《基础工程》第2章基础工程设计的原则与要求
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除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物及基坑工 程 场地和场基条件简单、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物 ， 次要的轻型 2-5 建筑物 ；
乙级 丙级
2、地基基础的设计原则
规范对地基计算作了具体的规定：
（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、乙级的建筑物及表2-2所示 范围以外的丙级建筑物，除满足承载力要求外，尚 应验算变形，即按地基变形控制设计。
2-21
标准组合 正常使用 频遇组合 极限状态 准永久组合
五、地基变形特征指标及其允许变形值
1、地基变形特征指标
1）沉降量——基础中心点的沉降值 2）沉降差——基础两点或两相邻单独基础沉降 量之差 3）倾斜——基础在倾斜方向上两端点的沉降差 与其水平距离的比值 4）局部倾斜——砌体结构沿纵向6~10m内基础 两点的沉降差与其距离的比值
第 2 章 基础工程设计的原则与要求
一、概述 1、基础工程及其设计内容
基础工程（Foundation Engineering）泛指包括地 基及基础在内的所有下部结构工程 ，是工程体系中 最为重要的部分。其研究内容是与岩土体有关的建筑 工程的技术问题，即下部结构物与岩土相互作用共同 承担上部结构荷载所产生的各种强度、变形与稳定问 题。
1、结构荷载的相关概念
5）标准值。荷载的基本代表值，为设计基准期 内最大荷载统计分布的特征值。 6）组合值。对可变荷载，使组合后的荷载效应 在设计基准期内的超越概率（类似失效概率），能与 该荷载单独出现时的相应概率趋于一致的荷载值，或 使组合后的结构具有统一规定的可靠指标的荷载值。 7）准永久值。对可变荷载，在设计基准期内， 其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值。
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）根据 大量常见建筑物系统沉降观测资料，经过计算分析， 总结出各类建筑的允许变形值 ，见P47 表3-12。
2-25
2-26
2-27
思考题
1、基础工程设计包括哪些内容？ 2、简述基础工程的基本设计计算原则。 3、规范对地基计算时有哪些具体的规定？ 4、掌握结构荷载的相关概念 5、基础所受荷载的四种情况 6、简述地基变形特征指标
式中，G ——永久作用的分项系数，按《建筑结构荷载规范》 规定取值 ；
Qn——第 n 个可变作用的分项系数，按 《建筑结构荷
载规范》规定取值 ；
对由永久作用控制的基本组合，也可采用简化规则， 作用基本组合的效应设计值Sd 按下式确定
Sd 1.35 Sk
式中，Sk ——标准组合的作用效应设计值。
2-13
1、结构荷载的相关概念
8) 基本组合。承载能力极限状态计算时，永久作 用与可变作用的组合。 9) 标准组合。正常使用极限状态计算时，采用标 准值或组合值为荷载代表值的组合。 10) 准永久组合。正常使用极限状态计算时，对 可变荷载采用准永久值为代表值的组合。 11) 荷载设计值。荷载代表值与荷载分项系数的 乘积。荷载代表值为设计中用于验算极限状态所采用 的荷载量值。例如，标准值、组合值和准永久值。
④基础本身应有足够的强度、刚度和耐久性
⑤地基基础的设计，还必须坚持因地制宜、就地 取材的原则
2-4
二、地基基础设计等级和设计原则
1、地基基础的设计等级
GB50007-2011《建筑地基基础设计规范》，地基基 础设计分为甲级、乙级、丙级三个设计等级
设计等级 甲级 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 层的高低层连体一体 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）；
2-6
2-7
（3）表2-2所列范围内设计等级为丙级的建筑物，可不
作变形验算。 如有下列情况之一时，仍应作变形验算： 1）地基承载力特征值小于130kPa，且体型复杂 的建筑； 2）附近有堆载，相邻基Baidu Nhomakorabea荷载差异较大； 3）软弱地基，偏心荷载；
4）相邻建筑距离过近；
5）填土，自重固结未完成；
2-8
（4）对经常受水平荷载作用的高层建筑物、高耸建筑 物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。
2-2
2、基础工程的基本设计计算原则
（1）建筑结构功能要求
①安全性
②适用性
③耐久性
④稳定性
GB50068-2001 《建筑结构可靠度 设计统 一标准》
2-3
2、基础工程的基本设计计算原则
（2） 基本设计计算原则
上部结构-基础-地基相互作用的整体观点
①地基应具有足够的强度，满足地基承载力的要 求
②地基与基础的变形应满足建筑物正常使用的允 许要求 ③地基与基础的整体稳定性应有足够保证
2）计算地基变形时，传至基础底面上的作用效应， 应按正常使用极限状态下作用的准永久组合，不应计 入风作用和地震作用；相应的限值应为地基变形允许 值。
