建筑地基基础设计规范

建筑地基基础设计规范第一章总则与基本规定1.1设计原则与极限状态建筑地基基础设计必须坚持因地制宜、就地取材、保护环境和节约资源的原则，根据岩土工程勘察资料，综合考虑结构类型、材料性质与施工条件等因素，精心设计。地基基础设计应满足以下两个极限状态的要求：一是承载能力极限状态。这种状态对应于地基基础达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。设计时必须确保地基土具有足够的强度，防止出现整体剪切破坏、局部剪切破坏或冲切破坏，同时保证基础结构本身（如混凝土板、桩身）的强度足以承担上部结构传来的荷载。二是正常使用极限状态。这种状态对应于地基基础达到建筑物正常使用所规定的变形限值或耐久性要求。这主要涉及地基的变形量（沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜）是否超过建筑物的允许范围，以及基础是否满足裂缝宽度控制等耐久性要求。对于设计等级为甲级、乙级的建筑物，均应按地基变形设计；对于设计等级为丙级的建筑物，若满足《建筑地基基础设计规范》中不作变形验算的规定，可仅作承载力验算。1.2设计等级划分根据地基复杂程度、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等级，设计时应根据具体情况按表1-1选用。表1-1地基基础设计等级设计等级建筑和地基类型甲级重要的工业与民用建筑物；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二层以上地下室的基坑工程。乙级除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物。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。1.3荷载组合与计算规定在地基基础设计时，荷载取值与组合是最为关键的环节，直接关系到安全与经济。第一，按地基承载力确定基础底面积及埋深时，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。相应的抗力应采用地基承载力特征值。第二，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。相应的限值应为建筑物的地基变形允许值。第三，计算挡土墙土压力、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1.0。第四，在确定基础高度、配筋数量或验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，并采用相应的分项系数。第二章岩土工程勘察要求2.1勘察深度与取样要求岩土工程勘察报告应提供下列资料：有无影响建筑场地稳定性的不良地质条件及其危害程度；建筑物范围内的地层结构及其均匀性，以及各岩土层的物理力学性质指标；地下水埋藏情况、类型和水位变化幅度及规律；在抗震设防区应划分场地土类型和场地类别，并对饱和砂土或粉土进行液化判别；对可供采用的地基基础设计方案进行论证分析，提出经济合理的设计方案建议；提供与设计要求相对应的地基承载力及变形计算参数，并对设计与施工应注意的问题提出建议。对于详细勘察阶段，勘探点布置应沿建筑物周边布置，角点及中间点均应有控制。勘探孔深度应能控制地基主要受力层。当基础底面宽度不大于5米时，勘探孔深度对条形基础不应小于基础底面宽度的3倍，对独立柱基不应小于1.5倍，且不应小于5米。2.2室内试验与原位测试土工试验不仅是获取数据的过程，更是地基设计的基石。对于一级建筑物，必须进行三轴压缩试验，测定土的抗剪强度指标（c、φ值）。对于一级建筑物的预钻式旁压试验、静力触探试验、标准贯入试验等原位测试成果，应与室内土工试验结果进行对比分析，综合确定地基土的工程特性。在压缩性计算方面，压缩模量Es的取值至关重要。试验施加的最大压力应大于土的自重压力与预计的附加压力之和。当考虑深基坑开挖卸荷回弹再压缩效应时，应进行回弹再压缩试验，测定回弹指数和再压缩指数。第三章地基计算与承载力特征值3.1地基承载力特征值的确定地基承载力特征值（fak）是指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，其最大值为比例界限值。确定地基承载力特征值的方法主要有以下几种：一是载荷试验法。这是最直接、最可靠的方法，适用于一级建筑或复杂场地。二是理论公式法。根据土的抗剪强度指标，利用塑性开展区理论或极限平衡理论计算。公式中需考虑基础形状、埋深的影响。三是规范查表法。