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基础设计与施工绪论1. 基础的性质及特点 基础工程的重要环节： 工程地质问题及勘察 重视地质性工程经验 地基基础及上部结构的联系 施工质量2. 基础的作用及其存在类型5m，深基础3. 基础与地基的关系4. 基础设计应考虑的因素建造基础所用的材料及基础的结构形式基础的埋置深度地基土的承载力基础的性状和布置，及其与相邻基础和地下构筑物，地下管道的关系。上部建筑的结构类型，使用要求及其对不均匀沉降的敏感度。施工期限，施工方法及所需的施工设备等 在地震区，尚应给考虑地基与基础的抗震性。5. 基础设计的意义及发展前景 基础性状研究及计算方法 测试技术 基础材料 软基的处理及加固 托换技术第一章 浅基础的类型与结构设计原则一. 浅基础的类型与特点1. 基础材料 1）. 砖石砌体就砖石的强度及抗冻性来说，不能算是优良的基础材料，在干燥而较温暖的地区较为适宜。在寒冷而又潮湿的地区不甚理想。但由于砖可以就地烧制，价格较低，所以应用广泛。在潮湿和霜冻条件下，砖的标号不低于Mu7.5且砌砖砂浆应按砌体结构设计规范进行选用。 2）. 混凝土和毛石混凝土其强度，耐火性和抗冻性都比较好，是一种较好的基础材料。有时为节约可掺入毛石，配成毛石砂浆混凝土，虽强度有所降低，但仍比砖石砌体高，应用广泛。 3）. 钢筋混凝土是建筑基础较好的材料，其强度，耐火性和抗冻性都很好，同时能承受弯矩。对同一基础宽度而言，钢筋混凝土基础的高度远比砖石混凝土基础要小得多。故砼可浅埋，在很大程度下可节约开挖，降低工程造价。对于有浸蚀性地下水时候，应对混凝土的成分严加选择，避免基础受损影响其耐久性。 4）.灰土石灰+土的混合成分。本是古老的建基材料，应有一定的应用。一般是生石灰经消化12天，筛选成510mm的粉末，配以粘土，黄土等而成。灰土比：3:7.分层夯实，一般是2225cm厚的夯至15cm左右，分步分层进行。有一定的耐久性，有些古建筑基础仍有所见。一般多用于5层或5层一下的民用建筑为多。 5）. 三合土石灰，砂子，骨料配合而成（1：3：6）每层虚铺22cm左右，夯实成15cm即可。强度受骨料影响较大，一般矿渣最好，碎砖次之，碎石和卵石较差，因不易夯打结的原因。一般用于4层以下的民用建筑物。2. 基础的类型 1）. 单独基础 柱下单独基础 即柱子基础的基本形式。 a. 多为钢筋混凝土结构，混凝土不低于C20，且具有抗偏心的效果。 b. 当有较小的荷重时可用砖体砌成 c. 有较大的偏心时，底面用矩形形式，反之为方形形式。 d. 若要预制柱子下的砼基础，也可做成杯形基础。 . 墙下单独基础当 a. 建筑物传给基础荷载不大 b. 地基承载力较高c. 基础需深埋时，可以做成墙下单独基础。2）. 条形基础 即墙基础形式当 a. 减少基础构造高度时 b. 加强纵向抗不均匀沉降引起的拉力时，可用条形基础。当地基很软，需要进一步扩大基础底面尺寸面积时，为保证基础刚度和调整不均匀沉降，可选用十字交叉条形基础。3). 独立构筑物体的大块基础 针对水塔，烟囱，高炉和其他一些独立构筑物常把全部构筑物支承在一个整体的大块基础上，形成独特的大块基础。a. 大块墩式基础 b. 大块空心墩式基础 c. 大块T形墩基础4）. 壳体基础它是一种较新的基础形式，一般用于水塔，烟囱，料仓和中小型高炉等的构筑物基础。a. 正圆锥性及其组合形式b. 无筋倒圆台基础3. 浅基础的埋置深度据不同的因素，考虑基础的埋置深度也有所不同。1） 据建筑物的类型和用途a. 