天然地基上浅基础

天然地基上浅基础第1页/共59页天然地基：未经人工处理就可以满足设计要求的地基称为天然地基。浅基础：(1)指一般埋深小于5m，不需要专门的施工机械施工。(2)不考虑侧面摩擦力，只考虑基础底面以下土的承载力的基础。天然地基上的浅基础由于埋深浅，施工方便，技术简单，造价经济，是设计人员首先考虑的基础形式。2第2页/共59页

F

MH地面浅基础示意图dhb配筋地基浅基础地基验算软弱下卧层验算浅基础指一般埋深小于5m，不需要专门的施工机械施工，只考虑基础底面以下土的承载力的基础。3第3页/共59页FQcQpQs上部结构桩群承台群桩基础桩基础示意图深基础：埋深>5m特殊方法施工考虑侧壁阻力作用4第4页/共59页深基础：将荷载传递到下部好土层,承载力高。新加坡发展银行,四墩,每墩直径7.3m大直径钻孔桩风化砂岩及粉砂岩部分风化及未风化泥岩桩基础5第5页/共59页人工地基：如果地基软弱，承载力不能满足设计要求，则需要对地基进行加固处理（例如换填垫层、排水固结等），称为人工地基。软土6第6页/共59页7.1.1地基基础设计等级02规范：根据地基复杂程度,建筑物规模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,将地基基础设计分为三个设计等级,设计时应根据具体情况按表选用

。设计等级建筑和地基类型甲级重要的工业和民用建筑物30层以上的高层建筑体型复杂，层数相差超过10层的高低层连成一体建筑物大面积的多层地下建筑物（如地下车库、商场、运动场等）对地基变形有特殊要求的建筑物复杂地质条件下的坡上建筑物（包括高边坡）对原有工程影响较大的新建建筑物场地和地基条件复杂的一般建筑物位于复杂地质条件及软土地区的二层及以上地下室的基坑工程乙级除甲、丙级以外丙级场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物；次要的轻型建筑物7第7页/共59页7.1.2地基与基础设计规定7.1.2.1地基基础的设计原则地基应具有足够的强度。因此，在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，满足承载力要求。地基不发生过大的变形。控制地基的变形，使之不超过建筑物的地基变形允许值。地基与基础的整体稳定有足够保证。基础要有足够的强度、刚度和耐久性。8第8页/共59页7.1.2.2地基基础的设计规范《建筑地基基础设计规范》，GB50007-2002(1)地基承载力必须计算(2)甲级、乙级必须计算地基变形(3)丙级一般不计算地基变形(4)稳定性计算（水平荷载较大、基坑工程）(5)抗浮计算（地下水埋藏较浅、建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题）9第9页/共59页1)荷载种类：永久荷载（恒荷载）：（1）不随时间变化(自重）；（2）变化与均值比可忽略（设备）；（3）单调变化并趋于极值（正常水压力）：结构及基础自重、固定设备重量、土压力、正常稳定水位的水压力可变荷载（活荷载1）：变化与均值比不可忽略：屋面、楼面、吊车、雪、风荷载偶然荷载（特殊荷载、活荷载2）：在结构使用期间不一定出现，一旦出现其值很大，持续时间很短：地震、撞击、爆炸。7.1.3基础设计的荷载计算10第10页/共59页2)荷载的代表值(1)标准值（characteristicvalue）：荷载的基本代表值，为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值（例如均值，中值或某个分位值）。(2)荷载设计值（designvalueofload）

