基础工程 浅基础 (史上最全面)

2.1.1 浅基设计内容
1）选择基础材料，类型，进行平面布置；
2）确定地基持力层和基础深度；
3）确定地基承载力；
4）底面尺寸，变形稳定验算；
5）基础结构设计；
6）、绘图、施工说明。
浅基常规设计法
1）常规设计法，把上 部结构、地基、基 础三者分离开来， 分别对三者进行计 算。例框架结构图 2-1。
S G SGK Q1 SQ1K S 1.35S K
2.2
浅基础类型
扩展基础
2.2.1

扩展基础是把荷载侧向扩 展到土中，使之满足地基 承载力和变形的要求。扩 展基础包括无筋扩展基础。 图2-2。钢筋混凝土扩展基 础。图2-3、图2-4
2.2.2
联合基础
相邻两柱距小或一柱在边 图2-5
2.4.3
地基变形验算
1、建筑物地基变形计算值，不应大于地基变形允许值。 2、变形特征分四种： 沉降量－独立基础中心点沉降值或基础沉降平均值 沉降差－相邻两个柱基的沉降量之差； 倾斜－倾斜方向两端点沉降差与其距离比值； 局部倾斜－在6－10m内基础两点的沉降差与其距离 的比值。 地基变形允许值确定涉及许多因素：规范分析了国 内外各类建筑物的有关资料，提出了建筑物地基变 形的允许值，对表中未包括的建筑物，其地基变形 允许值应根据上部结构对地基变形的适应能力和使 用上要求确定。
许值。
SGK q1 SQ K SK
1
S G S GK Q1 S Q1K S 1.35S K
c.计算挡土墙土压力、基础桩承台高度内力 时，按承载力极限状态下基本组合。地基 土工程特性指标的代表值应分别为标准值、 平均值、特征值。抗剪取标准值、压缩取 平均值、荷载特征值。
5）基础埋深确定原则 a.自上而下都是良好土层，埋深由其它条件和最小 埋深确定。 b.自上而下都是软弱土层，不满足承载力变形要求， 则应采用连续基础、人工地基或深基础。小型a. c.上为软弱土层，下部为良好土层。持力层选择取 决于上部软弱土层厚度。〈2m就选下部良好土层 为持力层，较厚时按b处理。 d.上部为良好土层，下部为软弱土层。对低层建筑 宜选上层为持力层尽量浅埋、加大基底到软弱层 距离，应力扩散，需验算下弱层承载力。 e.当地基持力层倾斜时，同一建筑基础可以采用不 同埋深，由深到浅过渡。
2.3.5
场地环境条件
2.4
浅基础的地基承载力
地基承载力的概念
2.4.1
1) 浅基础的地基承载力是指地基承受荷载的 能力。 2) 地基承载力特征值：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。以fak 表示是沉降变形的函数
2.4.2
地基承载力的特征值的确定
2.3.2
工程地质条件
1）持力层：直接承受基础的土层，其下的各土层称 为下卧层。 2）地基受力层：条基底面下深度3b，独基下1.5b， 且厚度不小于5m范围（沉降计算深度）。为满足 承载力和变形要求，基础应埋在良好的土层上， 在受力层内有下卧层时，下卧层承载力变形也应 满足要求。 3）良好土层：对小型建筑。粘土坚硬，硬塑，可塑 状态粘土层。中密（15<N<30）密实（N>30）状 态的砂土，碎石土及低、中压缩性土。 4）软弱土层，压缩系数高，软塑、流塑粘土，松散 状态砂土，未处理填土，高压缩性土层；
3）按规范承载力表确定
规范给出了按野外鉴别结果、室内物理、力学指标， 或现场动力触探试验锤击数,查取地基承载力特征 值的表格，求得fak。
N=μ-1.645σ
当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从载试 验规范表格方法确定的承载力特征值，应修正
f a f ak b b 3 d m d 0.5
sn 0.025 si
' ' i 1
n
c.计算地基变形最终沉降量为：
S
s
s
'
n p0 s i 1Esi
( z i ai z a
i 1
i 1
)
地基变形计算深度：
sn 0.025 si
' ' i 1
n
