地基基础设计原则

地基反力
刚性基础受力破坏简图
•1）砖基础
• 用途：多用于低层建筑的墙下基础； 在寒冷而又潮湿的地区采用不理想。
• 优点：可就地取材，建筑方便； • 缺点：强度低且抗冻性差。 • 要求：砖强度≥MU10，砂浆强度≥M5； • 大放脚：砖基础剖面一般砌成阶梯形，
通常称为大放脚。
•2）毛石基础
• 要求：强度等级≥MU20的毛石，砂浆强 度 ≥M5砌筑而成。
• 荷载效应的准永久组合值应用下式表示：
Sk = SGk + φq1SQ1k + φq2SQ2k + … + φqiSQ ik
• 2、承载能力极限状态下，由可变荷载效应控制的基本组合设计值S 应用式7-3表达
Sk = γGSGk + γQ1SQ1k + γQ2φC2SQ2k + … + γQ nφciSQ ik
10.3基础的埋置深度的确定
1)基础的埋置深度 指基础的底面至室外设计地面的距离。确定基础埋深
时，除了要考虑持力层的情况外，还应考虑使用功能、 地下室、地下设施、基础形式、荷载、地质水文条件、 相邻建筑物以及冻胀、冲刷等因素。 2)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。
水泥土搅拌桩
(2)按施工方法分类
按施工方法可分为预制桩、灌注桩两大类。
预制桩
钻孔灌注桩
3.3 深基础
3.3 深基础
(3)按承载性状分类: 端承型桩和摩擦型桩。
端承型桩
摩擦型桩
3.3 深基础
横梁：1.7m×2.7m
锚桩 d=1.8m
直接堆载
锚桩反力梁法
2）地下连续墙
天津百货大楼地下连续墙
3.3 深基础
10.2 地基基础设计步骤 1）设计资料
• 在一般情况下，进行地基基础设计时，需具备下列资料： • （1）建筑场地的地形图； • （2）建筑场地的工程地质资料； • （3）建筑物的平面、立面、剖面图及使用要求，作用在
基础上的荷载、设备基础以及各种管道的布置和标高； • （4）建筑材料的供应情况。
2）地基基础设计步骤
• 3、计算挡土墙压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷载效应应按承 载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其荷载分项系数均为1.0。
• 4、在确定基础或桩承台高度、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 的荷载分项系数。
土力学与基础工程
Soil Mechanics and Foundation Engineering
第九章 地基基础的设计原则
9.1 地基基础设计的基本规定
地基基础设 计规定
地基基础设 计等级
荷载组合 规定
地基基础 方案
建筑物的安全 和正常使用
地基基础 类型
地基基础
设计内容与 建筑场地和 步骤 地基岩土条 件
进行地基变形验算; （6）·对于建于斜坡上的建筑物和构筑物及经常承受较大水平荷载的高层建
筑和高耸结构，进行地基稳定性验算； （7）确定基础的剖面尺寸，进行基础结构计算； （8）绘制基础施工图。 • 验算中如发现某项设计要求得不到满足，或虽然满足，但尺寸或埋深显得
过大而不经济，则需适当修改尺寸或埋置深度，重复各项验算，直到各项 要求全部满足，使基础尺寸较为合理为止。
• 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。 • 5、基础设计安全等级、结构设计使用年限、结构重要性系数应按有关
规范的规定采用，但结构重要性系数γ0不应小于1.0。
（四）荷载效应组合计算
• 1、正常使用状态下，荷载效应的标准组合Sk应用下式表示：
Sk = SGk + SQ1k + φC2SQ2k + … + φciSQ ik
• 刚性浅基础设计计算的一般步骤和内容为: （1）·选定基础的材料 (用块石砌筑还是片石混凝土)，初步拟定基础的形状
和尺寸; （2）·初步选定基础的埋置深度; （3）·确定地基承载力特征值 (持力层和软弱下卧层); （4）·确定基础底面尺寸，必要时进行下卧层强度验算; （5）·对设计等级为甲级、乙级的建筑以及不符合表7-2规定的丙级建筑物，
• （4）对经常承受水平荷载作用的高层建筑物、高耸结构和挡土墙等， 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）当地下水埋藏比较浅，存在地下水上浮问题时，尚应进行抗浮