建筑物对不均匀沉降很敏感，基础埋置在较好的土层上，即叫深度的位置。b. 当有地下室，地下管道，和设备时，基础埋置深度较大，且可局部加深和整体加深。c. 对于刚性基础，由于需要满足刚度角的构造要求，规定了基础的最小高度，从而也决定了基础的埋深。2）. 据作用在地基上的荷载大小和性质 a. 同一土层，小荷载时，可能是很好的持力层，对大荷载则不能满足要求，则应加深基础的埋深。即大荷载基础埋深较深； b. 对承受较大水平荷载的基础，应有足够的埋深时，以保证其抗稳性。一般为H的1/15（H建筑高度）。 c. 对承受抗抜力的基础（电塔），也需要较大的埋深，保证必须的抗拔阻力。 d. 对“易于“液化的土层，基础应穿越此层之下。3）. 据工程地质和水文地质条件 a. 在多土层中，一般选择强度较大的土层作为持力层，也可进行方案比较确定其基础的埋深。 b. 在水平方向上，土质的不均匀性时，即对建筑物基础进行分段埋置，调整基础的不均匀沉降。 c. 当有地下水时，一般尽量浅埋，即基础放水位之上，避免施工的麻烦；若必须将基础埋在地下水位之下时，则应采取施工排水措施，保护地基不受扰动； d. 对有侵蚀性的地下水，应将基础埋于水位之上，否则采取必须的防止基础不受侵蚀的措施；e: 当基础位于河岸时，埋置深度应在流水的冲刷深度以下； f. 对于近期的回填地基，应作适当的加固处理后作基础的埋深方案论证。4）. 据相邻的建筑物基础的埋置深度 a. 为了保证已建物的安全，一般新设计的基础浅于或等于相临近基础的深度； b. 必须加深时，二基础间应保证一定的净距，L=(21)h,L:净距，h:二基础的高差。 c. 若以上二情况不能满足，则应进行特殊的施工处理，如分段施工，设临时性的基坑支撑，打板桩，设地下连续墙等。5）据季节性冻土地基的冻胀和融陷。略 3a(年) 多年性冻土，即连续保持冻结状态3年以上，在一年内有融冻交替一次的则为季节性冻土。二. 地基的设计原则及内容1. 地基设计原则：地基基础设计中一般应满足两种极限状态A: 承载力极限状态 岩石：一般为极限值的0.170.35倍。 岩土：一般为界限荷载的1/4或1/3.B: 正常使用的极限状态 以建筑物设计的等级及其使用年限分别对待。a. 按承载力进行设计，要求基底压力地基承载力，这种情况下建筑物沉降量应满足容许变化值。b. 甲乙级建筑进行沉降及变形验算；丙级满足承载力条件即可。c. 受水平荷载作用的高层建筑（或高耸），进行必须的倾斜程度验算，保证其稳定性。地基变形类型：a. 沉降量：基础中心的沉降量；土力学s计算，=S1-S0,b. 沉降差：相邻两个单独基础沉降量之差；c. 倾斜：单独基础在倾斜方向两端点的沉降差及其距离的比值； ；d. 局部倾斜：砖石承受结构沿纵墙610m内两点的沉降差与其距离的比值；2. 浅基础的设计步骤：天然地基上的浅基础设计步骤a. 选择基础材料和构造类型b. 确定基础的埋置深度；c. 确定地基岩土的承载力d. 按地基岩土的承载力确定基础底面的初步尺寸，必须时还要验算软弱下卧层的强度和变形。e. 按基础材料强度决定基础剖面形状和各部分的尺寸f. 绘制基础施工图（含钢筋，配筋图）3. 作用在基础上的荷载四种情况4. 中心荷载作用下的基础验算 A 墙下条形基础按照地基承载力计算,Pk:基础底面处的平均压力kpafa:修正后地基承载力值基底压力按照下式计算：Fk:作用在基础上的轴向力，kn/m(线荷)Gk:基础自重和基础上的土重，kN/mrG:基础及基础台阶上回填土的平均重量，KN/m3,一般ra=20KN/m3b:基础底面宽度，md:基础埋深， m据以二式整理得：B. 