钢、网架、钢框架、桁架实战），以后再也不想也不会写任何书了。
安安心心搞点技术，好好的享受生活，养家糊口。
毕业3年，感觉很多的不易，因为不懂，才走了很多弯路，因为走了很多弯路,很多东西才慢慢懂。
谨以此纪念逝去的毕业3年。
中南大学土木工程学院庄伟2016年5月独立基础2.1独立基础的截面如何选取？1规范规定《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011第8.2.1-1条：扩展基础的构造，应符合下列要求：锥形基础的边缘高度不宜小于200mm，且两个方向的坡度不宜大于1：3；阶梯形基础的每阶高度，宜为300-500mm。
2经验（1）矩形独立基础底面的长边与短边的比值l/b，一般取1~1.5。
阶梯形基础每阶高度一般为300~500mm。
基础的阶数可根据基础总高度H设置，当H500mm时，宜分一阶；当500mm<H900mm时，宜分为二阶；当H>900mm时，宜分为三阶。
锥形基础的边缘高度，一般不宜小于200mm，也不宜大于500mm；锥形坡角度一般取25度，最大不超过35度；锥形基础的顶部每边宜沿柱边放出50mm。
（2）独立基础的最小尺寸可类比承台及高杯基础尺寸，一般为800m m×800mm。
最小高度一般为20d+40（d为柱纵筋直径，40mm为有垫层时独立基础的保护层厚度），一般最小高度取400mm。
独立柱基础可以做成刚性基础和扩展基础，刚性基础须满足刚性角的规定；做成扩展基础须满足柱对基础冲切需求以及基底配筋必须计算够。
一柱一桩基础转动刚度的研究
一柱一桩基础转动刚度的研究摘要：本文基于弹性地基梁理论，建立一柱一桩加基础连系梁情况下的计算模型，对此情况下的基础转动刚度进行研究。
结合算例，针对基础刚度对柱的影响进行分析，并提出相关设计建议。
关键词：转动刚度；弹性地基梁；一柱一桩1、概况随着机械设备和施工工艺的发展，钻（冲）孔灌注桩的优势更加明显，适用范围越来越广。
在实际工程中，对于柱底竖向荷载不大的情况，一柱一桩就可满足使用要求。
但在实际设计时，上部结构的计算均假定柱底刚接，基础转动刚度无限大。
浅基础、筏板基础及多桩承台（三桩以上）均可满足此假定。
现行的规范[1]第4.2.6条对于一柱一桩有如下规定：“一柱一桩时，应在桩顶两个主轴方向上设置连系梁。
当桩与柱的截面直径之比大于2时，可不设连系梁”。
根据此条的条文解释，连系梁的作用在于保证桩基的整体刚度，且当桩与柱的截面直径之比大于2时才可满足柱底为固端的假定。
但规范未对连系梁的刚度提出要求，也未明确连系梁刚度的计算方法。
且对于桩与柱的截面直径之比小于2的情况，规范亦未提出满足柱底为固端假定的措施。
当桩和连系梁刚度无法满足柱底刚接的要求时，将会使上部结构的刚度偏小，位移偏大，为结构设计留下隐患。
针对此情况，本文对一柱一桩连接节点区域的转动刚度进行研究，并提出建议。
2、建立模型在轴向取一个断面，如下图1，取一根桩及左右连系梁，简化为如图2所示的计算简图。
假定与桩和基础梁接触的土为具有刚度的弹簧，弹簧的刚度K=bk0（其中b为连系梁或桩接触宽度（m），近似取梁宽和桩直径，k0为土体的基床系数（kN/m3））。
连系梁与相邻承台连接点为固定端。
桩的下端为固定端。
混凝土的弹性模量为Ec，柱的高度为H，桩的直径为D，连系梁的截面为bxh（宽x高）。
承台与连系梁、桩均为刚接。
柱截面为axa（宽x高）。
3、分析在计算上部结构时，一般假定柱底刚接，假定柱上下端为固定端，柱脚转动刚度为M1=a4Ec/3H，与柱相连的左右两端及桩产生单位转角的弯矩分别为M2、M3、M4。
《建筑地基基础设计方法及实例分析(第二版)》第2章
24
土的物理特征
无粘性土的密实度 密实度 如何衡量?
