《基础工程》 课件全套 刘汉东 第1-7章 绪论；天然地基上浅基础的常规设计- 特殊土地基

基础工程第一章绪论

绪论地基与基础的基本概念知识点重点基础工程设计满足的基本条件基础工程设计满足的基本条件基础工程设计的重要性与意义基础工程学发展概况本课程的特点与学习要求

绪论—

1.地基与基础的基本概念上部结构基础地基浅基础（d＜5m）深基础（d≥5m）天然地基人工地基★地基天然地基：未经加固处理的天然地基，有土质、岩石及特殊土地基人工地基：用换土、夯实、化学加固、加筋技术等方法治理后的地基

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1.地基与基础的基本概念★地基天然地基：未经加固处理的天然地基，有土质、岩石及特殊土地基。人工地基：用换土、夯实、化学加固、加筋技术等方法治理后的地基。

绪论—

1.地基与基础的基本概念浅基础

绪论—

1.地基与基础的基本概念深基础

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2.基础工程设计满足的基本条件强度要求变形要求稳定要求高层建筑是由三个因素中哪个因素起控制作用，小型建筑是由哪个因素起控制作用，为什么？基本条件

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3.基础工程设计的重要性与意义（1）重要性与意义

基础工程勘察、设计和施工质量的好坏将直接影响建筑物的安全、经济和正常使用。①施工难度大，基础工程施工常在地下或水下进行，需挡土挡水；②造价和工期所占比例大；③隐蔽工程，一旦失事，损失巨大，补救十分困难。

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3.基础工程设计的重要性与意义（2）工程失事实例事故：1913年9月装谷物，10月17日装了31822Ｔ谷物时，1小时竖向沉降达30.5cm24小时倾斜26°53ˊ西端下沉7.32m

东端上抬1.52m上部钢混筒仓完好无损概况：长59.4m，宽23.5m，高31.0m，共65个圆筒仓。钢混筏板基础，

厚61cm，埋深3.66m。1911年动工，1913年完工，自重20000T。加拿大特朗斯康谷仓

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3.基础工程设计的重要性与意义（2）工程失事实例原因：地基土事先未进行调查，据邻近结构物基槽开挖取土试验结果，计算地基承载力应用到此谷仓。1952年经勘察试验与计算，地基实际承载力小于破坏时的基底压力。因此，谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动。处理：事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用388个50t千斤顶以及支撑系统，把仓体逐渐纠正过来，其位置比原来降低了４米。

加拿大特朗斯康谷仓

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3.基础工程设计的重要性与意义（2）工程失事实例1964年日本新泻(Niigata)地震地基的大面积液化滑坡

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3.基础工程设计的重要性与意义（2）工程失事实例目前：塔向南倾斜，南北两端沉降差1.80m，塔顶离中心线已达5.27m，倾斜5.5°1360：再复工，至1370年竣工，全塔共8层，高度为55m1272：复工，经6年，至7层，高48m，再停工1178：至4层中，高约29m，因倾斜停工1173：动工原因：地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层，模量较低，变形较大。1590:

伽利略在此塔做落体实验

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3.基础工程设计的重要性与意义（2）工程失事实例1838-1839：挖环形基坑卸载1933-1935：基坑防水处理

基础环灌浆加固1990年1月:

封闭1992年7月：加固塔身，用压重法和取土法进行地基处理目前:

已向游人开放。

处理措施比萨斜塔

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3.基础工程设计的重要性与意义（2）工程失事实例2009年6月27日清晨，上海闵行区“莲花河畔景苑”小区内一栋在建的13层住宅楼倒塌。“楼脆脆”

绪论—

3.基础工程设计的重要性与意义（2）工程失事实例事发楼盘前方开挖基坑4.6m，北侧短时间内堆土高达10m，两侧压力差导致10cm左右位移，对PHC桩产生过大偏心弯矩，引起楼房倾覆。“楼脆脆”

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3.基础工程设计的重要性与意义（2）工程失事实例基坑工程是个临时工程，安全储备较小，造价较高，一般不愿投入较多资金，一旦出现事故，造成的经济损失和社会影响往往十分严重。2005年广州海珠广场—海员宾馆

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4.基础工程学发展概况河姆渡文化遗址的木桩基础

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4.基础工程学发展概况屹立千年的赵州桥（石础）

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4.基础工程学发展概况钱塘江大桥（沉箱基础）

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4.基础工程学发展概况上海中心大厦主楼工程桩采用钻孔灌注桩（后注），总桩数955根，单桩直径达1米、埋深86米，单桩承载力达到2800吨。主楼基坑开挖面积达11500平方米，开挖深度将达到31米左右。

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4.基础工程学发展概况高铁基础工程：严格控制沉降与不均匀沉降--采用嵌岩桩或长桩

分析计算与监测

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4.基础工程学发展概况杭州湾跨海大桥：全桥采用钢管桩5462根，桩径1.5m~1.6m，最长89m。需按超长桩设计，并应防腐设计。

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4.基础工程学发展概况润杨大桥北锚碇：矩形地下连续墙基础（69m×55m）

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5.本课程特点和学习要求特点：本课程涉及工程地质学、土力学、结构设计和施工等学科领域，综合性、理论性和实践性很强。学习要求：★掌握地基基础设计计算及地基处理的基本原理和方法★对一般工程的地基基础具有设计和施工管理能力★对常见的基础工程事故作出合理的分析和评价

绪论—

5.本课程特点和学习要求参考规范建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）岩土规程勘察规范（GB50021-2009）混凝土结构设计规范（GB50010-2010）《桩基工程手册》、《基坑工程手册》其他地方规范基础工程第二章天然地基上浅基础的常规设计知识要点基础结构构造要求基础埋置深度选择地基承载力的确定方法浅基础的设计计算第二章浅基础阶形独立基础浅基础设计步骤第二章浅基础—概述No建筑物的型式、功能与上部结构荷载资料地基基础方案比较地基强度验算、变形验算与稳定性验算编制施工说明、绘制施工图拟定基础型式及平面布置现场勘察与室内试验资料场地施工技术条件确定基础埋深确定地基承载力确定基础底面尺寸计算上部结构传递荷载基础结构设计（剖面尺寸及配筋）计算地基净反力第二章浅基础—2.地基、基础与上部结构的相互作用共同工作的概念常规分析方法：常规的建筑结构设计总是把上部结构、基础与地基三者作为彼此离散独立结构单元进行力学分析的。

上部结构基础地基

1.

分析时把框架分离出来后将底层柱脚固定(或铰接于不沉降的基础)，如图(b)，从而计算在荷载作用下的框架内力。2.

把与求得柱脚反力相等但方向相反的力系作为基础荷载(如图(c))，从而按直线分布假设计算基底反力，这样就不难求得基础截面内力了。3.