2-19
4、作用效应组合的规范规定
3）计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及基础 抗渗稳定时，作用效应应按承载能力极限状态下作用 的基本组合， 但其分项系数均为1.0。 4）在确定基础或桩基承台高度、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，上部结构传来的作用效应和相应的基底反力、挡 土墙土压力及滑坡推力，应按承载能力极限状态下作 用的基本组合，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下作用标准 组合。
当Z=0即R=S时，结构处于极限状态
极限状态设计方法 ：①承载能力极限状态和②正常 使用极限状态
2-10
2、地基基础设计的两种极限状态
（1）承载能力极限状态，表示为 当轴心受压时 P≤fa Pmax≤1.2 fa
当偏心受压时 P平均≤fa
（2）正常使用极限状态，表示为
S≤[S]
2-11
四、地基基础设计的作用效应组合
2-14
2、作用在基础上的荷载
作用在建筑物基础上的荷载，根据轴力N、水平 力T和力矩M的组合情况分为四种情形：中心竖向荷 载、偏心竖向荷载、中心竖向荷载及水平荷载、偏心 竖向荷载及水平荷载，如图2-2 所示
2-15
3、作用效应组合
地基基础设计时，作用组合的效应设计值应符合下 列规定： 1）在正常使用极限状态下， 标准组合的效应设 计值 SK用下式表示
2-28
（5）基坑工程应进行稳定性验算； （6）地下水位以下，进行抗浮验算。
2-9
三、地基基础设计中的两种极限状态
1、建筑结构可靠度和极限状态设计
结构的工作状态可以用荷载效应 S （指荷载在结 构或构件内引起的内力或位移等）和结构抗力 R（指 抵抗破坏或变形的能力）的关系描述 Z=R-S 当Z>0 或R>S 时，结构处于可靠状态； 当Z<0或R<S时，结构处于失效状态；
Sk SGk SQ1k c 2 SQ2k cnSQnk
式中，SGK ——按永久作用标准值 GK 计算的作用效应值；
SQnk——按可变作用标准值 Qnk 计算的作用效应值； cn——可变作用标准值 Qnk的组合值系数，按 GB50009-2012 《建筑结构荷载规范》的规定取值。
1、结构荷载的相关概念（参见《建筑结构荷载规
范》 ） 1）永久荷载。在结构使用期间，其值不随时间 变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的荷载。 例如，结构自重、土压力、预应力等 2）可变荷载。在结构使用期间，其值随时间变 化，或其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。 例如，建筑物楼面活荷载、屋面活荷载、风荷载、雪 荷载等 3）设计基准期。为确定可变荷载代表值而选用 的时间参数。一般为50年 4）荷载效应。由荷载引起的结构或构件的反应， 如内力、变形和裂缝。 2-12
基础工程设计包括基础设计与地基设计
2-1
基础工程设计包括基础设计和地基设计：
基础设计——基础形式、基础埋深、基底尺寸（面
积）、基础内力、截面计算等。
地基设计——地基承载力、地基变形计算、地基稳定
性、地基处理。 应选择能适应上部结构、符合使用要求、满足地 基基础设计两项基本要求（强度、变形），以及技术 上合理的基础结构方案。
2-18
4、作用效应组合的规范规定
地基基础设计时，荷载组合应符合《建筑结构荷载
规范》的规定，所采用的作用效应与相应的抗力限值 应按下列规定：
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作用 效应 ， 应按正常使用极限状态下作用的标准组合。 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。
2-22
建筑物的地基变形允许值
1.沉降量
2.沉降差
s s1 s2
2-23
建筑物的地基变形允许值
3.倾斜
tan (s1 s2 ) / b
tan (s1 s2 ) / l
4.局部倾斜
2-24
2、地基允许变形值
1）概念： 正常使用条件下，建筑物所能承受的 变形限度。
2）地基允许变形值的确定：通过建 筑物沉降观 测，并根据建筑物的结构类型及使用情况，从大量资 料中进行总结，以及考虑地基和上部结构的共同工作， 进行全面分析研究而确定。
2-20
4、作用效应组合的规范规定
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0不应小于1.0。
表2-3地基基础设计两种极限状态对应的作用组合及使用范围 设计状态 承载能力 极限状态 作用组合 基本组合 设计对象 基础 地基 基础 地基 适用范围 基础的高度、剪切、冲切计算 滑移、倾覆或稳定问题 基础底面确定、裂缝宽度计算 沉降、差异沉降、倾斜等
2-16
作用效应的准永久组合值 SK 用下式表示
Sk SGk Q1SQ1k Q2 SQ2k Qn SQnk
式中， Qn——准永久组合值系数，按 《建筑结构荷载规范》 的规定取值。
2-17
2）在承载能力极限状态下，由可变作用控制的 基本组合效应设计值S用下式表示
Sk G SGk Q1SQ1k Q2 c 2 SQ2k Qn cnSQnk
