单元四浅基础设计与施工任务1天然地基上的浅基础设计25课件讲解

单元四浅基础设计与施工

任务1天然地基上的浅基础设计浅基础设计设计内容包括：地基（设计）计算和基础设计地基计算：基础埋深、地基承载力校核、变形计算及稳定分析基础设计：基础选型、截面尺寸选择、受力分析和计算、绘图天然地基：没有经过人为加固处理的地基人工地基：需人工加固的软弱地基浅基础：≤5m，用一般方法、工艺施工深基础：(桩基、沉井)，特殊工艺施工天然地基人工地基深基础浅基础方案组合造价低易施工安全合理技术先进方案选择概述条形基础一、浅基础分类

(按受力性能)刚性(无筋扩展)基础柔性(扩展)基础十字交叉筏

形箱

形（一）无筋扩展基础砖基础：低层建筑墙下基础。砌筑方便，强度低抗冻性差。砌法：二一间隔收（1/4砖）。≥MU10砖

M5砂浆大放脚毛石基础：砌筑较方便，抗冻性好，适于6层及以下墙承重结构。砌法：错缝搭接。≥MU20毛石

M5砂浆每阶≥两皮≤200≥400砼与毛石砼基础：强度、耐久性和抗冻性均较好，适于荷载大及地下水位以下结构。掺入毛石要求：占体积20~30%，尺寸≤300

。掺入毛石节约水泥柱下砼基础墙下砼基础（二）扩展基础（钢筋砼基础）

适用条件：良好的抗弯和抗剪性能。相同条件下基础高度小，适于荷载大或土质软的情况下采用。

压力扩散基础

F=100kn/m

37墙

p=100/0.37=270kpa

p=100/1.20=83kpa

基础宽1.2m钢筋砼条形基础：1.墙下条形基础：不带肋与带肋墙翼板墙肋梁砼垫层结构柱基础底板配筋结构柱配筋2.柱下钢筋砼单独基础：台阶形:

施工支模、浇筑简单，用材相对多。基础底板配筋结构柱配筋现浇柱下钢筋砼单独基础：锥形：受力与用材合理，施工浇注成型较难。预制柱下钢筋混凝土单独杯口基础：分为单支与双支（视柱情况）；低杯口与高杯口。（三）柱下钢筋混凝土条形基础：柱肋梁砼垫层（四）柱下十字交叉基础柱基础底板梁（五）筏形基础（板式与梁板式）梁柱底板（六）箱形基础柱顶板底板梁隔板箱形基础基础方案的比较与选择

基础设计计算首先是进行方案比较，选择最适合工程实际的基础类型，一般从以下三方面考虑：

满足地基承载力要求：——第一功能要求，合理选择持力层、基础埋深，确定基础形式；满足建筑物变形要求：——从建筑物、基础、地基的整体性与共同工作角度出发，根据荷载、地基情况，确定基础结构与构造形式；满足建筑物使用要求：——从建筑物使用功能要求及建筑对地基变形要求考虑，如有地下室时，采用箱形与筏形基础较为合理。二、基础设计分级地基基础设计分级：《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）规定：（考虑地基复杂程度、建筑物规模与功能特征）甲级：重要的、30层以上高层、体型复杂、

高低层差超10层、对沉降有特殊要求、

场地与地质条件复杂等。乙级：甲、丙以外的工业与民用建筑。丙级：场地与地基条件简单7层及以下建筑、

次要轻型建筑。三、基础设计规定所有建筑地基均应满足承载力计算要求；设计为甲、乙级的建筑均按地基变形设计；基础本身强度、刚度和耐久性问题。

四、地基承载力特征值的确定

地基承载力特征值：由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，最大为比例界限值。是指在保证地基稳定条件下，地基单位面积上所能承受的最大应力。原位荷载试验装置荷载试坑支墩次梁主梁承压板千斤顶百分表基准梁平板载荷试验由试验结果可绘制p～s关系曲线，并推断出地基的极限荷载与临塑压力。

荷载试验p～s曲线

0spcrpuabcs1p1．直线变形阶段（压密阶段）：p≤pcr

土中即将出现剪切破坏（塑性变形）点时的基底压力称为临塑压力（或比例极限）。pcr

土的变形主要是由土的压实，孔隙体积减小引起的，土体处于弹性平衡状态。2．剪切阶段（弹塑性变形阶段）：

pcr＜p＜pupcz地基中的变形不再是线形变化，压力和变形之间成曲线关系；随着压力的增加，地基除进一步压密外，在局部（一般从基础边缘开始）出现了剪切破坏区（也称为塑性区）。此段范围内的基底压力称为塑性荷载

pcz3.破坏阶段：p≥pu

极限荷载pu：地基刚出现整体滑裂破坏面时的基底压力。压力增加，地基变形将急剧增大，塑性区扩大，形成连续的滑动面，土从荷载板下挤出，在地面隆起，这时地基已完全丧失稳定性。pu连续滑动面由试验结果可绘制p～s关系曲线，并推断出地基的极限荷载与承载力特征值。