进行地基计算时，则将基底反力反向施加于地基(如图(d))，并作为柔性基础(不考虑基础刚度)来验算地基承载力和基础沉降。常规分析方法Fb上部结构柱脚反力c-FP基础基础荷载基底反力d-P第二章浅基础—2.地基、基础与上部结构的相互作用

常规分析方法的缺点

地基、基础和上部结构沿接触点(面)分离后，虽然要求满足静力平衡条件，但却完全忽略了三者之间受荷前后的变形连续性。其实，地基、基础和上部结构三者是相互联系成整体来承担荷载而发生变形的。这时，三部分都将按各自的刚度对变形产生相互制约的作用，从而使整个体系的内力(包括柱脚和基底的反力)和变形(包括基础沉降)发生变化。显然，当地基软弱、结构物对不均匀沉降敏感时，上述常规分析结果与实际情况的差别就愈大。第二章浅基础—2.地基、基础与上部结构的相互作用

共同工作概念第二章浅基础—2.地基、基础与上部结构的相互作用地基基础上部结构

是指地基、基础和上部结构之间必须同时满足静力平衡和变形协调两个条件为前提。但“合理设计”还处于研究阶段。合理分析第二章浅基础—2.地基、基础与上部结构的相互作用第二章浅基础—3.基础设计的基本规定地基基础设计等级划分设计等级建筑和地基类型甲级重要的工业与民用建筑30层以上的高层建筑体型复杂，层数相差超过10层的高低层相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二层以上地下室的基坑工程开挖深度大于15m的基坑工程周边环境条件复杂，环境保护要求高的基坑工程乙级除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物除甲级、丙级意外的基坑工程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；次要的轻型建筑物非软土地区且场地地质条件简单、基坑周边环境条件简单、环境保护要求不高且开挖深度小于5.0m的基坑工程地基基础设计规定—一般规定变形控制地基的特征变形量不超过规范允许值。强度防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性方面，应有足够的安全度。其他满足基础结构的强度、刚度和耐久性。（上部结构的其他要求）第二章浅基础—3.基础设计的基本规定第二章浅基础—3.基础设计的基本规定可不作地基变形计算设计等级为丙级的建筑物范围地基主要受力层情况地基承载力特征值fak(kPa)80≤fak<100100≤fak<130130≤fak<160160≤fak<200200≤fak<300各土层坡度(%)≤5≤10≤10≤10≤10建筑类型砌体承重结构、框架结构(层数)≤5≤5≤6≤6≤7单层排架结构(6m柱距)单跨吊车额定起重量(t)10-1515-2020-3030-5050-100厂房跨度(m)≤18≤24≤30≤30≤30多跨吊车额定起重量(t)5-1010-1515-2020-3030-75厂房跨度(m)≤18≤24≤30≤30≤30烟囱高度(m)≤40≤50≤75≤100水塔高度(m)≤20≤30≤30≤30容积(m3)50-100100-200200-300300-500500-1000第二章浅基础—4.浅基础的类型及其适应条件刚性基础：由砖、块石、毛石、素混凝土、三合土（石灰、砂和骨料）和灰土等材料建造的墙下条形基础或柱下独立基础。这些材料虽有较好的抗压性能，但抗拉、抗剪强度不高。结构设计时通过控制材料强度等级和台阶宽高比来确定基础的截面尺寸。每一台阶均应满足宽高比允许值要求刚性基础的构造要求当基础宽度确定时，基础高度满足下式要求当基础高度确定时，基础宽度满足下式要求第二章浅基础—4.浅基础的类型及其适应条件刚性基础的构造要求基础材料质量要求台阶宽高比的允许值pk≤100100<pk≤200200<pk≤300混凝土基础C15混凝土1:1.001:1.001:1.25毛石混凝土基础C15混凝土1:1.001:1.251:1.50砖基础砖不低于MU10、砂浆不低于M51:1.501:1.501:1.50毛石基础砂浆不低于M51:1.251:1.50—灰土基础体积比为3:7或2:8的灰土，其最小干密度：粉土1.55t/m3粉质粘土1.50t/m3粘土1.45t/m31:1.251:1.50—三合土基础体积比1:2:4～1:3:6(石灰：砂：骨料)，每层约虚铺220mm，夯至150mm1:1.501:2.00—无筋扩展基础台阶宽高比的允许值第二章浅基础—4.浅基础的类型及其适应条件刚性基础的构造要求安全不安全安全浪费第二章浅基础—4.浅基础的类型及其适应条件独立基础:柱下或墙下,土质较好独立基础的主要受力层深度

1.5bspreadfoundation第二章浅基础—4.浅基础的类型及其适应条件阶形独立基础第二章浅基础—4.浅基础的类型及其适应条件锥形独立基础墙下或柱下条形基础柱下:一般是土质差,将两侧单独基础相连Stripfoundation条形基础的主要受力层深度

3.0b第二章浅基础—4.浅基础的类型及其适应条件十字交叉基础柱下:土质更差,或荷载很大,四面基础相连纵向条形基础横向条形基础CrossStripfooting第二章浅基础—4.浅基础的类型及其适应条件筏形基础土质更差，单独基础联成整体用于游泳馆、地下室、大型储液结构（如油库）Matfoundation第二章浅基础—4.浅基础的类型及其适应条件筏形基础第二章浅基础—4.浅基础的类型及其适应条件箱形基础由底板、墙和顶板形成的空间整体结构，整体性更好。

用于荷载大、地基较弱的情况，地震区高层建筑宜优先考虑采用底板外墙内墙柱顶板第二章浅基础—4.浅基础的类型及其适应条件第二章浅基础—5.基础埋置深度的选择d持力层下卧层基础F上部荷载选择基础的埋置深度也就是选择合适的地基持力层原则地基的可靠性（强度、变形要求）基础的稳定性（抗倾覆、滑动和侵蚀要求）施工的难易性（埋深大施工难，反之则易）造价的经济性（埋深大造价高，反之则低）选择埋深的意义第二章浅基础—5.基础埋置深度的选择基础埋深确定需考虑建筑物用途、结构类型、荷载性质和大小；工程地质条件；水文地质条件；地基冻融条件场地环境条件。第二章浅基础—5.基础埋置深度的选择与建筑物有关的条件1考虑建筑物结构类型、使用功能和用途3岩石地基上的高层建筑应满足抗滑要求4受上拔力作用的基础需满足抗拔要求2土质地基上的高层建筑应满足稳定性要求5高耸建筑物，需满足抗倾覆稳定性要求第二章浅基础—5.基础埋置深度的选择与建筑物有关的条件地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便于维修。在设置电梯处，需有至少1.4m的电梯缓冲坑，该处基础埋深需要局部加大。管道基础第二章浅基础—5.基础埋置深度的选择与建筑物有关的条件持力层倾斜建筑物使用上的要求基础可以做成台阶形逐步过渡，台阶高宽比例为1:2，每阶高度不超过500mm。第二章浅基础—5.基础埋置深度的选择工程地质条件地基由多层土组成，上好下软，基础应尽量浅埋地基上软下好，应具体分析，进行方案比较第二章浅基础—5.基础埋置深度的选择工程地质条件若满足图示（b≤3m，

a≥2.5m）条形基础矩形基础不满足要求时，应进行地基稳定性验算第二章浅基础—5.基础埋置深度的选择水文地质条件遇水时，基底应尽量放在地下水位以上基底位于潜水面时，要考虑基坑排水、支护和地下水质问题若遇承压水时，应验算基坑的稳定性基坑下埋藏有承压含水层的情况第二章浅基础—5.基础埋置深度的选择地基冻融条件冻胀融陷第二章浅基础—5.基础埋置深度的选择地基冻融条件考虑冻胀性，基础最小埋置深度

