第七章浅基础设计

1、牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系第七章浅基础浅基础设计设计牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系7.1 7.1 概概 述述n地基基础设计必须根据建筑物的用途和安全等级、建筑地基基础设计必须根据建筑物的用途和安全等级、建筑布置和仁部结构类型，充分考虑建筑场地和地基岩土条布置和仁部结构类型，充分考虑建筑场地和地基岩土条件，结合施工条件以及工期、造价等各方面要求，合理件，结合施工条件以及工期、造价等各方面要求，合理选择地基基础方案，因地制宜、精心设计，以保证建筑选择地基基础方案，因地制宜、精心设计，以保证建筑物的安全和正常使用。物的安全和正常使用。n地基基础的设计和计算应该满足下列三项基本

2、原则：地基基础的设计和计算应该满足下列三项基本原则：n1 1对防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性方面，应具有对防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性方面，应具有足够的安全度，足够的安全度，n2 2应控制地基变形量，使之不超过建筑物的地墓变形允应控制地基变形量，使之不超过建筑物的地墓变形允许值，以免引起基础不利截面和上部结构的损坏，或影许值，以免引起基础不利截面和上部结构的损坏，或影响建筑物的使用功能和外观，响建筑物的使用功能和外观，n3 3基础的型式、构造和尺寸，除应能适应上部结构、符基础的型式、构造和尺寸，除应能适应上部结构、符合使用需要，满足地基承载力合使用需要，满足地基承载力 ( (稳定性稳定性

3、) )和变形要求外，和变形要求外，还应满足对基础结构的强度，刚度和耐久性的要求。还应满足对基础结构的强度，刚度和耐久性的要求。牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系n设计浅基础一般要妥善处理下列几方面问题：设计浅基础一般要妥善处理下列几方面问题：n1 1充分掌握拟建场地的工程地质条件和地基勘充分掌握拟建场地的工程地质条件和地基勘察资料察资料n2 2了解当地的建筑经验，施工条件和就地取材了解当地的建筑经验，施工条件和就地取材的可能性，并结合实际考虑采用先进的施工技术的可能性，并结合实际考虑采用先进的施工技术和经济、可行的地基处理方法。和经济、可行的地基处理方法。n3 3选择基础类型和平面布置方

4、案，并确定地基选择基础类型和平面布置方案，并确定地基持力层和基础埋置深度持力层和基础埋置深度n4 4按地基承载力确定基础底面尺寸，进行必要按地基承载力确定基础底面尺寸，进行必要的地基稳定性和变形验算的地基稳定性和变形验算n5 5以简化的、或考虑相互作用的计算方法进行以简化的、或考虑相互作用的计算方法进行基础结构的内力分析和截面设汁基础结构的内力分析和截面设汁牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系下卧层地基与基础地基与基础D埋深D q = D均布荷载持力层（受力层）地基地基基础FG主要受力层牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系主要受力层（表主要受力层（表3 30 02 2）n条形基础3bn

5、独立基础1.5bn且5m（二层以下民用建筑除外）牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系天然地基天然地基 浅基础的分类1 按基础埋深分2 按基础刚度分无筋扩展(刚性)基础扩展基础3 按基础的结构形式分地基基础分类地基基础分类牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系1 按基础刚度分类无筋扩展基础(刚性基础) Rigid foundation 砖、石、灰土，素混凝土 材料抗拉强度很低，有基础台阶宽高比(刚性角)要求扩展基础(柔性基础)Spread foundation钢筋混凝土。要满足抗弯,抗剪和抗冲切等结构要求taniiHbF bib0H0F牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系2 按基础构造

6、分类一、单独基础: 柱下或墙下,土质较好Individual footing, pad foundation牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系二、条型基础1 1、2 2墙下或柱下条形基础墙下或柱下条形基础, , 柱下柱下: :一般一般是土质差是土质差, ,两侧单独基础相连两侧单独基础相连Strip foundation牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系3 3 交叉条形基础交叉条形基础柱下柱下: :土质更差土质更差, ,或荷载很大或荷载很大, ,四面基础相连四面基础相连纵向条形基础纵向条形基础横向条形基础横向条形基础牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系三 片筏基础土质更差土质更差

7、, ,单独基础联成整体单独基础联成整体, ,游泳馆游泳馆, ,筏筏下有肋下有肋, ,板下处理板下处理Mat foundation牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系四、箱形基础有筏、墙和顶板形成箱，整体性更好有筏、墙和顶板形成箱，整体性更好底板底板外墙外墙内墙内墙牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系五、壳体基础牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系7.3基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择下卧层持力层（受力层）持力层（受力层）FGD埋深牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系基础埋深基础埋深一一 基础埋深确定基础埋深确定 ( (一）基础埋深确定的基本原则一）基础埋深确定的基本原则在满

8、足承载力的条件下尽量浅埋。省工省时省在满足承载力的条件下尽量浅埋。省工省时省料，但是有如下料，但是有如下基本要求基本要求：1. 1. D大于大于50cm,表土扰动，植物，冻融，冲蚀表土扰动，植物，冻融，冲蚀2. 基础顶距离表土大于基础顶距离表土大于10cm，保护，保护3. 桥要求在冲刷深度以下桥要求在冲刷深度以下还有三项还有三项控制因素控制因素D大于大于10cm牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系（二）（二） 结构要求结构要求1 1 地下室，地下管道（上下水，煤气电地下室，地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便于维修，要求地缆）应在基底以上，便于维修，要求地下室下室, ,作用作用:

9、:承载力变形 补偿基础F基础埋深基础埋深牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系2.新旧相邻建筑物有新旧相邻建筑物有一定距离一定距离否则要求支护否则要求支护并且要严格限制支护并且要严格限制支护的水平位移的水平位移L/ H=12（二）（二） 结构要求结构要求LH基础埋深基础埋深牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系3基础埋深不同时(1) 主楼与裙房主楼与裙房 高度不同高度不同, ,分期施工设置后浇带分期施工设置后浇带（二）（二） 结构要求结构要求(2) 台阶式相连台阶式相连, 如山坡上的房如山坡上的房屋屋 或者验算边坡稳定性或者验算边坡稳定性L/H=12基础埋深基础埋深台北国际金融中心台北国际

10、金融中心牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系4.场地环境条件n基础埋深应大于因气候变化或树木生长导致地基基础埋深应大于因气候变化或树木生长导致地基土胀缩、以及其他生物活动形成孔洞等可能到达土胀缩、以及其他生物活动形成孔洞等可能到达的深度，的深度，n对靠近原有建筑物基础修建的新基础，其埋深不对靠近原有建筑物基础修建的新基础，其埋深不宜超过原有基础的底面，否则新、旧基础间应保宜超过原有基础的底面，否则新、旧基础间应保留一定的净距，留一定的净距，n如果基础邻近有管道或沟、坑等设施时，基础底如果基础邻近有管道或沟、坑等设施时，基础底面一般应低于这些设施的底面。面一般应低于这些设施的底面。n濒临河、

11、湖等水涔修建的建筑物基础，如受到流濒临河、湖等水涔修建的建筑物基础，如受到流水或波浪冲刷的影响，其底面应位于冲刷线之下。水或波浪冲刷的影响，其底面应位于冲刷线之下。基础埋深基础埋深牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系三、工程地质条件n直接支承基础的土层称为持力层，其下的各土层直接支承基础的土层称为持力层，其下的各土层称为下卧层。为了保证建筑物的安全，必须根据称为下卧层。为了保证建筑物的安全，必须根据荷载的大小和性质给基础选择可靠的持力层。荷载的大小和性质给基础选择可靠的持力层。n在按地基条件选择埋深时，还经常要求从减少不在按地基条件选择埋深时，还经常要求从减少不均匀沉降的角度来考虑。同一建

12、筑物的基础可采均匀沉降的角度来考虑。同一建筑物的基础可采用不同的埋深来调整不均匀沉降量用不同的埋深来调整不均匀沉降量n对墙基础，如地基持力层顶面倾斜，必要时可沿对墙基础，如地基持力层顶面倾斜，必要时可沿墙长将基础底面分段做成高低不同的台阶状，以墙长将基础底面分段做成高低不同的台阶状，以保证基础各段都具有足够的埋深。保证基础各段都具有足够的埋深。n对修建于坡高和坡角不太大的稳定土坡坡顶的基对修建于坡高和坡角不太大的稳定土坡坡顶的基础础基础埋深基础埋深牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系（四）地基及地质水文条件1 地下水位以上地下水位以上,否则开挖降水否则开挖降水,费费用大扰动用大扰动2 土层

13、分布情况土层分布情况(1) 浅基础还是深基础浅基础还是深基础(桩基础桩基础)(2) 天然还是人工地基天然还是人工地基(3) 如果是天然地基如果是天然地基,基础埋深的确基础埋深的确定定 根据土层分布根据土层分布基础埋深基础埋深牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系在满足其在满足其他要求下他要求下尽量浅埋尽量浅埋只有低层只有低层房屋可用房屋可用, ,否则处理否则处理尽量浅埋尽量浅埋但是如但是如h h1 1太小就为太小就为IIIIh14 m 桩基桩基或处理或处理（四） 地基及地质水文条件好土好土软土软土( (很深很深) )好土好土软土软土软土软土好土好土 I II III IVh1基础埋深基础埋深

14、h1牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系（四）（四） 冻结深度冻结深度冻胀丘冻胀丘Pingo随冻结面向下发展，当冻结层上水的压力大于上覆土层强度时，地随冻结面向下发展，当冻结层上水的压力大于上覆土层强度时，地表就发生隆起，便形成冻胀丘。表就发生隆起，便形成冻胀丘。基础埋深基础埋深牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系基础埋深基础埋深冰椎冰椎牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系基础埋深基础埋深牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系基础埋深基础埋深牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系基础埋深基础埋深牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系（五）（五） 冻结深度冻结深度1 冻胀危害及

15、机理（1）冻胀及冻拔 地面隆起(不均匀) 翻浆,融陷,强度降低如果冻结深度大于融沉，称如果冻结深度大于融沉，称为永冻土为永冻土基础埋深基础埋深牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系1 冻胀危害及机理冻胀危害及机理冻深毛细区毛细区地下水地下水1928-1929 Casagrande做了较深入的研究,美国北部:冰深45cm,冻胀13cm,=8%12%, 60%110%, 冰透镜达13cm冻结区冻结区基础埋深基础埋深牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系毛细水毛细水土颗粒土颗粒结合水结合水冰冰(2) 机理复杂机理复杂,开始认为是水变成冰的体胀开始认为是水变成冰的体胀.自由水冻结温度自由水冻结温度