根据土的物理力学性质指标（如孔隙比、液性指数）查表获得，此法适用于丙级建筑或初步设计阶段。四是原位测试法。根据标准贯入击数、静力触探比贯入阻力等经验关系确定。3.2地基承载力修正当基础宽度大于3米或埋置深度大于0.5米时，从载荷试验或其他原位测试、规范查表等方法确定的地基承载力特征值，尚应按下式进行修正：fa=fak+ηbγ(b3)+ηdγm(d0.5)其中，fa为修正后的地基承载力特征值；fak为地基承载力特征值；ηb、ηd为基础宽度和埋深的修正系数，按基底下土的类别查表确定；γ为基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度；b为基础底面宽度，当b小于3米按3米取值，大于6米按6米取值；γm为基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度；d为基础埋置深度。表3-1承载力修正系数土的类别ηbηd淤泥和淤泥质土01.0人工填土、e或IL大于等于0.85的粘性土01.0红粘土01.2e及IL均小于0.85的粘性土0.31.6粉砂、细砂（不包括很湿与饱和时的稍密状态）2.02.5中砂、粗砂、砾砂和碎石土3.04.4(注：e为孔隙比，IL为液性指数)(注：e为孔隙比，IL为液性指数)3.3根据土的抗剪强度指标确定当荷载偏心距小于或等于0.033倍基础底面宽度时，根据土的抗剪强度指标确定地基承载力特征值可按下式计算，并应满足变形要求：fa=Mbγb+Mdγmd+Mcck式中，Mb、Md、Mc为承载力系数，与土的内摩擦角标准值φk有关；b为基础底面宽度；ck为基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值。计算时，必须注意抗剪强度指标应取标准值，且需经过统计修正，确保其具有足够的可靠度。对于一级建筑物，φk和ck值应采用三轴压缩试验结果；对于其他等级，可采用直剪试验结果，但需注意试验方法与实际工况的匹配性。第四章地基变形计算与控制4.1变形计算的基本规定地基变形特征可分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。沉降量：一般指基础中心点的沉降量。沉降差：指相邻两个独立基础沉降量的差值。倾斜：指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值。局部倾斜：指砌体承重结构沿纵向6~10米内基础两点的沉降差与其距离的比值。在计算地基变形时，应符合下列规定：由于建筑地基不均匀、荷载差异很大、体型复杂等因素引起的地基变形，对于砌体承重结构应由局部倾斜控制；对于框架结构和单层排架结构应由相邻柱基的沉降差控制；对于高层建筑和高耸结构应由倾斜值控制。必要时，需要分别预估建筑物在施工期间和使用期间的地基变形值，以便预留建筑物有关部分之间的净空，选择连接方法和施工顺序。4.2分层总和法计算计算地基变形时，通常采用分层总和法。该方法假设地基土在侧向不能变形，仅产生竖向压缩变形。计算时，将地基土划分为若干厚度不大的分层，分别计算各分层的压缩量，然后求其总和。核心公式为：s=ψsΣ(po/Esi)(ziαizi-1αi-1)其中，s为地基最终沉降量；ψs为沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料及经验确定；po为对应于荷载效应准永久组合时的基础底面处的附加压力；Esi为基础底面下第i层土的压缩模量；zi、zi-1为基础底面至第i层土、第i-1层土底面的距离；αi、αi-1为基础底面计算点至第i层土、第i-1层土底面范围内平均附加应力系数。在计算中，地基变形计算深度zn，应符合要求：由该深度向上取计算层厚度Δz（通常取1米），其计算变形值Δsn不应大于地基变形计算深度范围内总变形值s'的2.5%。4.3建筑物地基变形允许值建筑物的地基变形计算值，不应大于地基变形允许值。设计时需严格参照规范中的允许值表。表4-1建筑物的地基变形允许值（部分示例）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(1)框架结构0.002l0.003l(2)砖石墙填充的边排柱0.0007l0.001l单层排架结构(柱距为6m)柱基的沉降量(mm)120200桥式吊车轨面的倾斜(纵向)0.004桥式吊车轨面的倾斜(横向)0.003多层和高层建筑的整体倾斜Hg≤240.00424<Hg≤600.00360<Hg≤1000.0025Hg>1000.002(注：l为相邻柱基的中心距离；Hg为自室外地面起算的建筑物高度)(注：l为相邻柱基的中心距离；Hg为自室外地面起算的建筑物高度)第五章稳定性分析5.1地基稳定性计算对于经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构、挡土墙，以及在斜坡上或边坡附近的建筑，尚应验算其地基稳定性。