柱下单独基础基底平均压力值为： ，Fk:柱子上的轴向力，kNGK:基础自重和基础上的土重，KNA:基础底面积，m2d : 基础埋深，m按，对于方形基础：，b:方形基础的边长对于矩形基础：，b,l分别为矩形基础的宽和长例：某墙下条形基础，相应于荷载效应标准组合时的竖向中心荷载值F=180KN/m,埋深d=1.1m,地基为粉质粘土， 灰土顶面接触压力验算一般3：7灰土pk=250300kpa之间，则 pk=176.6kpa,且满足要求，5. 偏心载荷作用下的基础计算W:基础底面抵抗矩Mk:作用于基础底面的力矩，KN.m若表现在两个方向上的力矩Mkx,Mky,则Mkx:作用于基底面对x轴的力矩值，KN.mMky:作用于地基面对y轴的力矩值，KN.mIx:基础底面对x轴的惯性矩，Iy: 基础底面对y轴的惯性矩，x,y:所考虑点的坐标，m原则 ，则计算顺序：先按中心受压情况计算，若偏心荷载，假定基础底面增加10%40%， 则，按A值初估计基底最大，最小边端压力。 按原则，pkmax,pkmin,确定估算的A值是否合理，否则再进行试算。偏心荷载下刚性基础构造尺寸的确定方法与中心荷载的相同，即 ，6. 减少建筑物不均匀沉降的工程措施 建筑措施 a. 建筑物的体形力求简单 “H”字型，“L”字型，“T”字型 b. 设置沉降缝 c. 相邻建筑物的间隔距离控制 d. 建筑物标高的控制，预估沉降值结构措施 a. 增加砖石承重结构建筑物刚度和强度的措施 ：控制建筑物长高比：设置圈梁：合理布置纵横墙：加强基础的刚度和强度 b. 关于减轻或调整荷载的措施施工措施a注意不要扰动原状土的结构b开挖基坑时预留一定厚度土层c调整施工的顺序，一般先高后低，先重后轻。第二章 浅基础结构设计一. 无筋扩展基础 1）. 性质：即为刚性基础，它是纯粹由基础材料组成而无钢筋的浅基础形式。 通常用于基底压力小或地基承载力较高的六层以下的民用建筑或墙承重的轻型厂房工程。组成材料为：块石，混凝土，砖，灰土，和三合土等2). 特点：a. 具有较好的抗压性能 b. 抗拉抗压强度不高 c. 设计时，需要保证基础内产生的拉应力和剪应力不超过材料强度的设计值。3）设计原则：a. 受力后的刚性角小于允许刚性角极值角maxb. 基础每个台阶的宽高之比值不超过规范的允许值，具体是：无筋扩展基础台阶宽高比允许值：基础材料质量要求台阶宽高比的允许值Pk100100Pk200200300kpa,应作如下验算：，b :基础顶面的砌体宽度，mH0:基础高度，m（埋深）tg:宽高比，tg=b1/h1,二. 钢筋混凝土扩展式基础1）. 性质：指柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础两类。也就是说在较小的埋深范围内，把基础底面扩大到所需的面积，为增强其刚度和抗剪、抗弯性，必须进行配筋，使其满足建筑荷重的要求的钢筋混凝土共同作用形式的基础即为钢筋混凝土扩展式基础。特点：宽高比：2.5. 具抗压性的同时，具有较强的抗剪、抗弯性能。 浅埋，基础高度较薄，强度以钢筋为主。2）. 柱下钢筋混凝土单独基础构造特征： a.基础边缘高度200mm， b. 基础下设低强度素混凝土垫层，厚度100mm为宜 c. 地基强度好时，可利用基坑侧壁为基础的侧模，否则需要作素混凝土护坑。 d. 基础混凝土强度等级C20， e. 底板受力钢筋8，钢筋间距200mm, f. 钢筋底部应有35mm的混凝土保护层（有垫层时），无垫层时，底部70mm的混凝土保护层。 现浇柱基础：A:角锥形基础a. 