16、0oc,结合水冻结温度结合水冻结温度-0.5-30oc基础埋深基础埋深牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系总结:开敞式水源,冻结慢,形成透镜体吸引毛细水吸引毛细水自由水自由水+ +外层外层( (弱弱) )结合水冻结结合水冻结, ,形成冰针形成冰针, ,冰透镜冰透镜结合水膜变薄结合水膜变薄, ,离子浓度加大离子浓度加大, ,吸力增加吸力增加吸引地下水吸引地下水基础埋深基础埋深牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系2 发生冻胀的条件发生冻胀的条件（1） 土的条件土的条件 一般是细颗粒土。一般是细颗粒土。 砂土的毛细高度小，发生冰冻时体积膨胀，砂土的毛细高度小，发生冰冻时体积膨胀，孔隙水排走，

17、骨架不变。太细的土，水分供孔隙水排走，骨架不变。太细的土，水分供应不及时，冻胀也不明显。应不及时，冻胀也不明显。（2） 温度条件温度条件 低于冻结温度低于冻结温度（3） 水力条件水力条件含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严重重基础埋深基础埋深牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系3 按冻胀的地基土分类 老规范 土类，含水量，地下水位土类，含水量，地下水位Z0标准冻深多年实测最大冻结深度的标准冻深多年实测最大冻结深度的平均值平均值, 夏季地面开始往下算。夏季地面开始往下算。 北京北京 0.7m，哈尔滨，哈尔滨 1.8m牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程

18、系系n季节性冻土的设计冻深季节性冻土的设计冻深Zd应按下式计算：应按下式计算：nZd设计冻深（设计冻深（m）nZ0标准冻深（标准冻深（m）nzs土的类别对冻深的影响系数（表土的类别对冻深的影响系数（表7.5）nzw土的冻胀性对冻深的影响系数（表土的冻胀性对冻深的影响系数（表7.6）nze环境对冻深的影响系数（表环境对冻深的影响系数（表7.7）zezwzsdzz0n当建筑基础地面以下允许有一定厚度的冻土层，当建筑基础地面以下允许有一定厚度的冻土层，可用下式计算基础的最小深度：可用下式计算基础的最小深度：maxminhzdd牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系思考题：思考题：在辽宁某地修建一在

19、辽宁某地修建一6 6层宿舍楼，层宿舍楼，9 9月底月底开工挖地基，开工挖地基，3 3月份建成第一层时发月份建成第一层时发现基础和墙面由于冻胀而开裂。设计现基础和墙面由于冻胀而开裂。设计的基础埋深完全满足冻深的要求，解的基础埋深完全满足冻深的要求，解释为什么发生冻胀破坏？释为什么发生冻胀破坏？ 牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系7.47.4地基承载力地基承载力n地基基础设计首先必须保地基基础设计首先必须保证在荷载作用下的地基对证在荷载作用下的地基对土体产生剪切破坏而失效土体产生剪切破坏而失效方面，应具有足够的安全方面，应具有足够的安全度。为此，各级建筑物浅度。为此，各级建筑物浅基础的地基承

20、载力验算均基础的地基承载力验算均应满足下列要求：应满足下列要求：n地基竖向承载力地基竖向承载力(以后都简称承以后都简称承载力载力)设计值的确定方法可归纳设计值的确定方法可归纳为三类：为三类：1)根据土的抗剪强度根据土的抗剪强度指标以理论公式计算；指标以理论公式计算； 2)按现按现场载荷试验的场载荷试验的P-S曲线确定；曲线确定；3)按规范提供的承载力表确定。按规范提供的承载力表确定。千斤顶千斤顶荷载板荷载板fp 牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系n一、按土的抗剪强度指标确定地基承载力一、按土的抗剪强度指标确定地基承载力1.1.抗剪强度指标标准值抗剪强度指标标准值ck、 ka.a.根据室内

21、根据室内n n组三轴试验结果，组三轴试验结果，计算土性指标的平均值、标计算土性指标的平均值、标准差和变异系数准差和变异系数/niin11) 1/()(122nnnii平均值平均值标准差标准差变异系数变异系数b.b.计算内摩擦角和粘聚力的计算内摩擦角和粘聚力的统计修正系数统计修正系数 、c2678. 4704. 11nnccnn2678. 4704. 11c.c.计算内摩擦角和粘聚力的计算内摩擦角和粘聚力的标准值标准值kcckc牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系2.2.确定地基承载力特征值确定地基承载力特征值当当e0.0330.033b，根据土的抗剪根据土的抗剪强度指标确定地基承载力强度指

22、标确定地基承载力kcmdbacMdMbMffa土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值Mb、Md、Mc承载力系数（可根据承载力系数（可根据 k查表得到查表得到) )地基土的重度，地下水位以下取浮重度地基土的重度，地下水位以下取浮重度d基础埋置深度基础埋置深度( (m) )，从室外地面标高计算，从室外地面标高计算m基础底面以上土的加权重度，地下水位以下取浮重度基础底面以上土的加权重度，地下水位以下取浮重度b基础地面宽度，大于基础地面宽度，大于6 6m时，按时，按6 6m取值，对于砂土小于取值，对于砂土小于 3 3m时按时按3 3m取值取值ck基底下一倍短边宽深

23、度内土的粘聚力标准值基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系二、按荷载试验确定（略）二、按荷载试验确定（略）牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系规范规范规定：规定：当当b3m3m或或d0.5m0.5m，地基承载力特征值应地基承载力特征值应该进行修正该进行修正fa 修正后的地基承载力特征值，修正后的地基承载力特征值，kPakPa；fak地基承载力特征值，地基承载力特征值，kPakPa；b,d基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，查表基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，查表7.107.10基底持力层土的天然重度基底持力层土的天然重度m m基底以上埋深范围内土