为荷载代表值与荷载分项系数的乘积。荷载S＝代表值分项系数（大于1）抗力R＝代表值/分项系数（大于1）荷载规范中给出4种代表值：标准值、组合值、准永久值。结构构件或材料承受作用效应的能力。抗力：结构构件或材料承受作用效应的能力。11第11页/共59页FMFFHFMH3)基础上荷载及荷载效应上部结构F、M、H：结构自重屋面荷载楼面荷载活荷载基础自重G：设计地面高程（内外地面平均值）荷载效应：指在一定的外荷载作用下，在一定设计对象中的作用：轴力、水平力、力矩··12第12页/共59页4)荷载组合：按极限状态设计时，为保证结构的可靠性对于同时出现的各种荷载设计值的规定。基本组合：承载能力极限状态设计时，永久作用与可变作用的组合；（分项系数）偶然组合：承载能力极限状态设计时，（永久作用）＋（可变作用）＋（一个偶然作用）的组合；（大于基本组合）标准组合：正常使用极限状态设计时，采用标准值，（或组合值）为荷载代表的组合；准永久组合：正常使用极限状态设计时，对于可变荷载，采用准永久值为荷载代表的组合.13第13页/共59页民用建筑楼面均布活荷载的各种代表值类别标准值(kN/m2)组合值系数c频遇值系数f准永久值系数q住宅、宿舍、办公楼教室、实验室、会议室2.00.70.50.70.40.5食堂、餐厅2.50.70.70.5礼堂、剧场、影院3.00.70.50.3商店、车站、机场大厅3.50.70.70.5健身房、舞厅4.00.70.70.5书库、档案库5.00.90.90.814第14页/共59页分项系数《建筑结构荷载规范》GB50009-2001，3.2.5条，规定：1、永久荷载：1）对结构不利时，1.2（可变荷载控制）；1.35（永久荷载控制）；2）对结构有利时，一般取1。2、可变荷载：一般取1.4。15第15页/共59页规范GB50007-2002中的规定16第16页/共59页（一）按地基承载力确定基础底面积及埋深，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标准组合。承载力采用特征值。组合值系数c17第17页/共59页（二）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的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。准永久值系数q18第18页/共59页（三）在确定基础或承台高度、支挡结构高度、计算它们的内力、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，采用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。

19第19页/共59页（四）计算挡土墙、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：组合值系数c20第20页/共59页7.1.3浅基础设计内容与步骤No结构、地质和环境资料基础结构类型、建筑材料地基承载力、荷载和基础初步尺寸基础的结构和构造设计基础设计图、施工图、预算书确定持力层、基础埋深

验算承载力、变形和稳定基坑设计21第21页/共59页7.2浅基础的类型Fbtb0h07.2.1无筋扩展基础（刚性基础）--Rigidfoundation

（1）定义：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且不需配置钢筋的墙下条形基础或柱下独立基础。（2）特点：抗压性能较好，而抗拉和抗剪性能较差。（因而基础需要非常大的截面抗弯刚度，因此过去习惯叫“刚性基础”）22第22页/共59页砖基础是应用最广泛的一种刚性基础23第23页/共59页三合土基础用石灰、砂、骨料（矿渣、碎砖或碎石）组成毛石基础易于就地取材,价格低24第24页/共59页灰土基础与混凝土基础25第25页/共59页7.2.2扩展基础（也叫柔性基础）（1）定义：钢筋混凝土基础可用扩大基础底面积的方法来满足地基承载力的要求，而不必增加基础埋深。包括钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础。（2）特点：抗弯（拉）和抗剪性能均较好。