当h900mm时，插筋应伸至基础底部的钢筋网；b. 当h900mm时，位于柱子四角的插筋应伸至底部； 其余插筋只需伸入基础达到锚固长度即可；c. 插筋长度范围内均有箍筋；d. 基础顶部的平台50mm,B. 阶梯型基础a. 基础高度h350mm时，用一阶即可b. 基础高度在350900mm时，用三阶预制柱基础做成杯形基础若排架柱的杯形基础，柱子与基础刚接，若钢架的杯形基础，柱子与基础铰接，a. 当,且柱为轴心或小偏心，或，大偏心受压时，杯壁不配筋。b. 当柱为轴心或小偏心受压，且时，杯壁应配筋。柱截面边长H10001000h15001500h2000钢筋网直径81010121216C . 柱的插入深度 hh50500h800800h80050h800双肢柱h1=h1.2hh0.9h80000.8h1000（1/32/3）ha（1.51.8）hbh为柱截面边长尺寸ha,hb为双肢柱整个截面边长尺寸和短边尺寸d. hd1dh500150150200500h800200200800h8002003001000h15002503501500h250时，宜采用变厚底板。梁端部可伸出柱外呈悬臂，其长度为第一跨的0.250.3倍，其目的是：增大底面积 调整底面形心的位置 基地反力分布合理柱与条形基础的交接处应不小于图中的尺寸。底板配筋与钢筋的构造要求与墙下条形基础相同。注意：1) 基础梁内支座处内力筋宜在支座下部，而跨中受力筋宜在中上部；2) 梁下部纵向筋宜按在跨中，梁上部的纵筋宜按在支座处；3) 梁下上部纵筋应有24根通长配置；4) 梁上下部纵筋配筋率0.2%（面积比）；2、柱下条形基础的设计计算步骤：1） 求荷载合力重心位置。2） 确定基础梁的长度和悬臂尺寸。或如此处理，则荷载重心与基础形心重合。3)按地基承载力设计值计算所需的条形基础底面积A，进而确定底板宽度b.4)按条形基础设计方法确定翼板厚度及横向钢筋与配筋。5)基础梁的纵向内力计算与配筋。3. 柱下条形基础内力的各种计算方法 简而言之，柱下条形基础可视为作用有若干集中荷载并置于地基上的梁，并同时受到地基反力的作用。1） 简化计算方法 当各柱荷较均匀，柱距相差不大，且基础与地基的相对刚度较大时，可略去柱下梁的不均匀沉降。 因此，可按静力平衡条件下梁的计算，基底反力以线性分布作用于梁底，于是有： 梁各载面静力平衡求解内力的方法为静力平衡法； 用连续梁求解内力的方法称倒梁法；2） 地基上梁的计算方法 考虑基础与地基的相互作用，以静力平衡条件和变形协调条形为基础；利用不同的地基应力应变关系建立满足上述条件的方程。直接或间接的求解基础的内力，即有 Winkler地基上梁的解法； 有限压缩层地基上梁近似解法； 有限元法和有限差分法。以上各计算方法适用于不同基础与地基刚度比，荷载分布和地基条件，工程中运用较广泛，结果偏于安全。缺点：未考虑上部结构刚度的影响；尤其是对地基较软弱，上部结构刚度很大的情况下，对基础变形和内力有显著的调整作用。3） 考虑上部结构刚度的计算方法考虑上部结构与地基基础的相互作用，符合基础实际作用性状，可得出较为满意的计算结果，但计算复杂，工作量大，因此一般对上部结构作适当简化以考虑其刚度的影响；即有 地基上等效刚度梁法 逐次弹性杆法 逐次逼近法 有限元法鉴于以上众多计算方法，特选择较为实用和普遍两种方法进行计算介绍：（倒梁法和winkler法）（一） 倒梁法计算思路是:以柱脚为条形基础的固定绞支座，将基础梁视作倒置的多跨连续梁，以地基净反力及柱角处的弯矩当作基础梁上的荷载，用弯矩分配法或弯矩系数法来计算其内力。