24、的加权平均重度基底以上埋深范围内土的加权平均重度b b基础底面宽度，基础底面宽度，b3mb6mb6m时按时按6m6m计计d d基础埋置深度，基础埋置深度，d0.5md0.5m时按时按0.5m0.5m计计)5 . 0()3(dbffmdbaka三、按三、按建筑地基规范建筑地基规范提供的承载力表格确定提供的承载力表格确定牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系7.5 7.5 基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定基本条件：基底压力的标准值不基本条件：基底压力的标准值不大于承载力的特征值大于承载力的特征值pk fapkmax 1.2fa基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工

25、工程程系系中心荷载（1）底面积）底面积A的确定的确定*中心荷载中心荷载Fk+Gk，pk=(Fk+Gk)/A; G= GdA, G是基础及回填土平均重度，一般取是基础及回填土平均重度，一般取20kN/m3代入代入pk fa为为(Fk+ GdA)/AfadfFAGakGkFk基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定Fk 相应于荷载效应标准组合时，上部结相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值（构传至基础顶面的竖向力值（kN）牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系(2) 长和宽长和宽,高度的确定高度的确定单独无筋扩展基础单独无筋扩展基础bl A, b b0+2htg , l l0+2h

26、tg 满足满足d h+0.1m确定确定b, l 和和hhbtgt =45o (1:1) 30o (1:2)Fll0b0bbth基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系条基单位长度，确定基础宽度FhdfFbfbdbFGakaGk/ )(bb0+2htg 确定h砖墙:承重墙b 6070cm, b0为24,37,49cm 非承重墙b 50cm基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系偏心荷载偏心荷载作用下，除应符合公式偏心荷载作用下，除应符合公式p pk kffa a要求外，尚应符合下列要求：要求外，尚应符合下列要求：其中，e=M

27、/(F+G)L/6。或当pkmin002 . 1minmaxkakkkkpfWMAGFpF MeF+G基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定其中，e=M/(F+G) L/6akkkfbaGFp2 . 13)(2max牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系偏心荷载作用下的承载力计算步骤n1.1.先按中心荷载作用下的公式，计先按中心荷载作用下的公式，计算基础底面积算基础底面积A A0 0n2.2.考虑偏心影响，加大考虑偏心影响，加大A A0 0。一般取：。一般取：A=(1.1-1.4)AA=(1.1-1.4)A0 0。n3.3.计算偏心荷载作用下的计算偏心荷载作用下的p pmaxmax，p pmi

28、nmin，并进行验算。并进行验算。基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系( (二二) ) 软弱下卧层承载力验算软弱下卧层承载力验算 当持力层下有软土时，可能在此层破坏，需当持力层下有软土时，可能在此层破坏，需要验算，要求作用在软弱下卧层顶面处的附加应要验算，要求作用在软弱下卧层顶面处的附加应力与自重应力之和不超过它的承载力设计值，即：力与自重应力之和不超过它的承载力设计值，即：n 软弱下卧层顶面处的附加应力设计值软弱下卧层顶面处的附加应力设计值(kPa(kPa) )；n 软弱下卧层顶面处土的自重应力标准软弱下卧层顶面处土的自重应力标准值；值；n 软弱下卧层

29、顶面处经深度修正后的地软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力设计值。基承载力设计值。基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定azczzfppzpczpazf牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系当持力层下有软土时，可能在此层破当持力层下有软土时，可能在此层破坏，需要验算坏，需要验算1 基底压力基底压力 p=(F+G)/A 中心荷载中心荷载2 基底原自重应力基底原自重应力 c0 =0d3 基底附加应力基底附加应力 p0=p- c04 扩散角扩散角 与与Es1/ Es2及及z/b有关，有关，查表查表7.14 若持力层太薄，不起作用若持力层太薄，不起作用F P-c0dzc0cz软土软土Es1Es2基

30、础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系5 软弱下卧层顶部附加应力矩形基础 条形基础)tan2)(tan2()(zbzldplbpmkztan2)(zbdpbpmkz基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系一、地基变形特征一、地基变形特征地基变形特征一般分为：地基变形特征一般分为：沉降量沉降量基础某点的沉降值基础某点的沉降值( (单层排架结构单层排架结构) )； 沉降差沉降差基础两点或相邻柱基电点的沉降量之差基础两点或相邻柱基电点的沉降量之差( (框架结框架结构构) ) ；倾斜倾斜基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值基础

31、倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值( (高耸高耸结构结构) )；局部倾斜局部倾斜砌体承重结构沿砌体承重结构沿6-10m6-10m内基础两点的沉降差与其内基础两点的沉降差与其距离的比值距离的比值( (砌体承重结构砌体承重结构) )。 具体建筑物所需验算的地基变形特征取决于建筑物的结构具体建筑物所需验算的地基变形特征取决于建筑物的结构类型、整体刚度和使用要求。以下按柔性、敏感性和刚性三类类型、整体刚度和使用要求。以下按柔性、敏感性和刚性三类结构分述与其有关的地基变形特征及其可能招致的损害特点。结构分述与其有关的地基变形特征及其可能招致的损害特点。 7.6 7.6 地基变形验算地基变形验算牡牡丹丹