单位体积中固体颗粒含量的多少 1) 按天然孔隙比 e 确定
优点：简单方便 缺点：不能反映级配的影响
只能用于同一种土 对 策
2) 按相对密实度Dr确定
emin = 0.35 emin = 0.20
2.1 设计基本要求
2.1 设计基本要求
粘性土的可塑性及其指标
可塑性
当土在一定条件下，因受外力作用被塑造或搓揉成任意形状而不产生 裂缝,且当外力移去后，仍能保持既得形状的性能,称为土的可塑性。
塑性指数
I p wL wp
塑性指数表示粘性土呈可塑状态时含水量的变化范围。
工程应用
－－－－塑性指数与粘性土中土粒的组成、粘粒的含量及矿物 成分有关。土粒越细，含量越高，则其比表面积就越大，此时 粘性土中结合水含量就越高，塑性指数就会随之增大。从矿物 成分看，粘土中蒙脱石含量越多，塑性指数会急剧增大。
运积土
有搬运
重力: 坡积土 土粒粗细不同，性质不均匀
洪积土 有分选性，近粗远细
流水:
冲积土 浑圆度分选性明显，土层交迭 湖泊沼泽沉积土 含有机物淤泥，土性差
海相沉积物 颗粒细，表层松软，土性差
冰川: 冰积土 土粒粗细变化较大，性质不均匀
风力：风积土 颗粒均匀，层厚而不具层理
12
2.1 设计基本要求
强度问题 变形问题
土的应力-应变关系的假定
碎散体
非线性 弹塑性
① 连续介质 （宏观平均）
② 线弹性体 （应力较小时）
Δσ
线弹性体
成层土
③ 均匀一致各向同性体
各向异性 （土层性质变化不大时）
rAAA天然地基上的浅基础
稳定性验算)； (6)根据传至基础底面上的荷载效应确定基础构造尺寸，进行必
要的结构计算； (7)绘制基础施工图。
3.1 概述
地基基础类型
如果地基中有软弱土层存在 (通常指承载力低于100kPa的土 层)，不适于做天然地基上的浅 基础时，常用以下3种方法解决：
第三章 天然地基上的浅基础
3.1 概述
地基基础的设计等级
GB50007—2002《建筑地基基础设计规范》根据地基复杂程度、建 筑物规则和功能特征，以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常 使用的程度，将地基基础设计划分为三个设计等级 。
3.1 概述
浅基础的设计规定
地基基础的设计与计算应满足承载力极限状态和正常使用极 限状态，其规定为：
(1)基础有应足够的强度、刚度与耐久性。
(2)地基应具有足够的强度和稳定性。
规范要求各级建筑物地基均应进行承载力计算；对经常承受水平荷载作用 的高层建筑和高耸结构，以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物，尚 应验算其稳定性，以保证地基在防止整体剪切破坏方面有足够的安全储备。
(3)地基应满足变形方面的要求。
4.钢筋混凝土 钢筋混凝土具有较强的抗弯、抗剪能力，是质量很好的基础材料。用于荷 载大、土质软弱的情况或地下水位以下的扩展基础、筏形基础、箱形基础和壳体基础。对于 一般的钢筋混凝土基础，混凝土的标号应不低于C15。壳体基础的混凝土标号应不低于C20。
5.灰土 我国在1000多年以前就采用灰土作为基础垫层，效果很好。基础砌体下部受力 不大时，也可以利用灰土代替砖、石或混凝土。作为基础材料用的灰土，一般为三七灰土， 即用三分石灰和七分粘性土(休积比)拌匀后分层夯实。若在灰土中加入适量的水泥做成三合
某地下室基础设计中承载力修正的计算
某地下室基础设计中承载力修正的计算发表时间：2016-11-02T14:59:04.573Z 来源：《低碳地产》2016年7月第14期作者：齐陈念张琦进[导读] 有地下室的建筑物，当基础底面所处地层承载力特征值较高时，采用天然基础也能满足承载力和变形计算要求，且具有较高的经济效应。
宁波市建筑设计研究院有限公司宁波 315012 【摘要】有地下室的建筑物，当基础底面所处地层承载力特征值较高时，采用天然基础也能满足承载力和变形计算要求，且具有较高的经济效应。
文中叙述了某工程天然基础计算中承载力修正基础计算埋深的取值过程，以期为同类工程提供参考。
【关键词】天然基础；承载力；深度修正；《建筑地基基础设计规范》第5.2.4条指出：通过载荷试验或其它原位测试结果、经验值等方法确定的地基承载力特征值，需要进行深度修正[1]。
位于基底标高处的地基原状土，处于自重应力作用下的三向受力状态，而在土工试验室的土样，其承载力没有考虑其原状土的自重应力[2]，因此对承载力进行修正是合适。
实际工程中各建筑布置不同，基础型式也不同，采用正确的基础计算埋深，既能保证安全又不至于太保守造成浪费。
1、项目概况本工程为住宅小区，位于宁海县梅林，上部6幢18层高层住宅及5幢4层排屋由一层地下室在底部连通，地下室平时为汽车库，战时局部为常6级核6级二等人员掩蔽所。
