基础工程-第七章-浅基础设计-2014

34
7.3 基础埋置深度的确定
1、基础埋置深度
是指基础底面至地面（一般指设计地面）的距离。
2、基础埋深选择的意义
基础埋置深度的大小对于建筑物的安全和正常使用；基础施工技术 措施；施工工期；工程造价影响很大。对高层稳定、滑移的影响；地基 强度、变形的影响；基础由于冻胀或水影响下的耐久性。设计时必须综 合考虑建筑物自身条件（如使用条件，结构形式，荷载大小和性质）以 及所处的环境（如地质条件，气候条件，邻近建筑物的影响等）。
地基产生过大的不均匀沉降； 软弱地基上大建筑物存在偏心荷载时； 相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；
13
地基有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成时。
3. 基础的材料，形式，尺寸和构造能适应上部结构、符合使 用要求，满足上述地基承载力（稳定性）和变形要求外，还 应满足基础结构的强度、刚度和耐久性的要求。
9
四、概率极限设计方法与极限状态设计原则
以结构的可靠度指标（或失效概率）来度量结构的可 靠度，并且建立结构可靠度与结构极限状态方程关系， 这种设计方法就是以概率论为基础的极限设计方法，简 称概率极限设计方法。
整个结构或结构的一部分（构件）超过某一特定状态 就不能满足设计规定的某一功能要求，这一特定状态称 为该功能的极限状态。
36
3、工程地质条件
A、工程地质条件不同，基础的埋深有较大差别，要合理选择持力 层以保证建筑物的安全和经济性。
B、土层不均匀时可分段采用不同埋深。对建于边坡上的基础（如 下图），其埋深应满足下式：
d b atan
取3.5m（条形基础) 或2.5m（矩形或圆形基础）
适 H 8m
用 45
条 b 3m
有时，无筋扩展基础是由两种材料叠合组合， 如上层砖砌体，下层混凝土。下层混凝土的高度 如果在200mm以上，符合台阶宽高比要求，则 混凝土层作为基础结构部分考虑。
22
二、扩展基础
当基础荷载较大，地质条件较差时，基础底面尺寸也将扩 大，为了无筋扩展基础的宽高比要求，相应的基础埋深增大， 往往会给设计时基础布置和地基持力层选择，施工时基坑开 挖和排水带来不便，并且可能提高工程造价。此外，无筋扩 展基础存在着用料多、自重大等缺点。此时，可以考虑采用 钢筋混凝土材料筑造的基础，适用于“宽基浅埋”的场合采 用。
26
柱下条形基础
在钢筋混凝土框架结构中，当地基软弱而荷载较大 时，若采用扩展基础，可能因基础底面积很大而使基 础边缘互相接近甚至重叠，为增加基础的整体性并方 便施工，可将同一排的柱基础连通成为柱下钢筋混凝 土条形基础。若仅是相邻柱相连，又称为联合基础或 双柱联合基础。
27
28
十字交叉基础（交梁基础）
A、按材料：刚性基础和柔性基础 B、按形式：1、单独基础
2、条形基础 3、十字交叉基础 4、筏板基础 5、箱型基础
墙下砖砌条形基础 墙下条形基础
刚性基础，大放脚 无筋扩展基础
18
1、刚性基础： 指受压极限强度较大，而受弯、受拉极限强度较小
的材料所建造的基础。 2、柔性基础：
指钢筋混凝土基础。利用其抗弯、抗拉性能。不受 台阶宽高比限制，可宽基浅埋。
8
三、天然地基上浅基础设计的内容和一般步骤：
充分掌握拟建场地的工程地质条件和地质勘察资料； 综合考虑选择基础类型和平面布置方案； 选择地基持力层和基础埋置深度； 确定地基承载力； 按地基承载力（包括持力层和软弱下卧层）确定基础底面尺寸； 进行必要的地基稳定性和变形验算； 进行基础的结构设计； 绘制基础施工图，并提出必要的技术说明。
计算基底面积：标准组合（标准值），没有荷载分项系数。不 增大荷载，因为地基承载力已具有足够的安全度。 例：pk≤fa=pu/K=pu/2
计算沉降：准永久组合，不Fra Baidu bibliotek风荷载和地震作用。
17
7.2 浅基础的类型
在天然地基上，埋置深度小于5米的一般基础（柱基或 墙基）以及埋置深度虽超过5米，但小于基础宽度的大尺 寸基础（如箱形基础），在计算中基础的侧面摩擦力不必 考虑，统称为天然地基上的浅基础。
柱下:土质差,或荷载很大,四面单独基础相互相连。
作用： 可调 整两个方向 的不均匀沉 降。
