建筑基础基本知识及地基基础设计培训讲义(47页)

1、所有建筑物都是修建在地表上，建筑物上部结构的荷载通过下部结构最终都会传到地表的土层或岩层上，这部分起支撑作用的土体或岩体就是地基。将建筑物所承受的各种作用传递到地基上的下部承重结构称为基础。基础底面离地面的深度称为基础的埋置深度。 建筑基础建筑基础由室外设计地面到基础底面的距离，叫做基础的埋置深度。图12.1为基础的埋置深度。基础的埋深大于5m时，称为深基础。基础的埋深不超过5m时，称为浅基础。影响基础埋置深度的因素主要包括：（1）工程地质和水文地质条件。（2）建筑物的用途和基础构造。（3）作用在地基上的荷载大小和性质。第一节第一节 基础的埋置深度基础的埋置深度（4）地基土的冻结深度和地基土的

2、湿陷地基土冻胀时，会使基础隆起，冰冻消失又会使基础下陷，久而久之，基础就会被破坏。基础最好深埋在冰冻线以下200mm。湿陷性黄土性地基遇水会使基础下沉，因此基础应埋置深一些，避免被地表水浸湿。（5）相邻建筑的基础埋深基础埋深最好小于原有建筑的基础埋深。当基础深于原有建筑基础时，则新旧基础间的净距一般为相邻基础底面高差的12倍。图12.1 基础的埋置深度 基础按其埋置深度不同，可分为浅基础和深基础。基础按受力特点分有刚性基础和柔性基础；按其使用材料分有砖基础、毛石基础、混凝土基础、钢筋混凝土基础等；按构造形式分有条形基础、独立基础、整片基础和桩基础等。第二节第二节 基础的类型与构造基础的类型与构

3、造 无筋扩展基础系指由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成的墙下条形基础或柱下独立基础，如图12.1所示。这些材料都是脆性材料，有较好的抗压性能，但抗拉、抗剪强度往往很低。一、一、 无筋扩展基础无筋扩展基础为保证基础的安全，必须限制基础内的拉应力和剪应力不超过基础材料强度的设计值，基础设计时，通过基础构造的限制来实现这一目标，即基础的外伸宽度与基础高度的比值应小于规范规定的台阶宽高比的允许值。由于此类基础几乎不可能发生挠曲变形，所以常称为刚性基础或刚性扩大基础。无筋扩展基础可用于6层和6层以下（三合土基础不宜超过4层）的民用建筑和轻型厂房。砖基础一般做成台阶式，此阶梯称为“大放

4、脚”，大放脚的砌筑方式有两种：“二皮一收”和 “二、一间隔收”砌法。垫层每边伸出基础底面50mm，厚度不宜小于100mm，如图12.3所示。图12.1 无筋扩展基础 （a）砖基础；（b）毛石基础；（c）灰土基础；（d）毛石混凝土基础、混凝土基础 图12.3 基础大放脚形式 （a）“二皮一收”砌法；（b）“二、一间隔收”砌法扩展基础是指柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础，见图12.4。这种基础抗弯和抗剪性能良好，特别适用于“宽基浅埋”或有地下水时。由于扩展基础有较好的抗弯能力，通常被看作柔性基础。这种基础能发挥钢筋的抗弯性能及混凝土抗压性能，适用范围广。 二、二、 扩展基础扩展基础扩

5、展基础应满足以下构造要求：(1)锥形基础的边缘高度不宜小于200mm；阶梯形基础的每阶高度宜为300500mm。(2)垫层的厚度不宜小于70mm；垫层混凝土强度等级应为C10。(3)扩展基础底板受力钢筋的最小直径不宜小于10mm；间距不宜大于200mm，也不宜小于100mm。(4)钢筋混凝土强度等级不应小于C20。(5)当柱下钢筋混凝土独立基础的边长和墙下钢筋混凝土条形基础的宽度大于或等于2.5m时，底板受力钢筋的长度可取边长或宽度的0.9倍，并宜交错布置，如图12.5(a)。(6)钢筋混凝土条形基础底板在T形及十字形交接处，底板横向受力钢筋仅沿一个主要受力方向通长布置，另一个方向的横向受力钢