地下室层高3.7m，顶板结构标高-1.2m，局部-1.6m，底板面结构标高-4.9m，局部-5.3m，纯地下室区域顶板上覆土厚度0.75~1.1m。
±0.000相当于1985国家高程21.300m。
抗浮设计水位取为1985年国家高程20.000m，相对标高为-1.3m。
勘察深度范围内岩土层分层自上而下如下：①层杂填土（Q4ml）：杂色，松散，主要由建筑垃圾、碎石及粘性土等组成，新近堆填，土质不均匀。
②层粉质粘土（Q4al）：黄褐色，可塑，中等压缩性，含少量铁锰质斑点状氧化物，干强度、韧性中等，切面稍有光泽，无摇震反应，土质不均匀，局部含砂。
《建筑地基基础设计方法及实例分析(第二版)》第3章
3.2 换填法
垫层材料的压力扩散角
回填土
d
b
zz
3.1 概述
σcd=γmd
矩形基础
z
(l
lb( pk cd ) 2z tan )(b 2z tan )
3.2 换填法
试算法确定垫层厚度
（1）初定z为1~2m； （2）计算垫层底面处的σcz和σz； （3）按式 σcz +σz ≤ faz 验算；
若不满足要求则重新取值， 直到满足要求为止。
高压缩且欠固结； 以粉土或粉细砂为主的，则容易产生液化。
3.1 概述
3）粉细砂、粉土和粉质土：易震陷、液化 4）砂土、砂砾石等：透水性大、抗渗、防止管
涌和流土 5）其他类土：
湿陷性黄土：湿陷性 膨胀土：胀缩性 红粘土：特殊结构性 岩溶、土洞：塌陷
3.1 概述
5. 地基处理方法的分类
作用机理
按时效可分为临时处理和永久处理；
（3）基坑开挖时应避免坑底土层受扰动。
（4）作好基坑的排水工作，必要时应采取降低地下水位的措 施。采用振实时，应保证水源补给与 排水畅通，水面宜 保持与砂面齐平。
3.2 换填法
地基变形验算
采用换填法对地基进行处理后，由于垫层下软弱 土层的变形，建筑物地基往往仍将产生一定的沉降量 及差异沉降量。因此，在垫层的厚度和宽度确定后， 对于重要的建筑物或垫层下存在软弱下卧层的建筑物， 还应进行地基的变形计算。
基础工程(第二版)2-3地基承载力确定与验算--68页
得，或者由抗剪强度指标 c 、 的设计值 cd、 d直接代入极
限荷载公式求得。
0S R
2021/3/1
cd
ck
c
；
d
k
15
六、地基承载力的确定方法
(1) 地基承载力的定义
地基承载力是指地基土单位面积上所能承受的荷 载，通常把地基土单位面积上所能承受的最大荷载称 为极限荷载或极限承载力(kPa)。
2021/3/1
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(a) 按现场载荷试验确定地基承载力的方法 地基的载荷试验是在现场试坑中设计基底标高处的
天然土层上设置载荷板，浅层平板载荷试验的承压板面 积不应小于0.25m2，对于软土不应小于0.5m2；试验基坑 宽度不应小于承压板宽度或直径的三倍，并应保持试验 土层的原状结构和天然湿度。根据平板载荷试验所得到 的p-s曲线，可分三种情况确定地基承载力：
受水平力较大的建筑物(如挡土墙)，除验算沉降外， 还需进行沿地基与基础接触面的滑动、沿地基内部滑动和 沿基础边缘倾覆等方面的验算。
地基基础设计应根据使用过程中可能出现的荷载，按 设计要求和使用要求，取各自最不利状态分别进行荷载效 应组合进行设计，最不利组合和对应的抗力限值如下：
(1) 按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承 载力确定桩数时，传至基础底面上的荷载效应采用正常使 用极限状态下荷载效应的标准组合，抗震设防时，应计入 地震效应组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值或单 桩承载力特征值。
(4) 在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算 基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时，上 部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承 载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分 项系数。当需要验算基础裂缝宽度时，应按正常使用极 限状态荷载效应标准组合。
液化土层的判别及处理措施浅析
液化土层的判别及处理措施浅析摘要：在地震作用下，饱和状态的砂土或粉土中的空隙水压力上升，土中的有效应力减小，土的抗剪强度降低，达到一定程度时，土颗粒处于悬浮状态，空隙水压力迅速释放，导致土中有效应力完全消失，土体丧失承载能力，土变成了可流动的水土混合物，此即为地基土体液化。
唐山地震、汶川地震和日本阪神地震震害表明，因地基砂土液化对建筑物造成的破坏非常严重。