d.计算地基变形时，应考虑相邻荷载的影响， 其值按应力叠加原理，采用角点法计算。 e.当建筑物地下室基础埋置较深时，需要考虑 开控基坑地基的回弹。回弹变形量：
第2章 浅基础
本章教学目标 1 、掌握浅基础设计内容、方法、原则；了解浅基 础类型。 2、掌握基础埋置深度确定；了解地基承载力的确定 方法；熟练掌握常用的计算方法。 3、了解地基变形、稳定性计算原则；熟练掌握基础 底面积的确定方法。 4、熟练掌握无筋扩展基础、墙下砼条形基础 、 柱 下砼独立基础 设计。 5、掌握联合基础设计；熟悉减轻不均匀沉降的措施。 树立同学工程意识培养解决实际问题的能力。
s E ( z a z a
c c c i 1 i i i 1 ci
n
p
i 1
)
f.在同一整体大面基础上建有多栋高、低建筑， 应该按上部结构、基础与地基的共同作用进 行变形计算。
2.5
2.5.1
基础底面尺寸的确定
按地基持力层承载力计算基底尺寸
1、按承载力计算底面压力应符合下列要求。 轴心荷载作用 Pk≤fa Pk——相应于荷载效应标准组合时，基础底面处 平均压力。 Pk=（Fk+Gk）/A A=Fk/(fa-rGd+rwhw) fa——修正后的地基承载力特征值。 2、当偏心荷载作用时除满足Pk≤fa，还应符合 pkmax ≤1.2fa
2.3.4
地基冻融条件
1）冻土：当地基土的温度低于摄氏零度时， 土中部分孔隙水将冻结形成冻土。由季节 性冻土和多年冻土两类。 2）冻胀现象：由细粒土组成，冻结前含水率 较高。冻结其地下水位低于冻结深度 1.5~2.0m，冻深处土成为冰晶体，未冻结 深度区自由水和结合水会不断地向冻结区 迁移、聚集，使晶体扩大，土发生膨胀、 隆起。导致建筑物开裂。 3）融陷：土层解冻，含水量增加，土体处于 饱和软化状态，承载力降低，建筑下陷， 称融陷。导致建筑物开裂。
3、在计算地基变形时应符合下列规定： a. 由于建筑地基不均匀，荷载差异很大， 体型复杂等因素，引起的地基变形，对于 砌体承重结构应由局部倾斜值控制，0.002 －0.003。对框架和单层排架结构应由相邻 柱基沉降差控制，对于多层、高层、高耸 结构应由倾斜值控制，必要时，应控制平 均沉降量。 b. 必要时，需预估建筑物在施工期间和使 用期间地基变形值。 一般多层建筑在施工期间完成的沉降量对 砂土完成80%，低压缩性土50%－80%，中压 缩性土20%－50%，高压缩性土5%－20%。
浅基设计存在问题
1）满足了静力平衡条件，但忽略了三者变形 的连续性，地基础变形与沉降应相一致， 满足变形协调条件。 地基越软，计算与实际差距越大，合理分 析应满足静力平衡，变形两个条件，复杂 情况应采用上下结构相互作用。 2）常规法应满足下列条件：沉降较小或较均 匀，基础刚变较大；对连续基础荷载柱距 均匀。
k m
ck c cm
2）按地基载荷试验确定 载荷试验包括浅层平板载荷试验、深层平板 试验及螺旋板载荷试验。前者适用于浅基，后 二者适用于深基。 根据载荷试验成果p-s曲线确定地基承载力特 征值分二种情况。
a.对密实砂土、硬塑粘土等低压缩性土，由 强度安全控制，按规范规定以直线段末点 把对应的压力p1（比例界限荷载）作为承 载力特征值。对于呈脆性破坏的土，pl与 pu很近，pu∠2pl时，取pu/2作为特征值。 b.对松砂、填土、可塑粘土，由允许沉降量 控制。当压板面积为0.25--0.5平方米时， 规范规定可取沉降s=(0.01--0.015)b所对 应的荷载作为承载力特征值。此值不大于 最大加载量的一半。同一层土要有三个以 上试验点，当极差不超过平均值30%时取平 均值为fak。
2.2.3
柱下条基
地基较软弱，荷载分布不均，用扩展 基础可能发生较大不均匀沉降时，将一方 向上若干柱子的基础连成一体。图2-6
2.2.4
交叉条形基础
两方调整不均沉降图。图2-7、2-8。
2.2.5
筏形基础
面积较大或使用要求抗弯刚度大，整体性好。
2.2.6
箱型基础
2.2.7