32、江江大大学学建建筑筑工工程程系系二、地基特征变形验算二、地基特征变形验算凡属下列情况之一者，在按地基承载力确定基础底面尺寸凡属下列情况之一者，在按地基承载力确定基础底面尺寸之后，之后，尚须验算：尚须验算：地基特征变形验算公式：地基特征变形验算公式：sssss s地基特征变形；地基特征变形；ss地基特征变形允许值，查表地基特征变形允许值，查表7.157.151.1.安全等级为一级的建筑物；安全等级为一级的建筑物；2.2.表表7.27.2所列范围以外的二级建筑物；所列范围以外的二级建筑物；牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系注意：注意：1.1.传至基础底面的荷载传至基础底面的荷载F Fk k应

33、按长期效应组合的荷载标准值；应按长期效应组合的荷载标准值；2.2.基底压力基底压力p=(Fp=(Fk k+G+G)/A)/A；3.3.基底附加压力基底附加压力p p0 0=p-=p-0 0d d。3.3.表表7.27.2所列范围以内有下列情况的二级建筑物：所列范围以内有下列情况的二级建筑物：1 1）地基承载力标准值小于）地基承载力标准值小于130kh130kh，且体型复杂的建筑；，且体型复杂的建筑；2 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，）在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，引起地基产生过大的不均匀沉降时；引起地基产生过大的不均匀沉降时；3 3）软弱地基上的相邻

34、建筑如距离过近，可能发生倾斜时；）软弱地基上的相邻建筑如距离过近，可能发生倾斜时；4 4）地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结尚未）地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结尚未完成时。完成时。此外，对经常受水平荷载作用的高层建筑和高耸结构，以及此外，对经常受水平荷载作用的高层建筑和高耸结构，以及建造在斜坡上的建筑物和构筑物，尚应验算其稳定性建造在斜坡上的建筑物和构筑物，尚应验算其稳定性牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系 扩展基础是指柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混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。凝土条形基础。一、扩展基础的构造要求一、扩展基础的构

35、造要求1.1.一般要求一般要求 1)1)基础边缘高度基础边缘高度 锥形基础的边缘高度一般不小于锥形基础的边缘高度一般不小于200mm200mm，也，也不宜大于不宜大于500mm500mm；阶梯形基础的每阶高度，宜为；阶梯形基础的每阶高度，宜为300-500mm300-500mm。2)2)基底垫层基底垫层 通常在底板下浇筑一层素混凝土垫层。垫层厚度通常在底板下浇筑一层素混凝土垫层。垫层厚度一般为一般为100mm100mm两边伸出基础底板不小于两边伸出基础底板不小于50mm50mm，一般为，一般为100mm100mm。3)3)钢筋钢筋 底板受力钢筋直径不应小于底板受力钢筋直径不应小于10mm10m

36、m，间距不大于，间距不大于200mm200mm，也不以小于也不以小于100mm100mm；底板钢筋保护层，当有垫层是不小于；底板钢筋保护层，当有垫层是不小于40mm40mm；无垫层时不宜小于无垫层时不宜小于70mm70mm。4)4)混凝土混凝土 混凝土强度等级不应低于混凝土强度等级不应低于C20C207.7 7.7 扩展基础设计扩展基础设计牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系n2.2.现浇柱下独立基础的构造要求现浇柱下独立基础的构造要求n现浇柱基础中应伸出插筋，插筋在柱内的纵向钢筋连接现浇柱基础中应伸出插筋，插筋在柱内的纵向钢筋连接宜优先采用焊接或机械连接的接头，插筋在基础内应符宜优先采用

37、焊接或机械连接的接头，插筋在基础内应符合下列要求：合下列要求：n1)1)插筋的直径、钢筋种类、根数及其间距应与柱内的纵插筋的直径、钢筋种类、根数及其间距应与柱内的纵向钢筋相同。向钢筋相同。n2)2)插筋锚入基础的长度：插筋锚入基础的长度：n当基础高度当基础高度h h1200mm1200mm时，锚入基础长度应大于锚固时，锚入基础长度应大于锚固长度长度( (钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构) )。n当基础高度当基础高度h h较大时，轴心受压和小偏心受压柱较大时，轴心受压和小偏心受压柱h1200mmh1200mm，大偏心受压柱，大偏心受压柱h1400mmh1400mm，可仅将四角插筋，可仅将四角插筋伸至

38、基础底板钢筋网上，其余插筋只锚固于基础顶面下伸至基础底板钢筋网上，其余插筋只锚固于基础顶面下锚固长度内。锚固长度内。n基础中插筋至少需分别在基础顶面下基础中插筋至少需分别在基础顶面下l00mml00mm和插筋下和插筋下端设置箍筋，且间距不大于端设置箍筋，且间距不大于800mm800mm，基础中箍筋宜筋与，基础中箍筋宜筋与柱中间。柱中间。牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系3.3.墙下条形基础的构造要求墙下条形基础的构造要求墙下钢筋混凝土条形基础按外形不同可分为：墙下钢筋混凝土条形基础按外形不同可分为：1)1)无纵筋板式条形基础无纵筋板式条形基础2)2)有纵筋板式条形基础有纵筋板式条形基础二

39、、扩展基础的计算二、扩展基础的计算1.1.墙下钢筋混凝土条形基础的底板厚度和配筋墙下钢筋混凝土条形基础的底板厚度和配筋 (1)(1)中心荷载作用中心荷载作用若取沿墙长度方向若取沿墙长度方向L=1mL=1m的基础板分析，则：的基础板分析，则：p pn n地基净反力设计值，地基净反力设计值，kPakPa; ;F F上部结构传至地面标高处的荷载设计值，上部结构传至地面标高处的荷载设计值，kN/mkN/m；b b墙下钢筋混凝土条形基础宽度墙下钢筋混凝土条形基础宽度m m。bFlbFpn牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系在在p pn n作用下，将在基础底板内产生弯矩作用下，将在基础底板内产生弯矩M

