天然地基浅基础

3.筏形基础和箱形基础 当柱子或墙传来的荷载很大，地基土较软弱，用单独基础或条形基础都不能满足地
基承载力的要求时，或者地下水位常年在地下室的地坪以上，为了防止地下水渗入室 内时，往往需要把整个房屋底面(或地下室部分)做成一片连续的钢筋混凝土板，作为房 屋的基础、称为筏形基础。 为了增加基础板的刚度，以减小不均匀沉降，高层建筑物往往把地下室的底板、顶板、 侧墙及一定数量的内隔墙一起构成一个整体刚度很强的钢筋混凝土箱形结构，称为箱 形基础。
2.石料 料石(经过加工，形状规则的石块)、毛石和大漂石有相当高的强度和抗冻性， 是基础的良好材料。 3.混凝土 混凝土的耐久性、抗冻性和强度都比砖好，且便于机械化施工和预制，可建 造比砖和砌石有较大的刚性角的基础。因此，同样的基础宽度，用混凝土时，基础的高度可 以小一些。但是混凝上基础造价稍高，耗水泥量较大，较多用于地下水位以下的基础及垫层。 标号一般采用C7.5~C10。为节约水泥用量，可以在混凝上中掺入20％~30％毛石，称为毛石 混凝土。 4.钢筋混凝土 钢筋混凝土具有较强的抗弯、抗剪能力，是质量很好的基础材料。用于 荷载大、土质软弱的情况或地下水位以下的扩展基础、筏形基础、箱形基础和壳体基础。对 于一般的钢筋混凝土基础，混凝土的标号应不低于C15。壳体基础的混凝土标号应不低于 C20。 5.灰土 我国在1000多年以前就采用灰土作为基础垫层，效果很好。基础砌体下部受力 不大时，也可以利用灰土代替砖、石或混凝土。作为基础材料用的灰土，一般为三七灰土， 即用三分石灰和七分粘性土(休积比)拌匀后分层夯实。若在灰土中加入适量的水泥做成三合
映建筑物对变形的限制。如上所述，地基发生失稳破坏的情况极为少见。变 形验算的实质是控制地基内不要出现过大的塑性区，以免变形迅速发展，导 致地基失稳。由此可见，地基的极限状态分析实际上是以验算变形为核心的 分析。这点与结构的极限分析有所不同。
三、地基的验算要求 《地基规范》按由于地基的原因造成建筑物破坏后果的严重性，将建筑物分成3个安全等级，
在选择地基基础类型时，主要考虑两个方面的因素：
一、建筑物的性质(包括它的用途、重要性、结构型式、
荷载性质和荷载大小等)；
二、地基的地质条件(包括土层的分布、土的性质和地 下水等)。
地基基础的设计等级
GB50007—2019《建筑地基基础设计规范》根据地基复杂程度、建 筑物规则和功能特征，以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常 使用的程度，将地基基础设计划分为三个设计等级 。
土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础，统称为扩展基础。
三、基础材料
基础埋在土中、经常受潮，容易受侵蚀，而且它是建筑物的隐蔽部分，破坏了不容易发 发现，也不容易修复，所以必须保证基础的材料有足够的强度。
1.砖 基础所用的砖和砂浆的标号，根据地基土的潮湿程度和地区的寒冷程度而有不同 的要求。此外，用石灰及砂所制成的灰砂砖和其他轻质砖均不得用于基础。
2.不属于上述范围内的二级建筑物和三级建筑物．只要求验算地基承载力， 可不再进行变形验算，即满足地基承载力的要求也就满足了变形的要求。
3.对于经常受水平荷载作用的水工建筑物，挡土结构、高层建筑、高耸结 构，以及建造在斜坡上的建筑物和构筑物，还应验算地基的稳定性。
四、浅基础设计内容及步骤
天然地基上浅基础的设计内容和顺序如下： 1.阅读和分析建筑物场地的地质勘察资料和建筑物的设计资料，进行相应的 现场勘察和调查； 2.选择基础的结构类型和建筑材料； 3.选择持力层，决定合适的基础埋置深度； 4.根据地基的承载力和作用在基础上的荷载，计算基础的初步尺寸； 5.进行地基计算，包括地基持力层和软弱下卧层(如果存在)的承载力验算 ，以及按规定需要进行的变形验算，根据验算结果修改基础尺寸； 6.进行基础的结构和构造设计； 7.绘制基础的设计图和施工图； 8.编制工程预算书和工程设计说明书。
4.壳体基础