承载力特征值由载荷试验p～s关系曲线确定：荷载试验p～s曲线

0spcrpuabcs1p平板载荷试验由试验结果可绘制p～s关系曲线，并推断出地基的极限荷载与临塑压力。

荷载试验p～s曲线

0spcrpuabcs1p1.当p～s曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值；2.当极限荷载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；3.当不能按上述要求确定时，当压板面积为0.25～0.50m2，可取s/b=0.01～0.015所对应的荷载，但其值不应大于最大加载量的一半。4．同一土层实验不应少于三点，当试验实测值的极差不超过其平均值的30%时，取此平均值作为该土层的地基承载力特征值fak。地基承载力特征值的修正

当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，尚应按下式修正：

式中fa—修正后的地基承载力特征值（kPa）；

fak—地基承载力特征值（kPa）；

γ—基础底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度（kN／m3）；

fa—修正后的地基承载力特征值（kPa）；

fak—地基承载力特征值（kPa）；γ—基础底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度（kN／m3）；γm—基底以上土的加权平均重度，地下水位以下取有效重度（kN／m3）；

b—基底宽度(m)，小于3m时按3m取值，大于6m

按6m取值；

ηb、ηd—基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土的类别取值（表4-2）；

d—基础埋置深度（m）,一般自室外地面标高算起。地基承载力特征值应按下列规定综合考虑：

1.甲、乙级的建筑物采用载荷试验、理论公式计算及其他原位试验等方法综合确定；

2.丙级的建筑物可按土的物理力学指标、标准贯入、轻便触探等方法确定。

3.次要建筑物可根据邻近建筑物的经验确定。地基计算（一）确定基础埋深地基计算：基础埋深、地基承载力校核、变形计算及稳定分析基础埋置深度：指设计室外地坪至基础底面的距离。影响：建筑物的安全和正常使用；基础施工技术措施；施工工期；工程造价。安全方面：对高层稳定、滑移的影响；地基强度、变形的影响；基础由于冻胀或水影响下的耐久性。±0.00－0.45埋深d≥0.5m≥0.1m1、与建筑物有关的条件建筑物用途，有无地下室、设施及设备基础，基础的形式和构造影响因素：抗震设计：箱基筏基1/152、作用在地基上的荷载大小与性质荷载大小选高承载力的作持力层荷载性质大小承载力合适，宜浅埋相对比较水平荷载、上拔力作用震动荷载避开细粉砂土层深埋1/153、工程地质和水文地质条件好软(A)(B)A:考虑荷载情况，按最小埋深要求确定；B:考虑人工地基，按最小埋深要求确定；(C)C:地基土分为两层，上硬下软:好软(D)(E)好软D:地基土分为两层，上软下硬:E:地基土由若干软硬交替土层组成地下水水位地下水水质宜在地下水水位以上防侵蚀性破坏地下水流动基坑排水防产生流砂与管涌水文地质条件4、相邻建筑物的基础埋深L≥(1~2)ΔHΔH原基础新基础埋深≤相邻的否则：L≥(1~2)ΔH否则：分段施工；设临时加固支撑，打板桩，地下连续墙等施工措施，或加固原有建筑物的地基。新基础5、地基冻融条件dminzdhmax冻胀性土防冻措施1.地下水位以上基础侧面用非冻胀性土回填；2.以下用桩基础或自锚式基础；3.选地势高、地下水位低、排水好的建筑场地；4.防止地表水侵入地基，设地上地下排水设施；5.基础结构设圈梁，控制建筑长高比，增强整体刚度；6.基础梁下留有土层冻胀的空隙；7.室外设施、结构与主体结构断开；8.跨年度施工的建筑及设计采暖的建筑，入冬前采取

防护措施。

总之，在保证建筑物安全、稳定、耐久使用的前提下，应尽量浅埋，以便节省投资，方便施工。除基岩外，一般不宜小于0.5m。另外，基础顶面应底于设计外地面0.1m以上，以避免基础外露。（二）地基承载力计算1、地基承载力确定：

fa—修正后的地基承载力特征值（kPa）；

fak—地基承载力特征值（kPa）；γ—基础底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度（kN／m3）；γm—基底以上土的加权平均重度，地下水位以下取有效重度（kN／m3）

b—基底宽度(m)，小于3m时按3m取值，大于6m按6m取值；

ηb、ηd—基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土的类别取值（表4-2）；

d—基础埋置深度（m）,一般自室外地面标高算起。2、基础底面尺寸的确定（中心荷载作用）pkpk≤faFklGkb基础底面dd要求基底面积pkmax≤1.2fapk≤fa2、基础底面尺寸确定（偏心荷载）设计上一般pmin＞0pkmaxpkminddFkGkMkVklbe要求条形基础：取

