第18章地基和基础(1).

1、第第1818章章 地基和基础地基和基础第一节第一节 地基和基础基本概念地基和基础基本概念第二节第二节 天然地基浅基础天然地基浅基础 第三节第三节 桩基础桩基础基础基础：建筑物地面以下的承重构件，承受：建筑物地面以下的承重构件，承受建筑物上部结构传下来的全部荷载，并建筑物上部结构传下来的全部荷载，并把这些荷载连同本身重量一起传到地基。把这些荷载连同本身重量一起传到地基。地基地基：承受由基础传来荷载的土层。：承受由基础传来荷载的土层。1 荷载应力和应变随土层深度增加而减小荷载应力和应变随土层深度增加而减小2 分：持力层，下卧层分：持力层，下卧层 持力层持力层地基承受的荷载是随着土体深度地基承受的荷

2、载是随着土体深度的加深而慢慢减小，到一定深度后土体的加深而慢慢减小，到一定深度后土体承受的荷载就可以忽略不计了，我们就承受的荷载就可以忽略不计了，我们就把这一层往下的土体叫做把这一层往下的土体叫做下卧层下卧层。- - - - - - - - - - - - - - - - - -第一节第一节 地基和基础基本概念地基和基础基本概念 （一）天然地基（一）天然地基：天然土层具有足够的承载力，不需进行人工加固，：天然土层具有足够的承载力，不需进行人工加固，可直接在其上建造房屋的地基称为天然地基。可直接在其上建造房屋的地基称为天然地基。 地基土分类地基土分类 : (1)岩石岩石 : 根据根据 软、硬程度

3、和风化程度分类软、硬程度和风化程度分类 (2)碎石土碎石土 ：粒径：粒径2mm颗粒含量超过全重颗粒含量超过全重50%的土的土 （漂石、块石、卵石、碎石、砾石）（漂石、块石、卵石、碎石、砾石） (3)砂土砂土 ： 粒径粒径 0.075mm颗粒含量超过全重颗粒含量超过全重50% （ 砾砂、粗砾砂、粗 砂、中砂、细砂、粉砂）砂、中砂、细砂、粉砂） (4)粉土粉土 ：粒径：粒径 0.075mm颗粒含量不超过全重颗粒含量不超过全重50% , 塑性指数塑性指数 IP 10的土的土 (5)黏性土：黏性土： IP 10的土的土 (6)人工填土人工填土 :素填、杂填（垃圾土）、冲填土素填、杂填（垃圾土）、冲填土

4、 承载力减小承载力减小一、地基：一、地基：天然地基与人工地基天然地基与人工地基 （二）人工地基（二）人工地基： 当土层的承载力较差或虽然土层较好，但当土层的承载力较差或虽然土层较好，但上部荷载很大时，为使地基具有足够的承载力，可对土层进上部荷载很大时，为使地基具有足够的承载力，可对土层进行加固，这种经人工处理的土层，称为人工地基。行加固，这种经人工处理的土层，称为人工地基。 人工加固地基的方法：人工加固地基的方法： 压实法：压实法：用各种机械对土层进行夯打、碾压、振动来压实松散土的方法。用各种机械对土层进行夯打、碾压、振动来压实松散土的方法。 换土法：换土法：当地基土比较软弱或部分土比较软弱，

5、不能满足上部荷载对地基当地基土比较软弱或部分土比较软弱，不能满足上部荷载对地基 的要求时，可将软弱土层全部挖去，换成其他较坚硬的土层。的要求时，可将软弱土层全部挖去，换成其他较坚硬的土层。 桩桩 基：基：当建筑物荷载较大、建筑物很高而地基土层很弱，地基承载力不当建筑物荷载较大、建筑物很高而地基土层很弱，地基承载力不 能满足要求时，可采用桩基。能满足要求时，可采用桩基。 换土垫层换土垫层 振动压实振动压实 机械碾压机械碾压 重锤夯实重锤夯实 灰土井桩灰土井桩 振动冲水碎石桩振动冲水碎石桩 砂桩砂桩 灰土密桩灰土密桩 （1）按基础的形式分类）按基础的形式分类 带形基础带形基础 基础为连续的带型，也