40、 M和剪力和剪力V VV=pV=pn na a1 1M=pM=pn na a1 12 2/2/2V基础底板根部的剪力设计基础底板根部的剪力设计值，值，kNkNm m；M基础底板根部的弯还设计基础底板根部的弯还设计值值kNkNm mm m ；a1截面截面-至基础边缘距至基础边缘距离。离。牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系1)1)基础底板厚度基础底板厚度基础内部配箍筋和弯筋，故基础底板厚度应满足混凝土的抗剪基础内部配箍筋和弯筋，故基础底板厚度应满足混凝土的抗剪切条件：切条件：V0.7hfth0或h0 V/0.7hft 2)2)基础底板配筋基础底板配筋按下式计算：按下式计算：ysfhMA09

41、. 0牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系（2 2）偏心荷载作用）偏心荷载作用先计算基底净反力的偏心距先计算基底净反力的偏心距e en,0n,0基础边缘处的最大和最小净反力为：基础边缘处的最大和最小净反力为：悬臂根部截面的净反力为：悬臂根部截面的净反力为：min,max,1min,2nnnnppbapp60,bFMen要求beblFpnnn0,max,min,61牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系2.2.柱下钢筋混凝土单独基础底板厚度柱下钢筋混凝土单独基础底板厚度和配筋计算和配筋计算（1 1）中心荷载作用）中心荷载作用1)1)基础底板厚度基础底板厚度07 . 0hafFmthpl牡牡

42、丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系2)2)基础底板配筋基础底板配筋 由于单独基础底板在由于单独基础底板在p p0 0作用下，在两个方向均发生弯曲，作用下，在两个方向均发生弯曲，所以两个方向都要配受力钢筋钢筋面积按两个方向的最所以两个方向都要配受力钢筋钢筋面积按两个方向的最大弯矩分别计算大弯矩分别计算( (图图7.34)7.34)；a.a.柱边柱边-b.b.柱边柱边-c.c.阶梯高度变化处阶梯高度变化处-d.d.阶梯高度变化处阶梯高度变化处-)2()(242ccnIbbalpM)2()(242ccnIIalbbpM)2()(24121bbalpMnIII)2()(24121albbpMnIV牡

43、牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系（2 2）偏心荷载作用）偏心荷载作用偏心受压基础底板厚度和配筋计算与中心受压情况基本相同偏心受压基础底板厚度和配筋计算与中心受压情况基本相同lelbFpnn0,max,61牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系 一般情况下，柱下应首先考虑设置独立基础。若与柱一般情况下，柱下应首先考虑设置独立基础。若与柱荷载较大、各柱荷载差过大、地基承载力低或地基土质变荷载较大、各柱荷载差过大、地基承载力低或地基土质变化较大等情况，可以考虑采用柱下条形基础。化较大等情况，可以考虑采用柱下条形基础。一、地基基础与上部结构相互作用的概念

44、一、地基基础与上部结构相互作用的概念1.1.基本概念基本概念 7.87.8柱下钢筋混凝土条形基础设计柱下钢筋混凝土条形基础设计牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系2.2.相对刚度的影响相对刚度的影响“相对刚度相对刚度”是指是指“上部结构上部结构+ +基础基础”与与地基之间地基之间的刚度比，的刚度比，它在上部结构、基础与地基的共同作用中，起重要影响。它在上部结构、基础与地基的共同作用中，起重要影响。注意：注意：1)1)相对刚度为零相对刚度为零2)2)相对刚度趋于无穷大相对刚度趋于无穷大3.3.工程处理中的规定工程处理中的规定考虑上部结构、基础与地基共同作用下时的工程处理考虑上部结构、基础与地

45、基共同作用下时的工程处理方法可参照以下规定，参照方法可参照以下规定，参照P190P190页。页。二、柱下钢筋混凝土条形基础设计二、柱下钢筋混凝土条形基础设计1.1.柱下钢筋混凝土条形基础的构造要求柱下钢筋混凝土条形基础的构造要求牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系（1 1）外形尺寸）外形尺寸肋梁高度肋梁高度h h翼板厚度翼板厚度h hf f注意：注意：一般柱下条形基础沿梁纵向取等截面。一般柱下条形基础沿梁纵向取等截面。（2 2）钢筋和混凝土）钢筋和混凝土1)1)梁内纵向受力钢筋梁内纵向受力钢筋2)2)箍筋箍筋3)3)底板钢筋底板钢筋4)4)混凝土混凝土牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系

46、系2.2.柱下钢筋混凝土条形基础内力计算方法柱下钢筋混凝土条形基础内力计算方法（1 1）弹性地基梁方法）弹性地基梁方法1)1)基床系数法基床系数法基本假定：基本假定：地基上任意点受的压力强度地基上任意点受的压力强度P P与该点的地基沉降与该点的地基沉降s s成成比：比：P=kP=ks s适用条件：适用条件：抗剪强度很低的半液态土抗剪强度很低的半液态土( (如淤泥、软粘土等如淤泥、软粘土等) )地基地基或塑性区相对较大土层上的柔性基础，采用该方法比较合适。或塑性区相对较大土层上的柔性基础，采用该方法比较合适。此外，厚度不超过梁或板的短边宽度之半的薄压缩层地基此外，厚度不超过梁或板的短边宽度之半的

