河南理工大学基础工程知识点及试题整理

基础工程试题库及知识点整理地基(subgrade ，foundation soils)建筑物的全部荷载都由它下面的地层来承担，受建筑物影响的那一部分地层就称为地基。

按地基性质分：土基、岩基 按处置方式分：天然地基（未经处理）人工地基（经过处理）基础(foundation) ：将建筑物的各种作用传递到地基的那部分结构。

浅基础(只需挖槽、排水等普通施工程序即可建造)埋深小于5m ，或者埋深大于5m ，但是小于基础宽度。

两侧（四周）的摩阻力忽略不计。

深基础(考虑基础侧面的抗力作用，需要借助特殊施工方法建造)埋深>5m 考虑侧壁阻力作用浅埋基础：柱下独立基础、条形基础、筏型基础、交叉梁基础、箱型基础。

深埋基础：桩基、沉井、沉箱、地下连续墙、桩箱基础，桩筏基础。

地基基础设计必须满足的基本条件：建筑物的建造使地基中原有的应力状态发生变化，所以地基基础的设计必须满足： a.作用于地基的荷载不超过地基容许承载力（地基土的强度问题）；b.基础沉降不能超过地基变形的允许值;c.具有足够防止失稳破坏的安全储备;d.基础本身的强度和耐久性要满足要求。

浅基础设计主要内容：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.确定地基承载力；4.确定基础的底面尺寸，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）；6.绘制基础施工图，提出施工说明。

地基基础设计的基本规定①所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定；②设计等级为甲级、乙级的建筑物，均应按地基变形设计； ③设计等级为丙级的建筑物，如有下列情况之一时，应作变形验算：a 、地基承载力特征值小于130kPa ，且体形复杂的建筑；b 、在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，可能引起地基产生过大的不均匀沉降时；c 、软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时；d 、相邻建筑物距离近，可能发生倾斜时；e 、地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成时。

④对经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙，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；⑤基坑工程应进行稳定性验算；⑥建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时，尚应进行抗浮验算。

浅基础设计方法常规设计法（简化计算法）、相互作用设计法。

特点：满足静力平衡条件；不满足变形协调条件。

结论：地基越软弱或越不均匀，按常规设计法计算的结果与实际情况的差别就可能越大。

常规设计法适用条件：1.地基沉降较小或较均匀；2.基础刚度较大。

按基础材料的性能分类：无筋扩展基础钢筋混凝土扩展基础按结构型式分：扩展基础、联合基础、连续基础（柱下条形基础、柱下交叉条形基础、筏形基础、箱形基础）、壳体基础等。

扩展基础作用：把墙或柱的荷载侧向扩展到土中，使之满足地基承载力和变形的要求。

无筋扩展基础指由砖、毛石、砼、毛石砼、灰土、三合土等材料组成的无需配置钢筋的墙下条形基础或柱下独立基础。

俗称“刚性基础”。

适用于多层民用建筑和轻型厂房。

砖基础适用于6层及6层以下的民用建筑和砖墙承重的厂房。

钢筋砼扩展基础（简称扩展基础）特点：抗弯、抗剪性能较好，基础高度较小。

连续基础：柱下条形基础、柱下交叉条形基础、筏形基础、箱型基础。

满足地基承载力要求：合理选择持力层、基础埋深，确定基础形式；满足建筑物变形要求：从建筑物、基础、地基的整体性与共同工作角度出发，根据荷载、地基情况，确定基础结构与构造形式；满足建筑物使用要求：从建筑物使用功能要求及建筑对地基变形要求考虑，如有地下室时，采用箱形与伐板形基础较为合理。

无筋扩展基础钢筋混凝土扩展基础柱下条形基础柱下交叉条形基础筏形基础箱型基础基础的埋置深度是指基础的底面至室外设计地面的距离。

基础埋深的确定原则：在保证安全可靠的前提下尽量浅埋。

但基础埋深不得小于0.5m，基础顶面距地面的距离宜大于0.1m。

水下基础考虑到水流冲刷的影响要求满足地基稳定性和变形条件，同一建筑物下面各部分的基础埋深可以不一致。

影响基础埋深因素很多，应综合考虑以下几方面（1）建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地下设施，基础的形式和构造（2）作用在地基上的荷载大小和性质(3) 工程地质和水文地质条件（4）相邻建筑物的基础埋深（5）地基土冻胀和融陷的影响刚性基础埋深要大于钢筋混凝土柔性基础对于中小型建筑物：良好土层——坚硬、硬塑、可塑状态的粘性土层；密实或中密状态的砂土层和碎石土层；其他中低压塑性土层。

软弱土层——软塑、流塑状态的粘性土层；松散状态的砂土层；未经处理的填土；其他高压缩性土层。

良好土层：埋深由其他条件和最小埋深确定。

浅埋，一般取d=0.5~1.5m。

软弱土层：1~2层：按情况(1)处理3~5层：可采用连续基础方案、或人工地基方案。

6层以上：桩基方案。

当软弱土层h>2m时：按情况(2)处理。

当h<2m时：选良好土层为持力层。

对于中小型建筑物，宜尽量选硬壳层为持力层。

采用“宽基浅埋”方案基础应尽量埋置在地下水位以上。

否则，应考虑：流砂；流土。

对有侵蚀性的地下水，还应考虑：地下结构防渗；地下结构抗浮，例如设置抗浮锚杆多年冻土；季节性冻土：冻胀、融陷；最小埋深规定。

当管道与基础相交时，基础埋深应低于管道，其埋置深度基础顶面应位于河流最低水位以下，还应考虑河床的冲刷深度。

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。

地基承载力特征值的确定方法：1.按土的抗剪强度指标以理论公式计算；2. 按地基载荷试验确定；3.按规范承载力表确定；4.按建筑经验确定。

式中f a──修正后的地基承载力特征值；fak ──按现场载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值；──基础宽度与深度的承载力修正系数，根据基底下地基软弱下卧层承载力验算要求：传递到软弱下卧层顶面处的附加应力和土的自重应力之和不超过软弱下卧层的承载能力，即Pz +Pcz≤faz 基底压力：作用于建筑物基础底面与地基土接触面上的压力，是建筑物荷载通过基础传给地基的压力。