—残留冻土层厚度；—设计冻深zdz0dmin室内地面hmax第二章浅基础—5.基础埋置深度的选择地基冻融条件设计冻深冻胀后地面原地面hzdh’实测冻土厚度—土的类别对冻深的影响系数—土的冻胀性对冻深的影响系数—环境对冻深的影响系数—标准冻深第二章浅基础—5.基础埋置深度的选择地基冻融条件土的类别影响系数ψzs土的类别影响系数ψzs粘性土1.00中、粗、砾砂1.30细砂、粉砂、粉土1.20碎石土1.40冻胀性影响系数ψzw不冻胀1.00弱冻胀0.95冻胀0.90强冻胀0.85特强冻胀0.80周围环境影响系数ψze村、镇、旷野1.00城市近郊0.95城市市区0.90第二章浅基础—5.基础埋置深度的选择地基冻融条件第二章浅基础—5.基础埋置深度的选择地基冻融条件第二章浅基础—5.基础埋置深度的选择基底平均压力(kPa)110130150170190210冻胀性基础形式采暖情况弱冻胀土方形基础采暖0.900.951.001.101.151.20不采暖0.700.800.951.001.051.10条形基础采暖>2.50>2.50>2.50>2.50>2.50>2.50不采暖2.202.50>2.50>2.50>2.50>2.50冻胀土方形基础采暖0.650.700.750.800.85—不采暖0.550.600.650.700.75—条形基础采暖1.551.802.002.202.50—不采暖1.151.351.551.751.95—建筑基础底面下允许冻土层最大厚度地基冻融条件第二章浅基础—5.基础埋置深度的选择发生冻胀的条件土的条件：包括土体的颗粒组成，矿物成分等。温度条件：低于冻结温度水力条件：含水量，土中存在自由水，并且有通畅的补给通道。思考第二章浅基础—5.基础埋置深度的选择场地环境条件FF△HL新旧相邻建筑物有一定距离，L/ΔH=1~2否则要求支护并且要严格限制支护的水平位移新基础旧基础第二章浅基础—6.地基承载力的确定确定承载力的方法理论分析法临塑荷载临界荷载极限荷载原位试验法当地经验法第二章浅基础—6.地基承载力的确定甲级建筑物，必须提供静载荷试验结果，并结合其他方法综合确定；乙级建筑物，可根据除静载荷试验以外的各种方法综合确定，必要时也应进行静载荷试验；丙级建筑物可根据原位测试等方法综合确定，必要时也应进行静载荷试验，或通过抗剪强度确定承载力。基本规定标准贯入静力触探载荷试验第二章浅基础—6.地基承载力的确定优点：成果可靠缺点：费时、耗资载荷试验示意图载荷试验第二章浅基础—6.地基承载力的确定p-s曲线确定地基承载力特征值p-s曲线有明确的比例界限时，取比例界限所对应的荷载值；极限荷载能确定，且值小于对应比例界限的荷载值的2倍时，取极限荷载值的一半；不能按上述两点确定时，取s/b=0.01～0.015对应荷载值；但值不应大于最大加载量的一半。sppcrpup-s曲线载荷试验第二章浅基础—6.地基承载力的确定同一土层参加统计的试验点不应少于三点，当试验实测值的极差不超过其平均值的30%时，取其平均值作为该土层的地基承载力特征值fak

。载荷试验第二章浅基础—6.地基承载力的确定理论公式(°)(°)00.001.003.14220.613.446.0420.031.123.32240.803.876.4540.061.253.51261.104.376.9060.101.393.71281.404.937.4080.141.553.93301.905.597.95100.181.734.17322.606.358.55120.231.944.42343.407.219.22140.292.174.69364.208.259.97160.362.435.00385.009.4410.80180.432.725.31405.8010.8411.73200.513.065.66

第二章浅基础—6.地基承载力的确定修正公式：《规范》规定：当b＞3m或d＞0.5m，地基承载力特征值应该进行修正土的类别淤泥和淤泥质土01.0人工填土与e或IL大于等于0.85的粘性土01.0红粘土含水比αw>0.8含水比αw≤0.800.151.21.4大面积压实填土压实系数大于0.95,粘粒含量ρc≥10%的粉土最大干密度大于2.1t/m3的级配砂石001.52.0粉土粘粒含量ρc≥10%的粉土粘粒含量ρc<10%的粉土0.30.51.52.0e及IL均小于0.85的粘性土粉砂、细砂(不包括很湿与饱和时的稍密状态)中砂、粗砂、砾砂和碎石土0.32.03.01.63.04.4第二章浅基础—6.地基承载力的确定基础埋置深度(m)，一般自室外地面标高算起。在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起。对于地下室，如采用箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起；当采用独立基础或条形基础时，应从室内地面标高算起。室内地面室内地面室内地面室内地面室外地面室外地面室外地面室外地面第二章浅基础基础底面尺寸确定软弱下卧层验算基础结构设计地基变形验算稳定性验算基本内容第二章浅基础—7.基础底面尺寸的确定d持力层下卧层基础Fk上部荷载中心荷载确定基础底面尺寸确定基础底面尺寸d持力层下卧层基础Fk上部荷载偏心荷载

一般状况Mk偏心荷载

高层建筑组合偶然荷载e采用不对称柱要求脱开面积小于15%；不满足时：增加A；增加l,减少b,A不变；采用

不对称柱。第二章浅基础—7.基础底面尺寸的确定偏心荷载—底面尺寸确定d持力层下卧层基础Fk上部荷载按中心荷载作用的公式估算基础底面积A0；因偏心荷载下应力分布不均匀，按偏心程度将计算的基础底面积增加10～40％，即偏心荷载：根据A的大小初步确定b、l验算地基承载力，如不符合条件则调整参数重新设计尺寸并验算。Mk需先宽度修正承载力特征值第二章浅基础—7.基础底面尺寸的确定Fpk-pc0dz

pc0pcz软土Es1Es2存在软弱下卧层时需要进行验算，判别标准为（），验算标准为：软弱下卧层验算第二章浅基础—7.基础底面尺寸的确定按照中心荷载确定基底压力pk