l=1m或一个开间为计算单元矩形基础：取l/b=nl=n·b方形基础：

l=b

fa—修正后的地基承载力特征值（kPa）；

fak—地基承载力特征值（kPa）；γ—基础底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度（kN／m3）；γm—基底以上土的加权平均重度，地下水位以下取有效重度（kN／m3）

b—基底宽度(m)，小于3m时按3m取值，大于6m按6m取值；

ηb、ηd—基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土的类别取值（表4-2）；

d—基础埋置深度（m）,一般自室外地面标高算起。3、变形计算：设计为甲、乙级的建筑均按地基变形设计；丙级有些可以不计算变形地下室：补偿基础

建筑物的沉降观测

与地基允许变形值

（1）建筑物的沉降观测目的：预估最终沉降量，判断不均匀沉降的发展趋势，以便控制施工速度或采取相应的加固处理措施。沉降观测点的布置设置好水准基点。宜靠近观测对象，但必须在压力影响范围以外，水准基点不应少于三个。设置好观测点。一般设置在建筑物四周的角点、转角处、纵横墙的中点、沉降缝和新老建筑物连接处的两侧，或地质条件有明显变化的地方，数量不宜少于6点。观测点的间距一般为8～12m。沉降观测的技术要求采用精密水准仪测量，观测的精度为0.01mm。从浇捣基础后立即开始，施工期间的观测不应少于4次。竣工后观测时间间隔，第一年不少于3～5次，第二年不少于2次，以后每年1次，直到下沉稳定为止。稳定标准为半年的沉降量不超过2㎜。如沉降速率减少到0.05mm/d以下时，可认为沉降趋向稳定，这种沉降称为减速沉降。如出现等速沉降，就有导致地基丧失稳定的危险。当出现加速沉降时，表示地基已丧失稳定，应及时采取措施，防止发生工程事故。（2）地基变形分类不同建筑物采用不同的地基变形特征来进行比较与控制。《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）将地基变形依其特征分为以下四种：l）沉降量：指单独基础中心的沉降值（图3—8）；2）沉降差：指两相邻单独基础沉降量之差（图3—9）；3）倾斜：指单独基础在倾斜方向上两端点的沉降差与其距离之比（图3—10）；4）局部倾斜：指砌体承重结构沿纵墙6～10m内基础两点的沉降差与其距离之比（图3—11）。图3—8基础沉降量图3—9基础沉降差图3—11墙身局部倾斜图3—10基础倾斜Δs倾斜=lΔs局部倾斜=l=6～10m（3）地基变形允许值

一般建筑物的地基允许变形值：多层或高层建筑整体倾斜：0.0025（60-100m高）平均沉降量200mm相邻柱基沉降差：0.002L(框架柱间距)

（4）地基沉降与时间的关系一般建筑物在施工期间完成的沉降量：砂土可认为其最终沉降量已完成80％以上；低压缩性粘性土已完成最终沉降量的50％～80％；中压缩性土可以认为已完成20％～50％；高压缩性土可以认为已完成5％～20％。工程实践中：计算地基最终沉降量；根据沉降与时间的关系（主要考虑粘性土），以便预留建筑物有关部分之间的净空，合理选择连接方法和施工顺序。4、稳定计算：高层、软土、坡地建筑基础构造一、无筋扩展基础允许宽高比：[b2/H0]=tanα基础设计高度：其值与基底压力、

材料质量有关见（P129页表格）αb0bb1h1H0b2砖基础俗称大放脚，其各部分的尺寸应符合砖的模数。砌筑方式有两皮一收和二一间隔收（又称两皮一收与一皮一收相间）两种（图2-23）。两皮一收是每砌两皮砖，即120mm，收进1/4砖长，即60mm；二一间隔收是从底层开始，先砌两皮砖，收进1/4砖长，再砌一皮砖，收进1/4砖长，如此反复。

二、扩展基础抗弯和抗剪性能好2001005050100现浇柱锥形基础200阶梯形基础阶梯形基础构造尺寸：

每阶高度：300~500边缘不小于200厚基础垫层：厚度≥70；

砼强度等级≥C10砼强度等级≥C20受力钢筋

直径：≥φ10

间距：@100~200钢筋保护层厚度

有垫层：≥40；无垫层：≥70分布钢筋

直径：≥φ6

间距：不大于300，受力筋1/10底板受力钢筋长度取相应边长的0.9倍，并交错布置。柱下钢筋混凝土独立基础当边长≥2.5m时：墙下钢筋砼条形基础50605050b≥200H≥b/8100120受力筋构造筋构造尺寸与形式基础高度＞250时采用锥形；基础高度≤250时采用平板式。横向受力钢筋

直径：φ8~16

间距：@100~300纵向分布钢筋

φ6~8，

@100~300保护层

有垫层≥40

无垫层≥70当基础宽度大于或等于2.5m时，底板受力钢筋的长度可取基础宽度的0.9倍，并交错布置。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墙肋梁砼垫层当地基软弱时，为了减少不均