计算时，基底净反力为线性分布，故要求限制相邻柱荷载差不超过20%，柱间距不宜过大，并应尽量等间距。否则出现以下两类情况。a 当地基与基础相反及高度较小，荷载作用点下反力过于集中，则线性反力分布偏差较大。b 当软弱地基上基础的刚度较大时，由于地基的塑性变形，反力重分布趋于均匀。因此，基础或上部结构刚度较大时，倒梁法计算的内力较接近于实际，一般要限制基础梁的高度倍柱距。, L:柱距，：基础深高（厚度）。倒梁法计算步骤如下：根据初步选定的柱下条形基础，尺寸和作用荷载，确定计算简图： 计算基底净反力及分布，按刚性梁基底反力线性分布进行计算。用弯矩分配法和弯矩系数法计算弯矩和剪力。调整不平衡力，由于上述假定不能满足支座静力平衡条件，因此应通过逐次调整消除不平衡力。首先，在支座柱荷载和支座处反力，求出不平衡力 其中， 支座i处不平衡力，KN. ,支座i处梁截面左，右边的剪力，KN.其次，将各个支座不平衡力均匀分布在相邻两跨的各跨度范围内。对边跨支座：对中间支座：其中：不平衡均布力。 ：边跨长度。 ，：i支座处左，右跨长度，m.重复以上计算，直到0.2为止。例题p91,参见教材p73例题3-4（参阅）（二） winkler 地基上梁计算方法参见教材p7584,并参见p85例题3-5及图示，五. 十字交叉条形基础 即由柱网与柱网下纵横两组条形基础组成的空间基础形式。内力计算具有较大的复杂性。简化设计计算方法： 柱荷垂直作用在纵横梁上。 分别按单向条形基础计算（双向柱下梁的计算方式）（一） 节点荷载的初步分配 1 节点荷载的分配原则 满足力的平衡条件，各节点分配在纵横向基础梁上的荷载之和应等于作用在该节点上的荷载；满足变形协调条件，纵横基础梁上在交叉节点上的位移相等；2 节点荷载的分配方法 1) 边柱节点：N为柱网总荷载或建荷其中：,为x,y 轴方向上基础梁底面宽度。 ,为x,y轴方向基础梁弹性特征长度。：地基基床总数E:基础材料的弹性模量,为x,y轴向基础梁截面惯性矩。当边柱有伸出悬臂长度时这时荷载分配为x为修正系数，可查表见p60表3-112） 内柱点 3） 角柱点与内柱点相同当角柱点有悬臂长度时（伸出）即：，修正系数，查表p60,表3-11，即可。（三） 节点荷载的调整考虑：弥补上述计算方法的简化条件。 各柱有荷载差异和重叠面积差异时 各梁的变形的协调差异由此进行计算修正。1 .地基平均反力 :交梁基础上竖向荷载的总和。：纵横交梁基础底面积总和。:交叉梁基础节点处重叠面积之和。2 .地基反力增量 3. 节点在x,y轴向分配荷载增量值。 ，节点重叠面积。4.调整后的分配载荷 即可，其中，为前所述。第三章 筏形及箱形基础一. 筏形基础1. 筏形基础的类型及特点当上部荷载大（建筑荷载）,地基承载力较低，采用一般基础不能满足要求时，可将基础扩大成支承整个建筑物结构的大钢筋混凝土板，即成为筏形基础（筏板基础）。平板式筏板基础特点 :a. 板子厚度，多为整体形状。 b. 适用于柱荷不大，柱距较小或等柱距的情况。 c. 软地基承载力较小，且均匀。 梁板式筏形基础 因荷载不均匀原因，需要在柱下加大其板的厚度形成底面格梁形式，即为梁板式筏形基础。特点： a. 柱荷载大且不均匀。 b. 柱距较大，且易产生较大的弯曲应力。 c. 地基强度不大且不均匀。片筏基础 当上部荷载有较大差异，且地基强度差异性较大时，可进行分块段，设置筏形基础，即形成片筏形式的基础。特点：a. 上部荷载差异大，需要分块改变筏板的厚度时， b. 当地基强度差异大，且在上部荷载作用下有较大沉降差异时。 c.根据建筑要求作分块设计，满足不同建筑结构的要求。 