=(Fk+Gk)/A计算基底原自重应力pc0计算基底附加应力p0=pk-pc0扩散角

（Es1/Es2及z/b）持力层太薄不起作用计算软弱下卧层顶部附加应力软弱下卧层承载力做深度修正，不做宽度修正软弱下卧层验算步骤0.250.5035106°10°20°23°25°30°第二章浅基础—7.基础底面尺寸的确定第二章浅基础—8.扩展基础结构设计对比图平面尺寸与刚性基础相同；钢筋混凝土基础高度较小。F

bth0F钢筋混凝土基础的构造要求混凝土强度等级不应低于C20；梯形基础的边缘高度，不宜小于200mm；垫层的厚度一般为100mm；每边伸出基础50-100mm，垫层混凝土强度等级应为C10；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。墙下钢筋混凝土条形基础纵向分布钢筋的直径不小于8mm；间距不大于300mm；每延米分布钢筋的面积应不小于受力钢筋面积的1/10。当有垫层时钢筋保护层的厚度不小于40mm；无垫层时不小于70mm。第二章浅基础—8.扩展基础结构设计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；梯形基础的边缘高度，不宜小于200mm。钢筋混凝土基础的构造要求第二章浅基础—8.扩展基础结构设计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，另一方向的横向受力钢筋可布置到主要受力方向底板宽度1/4处。在拐角处底板横向受力钢筋应沿两个方向布置。钢筋混凝土基础的构造要求第二章浅基础—8.扩展基础结构设计墙下条形基础结构设计—轴心荷载b1hbFh0aPj地基净反力计算基础高度确定b1为验算截面距基础边缘的距离，当墙体为混凝土时，其值等于基础边缘至墙脚的距离a；墙体如果为砖墙，且大放脚不大于1/4砖长时，

b1=a+1/4砖长。第二章浅基础—8.扩展基础结构设计墙下条形基础结构设计—轴心荷载b1hbFh0aPj地基净反力计算基础底板配筋第二章浅基础—8.扩展基础结构设计墙下条形基础结构设计—偏心荷载b1hbFh0aPjmax地基净反力计算基础高度确定b1为验算截面距基础边缘的距离，当墙体为混凝土时，其值等于基础边缘至墙脚的距离a；墙体如果为砖墙，且大放脚不大于1/4砖长时，

b1=a+1/4砖长。PjminPj1第二章浅基础—8.扩展基础结构设计墙下条形基础结构设计—偏心荷载b1hbFh0aPjmax地基净反力计算基础底板配筋PjminPj1第二章浅基础—8.扩展基础结构设计柱下独立基础设计冲切破坏剪切破坏弯曲破坏第二章浅基础—8.扩展基础结构设计柱下独立基础设计柱下独立基础，对冲切破坏锥体落在基础底面以内时，应验算柱与基础交接处以及基础变阶处的受冲切承载力；对基础底面短边尺寸小于或等于柱宽加两倍基础有效高度的柱下独立基础，应验算柱与基础交接处的受剪切承载力；基础底板的配筋，应按抗弯计算确定；当基础的混凝土强度等级小于柱的混凝土强度等级时，尚应验算柱下基础顶面的局部受压承载力。规范强制性条文第二章浅基础—8.扩展基础结构设计柱下独立基础冲切验算45oamh0h0l0lFl=A1•pjFl≤0.7

hpftamh0A1—为阴影面积am—冲切锥体破坏面上下边的平均值ft

—混凝土抗拉强度pj—取地基净反力最大值

hp

—冲切截面高度影响系数

h≤800mm，取1.0

h≥2000mm，取0.9，中间插值Pj为基底净反力，如果为偏心荷载，取净反力最大值b≥b0+2h0b第二章浅基础—8.扩展基础结构设计柱下独立基础冲切验算柱边冲切下阶冲切第二章浅基础—8.扩展基础结构设计柱下独立基础剪切验算45oh0h0l0lb≤b0+2h0bh0h0b0第二章浅基础—8.扩展基础结构设计柱下独立基础剪切验算45oh0h0l0lA0—验算截面处基础的有效截面面积Vs—柱与基础交接处的剪力设计值，

图中阴影面积乘以平均净反力。ft

—混凝土抗拉强度pj—取地基净反力最大值

hs—受剪切截面高度影响系数b≤b0+2h0b第二章浅基础—8.扩展基础结构设计柱下独立基础剪切验算b≤b0+2h0A0—验算截面处基础的有效截面面积Vs—柱与基础交接处的剪力设计值，

图中阴影面积乘以平均净反力。ft

—混凝土抗拉强度pj—取地基净反力最大值

hs—受剪切截面高度影响系数当验算截面为阶形或锥形时，可将其截面折算成矩形截面，截面的折算宽度和截面的有效高度按《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2011）附录U第二章浅基础—8.扩展基础结构设计在扩展基础的冲切验算中，发现45冲切线落到了基础底面以外，是否需要进行冲切验算？这说明该设计有什么问题？思考45o第二章浅基础—8.扩展基础结构设计柱下独立基础配筋计算ⅠⅠPjmaxPjminPj1ⅡⅡlbM