47、薄压缩层地基( (如薄如薄的破碎岩层的破碎岩层) )上的柔性基础也适于该方法。上的柔性基础也适于该方法。2)2)半无限弹性体法半无限弹性体法基本假定：基本假定：假定地基为半无限弹性体，将柱下条形基础作为放假定地基为半无限弹性体，将柱下条形基础作为放在半无限弹性体表面上的梁，当荷载作用在半无限弹性体表面在半无限弹性体表面上的梁，当荷载作用在半无限弹性体表面时，某点的沉降不仅与作用在该点上的压力大小有关，同时也时，某点的沉降不仅与作用在该点上的压力大小有关，同时也和邻近处作用的荷载有关。和邻近处作用的荷载有关。牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系适用条件：适用条件：用于压缩层深度较大的一般土层

48、上的柔性基础，用于压缩层深度较大的一般土层上的柔性基础，并要求地基土的弹性模量和伯松比值较为准确。当作用于并要求地基土的弹性模量和伯松比值较为准确。当作用于地基上的荷载不很大，地基处于弹性变形状态时，用这种地基上的荷载不很大，地基处于弹性变形状态时，用这种方法计算才较符合实际。方法计算才较符合实际。（2 2）简化的内力计算方法）简化的内力计算方法1)1)倒梁法倒梁法基本假定：基本假定：地基压力分布呈直线或平面分布，其重心与作地基压力分布呈直线或平面分布，其重心与作用与板上的荷载合力作用线相重合。用与板上的荷载合力作用线相重合。适用条件：适用条件：建筑地基规范建筑地基规范规定，若地基较均匀，上部

49、规定，若地基较均匀，上部结构刚度较好，荷载分布较均匀，且条形基础梁的高度大结构刚度较好，荷载分布较均匀，且条形基础梁的高度大于于1/61/6柱距时，地基反力可按直线分布，条形基础量的内力柱距时，地基反力可按直线分布，条形基础量的内力可按连续梁计算；此时边跨跨中弯矩及第一支座的弯矩值可按连续梁计算；此时边跨跨中弯矩及第一支座的弯矩值宜乘以宜乘以1.21.2的系数。的系数。牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系内力计算：内力计算：a.a.按偏心受压计算，按偏心受压计算，b.b.将柱底视为不动铰支座。以地基净反力为荷载，按多跨将柱底视为不动铰支座。以地基净反力为荷载，按多跨连续梁方法求得梁的内力。

50、连续梁方法求得梁的内力。c.c.倒梁法求得的支座反力可能会不等于原先用于基底净反倒梁法求得的支座反力可能会不等于原先用于基底净反力的竖向柱荷载。如下例力的竖向柱荷载。如下例7.117.11中的中的c c支座的反力支座的反力(1660kN)(1660kN)比原来的竖向往荷载比原来的竖向往荷载(1754kN)(1754kN)减少了减少了94kN94kN。这即可理解。这即可理解为上部结构的整体刚度对基础整体弯曲的抑制作用。使为上部结构的整体刚度对基础整体弯曲的抑制作用。使柱荷载的分布均匀化；也反映了倒梁法计算所得的支座柱荷载的分布均匀化；也反映了倒梁法计算所得的支座反力与基底反力不平衡的这一主要缺点

51、。对此、实践中反力与基底反力不平衡的这一主要缺点。对此、实践中有采用所谓有采用所谓“基底反力局部调整法基底反力局部调整法”，即：可将支座处，即：可将支座处的不平衡力均匀分布在本支座两侧各的不平衡力均匀分布在本支座两侧各1/31/3跨度范围内，跨度范围内，从而将地基反力调整为台阶状，再按倒梁计算出内力后从而将地基反力调整为台阶状，再按倒梁计算出内力后叠加。叠加。WMblFpiimaxmin牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系2)2)剪力平衡法剪力平衡法n假定地基反力按直线分布基础上所有的作用假定地基反力按直线分布基础上所有的作用力都已确定，可按静力平衡条件力都已确定，可按静力平衡条件( (剪

52、力平衡剪力平衡) )计算出任意截面计算出任意截面i i上的弯矩上的弯矩M Mi i和剪力和剪力v vi i。n剪力平衡法未考虑地基基础与上部结构的相剪力平衡法未考虑地基基础与上部结构的相互作用，因而在荷载和直线分布的基底反力互作用，因而在荷载和直线分布的基底反力作用下产生整体弯曲。与其它方法比较，这作用下产生整体弯曲。与其它方法比较，这样计算所得的基础不利截面上弯短绝对值一样计算所得的基础不利截面上弯短绝对值一般较大。但此法只宜用于上部为柔性结构、般较大。但此法只宜用于上部为柔性结构、且自身刚度较大的条形基础以及联合基础。且自身刚度较大的条形基础以及联合基础。牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程

53、程系系筏板基础有平板式、梁板式两种类型筏板基础有平板式、梁板式两种类型一、构造要求一、构造要求1.1.混凝土强度等级要求混凝土强度等级要求2.2.筏形基础的厚度筏形基础的厚度3.3.梁板式筏形基础的底板和基础梁配筋要求梁板式筏形基础的底板和基础梁配筋要求4.4.地下室底层柱、剪力墙与梁板式筏形基础的基础梁连接地下室底层柱、剪力墙与梁板式筏形基础的基础梁连接时的要求时的要求二、筏形基础的结构和内力计算二、筏形基础的结构和内力计算对单栋建筑物，在地基土比较均匀的条形下，在荷载效应对单栋建筑物，在地基土比较均匀的条形下，在荷载效应准永久组合下的偏心距准永久组合下的偏心距e e宜符合下式要求：宜符合下