又称接触压力。

基底附加压力：由建筑物荷载在地基内引起的应力。

关系：基底压力—原有的自重应力=基底附加应力。

其埋深应取从地面到软弱下卧层顶面的距离。

例题2-3柱下矩形基础底面尺寸为5.4m×2.7m，试根据图中各项资料验算持力层和软弱下卧层的承载力是否满足要求。

[解] ⑴持力层承载力验算ηb=0，ηd=1.0 , fa=209+1.0×18.0×(1.8-0.5)=232.4 kPaFk+Gk=1800+220+20×2.7×5.4×1.8=2545kN Mk=950+180×1.2+220×0.62=13302kN·m⑵软弱下卧层承载力验算由Es1/Es2=7.5/2.5=3, z/b=2.5/2.7＞0.50,查表2 -7得θ=23°，tan θ= 0.424。

σcz = 18.0×1.8+(18.7-10)×2.5 =54.2 kPa中z p——相应于荷载效应标准组合时，软弱下卧层顶面处的附加应力值（kPa）；czp——软弱下卧层顶面处土的自重应力值（kPa）；azf——软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值（kPa）。

faz = 75+1.0×12.6×(4.3-0.5)=122.9 kPaσ cz + σ z =54.2+57.2 =111.4 kPa < faz （可以）不同结构类型需验算的地基变形(表2-11）：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。

无筋扩展基础(刚性基础)：采用控制基础宽高比的方法使基础主要承受压应力，并保证基础内产生的拉应力和剪应力都不超过材料强度的设计值。

根据构造及建筑模数初步确定基础高度H。

混凝土基础的高度不宜小于20cm，一般为30cm。

对于石灰三合土基础和灰土基础，基础高度应为15cm的倍数。

砖基础的高度应符合砖的模数，一般为60的倍数（mm）当无筋扩展基础由不同材料叠合而成时，应对叠合部分作抗压验算。

对混凝土基础，当基础底面平均压力超过300kPa时，尚应对台阶高度变化处的断面进行抗剪验算。

某承重砖墙混凝土基础的埋深为1.5m，如图所示，上部结构传来的轴向压力Fk=200kN/m,持力层为粉质粘土，其天然重度，承载力特征值fak=150kPa，地下水位在基础底面以下。

试设计此基础。

解：根据承载力条件初步确定基础宽度初步选定基础宽度为1.4m。

减轻不均匀沉降危害的措施①为了减少总沉降量，采用桩基础或其他深基础；②对地基进行处理，以提高原地基的承载力和压缩模量；③在建筑、结构和施工中采取措施。

总之，采取措施的目的一方面减少建筑物的总沉降量相应也就减少其不均匀沉降；另一方面则可增强上部结构对沉降和不均匀沉降的适应能力。

一、建筑措施 (1) 建筑物的体型力求简单在软弱地基上，复杂体型常常会削弱建筑物的整体刚度并导致地基产生不均匀变形。

建筑物的高低变化特大，地基各部分所受的荷载轻重不同，必然会加大不均匀沉降。

(2) 增强结构的整体刚度控制长高比，长高比越大，整体刚度就越差，抵抗弯曲变形和调整不均匀沉降的能力也就越差。

合理布置纵横墙。

(应设置沉降缝的部位)(a) 复杂建筑平面的转折部位、高度或荷载差异处；(b) 地基土的压缩性或土层构造有显著差异处；(c) 分期建造房屋的交接处等。

(4) 增强相邻建筑物基础间应有合适的净距由于地基附加应力的扩散作用，使相邻建筑物近端的沉降均增加。

距离太近，会产生附加的不均匀沉降。

间隔的距离与影响建筑物的规模和重量及被影响建筑物的刚度有关，可按表2-13确定。

相邻高耸结构（或对倾斜要求严格的构筑物）的间隔距离，可根据允许值计算确定。

(5) 调整某些设计标高过大的建筑物沉降，使原有标高发生变化，严重时将影响建筑物的使用功能。

根据可能产生的沉降量，采取适当的预防措施：室内地坪和地下设施的标高，根据预估沉降量提高。

建筑物与设备和管道之间，应留有足够的净空。

二、结构措施 (1) 设置圈梁增加墙体刚度，能防止出现裂缝及阻止裂缝的开展。

圈梁常设在窗顶或楼板下面。

(2) 选用合适的结构形式选用当支座发生相对变位时不会在结构内引起很大附加应力的结构形式。

(3) 减轻建筑物和基础的自重减轻自重能有效减少沉降，也减少了不均匀沉降。

(4) 减小或调正基底附加压力设置地下室（或半地下室）或改变基础底面尺寸。