6、筋可布置到主要受力方向底板宽度的14处，如图12.5(b)。在拐角处底板横向受力钢筋应沿两个方向布置，如图12.5(c)。图12.4 扩展基础 （a）钢筋混凝土条形基础；（b）现浇独立基础；（c）预制杯形基础图12.5 扩展基础底板受力钢筋布置示意图当上部结构荷载较大、地基土的承载力较低时，采用无筋扩展基础或扩展基础往往不能满足地基强度和变形的要求。为增加基础刚度,防止由于过大的不均匀沉降引起的上部结构的开裂和损坏，常采用柱下条形基础。根据刚度的需要，柱下条形基础可沿纵向设置，也可沿纵横向设置而形成双向条形基础，称为交梁基础，如图12.7所示。如果柱网下的地基土较软弱，土的压缩性或柱荷载的分布

7、沿两个柱列方向都很不均匀，则可采用交梁基础。该基础形式多用于框架结构。三、柱下条形基础三、柱下条形基础构造要求：柱下条形基础梁的高度宜为柱距的1418。翼板厚度不应小于200mm。当翼板厚度大于250mm时，宜采用变厚度翼板，其坡度宜小于或等于1 3。柱下条形基础的两端宜向外伸出，其长度宜为第一跨度的0.25倍；既可增大基础底面积，又可使基底反力分布比较均匀、基础内力分布比较合理。现浇柱与条形基础梁的交接处，其平面尺寸不应小于图12.8的规定。条形基础梁顶部和底部的纵向受力钢筋除满足计算要求外，顶部钢筋按计算配筋全部贯通，底部通长钢筋不应少于底部受力钢筋截面总面积的13。柱下条形基础的混凝土强

8、度等级不应低于C20基础垫层和钢筋保护层厚度、底板钢筋的部分构造要求可参考扩展基础的规定。 图12.7 柱下条形基础 （a）柱下单向条形基础；（b）交梁基础图12.8 现浇柱与条形基础梁交接处构造当地基特别软弱，上部荷载很大，用交梁基础将导致基础宽度较大而又相互接近时，或有地下室，可将基础底板联成一片而成为筏形基础。筏形基础可分为墙下筏形基础和柱下筏形基础，如图12.9所示。柱下筏形基础常有平板式和梁板式两种。平板式筏形基础是在地基上做一块钢筋混凝土底板，柱子通过柱脚支承在底板上；梁板式筏形基础分为下梁板式和上梁板式，下梁板式基础底板上面平整，可作建筑物底层地面。四、四、 筏形基础筏形基础筏形

9、基础，特别是梁板式筏形基础整体刚度较大，能很好地调整不均匀沉降，常用于高层建筑中。筏形基础的混凝土强度等级不应低于C30。采用筏形基础的地下室应沿四周布置钢筋混凝土外墙，外墙厚度不应小于250mm，内墙厚度不应小于200mm。筏形基础的钢筋间距不应小于150mm，宜为200300mm，受力钢筋直径不宜小于12mm。 箱形基础是由底板、顶板、钢筋混凝土纵横隔墙构成的整体现浇钢筋混凝土结构，如图12.11所示。箱形基础具有较大的基础底面、较深的埋置深度和中空的结构形式，上部结构的部分荷载可用开挖卸去的土的重量得以补偿。与一般的实体基础比较，它能显著地提高地基的稳定性，降低基础沉降量。五、五、 箱形