乙级 丙级
2、地基基础的设计原则
规范对地基计算作了具体的规定：
（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、乙级的建筑物及表2-2所示 范围以外的丙级建筑物，除满足承载力要求外，尚 应验算变形，即按地基变形控制设计。
2-21
标准组合 正常使用 频遇组合 极限状态 准永久组合
五、地基变形特征指标及其允许变形值
1、地基变形特征指标
1）沉降量——基础中心点的沉降值 2）沉降差——基础两点或两相邻单独基础沉降 量之差 3）倾斜——基础在倾斜方向上两端点的沉降差 与其水平距离的比值 4）局部倾斜——砌体结构沿纵向6~10m内基础 两点的沉降差与其距离的比值
第 2 章 基础工程设计的原则与要求
一、概述 1、基础工程及其设计内容
基础工程（Foundation Engineering）泛指包括地 基及基础在内的所有下部结构工程 ，是工程体系中 最为重要的部分。其研究内容是与岩土体有关的建筑 工程的技术问题，即下部结构物与岩土相互作用共同 承担上部结构荷载所产生的各种强度、变形与稳定问 题。
1、结构荷载的相关概念
5）标准值。荷载的基本代表值，为设计基准期 内最大荷载统计分布的特征值。 6）组合值。对可变荷载，使组合后的荷载效应 在设计基准期内的超越概率（类似失效概率），能与 该荷载单独出现时的相应概率趋于一致的荷载值，或 使组合后的结构具有统一规定的可靠指标的荷载值。 7）准永久值。对可变荷载，在设计基准期内， 其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值。
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）根据 大量常见建筑物系统沉降观测资料，经过计算分析， 总结出各类建筑的允许变形值 ，见P47 表3-12。
2-25
2-26
2-27
思考题
1、基础工程设计包括哪些内容？ 2、简述基础工程的基本设计计算原则。 3、规范对地基计算时有哪些具体的规定？ 4、掌握结构荷载的相关概念 5、基础所受荷载的四种情况 6、简述地基变形特征指标
式中，G ——永久作用的分项系数，按《建筑结构荷载规范》 规定取值 ；
Qn——第 n 个可变作用的分项系数，按 《建筑结构荷
载规范》规定取值 ；
对由永久作用控制的基本组合，也可采用简化规则， 作用基本组合的效应设计值Sd 按下式确定
Sd 1.35 Sk
式中，Sk ——标准组合的作用效应设计值。
2-13
1、结构荷载的相关概念
8) 基本组合。承载能力极限状态计算时，永久作 用与可变作用的组合。 9) 标准组合。正常使用极限状态计算时，采用标 准值或组合值为荷载代表值的组合。 10) 准永久组合。正常使用极限状态计算时，对 可变荷载采用准永久值为代表值的组合。 11) 荷载设计值。荷载代表值与荷载分项系数的 乘积。荷载代表值为设计中用于验算极限状态所采用 的荷载量值。例如，标准值、组合值和准永久值。
④基础本身应有足够的强度、刚度和耐久性
⑤地基基础的设计，还必须坚持因地制宜、就地 取材的原则
2-4
二、地基基础设计等级和设计原则
1、地基基础的设计等级
GB50007-2011《建筑地基基础设计规范》，地基基 础设计分为甲级、乙级、丙级三个设计等级
设计等级 甲级 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 层的高低层连体一体 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）；
2-6
2-7
（3）表2-2所列范围内设计等级为丙级的建筑物，可不
作变形验算。 如有下列情况之一时，仍应作变形验算： 1）地基承载力特征值小于130kPa，且体型复杂 的建筑； 2）附近有堆载，相邻基Baidu Nhomakorabea荷载差异较大； 3）软弱地基，偏心荷载；
4）相邻建筑距离过近；
5）填土，自重固结未完成；
2-8
（4）对经常受水平荷载作用的高层建筑物、高耸建筑 物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。
2-2
2、基础工程的基本设计计算原则
（1）建筑结构功能要求
①安全性
②适用性
③耐久性
④稳定性
GB50068-2001 《建筑结构可靠度 设计统 一标准》
2-3
2、基础工程的基本设计计算原则
（2） 基本设计计算原则
上部结构-基础-地基相互作用的整体观点
①地基应具有足够的强度，满足地基承载力的要 求
②地基与基础的变形应满足建筑物正常使用的允 许要求 ③地基与基础的整体稳定性应有足够保证
2）计算地基变形时，传至基础底面上的作用效应， 应按正常使用极限状态下作用的准永久组合，不应计 入风作用和地震作用；相应的限值应为地基变形允许 值。
2-19
4、作用效应组合的规范规定
3）计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及基础 抗渗稳定时，作用效应应按承载能力极限状态下作用 的基本组合， 但其分项系数均为1.0。 4）在确定基础或桩基承台高度、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，上部结构传来的作用效应和相应的基底反力、挡 土墙土压力及滑坡推力，应按承载能力极限状态下作 用的基本组合，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下作用标准 组合。