Ⅰ

、M

Ⅱ—相应于荷载效应基本组合时，

任意截面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ处的弯

矩设计值；a1—任意截面Ⅰ-Ⅰ至基底边缘最大反力处的

距离。第二章浅基础—8.扩展基础结构设计★注意区别Pjmax

Pmax柱下独立基础配筋计算ⅠⅠPjmaxPjminPj1ⅡⅡlbⅢⅢPjmaxPjminPj1ⅣⅣlb第二章浅基础—8.扩展基础结构设计比较两组配筋面积，取大值选配钢筋。柱下独立基础配筋φ16@180φ16@200φ16@180φ16@200C20混凝土C10混凝土基础剖面图基础平面图现场施工图第二章浅基础—8.扩展基础结构设计第二章浅基础—9.地基变形验算变形验算倾斜局部倾斜沉降量基础中心点的沉降值沉降差相邻独立基础沉降量之差变形验算变形特征地基土类别中、低压缩性土高压缩性土砌体承重结构基础的局部倾斜0.0020.003工业与民用建筑相邻柱基的沉降差框架结构0.002l0.003l砌体墙填充的边排柱0.0007l0.001l当基础不均匀沉降时不产生附加应力的结构0.005l0.005l单层排架结构(柱距为6m)柱基的沉降量(mm)(120)200桥式吊车轨面的倾斜(按不调整轨道考虑)横向0.004纵向0.003第二章浅基础—9.地基变形验算变形验算变形特征地基土类别中、低压缩性土多层和高层建筑的整体倾斜Hg≤240.00424<Hg≤600.00360<Hg≤1000.0025Hg>1000.002体型简单的高层建筑基础的平均沉降量(mm)200高耸结构基础的倾斜Hg≤200.00820<Hg≤500.00650<Hg≤1000.005100<Hg≤1500.004150<Hg≤2000.003200<Hg≤2500.002高耸结构基础的沉降量(mm)Hg≤100400100<Hg≤200300200<Hg≤250200第二章浅基础—9.地基变形验算沉降验算不满足要求时，可以采取哪些措施处理？思考增大尺寸(减少p0)增加埋深(减少p0),尤其增加地下室-补偿基础采用深基础采取各种地基处理方法建筑、结构、施工方面的常用措施第二章浅基础—9.地基变形验算第二章浅基础—10.减轻建筑物不均匀沉降的措施减轻不均匀沉降的措施（建筑）松散土层厚度变化较大上部结构荷载差别较大土层分布较均匀中部硬土层突起不均匀沉降引起墙体开裂减轻不均匀沉降的措施（建筑）建筑物体型应力求简单第二章浅基础—10.减轻建筑物不均匀沉降的措施减轻不均匀沉降的措施（建筑）控制建筑物长高比第二章浅基础—10.减轻建筑物不均匀沉降的措施减轻不均匀沉降的措施（结构）减轻建筑物自重第二章浅基础—10.减轻建筑物不均匀沉降的措施减轻不均匀沉降的措施（结构）减轻建筑物自重美国芝加哥玛利那双塔（60层）采用陶粒混凝土减轻自重。第二章浅基础—10.减轻建筑物不均匀沉降的措施减轻不均匀沉降的措施（结构）减小或调整基底附加压力、选用非敏感性结构设置地下室，采用补偿性基础；调整基础尺寸，使不同荷载的基础沉降量接近等。上部结构地下室基础地面第二章浅基础—10.减轻建筑物不均匀沉降的措施减轻不均匀沉降的措施（结构）增强建筑物的整体刚度和强度设置圈梁（窗顶或楼板下面），加强基础刚度第二章浅基础—10.减轻建筑物不均匀沉降的措施减轻不均匀沉降的措施（施工）合理安排施工顺序（先高后低、先重后轻）注意堆载、沉桩和降水对临近建筑物的影响，注意保护坑底土体（不要破坏高灵敏度土）。第二章浅基础—10.减轻建筑物不均匀沉降的措施第二章扩展基础—浅基础施工测量放线与基坑（槽）挖土第二章扩展基础—浅基础施工基坑（槽）验槽与垫层施工第二章扩展基础—浅基础施工支模板、绑扎钢筋、浇筑混凝土第二章浅基础—本章总结知识要点基础结构构造要求基础埋置深度选择地基承载力的确定方法浅基础的设计计算基础工程第三章柱下条形基础、筏形基础和箱形基础第三章柱下条形基础、筏形基础和箱形基础（连续基础）知识要点连续基础概述弹性地基上梁的分析柱下条形基础设计筏形基础设计箱形基础设计第三章连续基础—1.概述柱下条形基础柱下交叉条形基础筏形基础箱形基础连续基础类型第三章连续基础—1.概述基底面积大—承载力高；整体刚度大—减小不均匀沉降；补偿作用—箱形基础与设置地下室的筏形基础；基础的埋置深度较大，可提高竖向和水平承载力；筏形和箱形基础在建筑物下部构成较大的地下空间，提高了空间利用率。连续基础特点第三章连续基础—2.基本概念及适用性条形基础交叉条形基础当地基较为软弱，柱荷载或地基压缩性分布不均匀，采用扩展基础可能产生较大的不均匀沉降时，将同一方向上若干柱子的基础连成一体就形成了柱下条形基础，也可以双向设置形成交叉条形基础。条形基础第三章连续基础—2.基本概念及适用性平板式筏形基础梁板式筏形基础筏形基础是高层建筑中常用的基础类型之一，在构造上像倒置的钢筋混凝土楼盖，根据其构造分成平板式筏形基础和梁板式筏形基础，可与地下室建造相结合，整体性好。筏形基础第三章连续基础—2.基本概念及适用性箱形基础箱形基础由钢筋混凝土顶板、底板与内外纵横墙组成，空间部分可结合建筑使用功能设计成地下室。箱形基础刚度大，整体性好。适用于高层建筑基础、对沉降有严格要求的设备基础或构筑物基础。箱形基础第三章连续基础—3.地基计算模型与土参数的确定文克勒地基模型a）连续的地基梁b）弹簧模型c）基底压力分布文克勒地基模型p——土体表面某点单位面积上的压力（kPa）s——相应于某点的竖向位移（m）k——基床系数（kN/m3）第三章连续基础—3.地基计算模型与土参数的确定分层地基模型分层地基模型△Hki——i单元下第k土层的厚度（m）Eski——i单元下第k土层的压缩模量（kPa）m——i单元下的土层数第三章连续基础—3.地基计算模型与土参数的确定基床系数k值的确定方法按静荷载试验结果确定p1为基底自重压力、p2基底平均压力为，s1、s2为二者对应的沉降。考虑实际基础宽度比载荷板宽度大得多，太沙基提出的修正方法粘性土砂土第三章连续基础—3.地基计算模型与土参数的确定基床系数k的经验值土

的

分

类土

的

状

态k值（kN/m3）淤泥质粘土、有机质土、新填土

1000

5000淤泥质粉质粘土

5000

10000粘土、粉质粘土软

塑可

塑硬

塑5000

2000020000

4000040000

100000砂土松

散中

密密

实7000

1500015000

2500025000

40000砾石土松

散中

密密

实15000

2500025000

4000040000

100000第三章连续基础—4.文克尔地基上梁的计算求导梁体的弯曲微分方程静力平衡条件文克勒假定基础梁的挠曲微分方程变形协调条件求解文克勒地基上梁的挠曲微分方程（四阶常系数线性微分方程）文克勒地基模型计算流程图文克勒地基模型文克勒地基上梁的计算图式梁的挠曲曲线梁元素第三章连续基础—4.文克尔地基上梁的计算文克勒地基模型p—土体表面某点单位面积上的压力（kPa）s—相应于某点的竖向位移（m）k—基床系数（kN/m3）

为弹性地基梁的弹性特征，单位为m-1,其倒数1/

称为梁的特征长度，而

l称为梁的柔度指数。梁的挠曲曲线梁元素第三章连续基础—4.文克尔地基上梁的计算q=0文克勒地基上梁的计算图式梁的挠曲曲线梁元素文克尔地基模型第三章连续基础—4.文克尔地基上梁的计算FFFF无限长梁：荷载作用点与梁两端的距离都大于π/