10、基础箱形基础箱形基础的混凝土强度等级不应低于C30。箱形基础外墙宜沿建筑物周边布置，内墙沿上部结构的柱网或剪力墙位置纵横均匀布置，墙体水平截面总面积不宜小于箱形基础外墙外包尺寸的水平投影面积的1/10。 无人防设计要求的箱基，基础底板不应小于300mm，外墙厚度不应小于250mm，内墙厚度不应小于200mm，顶板厚度不应小于200mm。图12.11 箱形基础当地基土上部为软弱土，且荷载很大，采用浅基础已不能满足地基强度和变形的要求，可利用地基下部比较坚硬的土层作为基础的持力层设计成深基础。桩基础是最常见的深基础，广泛应用于各种工业与民用建筑中。桩基础是由桩和承台两部分组成，如图12.12所示。

11、桩在平面上可以排成一排或几排，所有桩的顶部由承台联成一个整体并传递荷载。六、桩基础六、桩基础（1） 按施工方式分类按施工方法的不同可分为预制桩和灌注桩两大类。（2）按桩身材料分类混凝土桩混凝土桩又可分为混凝土预制桩和混凝土灌注桩（简称灌注桩）两类。 6.1 桩的分类桩的分类钢桩常见的是型钢和钢管两类。钢桩的优点是抗压抗弯强度高，施工方便；缺点是价格高，易腐蚀。组合桩即采用两种材料组合而成的桩。例如，钢管桩内填充混凝土，或上部为钢管桩、下部为混凝土桩。 （3） 按桩的承载性状分类摩擦型桩摩擦桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力承受。端承摩擦桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩侧阻力承受

12、，部分桩顶荷载由桩端阻力承受。端承型桩端承桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力承受。摩擦端承桩：在极限承载力状态下，桩顶荷载主要由桩端阻力承受，部分桩顶荷载由桩侧阻力承受。（4） 按成桩方法分类根据成桩方法和成桩过程中的挤土效应将桩分为以下几种：挤土桩这类桩在设置过程中，桩周土被挤开，土体受到挠动，使土的工程性质与天然状态相比发生较大变化。这类桩主要包括挤土预制桩（打入或静压）、挤土灌注桩（如振动、锤击沉管灌注桩，爆扩灌注桩）。部分挤土桩这类桩在设置过程中由于挤土作用轻微，故桩周土的工程性质变化不大。主要有打入截面厚度不大的I字型和H型钢桩、冲击成孔灌注桩和开口钢管桩、预钻孔打入式灌注桩

13、等。非挤土桩这类桩在设置过程中将相应于桩身体积的土挖出。这类桩主要是各种形式的钻孔桩、挖孔桩等。(1)摩擦型桩的中心距不宜小于桩身直径的3倍；扩底灌注桩的中心距不宜小于扩底直径的1.5倍，当扩底直径大于2m时，桩端净距不宜小于1m。在确定桩距时还应考虑施工工艺中的挤土效应对相邻桩的影响。(2)扩底灌注桩的扩底直径不宜大于桩身直径的3倍。(3)预制桩的混凝土强度等级不应低于C30；灌注桩不应低于C20；预应力桩不应低于C40。6.2 基桩的构造规定基桩的构造规定(4)打入式预制桩的最小配筋率不宜小于0.8%；静压预制桩的最小配筋率不宜小于0.6%；灌注桩的最小配筋率不宜小于0.2%0.65%(小

14、直径取大值)。(5)桩顶嵌入承台的长度不宜小于50mm。桩顶主筋应伸入承台内，其锚固长度对HPB235级钢筋不宜小于30倍主筋直径。 承台有多种形式，如柱下独立桩基承台、箱形承台、筏形承台、柱下梁式承台和墙下条形承台等。承台的作用是将桩联成一个整体，并把建筑物的荷载传到桩上，因而承台要有足够的强度和刚度。 以下主要介绍板式承台的构造要求。(1)承台的宽度不应小于500mm。6.3 承台构造承台构造(2)承台厚度不应小于300mm。(3)承台的配筋，对于矩形承台其钢筋应按双向均匀通长配筋，钢筋直径不宜小于10mm，间距不宜大于200mm（图12.13(a)；对于三桩承台，钢筋应按三向板带均匀配置