具体表现为地面喷砂冒水、建筑物基础沉降量大和倾斜严重的现象，甚至失稳、倒塌，从而造成了很大的生命和财产损失。
因此，如何避开液化危险地段修建房屋，如何处理存在液化土层的不利地段地基，如何采取减轻液化影响的基础和上部结构处理的措施，是地基基础设计在液化场地中需重点解决的问题。
关键词：岩土工程；地震液化；液化判别；抗液化措施一、前言近年来，全世界范围内地震频繁，唐山地震、日本阪神地震、汶川地震、福岛地震、墨西哥近海沿岸8.2级地震等对人类社会的生产生活秩序破坏非常严重。
而且随着社会经济的快速发展，大体量的高层及超高层建筑层出不穷，建筑结构的重要性不断提高。
怎样才能设计出安全且经济合理的方案，这就为基础位于液化土层上的地基基础设计带来了巨大的挑战，这也是每一位设计者值得深入思考的问题。
根据以往地震现场资料，判定现场某一地点的砂土已经发生液化的主要依据是：(1)地面喷水冒砂，同时上部建筑物发生巨大的沉陷或明显的倾斜，某些埋藏于土中的构筑物上浮，地面有明显变形。
(2)海边、河边等稍微倾斜的部位发生大规模的滑移，这种滑移具有“流动”的特征，滑动距离由数米至数十米；或者在上述地段虽无流动性质的滑坡，但有明显的侧向移动的迹象，并在岸坡后面产生沿岸大裂缝或大量纵横交错的裂缝。
(3)震后通过取土样发现，原来有明显层理的土，震后层理紊乱，同一地点相邻位置的触探曲线不相重合，差异变得非常显著。
二、液化判别人们在工程建设时考虑全部消除或部分消除场地液化对工程建设的影响，这就需要在工程建设前期对饱和砂土和粉土进行液化判别，进而指导设计、施工。
基础工程(第二版)第三章习题解答
第三章习题【3－1】某砖墙承重房屋，采用C15素混凝土条形基础，基础顶面处砌体宽度b 0＝490mm ，传到设计地面处的荷载标准组合N k ＝220 kN ／m ，地基土的承载力特征值f ak ＝120kPa ，基础埋深为1.2m ，土的类别为粘性土，e=0.75，I L =0.65。
试确定此条形基础的截面尺寸并绘出基础剖面图。
解：(1) 按地基承载力要求初步确定基础宽度，kPa f f ak a 120==m 2.29= 2.120120220= a min ⨯--=d f N b G k γ初步选定基础宽度为2.4 m 。
地基承载力验算：kPa f kPa b G F p a k k k 12067.1154.22.14.220220=<=⨯⨯+=+=(2)按刚性角确定基础的高度基础采用C15素混凝土砌筑，基础的平均压力为kPa p k 67.115= 查表3－2，得允许宽高比0.12==H b tg α，则m tg b b H 96.00.1249.04.220=⨯-=-≥α 取H=1.0m ，基础剖面示意图如下：基础剖面图【3－2】某厂房采用钢筋混凝土条形基础，墙厚240 mm ，上部结构传至基础顶部的轴心荷载基本组合N =360kN /m ，弯矩M =25.0 kNm /m ，如图3-23。
条形基础底面宽度b 已由地基承载力条件确定为1.8 m ，试设计此基础的高度并进行底板配筋。
图3-23 习题3-2图【解】(1) 选用混凝土的强度等级为C20，查《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)得f t ＝1.1MPa ；底板受力钢筋采用HRB335级钢筋，查得y f ＝300MPa ；纵向分布钢筋采用HPB235级钢筋。
(2) 基础边缘处的最大和最小地基净反力：kPa153.7246.3= 8.10.2568.1360622min max j ⨯±=±=b M b N p(3) 验算截面I 距基础边缘的距离：()m 78.024.08.121I =-⨯=b(4) 验算截面的剪力设计值：()[]()[]kN/m176.46= 7.15378.03.24678.08.128.1278.0 22min j I max j I II ⨯+⨯-⨯⨯=+-=p b p b b b b V (5) 基础的计算有效高度：mm 17.2291.17.046.1767.0t I 0=⨯=≥f V h 基础边缘高度取200mm ，基础高度h 取300mm ， 有效高度h 0=300－40=260mm >229.17mm ，合适。
《建筑地基基础设计方法及实例分析(第二版)》第6章
6.1 箱形及筏形基础设计的基本要求 6.2 梁板式筏形基础 6.3 平板式筏形基础 6.4 箱形基础 6.5 工程实例及实例分析 6.6 筏形及箱形基础的常见设计问题
说明
2．筏形基础具有整体性好、承载力高、结构布置灵活 等优点，广泛用作为高层建筑及超高层建筑基础。筏形基 础分为梁板式和平板式两大类。
采用箱基及
体性好，平面刚度较大
3
筏基的多层 框筒或筒中筒结 且无大洞口，地下室的 地下一层结
地下室
构
外墙能承受上部结构通 构顶部