发挥抗压性能好特点
壳体基础
2.3

基础埋置深度选择
基础埋置深度：指基础底面至地面（设计
地面）的距离。是基础设计重要一环，关
系到地基基础方案的优劣，造价的高低，
施工难易。
2.3.1 与建筑物有关的条件
1）建筑物用途，有无地下室，设备基础和地 下设施，基础型式和构造，不宜小于0.5m；
2）高层建筑应满足承载力变形，稳定性，箱 基础埋深应满足抗滑要求。筏基、箱基不宜 小于建筑高度的1/15，桩筏或桩箱基础不宜 小于建筑高度的1/18—1/20； 3）作用在地基上荷载大小和性质。
fa=Mb Y b + Md Ym d + Mc Ck
c.按理论公式计算几点说明 a）影响最大的是抗剪强度指标的取值。应选择原状 土样以三轴压缩实验中的不固结不排水试验。每 层土实验数量不得少于6组。 b）地基承载力还与基础的大小、形状、埋深以及荷 载情况有关。对饱和软土当φk>0，增大b可提高 承载力。 c）与埋深d有关，但对实体基础，增加的承载力将 被基础和回填土重量的相应增加抵消。特别是饱 和土Md=1。 d）进行地基变形验算。 e）内磨擦角标准值和粘聚力标准值。
2.5.2
软弱下卧层承载力验算
当地基受力层范围内有软弱下卧层时应按 下式验算： z cz f az 基底处附加应力： b( p cd ) 条形基础 k
4）是否产生冻胀现象与下列因素有关。土粒 径大小，含水量多少，地下水位高低有关。 5）规范把土冻胀性分类：不冻胀 、弱冻胀、 冻胀、强冻胀、特强冻胀。 6）可冻胀土中最小埋深。 dmin = Zd – hmax Zd= Z0 Ψzs Ψzw Ψze (设计冻深) Z0—标标准冻深 hmax-允许残留冻土层厚度 Ψzs—土类别对冻深影响系数 Ψzw—土的冻胀性对冻深影响系数 ΨZe—环境对冻深影响系数
2.1.3 设计原则
1）对地基计算要求，基础设计分三个 等级：甲、乙、丙符合下列相应规定： a.所有基础均应满足承载力计算规定； b.甲、乙级基础均应按地基变形设计； c.表2－2所列丙级可不做变形验算，但 属下列情况之一，仍作变形验算； d.对高层、高耸、挡土墙尚验算稳定性； e.基坑工程验算稳定； f.地下水较浅时进行抗浮验算。
2.1 概述




地基基础设计时，必须坚持因地制宜，就 地取材，保护环境和节约资源的原则；根 据岩土工程勘察资料，综合考虑结构类型， 材料及施工条件等因素，精心设计。 常见基础有：浅基础、深基础、深浅结合 基础。 天然地基上浅基础优点：便于施工，工期 短，造价低，如能满足强度和变形要求， 宜优先采用。 本章主要讨论天然地基上浅基础，也适用 于人工地基。（但注意修正参数不同）
1）按土的抗剪强度指标确定
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
f a M b b M d m d M c ck
1）按土的拉剪强度指标确定
a.地基极限承载力
fa=Pu/K
Hale Waihona Puke Baidu
K——安全系数K=2~3，取值与地基基础设
计等级、荷载的性质、土的抗剪强度指标 的可靠程度以及地基条件等因素有关。 b. 规范推荐的理论公式。
2）关于荷载取值规定
a.按地基承载力确定基础底面积、埋深时， 按正常使用极限状态下荷载效应标准组合。 抗力采用特征值
Sk SGK SQ1K C 2 SQ2 K cn SQnK
SGK q1 SQ K SK 1
b.计算地基变形时传至基础上荷载效应按正 常使用极限状态下荷载效应准永久组合。 不计入风、地震作用。限值为地基变形允
2.3.3
水文地质条件
a.基础应埋在地下水位以上，对底面低于地 下水位的基础，应考虑施工问题，地基保 护，基坈降水，是否产生流砂、管涌等现 象，对侵蚀性水，基础采用防蚀水泥。 b.设计时应考虑上浮托力，如地下室、地下 贮罐上浮，地下室防渗。 c.基坑，坑底土的总覆盖压力大于承压含水 层顶部静水压力 γh> γw · hw 土不被承压水冲破（即流土）