附图26第26页/共59页7.2.2扩展基础（也叫柔性基础）7.2.2.1墙下钢筋混凝土条形基础。

27第27页/共59页7.2.2扩展基础（也叫柔性基础）7.2.2.2柱下钢筋混凝土独立基础

28第28页/共59页按基础的结构形式分类

（1）独立基础：也叫单独基础，指局部或整个结构物下的无筋或配筋的单个基础。（2）条形基础：指基础长度远远大于其宽度的一种基础形式。Stripfoundation29第29页/共59页7.2.3柱下条形基础当地基软弱或上部结构传下来的荷载较大时采用。是柱下单独基础的推广。柱下条形基础柱下交梁基础30第30页/共59页7.2.4筏形基础当上部结构传下来的荷载很大而且地基软弱，当采用柱下交梁基础也不能满足需要时。是柱下交梁基础的推广。底板筏(板)形基础底板外墙内墙箱形基础31第31页/共59页7.2.5壳体基础第7章浅基础设计由正圆锥形及其组合形式构成，以承受压应力为主的基础。施工困难。32第32页/共59页7.2.7岩层锚杆基础直接建在基岩上的基础。目的是为了使基础与基岩连成整体，提高抗倾能力。图33第33页/共59页按基础材料分类类型所用材料优点缺点适用性砖基础砖就地取材、价格较低、施工方便强度及抗冻性较差用于干燥和温暖地区三合土基础石灰：砂：碎砖或碎石就地取材、价格较低、施工方便不宜浸水地下水位较低的<=4层民用建筑灰土基础石灰：粘性土就地取材、价格较低、施工方便不宜浸水地下水位较低的<=5层民用建筑毛石基础强度较高而未风化的毛石就地取材、价格较低、施工方便宽高>=400,尺寸相对较大<=7层建筑毛石砼基础（+30%毛石）混凝土强度耐久性抗冻性都较好水泥用量较大,造价相对较高<=7层建筑钢筋砼基础钢筋+混凝土强度大，抗弯性能良好，尺寸较小造价相对较高荷载较大或持力层较软弱砖，石料，混凝土，钢筋混凝土，灰土，三合土。34第34页/共59页常用浅基础类型比较（按构造分类）类型所用材料优点缺点适用性单独基础砖石、砼、钢筋砼施工方便，造价较低抗变形较差，承载力较低用于低层建筑条形基础砖、毛石、三合土和灰土；柱下用钢筋砼施工方便，造价较低抗变形较差，承载力较低用于低层建筑柱下十字形基础钢筋砼整体刚度较大，抗变形较好，可减少不均匀沉降水泥和钢材用量较大，造价较高用于荷载较大的高层建筑片筏基础钢筋砼整体刚度更大，抗变形更好，可减少不均匀沉降，水泥和钢材用量较大，造价较高地基软弱，受荷较大的高层建筑箱形基础钢筋砼整体刚度很大，抗变形很好，可有效减少不均匀沉降水泥和钢材用量大，造价高地基软弱，受荷很大的高层（超高层）建筑35第35页/共59页基础选用的基本原则：

技术、经济、环境综合比较与论证安全适用：因地制宜；技术先进：承载力，沉降；经济合理：节省、工期、综合因素；保护环境：无（少）污染。第7章浅基础设计36第36页/共59页7.3基础埋置深度的确定

定义：

一般指基础底面至(室外)天然地坪面的距离。埋深dF地基基础天然地面持力层37第37页/共59页7.3基础埋置深度的确定原则：在满足承载力的条件下尽量浅埋，节省投资。基本要求：除岩石以外，D大于50cm（表土扰动，植物，冻融，冲蚀）。基础顶距离表土大于10cm，便于周围排水沟的布置。桥要求在冲刷深度以下。河堤，防洪墙基础同理。其它影响因素

38第38页/共59页7.3基础埋置深度的选择

第7章浅基础设计7.3.1建筑物用途及基础构造地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便于维修；当遇有地下室，设备基础时，需局部或整体加深，如电梯井基础。F有地下管道时埋深d39第39页/共59页对于墙基础，可沿墙长底面做成台阶式。40第40页/共59页7.3基础埋置深度的选择

第7章浅基础设计7.3.2基础上荷载大小及其性质主楼与裙房，高度不同，荷载大小也不同，基础埋深也不一定相同。主楼一般是深基础，裙房可能是浅基础；对于承受水平荷载的基础，必须具有足够的埋置深度来获得足够的侧向抗力。如：地震区，除岩石地基外，天然地基的筏形和箱形基础埋深不宜小于建筑物高度的1/15。抗滑桩的嵌固深度，在岩质地层中不少于桩总长的1/4，土质地层中，不小于1/3。41第41页/共59页7.3基础埋置深度的选择（续）