6、叫条型基础。用于承重墙下。基础为连续的带型，也叫条型基础。用于承重墙下。 独立式基础独立式基础 呈独立的阶梯形、锥形、杯形。主要用于柱下呈独立的阶梯形、锥形、杯形。主要用于柱下 。 联合基础联合基础 联合基础形式。用于地基软弱、上部荷载较大、设有地下联合基础形式。用于地基软弱、上部荷载较大、设有地下室且基础埋深较大的建筑。室且基础埋深较大的建筑。带形基础带形基础独立式基础独立式基础二、基础：二、基础：联合基础联合基础 柱下十字交叉基础 柱下条形基础 梁板式基础板式基础箱形基础（2）按基础材料和基础的传力情况分类）按基础材料和基础的传力情况分类 刚性基础刚性基础 ：指用砖、石、灰土、混凝土等抗压

7、强度大而抗弯、抗剪强：指用砖、石、灰土、混凝土等抗压强度大而抗弯、抗剪强度小的材料做基础（度小的材料做基础（受刚性角的限制受刚性角的限制）。）。 用于地基承载力较好、压缩用于地基承载力较好、压缩性较小的中小型民用建筑。也称无筋扩展基础。性较小的中小型民用建筑。也称无筋扩展基础。 刚性角：刚性角： 基础放宽的引线与墙体垂直线之间的夹角。基础放宽的引线与墙体垂直线之间的夹角。 柔性基础柔性基础：指用抗拉、抗压、抗弯、抗剪均较好的钢筋混凝土材料做基础：指用抗拉、抗压、抗弯、抗剪均较好的钢筋混凝土材料做基础（不受刚性角的限制不受刚性角的限制）。用于地基承载力较差、上部荷载较大、设有地下）。用于地基承载

8、力较差、上部荷载较大、设有地下室且基础埋深较大的建筑。也称扩展基础。室且基础埋深较大的建筑。也称扩展基础。 （3）按基础的深浅分）按基础的深浅分 浅基础：浅基础：用普通基坑开挖和敞坑排水方法修建的基础，不需考虑基侧与用普通基坑开挖和敞坑排水方法修建的基础，不需考虑基侧与土的摩阻力。包括无筋扩展基础、扩展基础、柱下条形基础、筏基、壳土的摩阻力。包括无筋扩展基础、扩展基础、柱下条形基础、筏基、壳体基础、体基础、 箱形基础。箱形基础。 深基础：深基础：需用特殊装备及方法将基础置于深层地基中，且需考虑基侧与需用特殊装备及方法将基础置于深层地基中，且需考虑基侧与土的摩阻力。主要为桩基。土的摩阻力。主要为

9、桩基。地地基基与与基基础础组组合合方方案案天然地基浅基础：天然地基浅基础：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4倍基础宽度的基础(如箱形基础)。天然地基深基础：天然地基深基础：人工地基浅基础：人工地基浅基础：在选择地基基础类型时，主要考虑两个方面的因素在选择地基基础类型时，主要考虑两个方面的因素： 一、一、建筑物的性质建筑物的性质( (包括它的用途、重要性、结构型式、荷包括它的用途、重要性、结构型式、荷载性质和荷载大小等载性质和荷载大小等) )； 二、二、地基的地质条件地基的地质条件( (包括土层的分布、土的性质和地下水包括土层的分布、土的性质

10、和地下水等等) )。地基基础的设计等级地基基础的设计等级 GB50007 GB5000720022002建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范根据地基复杂程度、建筑根据地基复杂程度、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用的程度，将地基基础设计划分为三个设计等级 。（对于不同等级设计时。（对于不同等级设计时有不同的设计要求）有不同的设计要求）浅基础的设计规定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地基基础的设计与计算应满足承载力极

11、限状态和正常使用极限状态，其规定为：限状态，其规定为：(1)(1)基础有应足够的强度、刚度与耐久性基础有应足够的强度、刚度与耐久性。 (2)(2)地基应具有足够的强度和稳定性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，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。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。

12、(3)(3)地基应满足变形方面的要求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地基沉降影响正常使用。响正常使用。一、浅基础的结构类型（形式不同）一、浅基础的结构类型（形式不同） 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；会发生强