横向条形基础
纵向条形基础
29
筏形基础
✓能跨越地下浅层小洞穴和局部软弱层；
✓提供比较宽敞的地下使用空间；
✓满足不允许出现不均匀沉降的要求。
30
筏形基础多用于框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙 结构等高层建筑，亦可用于砌体结构，我国南方某些城市 在多层砌体住宅基础中采用筏形基础，并直接建筑在地表 土层，称为无埋深深筏基。在北方应用时，必须考虑能否 满足抗冰冻与采暖要求。
2
7.1 地基基础设计的基本原则
一、地基、基础的类型
通常把支承基础的土体或岩体称为地基。
基础是将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。
天然地基 人工地基
浅基础
深基础
差别：施工方法及设计原则
地基基础设计必须根据建筑物的用途和安全等级、平面布置和 上部结构类型，充分考虑建筑场地和地基岩土条件，结合施工条件 以及工期、造价等各方面要求，合理选择地基基础方案，因地制宜、 精心设计，以保证建筑物的安全和正常使用。
21
为了保证砖基础的砌筑质量，并能起到平整和保 护基坑作用，砖基础施工时，常常在砖基础底面 以下先做垫层，垫层材料可选用灰土，三合土和 混凝土。垫层每边伸出基础底面50-100mm，厚 度一般为100mm。设计时，一般作为构造垫层， 不作为基础结构部分考虑，因此垫层的宽度和高 度都不计入基础的底部宽度b和埋深d之内。
减少混凝土用量50%左右，节约钢筋30%以上，具有良好
的经济效果。但施工时修筑土胎的技术难度大，易受气候的
影响，布置钢筋及浇捣混凝土施工困难，较难实行机械化施
工。
33
岩层锚杆基础
岩层锚杆基础适用于直接建在基岩上 的柱基，以及承受拉力或水平力较大的 建筑物基础。锚杆基础应与基岩连成整 体，并应符合下列要求： 1. 锚杆孔直径，宜取锚杆直径的3倍， 但不应小于一倍锚杆直径加50mm。 2. 锚杆插入上部结构的长度，应符合钢 筋的锚固长度要求； 3. 锚杆宜采用热轧带肋钢筋，水泥砂浆 强度不宜低于30MPa，细石混凝土强 度不宜低于C30。灌浆前应将锚杆孔清 理干净。
承载力极限状态：这种极限状态对应于结构或构件达 到最大承载力或不适于继续承载大变形。（整体剪切破 坏）
正常使用极限状态：这种极限状态对应于结构或构件 达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。（地基变形）
10
五、地基基础设计的基本原则
根据地基复杂程度，建筑物规模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，《建筑地 基基础设计规范》将地基基础设计分为甲级，乙级和丙级三 个设计等级。
3
地基与基础
F 基础
地基
G
D
持力层（受力层）
下卧层
4
天然地基
5
人工地基：加固上部土层，提高承载力。
软土
6
深基础：新加坡发展银行,四墩, 每墩直径7.3m。将荷载传递到 下部好土层,承载力高。
部分风化及 不风化泥岩
风化砂岩及粉砂岩 大直径钻孔桩
桩基础7
二、地基基础方案
天然地基上的浅基础，结构比较简单，最为经济， 如能满足要求，宜优先选用。 1）天然地基上的浅基础； 2）人工地基上的浅基础； 3）天然地基上的深基础(桩基础等)。
稳定性验算
对地下水埋藏较浅，建筑地下室； 地下构筑物存在上浮问题。
抗浮验算
12
2.控制地基的变形量，使之不超过建筑物的地基特征变形允许 值，以免引起基础和上部结构的损坏或影响建筑物的正常使 用功能和外观。
地基变形计算
设计等级为甲级、乙级的建筑物均应进行地基变形设计验算
地基承载力特征值小于130kPa，且体型复杂的建筑； 在基础上及其附近由地面堆载或相邻基础荷载差异较大，可能引起
满堂红
31
箱型基础
由筏、墙和顶板形成箱，整体性更好
内
墙
外
墙
底板
32
壳体基础
烟囱、水塔、贮仓、中小型高炉等各类筒形构筑物基础 的平面尺寸较一般独立基础大，为节约材料，同时使基础结 构有较好的受力特性，常将基础做成壳体形式，称为壳体基 础。其常用形式有正圆锥壳、M型组合壳、内球外锥组合壳 等。
据统计，该基础类型可比一般梁、板式钢筋混凝土基础
19