54、式要求：AWe/1 . 07.97.9筏形基础设计筏形基础设计牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系（1 1）简化计算方法）简化计算方法”倒楼盖倒楼盖”法法对于矩形筏形基础，基地反力可按下列偏心受压公式进行对于矩形筏形基础，基地反力可按下列偏心受压公式进行简化计算：简化计算：式中式中: :（2 2）结构承载力计算）结构承载力计算1)1)梁板式筏形基础梁板式筏形基础a.a.冲切承载力计算冲切承载力计算当底板区格为矩形双向板式，当底板区格为矩形双向板式，底板受冲切所需的有效厚度底板受冲切所需的有效厚度h h0 0GFMeGFMexyyx;)661 (1max2min,belelbGFyxpPpp

55、47 . 04)()(2121210thpnnnnnnfplplllllh07 . 0hufFmthpl牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系b.b.剪切承载力计算剪切承载力计算梁板式筏形基础底板受剪切承载力应符合下式要求：梁板式筏形基础底板受剪切承载力应符合下式要求：2)2)平板式筏形基础平板式筏形基础a.a.冲切承载力计算冲切承载力计算柱的冲切临界截面的最大剪应力柱的冲切临界截面的最大剪应力内筒的冲切承载力内筒的冲切承载力max0max/0.70(0.4 1.2/)lmsunbABsshptF u hMcIf 002)2(7 . 0hhlfVnths/7 . 0/0thpmlfhuF牡牡

56、丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系内筒的冲切临界截面的最大剪应力内筒的冲切临界截面的最大剪应力b.b.剪切承载力计算剪切承载力计算验算距内筒或柱边缘验算距内筒或柱边缘h h0 0处的筏板剪切承载力：处的筏板剪切承载力：/7 . 0maxthf07 . 0hbfVwths牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系 过量的地基变形将使建筑物损坏或影响其使用功能；特别过量的地基变形将使建筑物损坏或影响其使用功能；特别是建在软弱地基以及软硬不均匀等不良地基上的建筑物，如果是建在软弱地基以及软硬不均匀等不良地基上的建筑物，如果处理不当，将更容易因不均匀沉降而开裂损坏。处理不当，将更容易因不均匀沉降而开裂

57、损坏。单独从基础设计考虑，其单独从基础设计考虑，其解决方法解决方法1.1.采用柱下条形基础、筏基和箱基等结构刚度较大、整体性较采用柱下条形基础、筏基和箱基等结构刚度较大、整体性较好的浅基础；好的浅基础；2.2.采用桩基或其它深基础；采用桩基或其它深基础；3.3.采用各种地基处理方法。采用各种地基处理方法。但是：但是：以上三种方法往往造价偏高，桩基及其它深基础和许多以上三种方法往往造价偏高，桩基及其它深基础和许多地基处理方法还需要具备一定的施工条件，特定情况下可能难地基处理方法还需要具备一定的施工条件，特定情况下可能难以实施，甚至单纯从地基基础方案的角度出发难以解决问题。以实施，甚至单纯从地基基

58、础方案的角度出发难以解决问题。因此，我们可以考虑从地基、基础、上部结构相互作用的观点因此，我们可以考虑从地基、基础、上部结构相互作用的观点出发，综合选择合理的建筑、结构、施工方案和措施，降低对出发，综合选择合理的建筑、结构、施工方案和措施，降低对地基基础处理的要求和难度，同样达到减轻房屋不均匀沉降损地基基础处理的要求和难度，同样达到减轻房屋不均匀沉降损害的预期目的。害的预期目的。7.107.10减轻不均匀沉降损害的措施减轻不均匀沉降损害的措施牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系一、建筑措施一、建筑措施1.1.建筑物体型力求简单建筑物体型力求简单a.a.平面形状简单，如：用平面形状简单，如：

59、用“一一”字形建筑物；字形建筑物；b.b.立面体型变化不宜过大，砌体承重结构房屋高差不宜超过立面体型变化不宜过大，砌体承重结构房屋高差不宜超过1-21-2层层牡牡丹丹江江大大学学建建筑筑工工程程系系2.2.控制建筑物长高比及合理布置纵横墙控制建筑物长高比及合理布置纵横墙 纵横墙的连结和房屋的楼纵横墙的连结和房屋的楼( (屋屋) )面共同形成了砌体承重结构的面共同形成了砌体承重结构的空间刚度。当砌体承重房屋长高比空间刚度。当砌体承重房屋长高比( (建筑物长度或沉降单元长度建筑物长度或沉降单元长度与自基底面算起的总高度之比与自基底面算起的总高度之比) )较小时。建筑物的整体刚度好，较小时。建筑物的

60、整体刚度好，能较好地防止不均匀沉降的危害。相反，长高比大的建筑物整体能较好地防止不均匀沉降的危害。相反，长高比大的建筑物整体刚度小，纵墙很容易因挠曲变形过大而开裂。刚度小，纵墙很容易因挠曲变形过大而开裂。根据调查认为，根据调查认为，二层以上的砌体承重房屋。当预估的最大沉降量二层以上的砌体承重房屋。当预估的最大沉降量超过超过120mm120mm时，长高比不宜大于时，长高比不宜大于2.52.5；对于平面简单，内外墙贯通，；对于平面简单，内外墙贯通，横墙间隔较小的房屋，长高比的限制可放宽至不大于横墙间隔较小的房屋，长高比的限制可放宽至不大于3.03.0。不符。不符合上述条件时合上述条件时, ,可考虑