15、，且最里面的三根钢筋围成的三角形应在柱截面范围内（图12.13(b) 。(4)承台混凝土的强度等级不宜低于C20。 单桩承台宜在两个相互垂直的方向上设置连系梁；两桩承台宜在其短向设置连系梁；有抗震要求的柱下独立承台宜在两个主轴方向设置连系梁。连系梁顶面宜与承台位于同一标高。连系梁的宽度不应小于250mm，梁的高度可取承台中心距的110115。连系梁内上下纵向钢筋直径不应小于12mm且不应少于2根，并按受拉要求锚入承台。6.4 承台之间的连接承台之间的连接图12.12 桩基础图12.13 承台配筋示意(a)矩形承台配筋；(b)三桩承台配筋；(c)承台梁 第三节第三节 无筋扩展基础设计简介无筋扩展

16、基础设计简介 基础尺寸设计包括：基础基础尺寸设计包括：基础底面的长度底面的长度、宽度宽度与基础的与基础的高高度度。根据已经确定的根据已经确定的基础类型基础类型、埋置深度埋置深度，计算，计算地基承载力地基承载力特征值特征值和作用在基础底面的和作用在基础底面的荷载值荷载值，进行基础尺寸设计。，进行基础尺寸设计。 一、确定基础尺寸一、确定基础尺寸（一）中心荷载作用下基础尺寸（一）中心荷载作用下基础尺寸 1 1）计算基础底面积）计算基础底面积A（矩形）或基础底面宽度（矩形）或基础底面宽度b（条形、正方形）（条形、正方形）afAGFpdAGGdfFAGa基础及其上填土的平均容重，基础及其上填土的平均容重

17、，20kN/m20kN/m3 3。G刚性基础尺寸确刚性基础尺寸确定定（1 1）独立基础）独立基础通常中心荷载作用下采用正方形基础，即通常中心荷载作用下采用正方形基础，即dfFAGablAdfFbGa如因场地等原因有必要采用矩形基础时，可如因场地等原因有必要采用矩形基础时，可查应力系数表，选择合适的查应力系数表，选择合适的l l/ /b b，以使应力与，以使应力与沉降计算方便。沉降计算方便。（2 2）条形基础）条形基础当基础长度当基础长度 l l/ /b b1010时，为条形基础，时，为条形基础，取取l l=1.0m=1.0m ，则则 dfFAGabA1dfFbGa当用前述公式得到的基础宽度（指

18、短边）大当用前述公式得到的基础宽度（指短边）大于于3m3m时，需要修正承载力时，需要修正承载力f fa a，再重新计算。，再重新计算。2 2）确定基础高度）确定基础高度按刚性角要求，确定基础高度。按刚性角要求，确定基础高度。tanhbttan2tan0tbbbh0d刚性基础高度刚性基础高度（二）偏心荷载作用下基础尺寸（二）偏心荷载作用下基础尺寸（1 1）先按中心荷载作用下的公式，初算基底面积）先按中心荷载作用下的公式，初算基底面积A A1 1。（2 2）考虑偏心不利的影响，加大基底面积）考虑偏心不利的影响，加大基底面积10% 40%10% 40%。偏。偏心小时可用心小时可用10%10%，偏心大时可用，偏心大时可用40%40%。 g 偏心荷载作用下，基础底面受力不均匀，偏心荷载作用下，基础底面受力不均匀，需要加大基础底面面积，通常采用需要加大基础底面面积，通常采用逐次渐近逐次渐近试算法试算法进行计算。进行计算。（2 2）考虑偏心不利的影响，加大基底面积）考虑偏心不利的影响，加大基底面积10% 10% 40%40%。偏心小时可用。偏心小时可用10%10%，偏心大时可用，偏心大时可用40%40%。则。则偏心荷载作用下的基础底面积为偏心荷载作用下的基础底面积为。（3）计算基底边缘最大与最小应力。计算基底边缘最大