13、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特点因此，基础的结构类型必须根据建筑物的特点(结构型式荷载性质和大结构型式荷载性质和大小等小等)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：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.单独基础单独基础：柱的基础一般都是单独基础。：柱的基础一般都是单独基础。 2.条形基础条形基础：墙的基础通常是连续设置成长条形，称为条形基础；：墙的基础通常是连续设置成长条形，称为条形基础； 第二节第二节 天然地基浅基础天然地基浅基础 如果柱子的荷载较大而土层的承载能力又较低，做单独基

14、础需要很大的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面积，在这种情况也可采用柱下条形基础柱下条形基础，甚至柱下的，甚至柱下的交叉梁基础交叉梁基础。相反，。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，称为基础上，称为墙下单独基础墙下单独基础。 3.筏形基础和箱形基础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

15、弱，用单独基础或条形基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(或地或地下室部分下室部分)做成一片连续的钢筋混凝土板，作为房屋的基础、称为做成一片连续的钢筋混凝土板，作为房屋的基础、称为筏形筏形基础基础。 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

16、量的内隔墙一起构成一个箱形结地下室的底板、顶板、侧墙及一定数量的内隔墙一起构成一个箱形结构，称为构，称为箱形基础箱形基础。 4.壳体基础壳体基础 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。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。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。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

17、性基础和扩展基础（材料不同）二、刚性基础和扩展基础（材料不同） 1. 刚性基础（也称无筋扩展基础）刚性基础（也称无筋扩展基础）由砖、砌石、素混凝土和灰土等材料做成满由砖、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足刚性角要求的基础称为刚性基础刚性基础。工作条件：工作条件：像个倒置的两边外伸的悬臂梁。这种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曲破坏，对于用砖、砌石、素混凝土和灰土等抗

18、拉性能很差的材料所做成的基础，要求基础有一拉性能很差的材料所做成的基础，要求基础有一定的高度，使弯曲所产生的拉应力不会超过材料定的高度，使弯曲所产生的拉应力不会超过材料的抗拉强度。的抗拉强度。应用范围应用范围刚性基础用于刚性基础用于6层和层和6层以下的一层以下的一般民用建筑和承重墙的轻型厂房，超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。过此范围时，必须验算基础强度。控制方法：控制方法：使基础台阶的外伸长度使基础台阶的外伸长度bt和台阶高度和台阶高度h的比值不超过表的比值不超过表18-2规定的容许比值规定的容许比值。刚性角刚性角：容许的bt/h值相应的角度。满足刚性角要求的基

19、础，各台阶的内缘应落在墙边或柱边铅垂线成 角的斜线上。hbttan2.扩展基础扩展基础 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。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。柱下钢筋混凝土独立基础柱下钢筋混凝土独立基础和和墙下钢筋混凝土条形基础墙下钢筋混凝土条形基础，统称为扩展基础。，统称为扩展基础。特点特点：不受刚性角的限制，设计上可以做到宽基潜埋，充分利用表层好土层作为持力层。与刚性基础相比，混凝土基础具有较大的抗拉、抗弯较大的抗拉、抗弯能力能力，能承受较大的竖向荷载和弯矩承受较大的竖向荷载和弯矩。广泛使用在单层和多层结构中。1、砖基础、砖基础 ： 指用砖砌筑

20、的基础。指用砖砌筑的基础。 优点优点 ： 取材容易、价格较低、施工简便，大放角。取材容易、价格较低、施工简便，大放角。 缺点：缺点：强度、耐久性、抗冻性差强度、耐久性、抗冻性差 大放角：大放角：砖基础的逐步放阶形式称为大放角。砖基础的逐步放阶形式称为大放角。 作用作用：增加基础底面的宽度，使上部荷载能均匀的传到地基上。：增加基础底面的宽度，使上部荷载能均匀的传到地基上。（一皮一级与二皮一级）（二皮一级）三、常用刚性基础构造三、常用刚性基础构造2、石基础、石基础 分毛石基础和料石基础。分毛石基础和料石基础。毛石基础：是指用开采下来未经雕琢形成的毛石和砂浆砌筑的基础毛石基础：是指用开采下来未经雕琢