过地下一层顶板传来的
水平力或地震作用时
第六章 筏形和箱形基础
第一节筏形及箱形基础设计的基本要求
二、构造要求
1．（《地基规范》第 8.4.2 条、《箱筏规范》第 5.1.1、5.1.2 条） 筏形基础的平面尺寸，应根据地基土的承载力、上部结构的布置及荷载 分布等因素确定。
其控制的重点各不相同。
第六章 筏形和箱形基础
第一节筏形及箱形基础设计的基本要求
二、构造要求
1）对高层建筑由于其楼身质心高、荷载重，当整体式基础（筏形 或箱形）开始产生倾斜后，建筑物总重对基础底面形心将产生新的倾覆 力矩增量，而倾覆力矩的增量又产生新的倾斜增量，倾斜可能伴随时间 而增长，直至地基变形稳定为止。为限制基础在永久荷载下的倾斜而提 出基础偏心距的限值要求，采用的是荷载效应的准永久组合（当高层建 筑采用非整体式基础时，建议也应考虑本条要求——编者注）。
第六章 筏形和箱形基础
第一节筏形及箱形基础设计的基本要求
一、计算要求
1．（《地基规范》第 8.4.10 条、《箱筏规范》第 5.3.9 条、《混凝土高规》第 12.2.3 条）当地基土比较 均匀、上部结构刚度较好、梁板式筏基梁的高跨比（梁 高取值应包括底板厚度在内）或平板式筏基板的厚跨比 不小于 1/6，且相邻柱荷载及柱间距的变化不超过 20% 时，筏形基础可仅考虑局部弯曲作用。
结构抗倾覆验算及稳定系数计算
结构抗倾覆验算及稳定系数计算【摘要】结构的整体倾覆验算直接关系到结构的整体安全，是结构设计中一个重要的整体指标，本文就结构抗倾覆验算、抗倾覆稳定系数以及工程中应注意的事项进行阐述。
【关键词】整体倾覆验算；抗倾覆稳定系数一、当高层、超高层建筑高宽比较大，水平风、地震作用较大，地基刚度较弱时，结构整体倾覆验算很重要，它直接关系到结构安全度的控制。
2009年6月27日发生在上海闵行区的13层在建楼房整体倒塌事件就是一个典型的事故案例。
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010（以下简称《高规》），《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（以下简称《抗规》），《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011（以下简称《地基规范》），《高层建筑筏形与箱形基础技术规范》JGJ6-2011（以下简称《箱基规范》）均对抗倾覆验算有规定。
对单幢建筑物，在均匀地基的条件下，基础底面的压力和基础的整体倾斜主要取决于作用的准永久组合下产生的偏心距大小。
对基底平面为矩形的筏基，在偏心荷载作用下，结构抗倾覆稳定系数KF可用下式表示：其中：MR—抗倾覆力矩值，MR = GB/2；MOV—倾覆力矩值，MOV = V0(2H2/3+H1)=Ge；图2基地反力计算示意图中，B—基础底面宽度，e—偏心距，a—合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离。
偏心距e、a、基础底面宽度B、结构抗倾覆稳定系数KF推导关系如下：a+e=B/2 （1）3a+c=B （2）有（1）式、（2）式可推出：从式中可以看出，偏心距e直接影响着抗倾覆稳定系数KF， KF随着e/B的增大而减小，因此容易引起较大的倾斜。
典型工程的实测证实了在地基条件相同时，e/B越大，则倾斜越大。
高层建筑由于楼身质心高，荷载重，当筏形基础开始产生倾斜后，建筑物总重对基础底面形心将产生新的倾覆力矩增量，而倾覆力矩的增量又产生新的倾斜增量，倾斜可能随时间而增长，直至地基变形稳定为止。
住宅小区结构基础设计分析
住宅小区结构基础设计分析摘要：本文根据工程实例的结构特点结合地勘报告中相关场地土层分布状况，详细论述了某住宅小区结构基础的设计分析过程，以供类似建筑结构设计借鉴参考。
关键词：住宅小区；基础设计；CFG桩；沉降1、工程概况1.1 本工程为项目的二期工程，位于河南省漯河市，总建筑面积约9.04万m2，共3栋塔楼，局部2层裙楼。
工程设计相对标高+0.00相当于1985黄海高程59.60；其中16、17栋地下一层，地上19层，结构主体高度58.000；12栋地下一层，地上12层，结构主体高度36.600；裙楼地下一层，地上2层，结构主体高度7.400；12、16、17栋为剪力墙结构，裙楼及纯地下室为框架结构；地下室顶板相对结构标高为-1.30，底板结构相对标高为-6.100；1.2 本工程抗震设防烈度6度，设计基本地震加速度0.05g，抗震等级四级，建筑场地类别Ⅲ类，50年一遇的基本风压0.40 kN/m2，地面粗糙度类别B类；风荷载体型系数1.3，基本雪压0.40 kN/m2，基础混凝土强度等级C35，钢筋采用HRB400。
抗浮设防水位按1.5m（高程55.93m）。