半无限长梁：荷载作用点与梁一端的距离大于π/

，与梁另一端的距离小于π/

有限长梁：荷载作用点与梁两端的距离都小于π/

，梁的长度大于π/4

刚性短梁：梁的长度小于π/4

梁的类型第三章连续基础—4.文克尔地基上梁的计算无限长梁的解答通解当x→∞时，ω=0当x=0时，dω/dx=0当x=0时，V=-P0/2边界条件集中荷载下的无限长梁第三章连续基础—4.文克尔地基上梁的计算集中荷载下的无限长梁集中基床系数K=kb无限长梁的解答第三章连续基础—4.文克尔地基上梁的计算集中荷载下的无限长梁无限长梁的解答第三章连续基础—4.文克尔地基上梁的计算无限长梁的解答通解当x→∞时，ω=0当x=0时，ω=0当x=0时，M=M0/2边界条件集中力偶下的无限长梁第三章连续基础—4.文克尔地基上梁的计算集中基床系数K=kb集中力偶下的无限长梁无限长梁的解答第三章连续基础—4.文克尔地基上梁的计算集中力偶下的无限长梁无限长梁的解答第三章连续基础—4.文克尔地基上梁的计算叠加法：利用叠加原理来求得满足有限长梁两自由端边界条件的解答半无限长梁的解答与无限长梁的解答类似，更改边界条件，详见课本。有限长梁的解答FMFMMaFaMbFbMMAFAMBFBABABAB叠加法步骤以叠加法计算已知荷载在梁Ⅱ上相应于梁Ⅰ两端截面引起的弯矩和剪力Fa、Ma、Fb、Mb；计算梁端边界条件力FA、MA、FB、MB计算公式见课本再按叠加法计算在已知荷载和边界条件力的共同作用下，梁Ⅱ上相应于梁Ⅰ任意位置处的挠度、转角、弯矩和剪力。第三章连续基础—4.文克尔地基上梁的计算FMFMMaFaMbFbMMAFAMBFBABABAB有限长梁的解答短梁按静力平衡条件求解内力第三章连续基础—5.柱下钢筋混凝土条形基础简化计算方法条形基础翼板钢筋肋梁钢筋第三章连续基础—5.柱下钢筋混凝土条形基础简化计算方法柱下条形基础的构造柱位处加腋等截面端部外伸（0.25-0.3l1）柱距横剖面图翼板肋梁≥φ8@300平面图与纵剖面图柱与基础梁交接处尺寸第三章连续基础—5.柱下钢筋混凝土条形基础简化计算方法基底尺寸确定：按照构造要求确定基底长度，按地基承载力确定基底宽度，尽量使基底形心与荷载重心重合，基底反力均匀分布；翼板计算：按悬臂板考虑，由抗剪切确定翼板厚度，按抗弯配置钢筋；底板厚度不小于200mm，底板厚200~250mm时做成等厚度，底板厚大于250mm时可按小于等于1：3坡度做成变厚度，梁纵向内力分析：肋梁高度一般取1/4~1/8柱距（使其具有较大EI），肋梁每侧比柱至少宽出50mm。静定分析法倒梁法文克尔地基梁法配置纵向钢筋设计步骤第三章连续基础—5.柱下钢筋混凝土条形基础简化计算方法基础底面尺寸的确定（中心荷载）先计算荷载合力的作用位置，然后调整基础两端的悬臂长度，使荷载合力的作用中心尽可能与基础形心重合，地基反力均匀分布。F第三章连续基础—5.柱下钢筋混凝土条形基础简化计算方法基础底面尺寸的确定（偏心荷载）F第三章连续基础—5.柱下钢筋混凝土条形基础简化计算方法Pj1翼板设计基础翼板按悬臂板计算，按斜截面的抗剪能力确定翼板厚度，由弯矩计算条形基础翼板内的横向配筋。第三章连续基础—5.柱下钢筋混凝土条形基础简化计算方法静定分析法计算基础梁纵向内力基本原理：静定分析法假定基底净反力（kN/m）呈线性分布，并将地基净反力作为荷载作用在地基梁上，按结构力学中的静定分析法进行内力计算；适用条件：静定分析法没有考虑基础自身的变形以及与上部结构的相互作用，与其他方法比较，计算所得基础不利截面上的弯矩绝对值一般偏大。此法只宜用于上部为柔性或简支结构、且基础自身刚度较大的条形基础以及联合基础。静定分析法M1F1M4F4F2F3bpjmaxbpjminM3M1F1bpjmaxiViMi第三章连续基础—5.柱下钢筋混凝土条形基础简化计算方法倒梁法计算基础梁纵向内力基本原理：倒梁法把柱脚视为条形基础的支座，支座间不存在相对竖向位移，假定基底净反力（bpj，kN/m）呈线性分布，按倒置的连续梁计算梁沿纵向的内力，常用结构力学中的力矩分配法、力法、位移法等进行计算；适用条件：地基比较均匀；上部结构刚度比较大；建筑物长度较短，柱距较小；倒梁法M1F1M4F4F2F3bpjmaxbpjminM3M1M4bpjmaxbpjminM3第三章连续基础—6.柱下十字交叉条形基础设计交叉条形基础的构造与条形基础基本相同,实用中需要补充以下几点:为了调整结构荷载重心与基底平面形心相重合,同时改善角柱与边柱下地基的受力条件,在转角和边柱处作构造性延伸。十字交叉基础梁的断面通常取为“T”型。在交叉处翼板双向主受力钢筋重叠布置。基础梁若有扭矩作用时,纵筋应按计算配置受弯钢筋和受扭钢筋。十字交叉条形基础构造要求当上部结构荷载较大而地基承载力又较低时，为了扩大基础的底面积和增强基础的刚度，常采用由纵向、横向条形基础组成的十字交叉条形基础。第三章连续基础—6.柱下十字交叉条形基础设计交叉条形基础是在柱网下纵、横相连的空间结构体系，它与地基相互作用的理论分析相当复杂，现仍按对柱下单向条形基础所采用的简化原则来探讨交叉条形基础的实用计算方法。当上部结构具有很大的整体刚度时，将交叉条形基础看做二组倒置的连续梁，连续梁上的荷载为地基净反力及柱子传来的力矩荷载。第三章连续基础—6.柱下十字交叉条形基础设计十字交叉条形基础的交叉点位于柱荷载作用点处，柱子所受的竖向荷载由纵横方向的基础梁共同承担。设计时须将结点处荷载分配于纵横方向的基础梁上。纵横向基础梁上分配的荷载确定后，可将纵横向基础梁按单向条形基础进行计算。荷载分配需满足的条件如下：静力平衡条件结点变形协调条件第三章连续基础—7.筏形基础设计适用条件地基承载力低，上部荷载大；柱距较小，或柱荷载很大或差异较大；建筑物需要满足设置地下室等功能要求；水平荷载较大，要求建筑物具有足够的刚度与稳定性。结构形式平板式；梁板式（单向肋梁或双向肋梁）。筏形基础基础梁基础平板第三章连续基础—7.筏形基础设计筏板可以根据需要设计成等厚度或变厚度。对于高层建筑，平板式筏基的板厚不宜小于400mm；12层以上建筑物的梁板式的板厚应不小于400m，且板厚与最大双向板格的短边净跨之比不小于1/14；多层建筑筏基的板厚可适当减小，其中墙下筏基的板厚不得小于200mm；现浇钢筋混凝土柱和墙与梁板式筏基的基础梁连接的构造要求见上图所示；筏板悬挑长度不宜大于伸出方向边跨柱距的1/4，无外伸梁的筏板，其伸出长度一般不宜大于1.5m（通过调整外伸长度，尽量使合力中心与筏板形心重合或减小偏心距）；筏形基础构造要求第三章连续基础—7.筏形基础设计梁板式基础的底板与基础梁的钢筋除应满足设计要求外，纵横方向的底部钢筋应有1/2~1/3贯通全跨，且配筋率不小于0.15%；平板式基础柱下板带和跨中板带的底部钢筋应有1/2—1/3贯通全跨，且配筋率不小于0.15%，顶部钢筋全部贯通；底板受力钢筋不宜小于10mm。底板分布筋：当板厚小于250mm时用φ8＠250mm，当板厚大于250mm时用φ10＠200mm；筏基的混凝土强度等级，对高层建筑应不低于C30，多层建筑的墙下筏基可采用C20。地下水位以下的地下室筏基防水混凝土的抗渗等级，应根据地下水的最高水头与混凝土厚度之比确定，且不应低于0.6MPa。筏形基础构造要求第三章连续基础—7.筏形基础设计基础底板面积确定（根据地基承载力要求确定）；基础变形计算（根据《土力学》中的方法进行计算）；基础底板厚度验算；底板内力及配筋计算；肋梁内力及配筋计算（平板式基础无肋梁计算）；绘制施工图。筏形基础设计内容第三章连续基础—7.筏形基础设计基础底板面积根据持力层地基土的承载力要求确定（荷载效应标准组合）PkfaPkmax