验算。
（三）荷载效应组合规定
地基基础设计时，所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值应符合 《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）规定：
施工条件
（一）地基基础设计等级
根据地基的复杂程度、建筑物规模和功能特征，以及由于地基问题 可能造成建筑物的破坏或影响正常使用的程度，将地基基础设计分 为三个等级：
设计等级
甲级
乙级 丙级
建筑和地基类型
重要的工业与民用建筑 30层以上的高层建筑 体型复杂、层数相差超过10层的高低连成一体的建筑物 大面积的多层地下建筑物（如地下车库、商场、运动场等） 对地基变形有特殊要求的建筑物 复杂地质条件下的坡上建筑物（包括高边坡） 对原有工程影响较大的新建筑物 场地和地基条件复杂的一般建筑物 位于复杂地质条件及软土地区的二层及二层以上地下室的基坑工程 除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物
• （3）表1-8所列范围涉及等级为丙级的建筑可不作变形验算，但如有下 列情况时，仍应作变形验算：
1）地基承载力特政值小于130kPa,且形体复杂的建筑； 2）在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，可能引起地基过大的不均匀沉降时； 3）软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时； 4）相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时； 5）地基内有厚度较大或薄厚不均的填土，其自重固结未完成时。
拌合而成。
可在混凝土内掺入15% ～25%
（体积比）的毛石。
(二)扩展基础(柔性基础）
1）墙下钢筋混凝土条形基础
定 义：当上部结构荷载较大而地基土较软弱时 受力性能：抗弯和抗剪性能良好 ，耐久性和抗冻性都较理想
(a)
(b)
墙下钢筋混凝土条形基础
(a) 无肋式
(b) 有肋式
2）柱下独立基础
定 义：独立基础是柱下基础的的基本形式 受力性能：抗弯和抗剪性能良好 ，耐久性和抗冻性都较理想
场地和地基条件简单、荷载分布均匀的7层及7层以下民用建筑及一般工业建筑 次要的轻型建筑物
（二）地基基础设计规定
根据建筑地基基础设计等级及长期荷载作用下地基变形对上部结
构的影响程度，地基基础设计应符合下列规定：
• （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。
• 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， 传至基础或承台底面上的荷载效应按正常使用极限状态下荷载效应的标 准组合。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。
• 2、计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状 态荷载效应的标准永久组合，不应计入风荷载的地震作用。相应的限值 应为地基变形允许值。
(a)
(a)阶梯形基础；
(b)
柱下独立基础 (b)锥形基础；
(c)
(c)杯形基础
联合基础
当为了满足地基土的强度要求，必须扩大基础平面尺寸，与相邻的单个 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。
（三）柱下钢筋混凝土条形基础
柱子
应用条件：
基础顶
ld
当柱承受荷载较大而 地基土软弱，采用柱
同一建筑物下面各部分的基础埋深可以不一致。
影响基础埋深的因素 •一、建筑结构条件与场地环境条件
•建筑结构条件包括建筑物用途、类型、规模与性质。当有地下 室、设备基础和地下设施时，往往要求加大基础埋深；基础的 形式和构造有时也对基础埋深起决定作用。承受较大水平荷载 （如高层建筑输电塔）需要较大的基础埋深。