为改善基础的受力性能，而做成各种形式的壳体，称为壳体基础。 壳体结构内主要是轴向压力，可以充分发挥钢筋和混凝土材料的受力特 点，具有节省材料、降低造价、加快施工速度等优点。
高耸建筑物，如烟囱、水塔、电视塔等基础常做成壳体基础。
二、刚性基础和扩展基础 1.刚性基础
由砖、砌石、素混凝土和灰土等材料做成满足刚性角要求的基础称为刚性基础。 工作条件：像个倒置的两边外伸的悬臂梁。这种结构受力后，在靠柱边、 墙边或断面高度突然变化的台阶边缘处容易产生弯曲破坏。为了防止弯曲破坏。对 于用砖、砌石、素混凝土和灰土等抗拉性能很差的材料所做成的基础，要求基础 有—定的高度，使弯曲所产生的拉应力不会超过材料的抗拉强度。 控制方法：使基础的外伸长度bt和基础高度h的比值不超过规定的容许比值。
求，即：
1.承载力极限状态
pf
式中：p — 基础底面处的平均压力设计值，kPa；在p的计算中，所
采用的荷载是荷载的基本组合设计值。 f — 地基承载力设计值，kPa。
2.正常使用极限状态
s [s]
式中：s — 建筑物地基的变形;在s的计算中，应采用荷载的长期效应
组合．不计入风荷载和地震荷载，且荷载用标准值；[s] — 建筑物地
地基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进行相应的地基验算(变形和
稳定性验算)； (6)根据传至基础底面上的荷载效应确定基础构造尺寸，进行必
浅基础分类
浅基础：扩展基础 连续基础
扩展基础：无筋扩展基础 钢筋混凝土扩展基础
浅基础的类型和基础材料 一、浅基础的结构类型
基础的作用就是把建筑物的荷载安全可靠地传给地基，保证地基不会 发生强度破坏或者产生过大变形，同时还要充分发挥地基的承载能力；因此， 基础的结构类型必须根据建筑物的持点(结构型式．荷载性质和大小等)和地 基土层的情况来选定，浅基础基础的基本结构类型分下列四种：
1.单独基础：柱的基础一般都是单独基础。 2.条形基础：墙的基础通常是连续设置成长条形，称为条形基础；
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如果柱子的荷载较大而土层的承载能力又较低，做单独基础需要很大的 面积，在这种情况也可采用柱下条形基础，甚至柱下的交叉梁基础。相 反．当建筑物较轻，作用于墙上的荷载不大，基础又需要做在较深处的好土 层上时，做条形基础可能不经济，这时可以在墙下加一根过梁，将过梁支在 单独基础上，称为墙下单独基础。
要的结构计算； (7)绘制基础施工图。
地基基础类型
如果地基中有软弱土层存在 (通常指承载力低于100kPa的土 层)，不适于做天然地基上的浅 基础时，常用以下3种方法解决：
1．加固软弱土层，提高土 层的承 载力，再把基础做在经过人工加 固后的土层上。这种地基叫做人 工地基。
2．在地基中打桩，把建筑物支撑在桩承台上，建筑物的荷载由桩传到地 基深处较为坚实的土层。这种基础叫做桩基础
3 ．把基础做在地基深处在承载力较高的土层上。埋置深度大于5m或大 于基础宽度，在计算基础时应该考虑基础侧壁摩擦力的影响。这类基础叫做深 基础。
地基基础类型
二、地基的极限状态设计
根据《建筑地基基础设计规范》(GBJ 7—89)(以下简称《地基规
范》)，为保证建筑物的安全使用，地基必须满足两种极限状态的要
(柱基或墙基)以及埋置深度超过5m，但小于基础 宽度的大尺寸的基础(如箱形基础)。
天然地基：建筑物荷载不大或地基土强度较高时，天然土层不
需要经过特殊处 理就可承受建筑物荷重的地基。
天然地基上的浅基础：天然地基上，基础埋置深度小于5m
的一般基础(柱基或墙基)以及埋置深度超过5m，但小于基础宽 度的大尺寸的基础(如箱形基础)。
荷载取值规定
• 在确定基础或桩台高度、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荷载效应标准组合。
• 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。