d.设置沉降缝，保证建筑的基本平衡，如主楼和裙楼的设计。2. 筏形基础的设计原则和构造要求 1）设计原则 基础底面积应满足基础持力层范围内地基承载力的要求，即地基压力120mm时，应增强上部建筑结构的刚度。3） 筏形基础的构造 筏板厚度： d=200400mm，为一般设计取值范围 或 d/L1/20，即d，L为板的最小跨度。 若有悬臂筏板则悬臂可做成坡度，但边端厚度不小于200mm，悬臂长250mm时，采用10200为宜。B.对于6层以上建筑物进行必须的板抗冲剪弯矩由计算来确定其配筋依据。C.对有单向悬臂时，采用简支梁计算设计；对于双向悬臂设置放射状附加钢筋；但间距200mm,一般为75根为宜。D.混凝土宜采用C20,即以上的标准为好。3 . 筏形基础内力简化计算筏板受地基反力的作用，本身就是一个复杂的空间问题，反力的均匀程度除与上部柱荷、柱网密度有关外，还与地基的均匀性、刚度条件有关。因此为便于计算，仅考虑建筑上部结构刚度和筏板基础的刚度（即弹性），忽略板本身的弯曲变形，简化其内力的计算，具体方法是刚性法和弹性地基基床系数法。1） 刚性法计算条件：a. 上部结构及筏板刚度大，即无变形弯曲现象。 b. 地基持力层土层分布均匀，反力呈均匀分布。 c. 持力层压缩模量4Mpa,或板厚L. L:柱间的最小跨度。条件：将其视为梁，作内力计算， 条带内的总荷载，条带内地基净反力平均值，二者的平均值为。修正系数调整后基底平均净反力为2） 弹性地基基床系数法计算条件： a.当上部结构刚度与筏板刚度较小时，即有弹性变形， b.考虑均匀性较差的地基，其反力是不均匀的。 c.筏板受双向力的作用，板为弹性薄板，每个单元的变形（弹性）是非均匀的。采用数值法进行单元分解，即有限元法。计算每单元的单元力系：Q(剪力)，弯矩， 挠度w和转角,然后按照筏板总体平衡方法进行求和计算，满足必须的指标要求即可。在以上条件下，基底反力呈直线或平面分布的，即均匀的，计算时可按梁板受力考虑。地基净反力：P其中：作用于筏板基础上的竖向荷载之和。，：为在x,y轴上与基础形心的偏心矩x ,y为坐标值（m）,:筏板底面对x ,y轴的截面抵抗矩。A:筏板底面总面积具体计算时，按考虑持力层的均匀程度，分别选择。 例楼盖法： 即地基净反力作为荷载，底板按照连续单向板或双向板计算。计算时，一般在板的周边（端部），两个柱网距范围内，增加1020%的配筋量，且上下均匀配置。 刚性板条法 即将筏板按x ,y轴向划分为若干条带，即宽b,长L值。二 . 箱形基础1. 性质特点及设计内容性质：即由顶板，底板，外墙，和内墙组成的空间整体结构基础形式。一方面承受上部结构传来的荷载和不均匀地基反力引起的整体弯曲；另一方面其顶板，底板又分别受到顶板荷载与地基反力引起的局部弯曲。一般为钢筋混凝土建造，空间部分可结合建筑使用功能设计地下室，是多层和高层建筑中广泛采用的一种基础形式。 特点： a . 有很大的刚度和整体性，能有效地调整基础的不均匀沉降。 b.有较好的抗震效果，能将上部结构较好地嵌固于基础，而较深的基础埋置，可降低建筑物的重心（下移），增加建筑物的整体性,抗震性好。对抗震、人防、地下室有要求的高层建筑，宜采用箱型基础。 c .有较好的补偿性，箱形基础的埋置深度一般比较大，基础底面处的土自重应力和水压力在很大程度上补偿了由于建筑物自重和荷载产生的基底压力。 设计内容：a. 确定箱形基础的埋置深度；b. 进行箱形基础的平面布置和构造设计。c. 据箱形基础的平面尺寸验算地基承载力。d. 箱基沉降和整体倾斜验算。e. 箱基内力分析和结构设计。2. 