1.2faPkfaE非震区中心荷载作用非震区偏心荷载作用PkfaEPkmax

1.2faE震区中心荷载作用Pkfa震区偏心荷载作用第三章连续基础—7.筏形基础设计偏心荷载作用中心荷载作用矩形筏板基础计算示意图第三章连续基础—7.筏形基础设计筏形基础埋深较大，随着施工的进展，地基的受力状态和变形十分复杂。依据《高层建筑筏形与箱形基础技术规范》(JGJ6—2011)，最终沉降可按下式计算s〔s〕沉降量、沉降差、倾斜与局部倾斜变形特征值验算第三章连续基础—7.筏形基础设计梁板式筏板厚度验算：筏形基础板厚应按受冲切与受剪切承载力计算确定冲切验算Fl：作用在图中阴影部分面积上的地基平均净反力合力力设计值；um：距基础梁边h0/2处冲切临界截面的周长；βhp：底板厚度影响系数，与扩展基础同样方法取值。h0

：基础有效高度；冲切验算示意图第三章连续基础—7.筏形基础设计Vs：距基础梁边缘h0

处，作用在图示阴影部分面积上的地基平均净反力总反力设计值；h0

：基础有效高度；βhs：受剪切截面高度影响系数。梁板式筏板厚度验算：筏形基础板厚应按受冲切与受剪切承载力计算确定剪切验算剪切验算示意图第三章连续基础—7.筏形基础设计平板式筏板厚度验算：板厚应能满足受冲切承载力的要求。计算时应考虑作用在冲切临界截面重心上的不平衡弯矩所产生的附加剪力。内柱冲切临界截面示意图符号含义见教材p88第三章连续基础—7.筏形基础设计内力计算筏基可以看作置于地基上的板，在荷载作用下，随着地基土的压缩，基础将发生整体和局部挠曲变形。为便于计算，可将筏基的挠曲变形分为两种情况：以局部挠曲为主，整体挠曲可以忽略；整体挠曲和局部挠曲均较明显。局部弯曲整体弯曲与局部弯曲第三章连续基础—7.筏形基础设计计算方法选用：分析结果表明，对仅考虑局部弯曲情况，计算时可以把筏基看成倒置的楼盖，即采用倒楼盖法和刚性板条法，并假定地基反力为均匀分布，按地基净反力计算基础内力；对整体弯曲和局部弯曲均考虑的情况则应考虑地基与基础共同作用，按弹性地基上的板进行分析。内力计算局部弯曲整体弯曲与局部弯曲第三章连续基础—7.筏形基础设计平板式筏形基础平板式筏基：在比较均匀的地基上，如上部结构刚度较大，板截面形状一致，柱距及柱荷载较均匀，柱荷载及柱间距的变化不超过20％，底板与跨度的厚跨比不小于1/6，可认为筏基是绝对刚性的，考虑局部弯曲，计算时将底板划分成条带，忽略各条带间剪力产生的静力不平衡情况，将底板视为倒置的楼盖，地基净反力作为荷载，各条带近似按条形基础梁计算内力，称刚性板条法。第三章连续基础—7.筏形基础设计刚性板条法计算简图刚性板条法：计算时由于没有考虑条带之间的剪力，因此每一条带柱荷载的总和与基底净反力总和不平衡，因而须进行调整。第三章连续基础—7.筏形基础设计梁板式筏形基础：基础底板承受的地基净反力，按三角形或梯形面积将荷载传递给基础梁，基础梁的内力按倒置的连续梁进行计算，可用连续梁系数法或弯矩分配法进行计算。第三章连续基础—7.筏形基础设计梁板式筏形基础：将底板视为单列或多列连续板，板的支承情况可分为5种情况，分别为：

三边简支、一边固定；

两对边简支、两对边固定；

两邻边简支、两邻边固定；

三边固定、一边简支；

四边固定。第三章连续基础—8.箱形基础设计箱形基础一般由底板，顶板，侧墙及一定数量的内隔墙构成。因而具有较大的刚度及整体性。构造要求见规范；柱子及剪力墙与箱基的墙体对接，箱基的内外墙相当于顶底板的可靠支座，可认为箱基的抗弯刚度无穷大，因整体弯曲引起的箱基内力很小。此时，顶、底板只需按局部弯曲计算。箱形基础设计内容箱形基础第三章连续基础—8.箱形基础设计顶板的计算：将顶板视为支承在箱基内外墙上的钢筋混凝土楼盖，将顶板上的可变荷载及顶板自重作为荷载，根据各跨顶板的支承情况，计算各板跨的跨中及支座弯矩。底板的计算：底板相当于倒置的楼盖，地基净反力作为荷载，按与顶板计算相同的方法计算底板各板跨的跨中与支座弯矩。外墙计算：根据外墙板的跨度与其厚度的比值跨高比确定计算模式。