设计荷载均按相应现行荷载规范进行取值。
1.3 人防工程防常规武器抗力等级常5，防核武器抗力等级核5，地下室防水等级二级，耐火等级一级。
2、场地地质情况根据岩土工程勘察报告，场地主要土（岩）层由上至下主要为：第①工程地质单元层：粉质粘土（Q4al），平均厚度2.39m，层底标高54.75-55.45m；第②工程地质单元层：粉质粘土（Q4al），平均厚度 2.64m，层底标高51.79-53.20m；第③工程地质单元层：粉质粘土（Q4al），平均厚度5.13m，层底标高45.40-49.41m；第④工程地质单元层：粉质粘土（Q4al），平均厚度2.85m，层底标高43.10-47.01m；第⑤工程地质单元层：粉质粘土（Q4al），平均厚度4.55m，层底标高38.95-40.95m；第⑥工程地质单元层：粉质粘土（Q4al），平均厚度11.40m，层底标高27.76-29.35m；第⑦工程地质单元层：粉质粘土（Q4al）该层未穿透。
《建筑地基基础设计方法及实例分析(第二版)》第1章
《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001) 主要内容
(8)地下水 增加了地下水勘察的要求；删除了工程降水一节；提出了 抗浮设防水位的问题。 (9 )侧胀试验 扁铲侧胀试验(DM T )(Dilatomeler lesD)20世纪 70年代在意大利开始研究应用，美国ASTM和欧洲规范都 已经先后列入。侧胀试验可用于判别土类、确定粘性土的 状态、测定土的静止侧压力系数和基床系数等，在我国已 有产品，并已经过工程试用。
《岩土工程勘察规范》的历史沿革 《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)
建设部1998 年发文修订这本规范。 1999 年完成调研、专题研究报告初稿和修订初稿; 2000年完成征求意见稿、征求意见和送审稿; 2001年一季度开审查会，二季度完成报批稿，完成规 范的修订工作。
《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)的性质和作用
《岩土工程勘察规范》的历史沿革
70年代前期和中期蕴育着一批岩土工程规范的诞生和修改。 《工业与民用建筑工程地质勘察规范》(TJ21-77)就是其中一本重要 规范，标志着我国开始有了岩土工程勘察的全国标准。
《工业与民用建筑工程地质勘察规范》(TJ21-77)
《岩土工程勘察规范》的历史沿革
《工业与民用建筑工程地质勘察规范》(TJ21-77) 时代局限性 技术路线盲目排外：既企图消除前苏联技术的影响
勘察主要任务是摸清主要受力层范围内的问题， 承载力、变形。
2
第一章 建筑工程地基勘察要求 《岩土工程勘察规范》的历史沿革
20世纪50年代，我国工程程建设主要按前苏联规范的规定 进行勘察设计，在引用前苏联规范的过程中我国的工程师 积累了许多工程经验。
《岩土工程勘察规范》的历史沿革
60年代是我国岩土工程标准化的初创时期。虽然限于当时条件，内 容比较朴实、简要，但毕竟是我国自己编制的最初的岩土工程标准 ，标志着我国岩土工程技术在大规模的工程建设中从无到有，并开 始走向成熟，也反映了当时我国岩土工程技术队伍的水平。
《地基与基础(第2版)》电子教案 第三章 土的压缩性与地基沉降量计算
第二节 地基最终沉降量的计算
• 一、地基最终沉降量的概念
• 地基最终沉降量是指地基在建筑物荷载作用下达到压缩稳定时地基表 面的沉降量，对于偏心荷载作用下的基础，则以基底中点沉降量作为 其平均沉降量。计算地基最终沉降量的目的，在于确定建筑物的最大 沉降量、沉降差、倾斜和局部倾斜，将其控制在允许的范围内，以保 证建筑物的安全和正常使用。在计算地基变形时应符合下列规定：
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第二节 地基最终沉降量的计算
• 常用计算地基最终沉降量的方法有分层总和法和规范法。
• 二、分层总和法计算最终沉降量
• １． 分层总和法的概念及基本假定 • 普通的分层总和法是假定地基土为线弹性体，将地基沉降量计算深度
（即压缩层）范围内的土层划分为若干个薄层，分别计算每个薄层的 压缩变形值，然后将各分层土的变形值叠加起来的方法。 • 采用分层总和法计算地基最终沉降量时，通常假定： • （１）地基土压缩时不发生侧向变形，则采用侧限条件下的压缩指标 计算地基最终沉降量； • （２）为了补偿这种假定与实际受力之间的差异，弥补较实际情况沉 降量偏小的误差，通常采用基底中心点下的附加应力σｘ 进行计算。
• （１）由于建筑物地基不均匀、荷载差异很大、体型复杂等因素引起 的地基变形，对于砌体承重结构应由局部倾斜控制；对于框架结构和 单层排架结构应由相邻柱基的沉降差控制；对于多层或高层建筑和高 耸结构应由倾斜值控制；必要时尚应控制平均沉降量。