箱基的埋置深度及构造要求 埋置深度：a. 据建筑物功能要求和稳定性要求确定其基础埋置深度，多为一层，二层地下室的深度。b. 一般最小埋置深度为3.05.0mmc. 在抗震性hH，h:埋置深度，H：建筑总高。 构造要求：a. 平面尺寸要求底板形心尽可能与上部结构竖向荷载重心相重合，或允许偏心不大于0.1， w: 基础底面的抵抗据，。 A：基础底面积，。b. 箱基高度（底板与底板的外边尺寸）应满足结构强度，刚度和使用的要求，H建筑物高。c. 顶板厚度200mm，底板厚度300mm。外墙厚度250mm,内墙厚度200mm。d. 墙体尽量不设置洞口，特别避免有高度2m的高洞和宽度1.2m的宽度，或者柱距间避免开两个以上的洞。 开口系数：， ：开口面积。 ：墙面积。e. 顶板，底板及外墙采用双向分离式配筋，其中顶,底板14200；内外墙10200，中墙竖向筋12200，且当上部无剪力墙时，应在顶板底板分别配置15以上；通长钢筋。f. 采用强度等级C20,并采用刚性防水，抗渗等级S63. 设计与计算1) 地基计算：a. 地基强度验算：f: 地基承载力设计值 ，p:底板基底反力。：底板最大反力， ：浮力， ， kpa:地下水位至底板的距离，cm.b. 地基变形验算： 按照地基沉降量计算方法求取，沉降允许值可参阅规范。2） 地基反力的计算 ，：为上部荷重（含箱体重） A: 底板总面积。:某区格的基底反力。：区格上部荷重。b,L: 区格的宽度和长度。：区格反力系数，可查表p124表5-5，5-6确定。3） 基础的内力计算 框架结构中的箱形基础a. 整体弯矩计算， 其中：整体弯曲弯矩。 M: 由整体弯曲产生的弯矩，按静定梁分析或采用其他有效方法计算kN.m Eg：箱基砼的弹性模量。kpa ：箱形横截面的惯性矩，按I字形截面计算，上下翼宽度分别为箱基任一底板宽度，腹板厚度为箱基在弯曲方向的墙体宽度总和。：上部结构等效抗弯刚度，即各层面柱，梁的刚度的综合效应。按P98，3-63式计算。b. 局部弯矩计算：区格内，顶、底板当作固定支点的双向连续板进行弯矩计算。顶板，底板截面设计与强度验算a. 轴向力计算：一般顶板配筋按偏心受压构件设计，底板配筋按偏心受拉构件设计，而作用在顶、底板上的轴力则为 ，:顶，底板轴力。M：箱基截面计算弯矩。B：箱基础的宽度。Z：顶底板的中心矩。b. 箱基斜截面抗剪强度应满足 Vs：板所承受的剪力减去刚性角（）范围内的反力荷载，即图中阴影面积与地基反力的乘积。：混凝土轴心抗压强度设计值。b:计算板的板宽。：板的有效高度（厚度）。C. 箱基底板冲切强度要求。：底板承受的冲切力，图中阴影面积与地基反力之乘积。：砼抗拉强度设计值。:距荷载边为处的周长。：板的有效高度。 内墙，外墙截面设计与强度验算 墙体抗剪强度V满足 ：混凝土轴心抗压强度设计值。 A:墙竖向有效截面积。 V：墙体抗剪强度。此外，外墙应作侧压力受弯计算（静水压力，土压力等）。第四章 桩基础一. 桩基础的类型及特点1. 性质：即由桩体作为承力构件连接上部建筑物，并将其重力传递至下部较深处的坚硬土层及岩石上，以满足建筑物受力条件及稳定性的基础形式。 桩的存在形式有：单桩群桩：低承台桩，高承台桩2. 类型1） 按桩材料分：a. 木桩；b. 混凝土桩: 素混凝土桩 钢筋混凝土桩 预应力混凝土桩c. 钢桩d. 组合材料桩：整个长度分段采用木材，钢材或混凝土共同组成。2） 按照施工方法分：a. 预制桩：打入桩：动压力 压入桩：静压力 旋入桩振沉桩b. 灌注桩: 钻孔灌注桩 沉管灌注桩挖孔桩2) 按功用条件分：a. 承压桩：摩擦桩，端承桩。