当Z=0即R=S时，结构处于极限状态
极限状态设计方法 ：①承载能力极限状态和②正常 使用极限状态
2-10
2、地基基础设计的两种极限状态
（1）承载能力极限状态，表示为 当轴心受压时 P≤fa Pmax≤1.2 fa
当偏心受压时 P平均≤fa
（2）正常使用极限状态，表示为
S≤[S]
2-11
四、地基基础设计的作用效应组合
2-14
2、作用在基础上的荷载
作用在建筑物基础上的荷载，根据轴力N、水平 力T和力矩M的组合情况分为四种情形：中心竖向荷 载、偏心竖向荷载、中心竖向荷载及水平荷载、偏心 竖向荷载及水平荷载，如图2-2 所示
2-15
3、作用效应组合
地基基础设计时，作用组合的效应设计值应符合下 列规定： 1）在正常使用极限状态下， 标准组合的效应设 计值 SK用下式表示
2-28
（5）基坑工程应进行稳定性验算； （6）地下水位以下，进行抗浮验算。
2-9
三、地基基础设计中的两种极限状态
1、建筑结构可靠度和极限状态设计
结构的工作状态可以用荷载效应 S （指荷载在结 构或构件内引起的内力或位移等）和结构抗力 R（指 抵抗破坏或变形的能力）的关系描述 Z=R-S 当Z>0 或R>S 时，结构处于可靠状态； 当Z<0或R<S时，结构处于失效状态；
Sk SGk SQ1k c 2 SQ2k cnSQnk
式中，SGK ——按永久作用标准值 GK 计算的作用效应值；
SQnk——按可变作用标准值 Qnk 计算的作用效应值； cn——可变作用标准值 Qnk的组合值系数，按 GB50009-2012 《建筑结构荷载规范》的规定取值。
1、结构荷载的相关概念（参见《建筑结构荷载规
范》 ） 1）永久荷载。在结构使用期间，其值不随时间 变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的荷载。 例如，结构自重、土压力、预应力等 2）可变荷载。在结构使用期间，其值随时间变 化，或其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。 例如，建筑物楼面活荷载、屋面活荷载、风荷载、雪 荷载等 3）设计基准期。为确定可变荷载代表值而选用 的时间参数。一般为50年 4）荷载效应。由荷载引起的结构或构件的反应， 如内力、变形和裂缝。 2-12
基础工程设计包括基础设计与地基设计
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基础工程设计包括基础设计和地基设计：
基础设计——基础形式、基础埋深、基底尺寸（面
积）、基础内力、截面计算等。
地基设计——地基承载力、地基变形计算、地基稳定
性、地基处理。 应选择能适应上部结构、符合使用要求、满足地 基基础设计两项基本要求（强度、变形），以及技术 上合理的基础结构方案。
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4、作用效应组合的规范规定
地基基础设计时，荷载组合应符合《建筑结构荷载
规范》的规定，所采用的作用效应与相应的抗力限值 应按下列规定：
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作用 效应 ， 应按正常使用极限状态下作用的标准组合。 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。
2-22
建筑物的地基变形允许值
1.沉降量
2.沉降差
s s1 s2
2-23
建筑物的地基变形允许值
3.倾斜
tan (s1 s2 ) / b
tan (s1 s2 ) / l
4.局部倾斜
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2、地基允许变形值
1）概念： 正常使用条件下，建筑物所能承受的 变形限度。
2）地基允许变形值的确定：通过建 筑物沉降观 测，并根据建筑物的结构类型及使用情况，从大量资 料中进行总结，以及考虑地基和上部结构的共同工作， 进行全面分析研究而确定。
2-20
4、作用效应组合的规范规定
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0不应小于1.0。
表2-3地基基础设计两种极限状态对应的作用组合及使用范围 设计状态 承载能力 极限状态 作用组合 基本组合 设计对象 基础 地基 基础 地基 适用范围 基础的高度、剪切、冲切计算 滑移、倾覆或稳定问题 基础底面确定、裂缝宽度计算 沉降、差异沉降、倾斜等
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作用效应的准永久组合值 SK 用下式表示
Sk SGk Q1SQ1k Q2 SQ2k Qn SQnk
式中， Qn——准永久组合值系数，按 《建筑结构荷载规范》 的规定取值。
2-17
2）在承载能力极限状态下，由可变作用控制的 基本组合效应设计值S用下式表示
Sk G SGk Q1SQ1k Q2 c 2 SQ2k Qn cnSQnk