跨高比大于1.5，认为顶底板的刚度较大，外墙板按两端固定于顶底板上的单跨板计算；跨高比小于1.5：外墙板按四边固定的连续板计算。内墙计算：内纵横墙视为连续梁，承担内纵横墙分隔出的箱基底板各区格范围内的分布荷载箱形基础设计内容箱形基础第三章连续基础—8.箱形基础设计箱形基础基底反力计算在箱形基础的设计中，基底反力的确定很重要，其分布规律和大小不仅影响箱形基础内力的数值，还可能改变内力的正负号。影响基底反力的因素很多，主要有土的性质、上部结构和基础的刚度、荷载的分布和大小、基础的埋深、基底尺寸和形状以及相邻基础的影响等。《高层建筑筏形与箱形基础技术规范》(JGJ6-2011)采用高层建筑箱形基础底反力实用计算法。1.0460.8750.8350.8220.8220.8350.8751.0461.0730.9040.8650.8530.8530.8650.9041.0731.2651.1151.0751.0611.0611.0751.1151.265粘性土地基底反力系数α(L/B=2～3)其余系数表见规范第三章连续基础归纳总结连续基础概述弹性地基上梁的分析柱下条形基础设计筏形基础设计箱形基础设计基础工程第四章桩基础第四章桩基础知识要点桩基础概述桩的类型桩的适用条件桩与土的相互作用桩承载力的确定桩基的沉降桩基础设计第四章桩基础—1.概述软土层桩的功能桩Pile：指垂直或者稍倾斜布置于地基中，其断面相对其长度较小的杆状构件。桩的功能：通过杆件的侧壁摩阻力和端阻力将上部结构的荷载传递到深处的地基上。桩基础是由设置于岩土中的桩和与桩顶联结的承台共同组成的基础或由柱与桩直接联结的单桩基础。第四章桩基础—1.概述桩基础历史悠久山西晋祠圣母殿河姆渡文化遗址的木桩基础山西晋祠圣母殿：建于北宋天圣年间（公元1023年一1032年），（崇宁元年公元1102年）重修，是我国宋代建筑的代表作。河姆渡文化遗址：约7000年前。第四章桩基础—1.概述适用范围广：适用于不同的地基、不同的建筑物承载力高：大直径桩、超长桩的使用沉降量小：利用深层坚硬地基（岩基）施工性好：可避免水下施工、机械化程度高减小工程量：避免深基坑开挖适用于不同的工作方式：受压、受拉、受弯桩基础特点第四章桩基础—2.桩的类型高承台桩基础低承台桩基础上部结构桩承台上部结构桩承台桩基础分类根据桩基承台底面位置的不同可将桩基础分为高承台基础和低承台基础(简称高桩承台和低桩承台)。高桩承台的承台底面位于地面(或局部冲刷线)以上，基桩部分桩身沉人土中，可避免或减少水下作业，施工较为方便，在桥梁工程中应用较广。低桩承台的承台底面位于地面(或局部冲刷线)以下，基桩全部沉入土中，其受力性能好，能承受较大的水平外力，多用于工业与民用建筑物。第四章桩基础—2.桩的类型按桩身材料划分按使用功能划分按承载性能划分按桩的设置效应按桩径大小划分桩的分类第四章桩基础—2.桩的类型按材料木桩钢筋混凝土桩钢管（型钢）桩复合桩木桩预制方桩钢管（型钢）桩钢筋混凝土管桩第四章桩基础—2.桩的类型管桩施工第四章桩基础—2.桩的类型预制方桩施工打入末节桩体电焊接桩第四章桩基础—2.桩的类型灌注桩第四章桩基础—2.桩的类型人工挖孔桩人工挖孔桩一般直径较粗，能够承载楼层较少且压力较大的结构主体，应用比较普遍。第四章桩基础—2.桩的类型沉管灌注桩采用锤击、静压、振动、振动冲击或内夯成孔。施工时在放样后先放置预制混凝土桩尖，再套上钢管沉入地基。也有钢管本身带有活瓣桩尖而不用预制混凝土桩尖。钢管沉入地基后在管内放入钢筋笼并浇注混凝土。沉管灌注桩施工工艺第四章桩基础—2.桩的类型钻进成孔下钢筋笼及导管灌注混凝土成桩各种钻孔桩在施工时都要把桩孔位置处的土排出地面，然后清除孔底残渣，安放钢筋笼，最后浇灌混凝土，钻孔桩一般用钢套筒护壁，所用钻机具有回旋钻进、冲击、磨头磨碎岩石和扩大桩底等多种功能，钻进速度快，深度可达120m，能克服流砂、消除孤石等障碍物，并能进入微风化硬质岩石。其最大优点在于能进入岩层，刚度大，因之承载力高而桩身变形很小。钻孔灌注桩施工工艺第四章桩基础—2.桩的类型钻孔灌注桩第四章桩基础—2.桩的类型按使用功能竖向抗压桩竖向抗拔桩水平受荷桩复合受荷桩竖向抗压桩竖向抗拔桩第四章桩基础—2.桩的类型按使用功能竖向抗压桩竖向抗拔桩水平受荷桩复合受荷桩水平受荷桩复合受荷桩第四章桩基础—2.桩的类型按承载性能摩擦桩端承摩擦桩端承桩摩擦端承桩摩擦型桩摩擦桩端承摩擦桩摩擦端承桩端承型桩端承桩第四章桩基础—2.桩的类型按成桩排土方式划分挤土桩预制桩沉管灌注桩部分挤土桩开口钢管桩H型钢桩开口预应力钢筋混凝土桩非挤土桩预钻的孔钢筋混凝土桩钻（挖、冲）孔灌注桩挤土效应：在饱和软土中进行密集桩群施工将导致土中超孔隙水压的剧增；地表隆起；浅层土体水平位移；深层土体位移；先打设的桩被抬起、挤偏、甚至弯曲、断裂。导致原有建筑物下沉、局部抬起，临近地面开裂、地下管线位移、破坏。第四章桩基础—2.桩的类型按尺寸按桩径d≤250mm小直径桩250mm＜d＜800mm中直径桩d≥800mm大直径桩按长度l>60m长桩l<10m短桩第四章桩基础—3.桩的适用条件要求：截面边长300—500mm，分节长度≤12m；预应力管桩外径300—600mm，分节长5—13m；优点：承载力高，耐久性好，质量较易保证缺点：自重大，打桩难，桩长难统一，工艺复杂钢筋混凝土预制桩第四章桩基础—3.桩的适用条件分类：沉管灌注桩、钻孔灌注桩、挖孔桩原理：直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼灌注混凝土成桩特点：能适应各种地层，无需接桩，施工时无振动，无挤土，，噪音小，宜在建筑物密集地区使用。施工关键：桩身的成型和混凝土质量。混凝土灌注桩第四章桩基础—3.桩的适用条件优点：重量轻、刚性好，装卸、运输、堆放方便，不易损坏；承载力高；桩长易于调节；排土量小，对邻近建筑物影响小；接头连接简单；工程质量可靠，施工速度快。缺点：成本高，易腐蚀，打桩机具设备较复杂，振动与噪音较大。钢桩钢桩第四章桩基础—4.桩与土的相互作用QpQQs桩土间的静力平衡第四章桩基础—4.桩与土的相互作用单位侧摩阻力qs的分布qs侧摩阻力u为桩的周长S0Sp各点位移Q轴向力NZ`S0SpNZqs第四章桩基础—4.桩与土的相互作用单位侧摩阻力qs的分布

qs-s曲线

未发生剪切破坏之前，桩侧摩阻力qs（z）是截面位移s（z）成正比例

当桩侧与土之间的相对位移量使摩阻力达到其极限值时，桩土间的极限摩擦阻力qu可用类似于土的抗剪强度的库伦公式表达

第四章桩基础—4.桩与土的相互作用负摩阻力正摩阻力负摩阻力桩相对土向下土相对桩向下负摩擦的产生桩周附近地面大面积堆载大面积降低地下水位欠固结土,新填土湿陷性黄土遇水湿陷砂土液化、冻土融陷负摩擦力的确定成为荷载，下部为岩石的端承桩,可能全桩为负阻力。第四章桩基础—4.桩与土的相互作用lnNegative-+摩阻力轴向力N桩顶位移Sp桩身压缩Sc土的位移Se负摩擦区正摩擦区l中性点负摩阻力对于一般桩,因为桩土都有变形，视二者的相对位移量和方向。第四章桩基础—4.桩与土的相互作用消除或减小负摩阻力的措施负摩阻力土相对桩向下桩侧涂层法：在可能产生负摩阻力范围的桩段，采用在桩侧涂沥青或其他化合物的办法来降低土与桩身的摩擦，从而消减负摩阻力的方法称为涂层法；预钻孔法：在桩位采用预钻孔，然后将桩插入，在桩周围灌入膨润土混合浆，达到消减负摩阻力的方法，该方法一般适用于黏性土地层；地基处理法：对于松散填土、欠固结土层，如采用预固结法、强夯法等使土层密实；对于湿陷性黄土采用浸水等方法消除湿陷，从而达到消减与避免负摩阻力产生的方法；第四章桩基础—5.桩承载力的确定建筑桩基设计等级设计等级建筑类型甲级（1）重要的建筑（2）30层以上或高度超过100m的高层