一、无筋扩展基础
无筋扩展基础系指用砖、毛石、混凝土、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，多适用于多层民用建筑和轻型厂房。
无筋扩展基础设计时，必须规定基础材料强度及质量、 限制台阶宽高比、控制建筑物层高和一定的地基承载力。
bi tan
Hi
见表7.3
20
砖基础是工程中最常见的一种无筋扩展基础，一般做成台 阶式，俗称大放脚。其砌筑方式有两种，一是“二皮一收”， 另一种是“二一间隔收”但须保证底层为两皮砖，即120mm。 两种方法都满足台阶宽高比要求， “二一间隔收”较节省材 料。
基础工程
第七章 浅基础基础
主讲教师：张成兴
土木工程学院
School of Civil Engineering
1
7.1 地基基础设计的基本原则 7.2 浅基础的类型 7.3 基础埋置深度的选择 7.4 地基承载力 7.5 基础底面尺寸的确定 7.6 地基变形验算 7.7 扩展基础设计 7.8 柱下钢筋混凝土条形基础设计 7.9 筏型基础设计 7.10 减轻不均匀沉降损失的措施
1、建筑结构条件与场地环境条件：
A、类型主要指高层与非高层之分。 B、基础构造，针对基础类别、用途等。
2、基础上荷载大小及性质：
A、荷载大小与地基承载力间的关系导致持力层选择发生变化。 B、建筑物类型不同，其所受荷载性质发生变化，从而对基础埋深产生影响。 (高层建筑：水平力作用；砖窑：高温作用；冷库：低温作用；受动力荷载 基础：对持力层土要求，不宜为饱和疏松的粉细砂)。
3、基础埋深选择的原则
在保证建筑物安全、稳定、耐久使用的前提下，善于从实际出发， 抓住其中起决定作用的一两种因素，尽量浅埋的原则，合理选择基础埋 置深度，以便节省投资，方便施工。除基岩外，一般不宜小于0.5米。 另外，基础顶面应低于室外设计地面100mm以上，以避免基础外露。
35
一、影响基础埋深的因素
件
a 2.5m
37
4、水文地质条件
A、尽量将基础置于地下水位以上；
B、防止流砂、管涌等灾害；
C、防止地基因挖土减压而隆起开裂；
D、对埋藏有承压水层的地基应控制承 压含水层顶面的有效应力大于零。
1z1 2 z2 W h 0
h0
w 0
h k
h0
基底至承压含水层顶间保留土层厚度（槽 底安全厚度）
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。
23
独立基础
特点：柱基础中最常用和最经济的形式。
24
条型基础（Strip foundation）
特点： 基础抗剪刚度较大， 调整不均匀沉降， 将所承受的荷载较 为均匀分布到整个 基底面积上。
25
条形基础是指基础长度远远大于其宽度的一种基础形 式，按上部结构形式，可以分墙下条形基础和柱下条形基础 两种。墙下条形基础有无筋和配筋的条形基础两种。墙下无 筋扩展基础在砌体结构中得到广泛应用。当上部墙体荷重较 大而土质较差时，可考虑采用“宽基浅埋”的墙下钢筋混凝 土条形基础。一般做成板式（无肋式），但当基础延伸方向 的墙上荷载及地基土的压缩性不均匀时，为了增强基础的整 体性和纵向抗弯能力，减小不均匀沉降，常采用带肋的墙下 钢筋混凝土条形基础。
38
5、地基土冻胀和融陷条件
zd z0 zs zw ze
z 标准冻深：系采用在地面平坦、裸露、 0 城市之外的空旷场地中不少于10年实测 最大冻深的平均值。
14
六、关于荷载取值的规定
标准值
15
设计值
16
计算基础内力、配筋：基本组合（设计值），荷载分项系数为 1.2~1.4，与混凝土设计规范相适应，通过增大荷载 来提高安全度。
计算挡土墙土压力：基本组合，荷载分项系数为1.0，安全度通 过安全系数来反映，例如： 抗滑移安全系数Ks＝抗滑力/滑移力≥1.3
11
为了保证建筑物的安全和正常使用，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. 防止地基土发生剪切破坏和丧失稳定性，应具有足 够的安全度。
各建筑物均应满足地基承载力计算要求； 对基坑工程、经常受水平荷载作用的高层建筑，高耸结构 和挡土墙； 建筑在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物。