土，可以有更高的强度和抗水性。
基础的埋置深度
基础底面埋在地面(一般指设计地面)下的深度，称为基础的埋置深度。为 了保证基础安全，同时减少基础的尺寸，要尽量把基础放在良好的上层上。 但是基础埋置过深不但施工不方便，并且提高基础的造价。
并相应地规定验算要求。
不同的安全等级地基的验算要求
1.一级建筑物和下表所列范围以外的建筑物以及虽属于下表以内的建筑， 但符合如下规定之一项者，均应进行地基变形验算，即除了应该满足承载力 极限状态的要求外，还应满足正常使用极限状态的要求。
(1).地基承载力标准值小于130kPa．且体型复杂的建筑； (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，引起地基不均 匀沉降时； (3).软弱地基上的相邻建筑物距离过近，可能发生倾斜时； (4).地基内有厚度较大或厚度不均的填土，其自重固结未完成时。
基的变形容许值。
从表面来看，地基的极限状态设计与结构物的极限状态设计完全 相同。旨先满足承载力极限状态，保证地基的稳定，其次满足正常 使用极限状态，符合变形的要求。
但从已有大量地基事故分析表明，绝大多数事故是由于地基 变形过大和不均匀沉降所造成的。根据地基载荷试验和地基承载力 理论可知，随着荷载的增加，地基先产生压密变形，再产生局部剪 切破坏，最后产生整体剪切破坏。而且代表压密变形阶段的界限压
刚性角：容许的bt/h值相应的角度。
tan bt
h
满足刚性角要求的基础，各台阶的 内缘应落在墙边或柱边铅垂线成 角的 斜线上。
应用范围
刚性基础用于6层和6层以下的一般民用建 筑和承重墙的轻型厂房，超过此范围时，必须 验算基础强度，三合土的基础不宜用于4层以 上的建筑。
2.扩展基础 当基础的高度不能满足刚性角要求时，可以做成钢筋混凝土基础。柱下钢筋混凝
浅基础的设计规定
地基基础的设计与计算应满足承载力极限状态和正常使用极 限状态，其规定为：
(1)基础有应足够的强度、刚度与耐久性。 (2)地基应具有足够的强度和稳定性。
规范要求各级建筑物地基均应进行承载力计算；对经常承受水平荷载作用 的高层建筑和高耸结构，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，以保证地基在防止整体剪切破坏方面有足够的安全储备。
天然地基上的浅基础
地 基：直接承托建筑物的场地土层。 天然地基：不加处理直接用作建筑物地基的天然土层。 人工地基：经过地基处理后才满足建筑物地基要求的土层。 基 础：建筑物在地面以下的结构部分。 持 力 层：直接与基础底面接触的土层。 下 卧 层：持力层以下的其它土层。 浅 基 础：天然地基上，基础埋置深度小于5m的一般基础
力，即临塑荷载pcr远小于整体剪切破坏的极限荷载pu。这就是说地
基在充分发挥其承载力以前，通常都产生较大的变形，影响建筑物 的正常使用，即地基设计实质上是受变形所控制。
承载力特征值的含义与材料强度计算值的内涵完全不一样。首先，地基
土体的承载能力f 值不是土的强度，其值不仅与土的性质有关，而且与荷载 的分布范围以及作用的深度等因素有关；其次，f 值在很大程度上仍然是反
(3)地基应满足变形方面的要求。
设计等级为甲级、乙级的建筑物，应按地基变形设计；建筑物情况和地基 条件复杂的丙级建筑物地基尚应做变形验算，以保证建筑物不因地基沉降影响 正常使用。
荷载取值规定
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 值应按下列规定： • 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。 • 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 态下荷载效应的准永久组合，不应计入风荷载和地震作用。相应的 限值应为地基变形允许值。 • 计算挡土墙土压力、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，但其分项系数均为1.0