• （２）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，以便预留建筑物之间的净空，选择连接方法和施工顺序 。
限压缩仪（又称固结仪）示意图，它由压缩容器、加压活塞、刚性护 环、环刀、透水石和底座等组成。常用的环刀内径为６０～８０ｍｍ ，高２０ｍｍ，试验时，先用金属环刀取土，然后将土样连同环刀一 起放入压缩仪内，土样上下各放一块透水石，以便土样受压后能自由 排水，在透水石上面再通过加荷装置施加竖向荷载。由于土样受到环 刀、压缩容器的约束，在压缩过程中只能发生竖向变形，不能发生侧 向变形，所以这种方法称为侧限压缩试验。
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按处理深度可分为浅层处理和深层处理；
按处理土性对象可分为砂性土处理和粘性土处理；
按地基处理作用机理可分为置换、夯实、挤密、排水、 胶结、加筋等处理方法。
3.1 概述
换填法
按
碾压与夯实
作
用
机
预压法
理
密实法
换土垫层法 褥垫法 重锤夯实 机械碾压 振动压实
强夯
堆载预压
砂井（塑料排水板）堆载预压
z s2h
在p ~s 曲线上褥垫所 受压力的变形量
设计关键是 确定其厚度
土层
褥垫
岩层
3.2 换填法
褥垫材料的选择
褥垫材料一般采用炉渣、中粗砂、土夹石或粘性土等。 其中炉渣调整沉降的幅度较大，夯实密度较为稳定，也不受 水的影响；中粗砂虽性能稳定亦不受水的影响，但因其压缩 性低调整沉降的幅度不大；土夹石调整沉降比较灵活，但水 对其有一定影响；粘性土虽调整沉降的灵活性大，但水的影 响也比较大。
（1） 复合地基是由两种刚度（或模量）不同的材料 （增强体和基体）两部分组成，是非均质和各向异性 的； 区别于均质地基
（2） 复合地基在荷载作用下，基体和增强体共同承担 荷载并协调变形。 区别于桩基础
3.3 复合地基
三、复合地基的分类
1.按成桩材料分类 1）散体材料桩：如砂桩、碎石桩、矿渣桩等； 2）水泥土类桩：水泥搅拌桩、高压旋喷桩等； 3）混凝土类桩：水泥粉煤灰碎石桩 CFG、树根桩、锚杆静压桩。
软土地基 沉降太大、强度不足
深厚软土
垫层法地基处理 过程示意
3.2 换填法 垫层的类型
按垫层材料分
砂垫层 砂卵石垫层 碎石垫层 素土垫层 灰土垫层 粉煤灰垫层 矿渣垫层
适用范围： 软弱地基的 浅层处理。
3.2 换填法
垫层的主要作用
不同材料的垫层, 其作用也各不相同。
1）提高持力层的承载力：高强度材料置换软弱土，强度提高； 2）减少地基的沉降量：基础下浅层土的压缩占基础总沉降的比
σcd=γmd
矩形基础
z
(l
lb( pk cd ) 2z tan )(b 2z tan )
3.2 换填法
试算法确定垫层厚度
（1）初定z为1~2m； （2）计算垫层底面处的σcz和σz； （3）按式 σcz +σz ≤ faz 验算；
若不满足要求则重新取值， 直到满足要求为止。
定义 垫层法
当软弱土地基的承载力和变形满足不了设计要求， 可将基础底面下一定范围内的软弱土层部分或全部挖 除，然后分层换填强度较大的砂（碎石、素土、灰土、 炉渣、粉煤灰）或其他性能稳定、无侵蚀性的材料， 并压实至要求的密实度为止，这种地基处理方法称为
换土垫层法，简称垫层法。
3.2 换填法 垫层法
深厚软土
2019年度注册结构师继续教育
建筑地基基础设计方法及实例分析 （三）
1
3 地基处理 3.1 概述 3.2 换填法 3.3 复合地基 3.4 强夯法 3.5 其他地基处理方法 3.6 常见设计问题
3.1 概述
地基基础优先选择方案：天然地基上浅基础
3.1 概述
土木工程建设中，当天然地基不能满足 建（构）筑物对地基强度或变形或稳定性的 要求时，需对天然地基进行加固改良，形成 人工地基，以满足建（构）筑物对地基的要 求，保证其安全与正常使用。这种地基加固 改良称为地基处理。
（3）基坑开挖时应避免坑底土层受扰动。
（4）作好基坑的排水工作，必要时应采取降低地下水位的措 施。采用振实时，应保证水源补给与 排水畅通，水面宜 保持与砂面齐平。
3.2 换填法
地基变形验算
采用换填法对地基进行处理后，由于垫层下软弱 土层的变形，建筑物地基往往仍将产生一定的沉降量 及差异沉降量。因此软弱下卧层的建筑物， 还应进行地基的变形计算。
应力σcz与附加应力σz之和不大 于垫层底面下土的承载力。
软弱下卧土层经深度 修正的承载力特征值
cd CZ
回填土
b
p0
d
Z z z
3.2 换填法
z的简化计算
cd
CZ
压力扩散角法
回填土
b
p0
Z
b′= b+2ztan
d
zz
条形基础
z
b( pk cd ) b 2z tan