7.3.3

工程地质条件第7章浅基础设计土层分布情况

(1)浅基础还是深基础(桩基础)(2)天然地基还是人工地基好土或岩石在满足其他要求下尽量浅埋I软土(很深)只有低层房屋可用,否则处理II好土软土尽量浅埋但是如h1太小就为II种情况h1III软土好土根据施工难易程度、造价等进行方案比较。IV42第42页/共59页7.3.3

工程地质条件

（续）

第7章浅基础设计土坡坡顶处基础的最小埋深ad条形基础矩形基础43第43页/共59页7.3.3

水文地质条件基底宜在地下水位以上。一是便于施工；二是因为水对基础有一定的侵蚀性；

；基坑排水，基坑围护等施工时，需要防止出现流砂、涌土的现象。有承压水时，防止承压水顶破基底。所以坑底和承压含水层之间要留一定的厚度h0，也叫槽底安全厚度。44第44页/共59页7.3基础埋置深度的选择

7.3.4相邻建筑物的影响第7章浅基础设计新建筑物基础的埋深不宜大于旧建筑物基础的埋深；如不满足第1条要求则L/H=1~2否则要求支护，并且要严格限制支护的水平位移LH相邻基础的埋深45第45页/共59页7.3基础埋置深度的选择

7.3.5地基冻融条件第7章浅基础设计（1）冻胀的影响冻胀产生的上抬力大于作用在基底的竖向力，会引起建筑物开裂甚至破坏；土层解冻时，土中的冰晶体融化，使土软化，含水量增加，强度降低，将产生附加沉降《地基规范》把冻胀性分为五类：不冻胀Ⅰ；弱冻胀Ⅱ；冻胀Ⅲ；强冻胀Ⅳ；特强冻胀Ⅴ46第46页/共59页7.3.5地基冻融条件第7章浅基础设计《地基规范》把冻胀性分为五类：不冻胀Ⅰ；弱冻胀Ⅱ；冻胀Ⅲ；强冻胀Ⅳ；特强冻胀Ⅴ47第47页/共59页（2）考虑冻胀的基础埋深第7章浅基础设计dminzdz0hmax

dmin——基础最小埋深；Zd——设计冻深；

Zo——标准冻深（“中国季节性冻土标准冻深线图”，或不小于已10年实测最大冻深的平均值）；北京1.0m，哈尔滨2.0m，满洲里2.5－3.0m。

hmax——容许残留冻土层最大深度。48第48页/共59页dminzd-hmaxdmin——设计最小埋深；

Zd——设计冻深；hmax——容许残留冻土层最大深度，按表取值（2）考虑冻胀的基础埋深（续）第7章浅基础设计49第49页/共59页第7章浅基础设计zd=z0zs

zw

zeZd：设计冻深Z0：

标准冻深；zs：土类别的影响系数[1，1.4]；zw：土冻胀性的影响系数[0.8，1]；ze：环境影响系数[0.9，1]。50第50页/共59页Z0:标准冻结深度是地区多年实测最大冻结深度的平均值地形地理条件：洼地，岗地；干湿（含水量）；土的类型，冻结深度有差别城市热岛效应，管线与地下工程。北京1.0m哈尔滨2.0m满洲里2.5－3.0m第7章天然地基上浅基础51第51页/共59页我国标准冻深图52第52页/共59页土的类别土的类别影响系数zs粘性土1.00细砂、粉砂、粉土1.20中、粗、砾砂1.30碎石土1.40zs土的类别影响系数由于粘性土孔隙比大，含水量高，热容量高，冻深小。53第53页/共59页地基土的冻胀性土冻胀性影响系数zw

不冻胀1.00弱冻胀0.95冻胀0.90强冻胀0.85特强冻胀0.80zw：土冻胀性的影