b. 抗拔桩c. 横向受压桩3 . 特点：a. 具有较高的承载力和稳定性。b. 是减少建筑物沉降与不均匀沉降的良好措施。c. 具有良好的抗震，抗爆性能。d. 具有很强的灵活性，对结构体系，范围及荷载变化等有较强的适应能力。e. 弥补地基强度的不足。缺点：a. 造价较高。b. （机械施工）有振动噪音问题。c. 作用机理较复杂，设计计算方法相对不完善。二. 单桩基础：1. 单桩的荷载传递和荷载沉降特性。桩侧阻力，桩端阻力的荷载传递函数。 当桩顶不受压时，桩侧桩端阻力为零。 当桩顶受力时候，桩侧桩端阻力产生：当桩沉降到达稳定后， ， 在N作用下，的作用力将需要一定桩土相对位移，即桩端阻力是桩土相对位移的函数，这种函数关系即为荷载传递函数。关系a. 对于加工软化型土：（密实砂，粉土，高结构性黄土）值较小，当达到最大值后又随位移S的增大而有所减小的现象。b. 对于加工硬化型土：（如非密实砂，粉土，粉质粘土）所需值较大，在极限特征不明显即总是增大趋势。c. 非软化硬化型土：（一般粘性土）较大，达到最大值时，S的增大不明显，有可能具减小的趋势。极限桩侧阻力，桩端阻力的影响因素a. 深度效应桩端在持力层中，当深度h小于某一值时候，桩端阻力随深度呈线性增大，而h达到一定值时极限端阻力保持不变，这时的深度为端阻力的临界深度。这时端阻力为端阻稳定值。：随密度和桩径的增大而增大。随覆盖桩力的增大而减小。：随增而增，与桩径d, 无关。 端阻在有下卧软层时，会出项降低的趋势，在这一厚度时称临界厚度， 随砂的桩径d增大而增加。当夹层厚度hcp+tc,则有1的效应，端阻恒定。当桩端进入夹层的厚度hhcp或距软层顶面距离ttc时，端阻却将减小的趋势。b. 成桩效应：I) 对于挤入桩的成桩效应：挤土桩主要为预制成桩。打入过程中对土体有挤密作用。其侧阻力、端阻力随着时间的增长而增加，这就是其成桩效应。 正常固结的过程中，qs，qp,随着时间的增长而增加。 有重塑、扰动或后期空隙水压消减现象的土体，其qs可能会出现短期的降低现象，但在N的作用下会重新达到原来的qs值。II) 非挤土的成桩效应：包括钻孔桩，冲、挖孔灌注桩， 成桩过程中因为孔隙壁侧向应力解除，出现侧向土松弛变形，导致土体强度削弱，桩侧阻力随之降低，此外，在桩土间存在“泥皮“软弱界面，致使侧阻力降低。 另外，桩的施工差异对桩侧阻力也有差异。 桩土体系荷载传递的基本方程 按照材料力学可得：由（4）代入（3）式，可得其荷载传递过程的基本微分方程：，其中，S(z)是深度z处的桩身位移。Qs(z)为z处的桩侧摩阻力。为桩身截面周长。l:桩长。Ap:桩身截面积。Ep:桩身弹性模量。在侧阻力qs与s 的关系中：Su:是极限侧阻力qsu对应的极限位移。Cs:剪切变形系数。在端底部：若地基反力系数为ks,则A:桩截面积，l:桩长，A=Ap将带入（5），得 ，由（7）得Q-S曲线由上图可知：0-1段：桩侧土弹性段，qs(z)6d,且硬持力层厚度的群桩基础，下卧软层的承载力要求： N：桩顶轴向压力设计值。de：桩端直径。对于方形桩，de=1.13b，b为边长。5、负摩擦力的计算a: 当桩受力时，桩相对于桩侧土作向下位移时，使土对桩产生向上的阻力，即为正摩擦力。b: 当桩受力，桩侧土沉降速度大于桩的下沉速度时，桩侧土相对于桩作向下位移，使土对桩产生向下作用的摩擦力，即为负摩擦力： 侧土上有附加荷载。 自重固结下沉，抽水后，（失水后） 欠固结R. 桩的振动施工使侧土产生超孔隙水压力，然后固结。 湿陷和冻融现象。c: 中性总在正负阻力的交界点。单桩负摩擦力标准值为：