浅基础的常规设计(1)

7 浅基础设计Ⅰ
Shallow Foundation Design
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基础工程
一个完整的建筑体系包含了上部结构、基础和地基三个部分 。 它们有着各自的功能。 上部结构是完成设计预定功能的主体结构。 基础通常指建筑物最下端与地基直接接触并经过了特殊处理的结构部件。 地基是指建筑物下方的承受建筑物的荷载并维持建筑物稳定的岩土体。 地基的功能是承受建筑物 的荷载并保持建筑物稳定。 受建筑物影响最大的那一 部分地基称为地基持力层（也 称为主要受力层）；位于持力 层之下的地基称为下卧层。特 别地，当下卧层的土性明显比 持力层软弱时则将该层称为软 弱下卧层。
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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 筏形基础设计 7.10 减轻不均匀沉降损害的措施
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7.1 地基基础设计的基本原则 7.1.1 概述 7.1.2 概率极限设计方法与极限状态设计原则 7.1.3 地基基础设计基本规定
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7.1.1 概述
基础是连接上部结构与地基之间的过渡结构。 其作用是将上部结构承受的各种荷载安全传递至地基，并使地基在 建筑物允许的沉降变形值内正常工作，从而保证建筑物的正常使用。 因此，基础工程的设计必须根据上部结构传力体系的特点、建筑物 对地下空间使用功能的要求、地基土质的物理力学性质，结合施工设备 能力，考虑经济造价等各方面要求，合理选择，比较基础工程设计方 案，具体问题具体分析。
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进行基础工程设计时，应将地基、基础视为一个整体，在基础底 面处满足变形协调条件及静力平衡条件（基础底面的压力之和与地基 反力之和大小相等，方向相反）。 作为支撑建筑物的地基如为天然状态则为天然地基，若经过人工 处理则为人工地基。 基础一般按埋置深度、施工方法分为浅基础与深基础。 荷载相对传至浅部受力层，采用普通基坑开挖，敞坑排水的基础 称为浅基础，如砖混结构的墙下条形基础、柱下单独基础；柱下条形 基础，十字交叉基础，片筏基础，高层结构的箱形基础等。 采用较复杂的施工方法将基础埋置于深层地基中的基础称为深基 础。如桩基础、沉井、地下连续墙等。
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地基与基础 F 基础
地基
G
D
埋深D q = γD均布 荷载 主要 受力 层
持力层（受力层） 下卧层
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人工地基：加固上部土层，提高承载力。
软土
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桩基础和深基础 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 9

天然地基上的浅基础设计内容和一般步骤
（1）选择基础的材料、类型，确定平面布置； （2）选择基础的埋置深度，即确定地基持力层； （3）确定地基承载力特征值； （4）根据传至基础底面上的荷载效应标准组合和地基承载力特征值， 确定基础底面积； （5）根据传至基础底面上的荷载效应准永久组合进行地基变形验算， 根据传至基础底面上的荷载效应基本组合进行地基稳定性验算； （6）根据传至基础底面上的荷载效应基本组合确定基础构造尺寸，进 行必要的结构计算； （7）绘制基础施工图。
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7.1.2 概率极限设计方法与极限状态设计原则

建筑物地基基础的设计方法

1 容许承载力设计方法

建筑物荷载通过基础传递到地基岩土上，作用在基础底面单位面积上的压力称为基底压力。设计中要求基底压力不能超过地基的极限承载力，而且要有足够的安全度；同时所引起的地基变形不能超过建筑物的允许变形值。满足这两项要求，地基单位面积上所能承受的最大压力就称为地基的容许承载力。若地基的容许承载力确定，则要求的基础底面积即可确定。

我国1974年颁布的《工业与民用建筑地基基础设计规范》（TJ7-74）（该规范已于1991年6月30日废止）即采取了这种设计方法。

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2 单一安全系数的极限状态设计方法

实际上，地基稳定和变形允许是对地基的两种不同要求，要充分发挥地基承载作用，不能简单地用一个容许承载力概括。

更好的做法是分别验算，了解控制的因素，对薄弱的环节采取必要的工程措施，才能充分发挥地基承载力，在保证安全可靠的前提下达到最为经济的目的，这就是极限状态设计法的本质。

按极限状态设计方法，地基必须满足：承载能力（稳定）极限状态和正常使用（变形）极限状态。用这种设计方法，地基的安全程度都是用单一的安全系数表示，可称为单一安全系数的极限状态设计方法。

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3 概率理论极限状态设计方法（可靠度设计方法）

前两种设计方法均将荷载和抗力作为确定值，衡量建筑物安全度的安全系数也是一个确定值。实际上，荷载和抗力均为随机变量，用单一的安全系数表示的极限状态设计方法尚有不科学之处，可靠度分析方法即应运而生。

结构在规定的时间内和条件下完成预定功能的概率称为结构可靠度。

完成预定功能就是要满足结构功能函数Z的要求：Z≥0（Z=R-S，R 为抗力，S为荷载效应），即满足极限状态的设计要求。

这种以概率理论为基础，以极限状态为分析方法，以可靠度指标β值为安全标准的设计方法称为可靠度设计方法或概率理论为基础的极限状态设计方法。

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一般的可靠度设计方法需要对结构所涉及的每个荷载和抗力都进行统计分析，工作量巨大，为使可靠度分析在设计中实用化，将极限状态表达式写成分项系数的形式：

γ

R R

k

＝γ

S

S

k

R k ——抗力标准值；S

k

——荷载效应标准值；

γ

R

——抗力分项系数；γS——荷载效应分项系数。

分项系数与安全系数不同，安全系数是一个规定的工程经验值，不随抗力和荷载效应的离散程度变化，

分项系数则根据随机变量的概率分布形态，经统计分析得到。

荷载可分为永久荷载和可变荷载两大类，荷载种类不同，其概率分布规律也不同，概率分步形式确定后，即可选择荷载代表值，荷载代表值指设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值，例如标准值、组合值、频遇值和准永久值。

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