21、形成的毛石和砂浆砌筑的基础 。料石基础：是加工成一定规格的石材，料石基础：是加工成一定规格的石材， 用砂浆砌筑的基础用砂浆砌筑的基础优缺点优缺点 ： 可以就地取材，耐久性、抗冻可以就地取材，耐久性、抗冻性高，但砂浆和毛石结合不好，整体性性高，但砂浆和毛石结合不好，整体性欠佳，故有振动的房间采用少。欠佳，故有振动的房间采用少。 3、混凝土及毛石混凝土基础、混凝土及毛石混凝土基础 混凝土基础：指用水泥、砂子、石子加水拌合浇筑的基础。混凝土基础：指用水泥、砂子、石子加水拌合浇筑的基础。 优点：优点：强度高、耐久性、整体性好、防水。强度高、耐久性、整体性好、防水。 毛石混凝土基础毛石混凝土基础 ：指在

22、浇注混凝土时加入：指在浇注混凝土时加入20%30%的毛石的毛石 。 优点：优点：当混凝土基础体积过大时使用此基础，因此其优点是节省混凝当混凝土基础体积过大时使用此基础，因此其优点是节省混凝土，节约造价。土，节约造价。4. 灰土垫层灰土垫层 我国在我国在1000多年以前就采用灰土作为基础垫层，效果很好。基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，一般为为基础材料用的灰土，一般为三七灰土三七灰土，即用三分石灰和七分粘性，即用三分石灰和七分粘性土土(休积比休积比)

23、拌匀后分层夯实。若在灰土中加入适量的水泥做成拌匀后分层夯实。若在灰土中加入适量的水泥做成三合三合土土，可以有更高的强度和抗水性。，可以有更高的强度和抗水性。 四、基础的埋置深度四、基础的埋置深度 基础底面埋在地面基础底面埋在地面(一般指设计地面一般指设计地面)下的深度，称为基础的埋置下的深度，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土层上。但是基础埋置过深不但施工不方便，并且提高基础的良好的土层上。但是基础埋置过深不但施工不方便，并且提高基础的造价。造价。 合理的合理的埋置深度选择原则埋置深度选

24、择原则：在保证安全可靠的前提下，尽量浅埋。在保证安全可靠的前提下，尽量浅埋。但不应浅于但不应浅于500mm，因为表土一般都松软，易受雨水及外界影响，不，因为表土一般都松软，易受雨水及外界影响，不宜作为基础的持力层。另外，基础顶面应低于设计地面宜作为基础的持力层。另外，基础顶面应低于设计地面100mm以以上避免基础外露，遭受外界的破坏。上避免基础外露，遭受外界的破坏。影响基础埋深的因素：影响基础埋深的因素： 1、建筑物的用途、地基形式等、建筑物的用途、地基形式等 基础的埋置深度首先决定于建筑物的用途、如有无地下室、设备基础的埋置深度首先决定于建筑物的用途、如有无地下室、设备基础和地下设施，基础的

25、型式和构造条件。基础和地下设施，基础的型式和构造条件。 例如：对于由砖石材料砌筑的刚性基础，因要满足刚性角的构造例如：对于由砖石材料砌筑的刚性基础，因要满足刚性角的构造要求，基础埋深就由基础构造高度决定。要求，基础埋深就由基础构造高度决定。2、地下水位情况有关、地下水位情况有关： 原因：原因： 地下水的升降地下水的升降 土层膨胀收缩土层膨胀收缩基础产生沉降基础产生沉降 (a) 当地下水位线较低时：埋深争取埋在最高水位线以上当地下水位线较低时：埋深争取埋在最高水位线以上 (b)当地下水位线较高时：基础底面埋在最低水位以下当地下水位线较高时：基础底面埋在最低水位以下200mm，耐水基础材料，耐水基

26、础材料- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -3、地基冻胀和融陷条件、地基冻胀和融陷条件 地下一定范围内，土层的温度随气候而变化，地下一定范围内，土层的温度随气候而变化，在寒冷地区，冬季地表附近土层中，水因温度降在寒冷地区，冬季地表附近土层中，水因温度降低而冻结。土冻结后，含水量增加，体积膨胀，低而冻结。土冻结后，含水量增加，体积膨胀，地面隆起这种现象称为地面隆起这种现象称为土的冻胀现象土的冻胀现象。春季气温。春季气温回升土层解冻，冻土层体积缩小，而含水量显著回升土层解冻，冻土层体积缩小，而含水量显著增加，土的强度大幅度下降而产生增加，土的强度大幅度下降而产生融陷现象融陷现象。冻冻融交错会导致建筑不稳定，开裂