•（1） 桩体作用。 •（2） 排水固结作用。 •（3） 挤密作用。 •（4） 加筋作用。
3.3 复合地基
五、复合地基的设计参数 1.面积置换率m dss
Ap
s
Ae
s
d ss s
Ae
正方形布桩
m Ap Ae
一根桩体的横截面积 一根桩体的加固面积
等边三角形布桩
s 1.08 Ae
3.3 复合地基
3.1 概述
4. 地基处理的对象
泥炭,泥炭质土：有机含量> 25%
1）淤泥土与淤泥质土 --- 简称软土
淤泥: 孔隙比 e > 1.5, w > wl ( Il > 1.0 )
淤泥质土: 孔隙比 e =1.0 ~1.5, w >wl ( Il > 1.0 )
工程特性
*高含水量 w= 40 ~ 90% *高压缩性 a > 0.5 ~ 3.0MPa-1 *高流变性 : 次固结量随时间增加
真空预压
井点降水
振冲挤密
沉桩挤密
灰土挤密 爆破挤密
3.1 概述
固化法
按
作
用
机
加筋法
理
其他方法
灌浆法
水泥灌浆
碱液法 单液硅化法
喷拌法
冲抓置换 深层搅拌
土工合成材料 锚杆（索）静压桩 树根桩 加筋土
灌浆 冻结 托换 （平移） 纠偏
3.1 概述
6. 地基处理方法选用原则
土工合成材料加筋垫层：一般用于z/b较小的薄垫层， 其压力扩散角宜通过静载荷试验确定，通过实测软弱下卧层 顶面的压力反算上部垫层的压力扩散角。对于土工带加筋垫 层，设置一层土工筋带时，宜取26°；设置两层及以上土工 筋带时，宜取35°。
3.2 换填法
垫层材料的压力扩散角
回填土
d
b
zz
3.1 概述
*低强度 cu < 30 kPa，φ ≈ 0
*低渗透性 k =10-6 ~10-8cm/s，固结过程长 *高结构性 St > 4
3.1 概述
2）填土
杂填土：人类活动所形成的无规则堆积物。 如建筑垃圾、工业废料及生活垃圾等。
主要特性：强度低，压缩性高，不均匀，不稳定。
冲填土：利用水力将泥砂冲填到岸边形成的沉积土。 主要特性：含粘粒多的细、 呈流动状态，低强度、
要求: （1）满足应力扩散的要求； （2）防止垫层侧向挤出。
按地区经验或压力扩散角法
垫层底宽：
b b 2 z tan
垫层顶宽： 按开挖坡度确定
回填土 b
b′≥ b+2ztan
d
zz
3.1 概述
垫层材料的压力扩散角 （°）
3.1 概述
垫层材料的压力扩散角
水泥稳定碎石垫层：其主要组成分为级配碎石和水泥，正 常养护后垫层抗压强度通常不小于3.0MPa，变形模量不小 于30MPa，经水泥稳定后的碎石垫层还获得一定的抗拉强度， 作为垫层其压力扩散角与碎石垫层相比更为有利。
2.按成桩后桩体的刚度（或强度）分类 1）柔性桩：散体材料类桩； 2）半刚性桩：水泥土类桩； 3）刚性桩：混凝土类桩。
3.按增强体的方向分类 1）竖向增强体复合地基： 由不同材料形成不同强度桩体的复合地基。 2）横向增强体复合地基： 由土工合成材料、金属材料格栅等形成的复合地基。
3.3 复合地基
• 4）复合地基作用机理
褥垫法 --- 以软换硬，主要是调整地基的相对变形。
3.2 换填法
褥垫的设计与构造
要求
褥垫材料的压缩性 比被换填的 地基大
褥垫厚度的确定：
1）确定要求褥垫的沉降量：
s2 = s1 - [Δs ] ≤ s1
2）确定褥垫的厚度：
z s2Es z
褥垫材料的压缩模量 褥垫顶底面的平均附
加应力
或
褥垫材料试样的高度
3.2 换填法 垫层材料的选择
注意： 砂垫层不宜用于处理 湿陷性黄土地基
（1）砂石：宜选用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、 中砂或石屑（粒径<2mm的部分不应超过总重的45％）, 应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。当使用粉细 砂时，应掺入不少于总重30％的碎石或卵石。砂石的最 大粒径不宜大于50mm。
换填后地基沉降
垫层的压缩
可忽略不计
垫层下软土的变形
按常规法计算
3.2 换填法
褥垫法简介
褥垫是在基础底面下一定深度范围内，将局部压 缩性低的岩石凿去，换填压缩性较大的材料，然后分 层夯实形成垫层作为基础的部分持力层，使基础变形 协调的地基处理方法。
换填垫层法 --- 以硬换软，主要提高强度，降低沉降；
既要求有足够的厚度置换可
能剪切破坏的软弱土层，并使 通过垫层扩散到软土层的附加 应力，满足软土层强度和变形
的要求；又要求有足够的宽度
以防止垫层向两侧挤出。
回填土
d
确定其断面的合理厚度和宽度。
z b′
3.2 换填法
砂垫层设计的步骤
1) 垫层厚度的确定
z cz faz
要求: 作用在垫层底面处土的自重
2.桩土应力比n
基础刚性时，桩与桩间土沉降一致，但模量不一致， 因此荷载向桩体集中，桩体所受压力pp大于基底平 均压力p，桩间土的压力ps小于p。
n pp ps