地基基础的设计和计算应该满足下列三项基本原则： 1．对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， 2．应控制地基变形量，使之不超过建筑物的地墓变形 允许值，以免引起基础不利截面和上部结构的损坏，或影 响建筑物的使用功能和外观， 3．基础的型式、构造和尺寸，除应能适应上部结构、 符合使用需要，满足地基承载力 (稳定性)和变形要求外， 还应满足对基础结构的强度，刚度和耐久性的要求。
下独立基础，基础底
面积大的几乎相连接。
50㎜
ld
ld
梁肋 翼板
上部受力钢筋 腰筋
在框架结构中采用。
下部受力钢筋
（四）柱下十字交叉基础
应用条件： 对于荷载较大的高层建筑，如果地基软弱土且在两个方向分布不均，需 要基础纵横两向都有一定的抗弯刚度来调整基础的不均匀沉降。
（五）筏形基础
平板式
梁板式
应用条件： 对于地基很软弱，荷载很大，采用十字交叉基础仍不能满足要求；或相 邻基础距离很小，或设置地下室时，可把基础底板做成一个整体的等厚 度的钢筋混凝土板，形成无梁式筏形基础。
pkmax 1.2fa
• （2）正常使用极限状态。保证地基的变形值控制在建筑物所允许的 范围内。所谓建筑物允许的变形值是指地基在荷载及其他因素影响 下，基础所产生的均匀沉降或不均匀沉降不致于影响建筑物的安全 和正常使用；不能妨碍其设计功能的发挥。
• 地基的变形值应符合下式要求：
S S
地基基础设计必须根据建筑物的用途和安全等级、建 筑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。
（六）箱型基础
顶板 柱 外墙 内墙 底板
概念： 当柱荷载很大，地基又特软 弱，基础可作成由钢筋混凝 土底板、顶板、侧墙及纵横 墙组成箱形基础。 优点：整体性好，抗弯刚度 大且空腹埋深等特点。
9.2.2深基础的类型
1）桩基础
桩基础的分类：
（1）按桩身材料分类
木桩、混凝土桩、 钢筋混凝土桩、钢桩、 其它组合材料桩。
壳体基础
(一)无筋扩展基础(刚性基础）
适用于多层民用建筑和轻型厂房
1） 砌筑材料： 砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三和土
2）受力特点： 抗压性能好，抗拉、抗剪能力差
3）结构特点： 优点：稳定性好，施工方便，能承受较大荷载 缺点：自重大，当持力层应力小且厚
4）构造： 满足台阶宽高比允许值（刚性角）的要求
• 优点：抗冻性比较好，在寒冷地区可用于 6层以上的建筑；
3）混凝土毛石混凝土基础
4）灰土基础
• 混凝土基础：强度、耐久性和抗冻性均 • 特点：灰土基础造价低可节省材料，
比较好，其混凝土强度等级一般
多用于5层以下的民用建筑。
采用C15，常用于较大的墙柱基础 • 灰土：是用熟化石灰和粉土或黏性土
• 毛石混凝土基础：为了节约混凝土用量，
3.3 深基础
3）墩基础
在人工或机械成孔的大直径孔 中浇筑混凝土（钢筋混凝土）而成， 我国多用人工开挖，亦称大直径人 工挖孔桩。
墩基础
4）沉井基础
沉井基础
3.3 深基础
江阴大桥沉井平面尺寸50m×69m,h为58m
10 刚性基础与扩展基础
10.1 浅基础设计应处理的几个问题
设计浅基础一般要妥善处理下列几方面问题： 1．充分掌握拟建场地的工程地质条件和地基勘察资 料； 2．了解当地的建筑经验，施工条件和就地取材的可 能性，并结合实际考虑采用先进的施工技术和经济、 可行的地基处理方法。 3．选择基础类型和平面布置方案，并确定地基持力 层和基础埋置深度． 4．按地基承载力确定基础底面尺寸，进行必要的地 基稳定性和变形验算 5．以简化的、或考虑相互作用的计算方法进行基础 结构的内力分析和截面设计。
• 对由永久荷载效应控制的基本组合，也可采用简化规则，荷载效应 组合的设计值S按下式确定： S = 1.35Sk ≤R
• 3、两种极限状态与承载力计算 • （1）承载力极限状态。保证地基具有足够的强度和稳定性。 • 当轴心荷载作用时，应符合下式要求：
pk fa 7 5
• 当偏心荷载作用时，除符合（7-5）要求外，尚应符合下式要求：
9.2 基础的类型
基础
浅基础
深基础
刚性基础
（无筋扩展基础）
柱下独百度文库基础 墙下条形基础
钢筋混凝土 扩展基础
柱下条形基础 筏板基础 箱形基础
柱下独立基础 墙下条形基础
桩基础 沉井基础 沉箱基础 地下连续墙基础 组合型深基础
9.2.1浅基础类型
独立基础 筏板基础
条形基础 按构造类型
箱形基础
十字交叉梁基 础