地基稳定性可采用圆弧滑动面法进行验算。最危险的滑动面上诸力对滑动中心所产生的抗滑力矩与滑动力矩应符合下式要求：MR/MS≥1.2其中，MR为抗滑力矩；MS为滑动力矩。位于稳定土坡坡顶上的建筑，当垂直于坡顶边缘线的基础底面边长小于或等于3米时，其基础底面外边缘线至坡顶的水平距离a应符合下式，且不得小于2.5米：a≥3.5bd/tanβ其中，b为基础底面外边缘线至坡顶的水平距离；β为坡角；d为基础埋深。5.2抗浮稳定性验算对于地下室、地下车库、水池等地下构筑物，当结构自重及覆土重不足以抵抗地下水浮力时，必须进行抗浮稳定性验算。抗浮稳定性应符合下式要求：Gk/Nw,k≥Kw其中，Gk为建筑物自重及压重之和；Nw,k为浮力作用值；Kw为抗浮稳定安全系数，一般情况下取1.05。当不满足抗浮要求时，可采取增加配重（如覆土、混凝土压重）、设置抗浮桩或抗浮锚杆等措施。设置抗浮桩或锚杆时，需进行单桩或单锚杆抗拔承载力验算，并验算桩身或锚杆杆体的抗拉强度及裂缝控制。第六章无筋扩展基础设计6.1材料与构造要求无筋扩展基础（刚性基础）通常由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成。这类基础抗压强度较高，但抗拉、抗剪强度低。为保证基础不发生挠曲破坏，基础底面宽度必须满足刚性角的要求，即台阶的宽高比（tanα）不得超过允许值。表6-1无筋扩展基础台阶宽高比的允许值基础材料质量要求台阶宽高比的允许值p≤100100<p≤200200<p≤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-(注：p为基底平均压力)(注：p为基底平均压力)6.2设计计算步骤设计无筋扩展基础时，首先根据地基承载力特征值确定基础底面宽度A：A=(Fk+Gk)/fa其中，Fk为上部结构传至基础顶面的竖向力标准值；Gk为基础自重和基础上的土重标准值。确定底面宽度后，根据基础材料和基底压力，查表确定允许宽高比，进而确定基础高度H及台阶尺寸。b0=b2Htanα其中，b0为基础顶面墙体宽度；b为基础底面宽度；H为基础高度；tanα为允许宽高比。对于砖基础，为保证施工质量和耐久性，砖基础大放脚通常采用“二皮一收”或“一皮一收”的砌筑方式，每收一次两边各收1/4砖长（60mm）。第七章扩展基础设计7.1构造要求扩展基础系指柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础。这类基础具有较好的抗弯、抗剪能力，适用于上部结构荷载较大、地基承载力较低或需要浅埋的情况。锥形基础的边缘高度不宜小于200mm，且两个方向的坡度不宜大于1:3；阶梯形基础的每阶高度宜为300~500mm。垫层的厚度不宜小于70mm，垫层混凝土强度等级不宜低于C10。扩展基础受力钢筋最小直径不宜小于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。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2.5米时，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。基础底板的混凝土强度等级不应低于C20。7.2基础底板抗冲切验算对柱下独立基础，当基础底面短边尺寸小于柱宽加两倍有效高度时，可能发生冲切破坏。冲切破坏锥体采用自柱边或变阶处向下45°斜面切至基础底面的形式。冲切承载力验算公式为：Fl≤0.7βftbmh0其中，Fl为冲切力设计值，即柱轴力设计值减去冲切破坏锥体范围内基底净反力；βft为混凝土轴心抗拉强度设计值；βh为受冲切承载力截面高度影响系数；bm为冲切破坏锥体斜截面的上边长与下边长的平均值；h0为基础有效高度。7.3基础底板配筋计算基础底板的配筋，主要取决于底板在地基净反力作用下产生的弯矩。对于矩形基础，当台阶的宽高比小于或等于2.5且偏心距小于或等于1/6基础宽度时，任意截面的弯矩可按下式计算：M=1/12a1²[(2l+a')(pmax+p2G/A)+(pmaxp)l]其中，M为任意截面I-I处的弯矩设计值；a1为任意截面I-I至基底边缘最大反力处的距离；l、b为基础底面的长边和短边；pmax、pmin分别为基底最大和最小净反力设计值；p为任意截面I-I处对应的基础底面净反力设计值。根据计算出的弯矩M，按下式计算所需的钢筋截面积：As=M/(0.9fyh0)其中，fy为钢筋抗拉强度设计值；h0为截面有效高度。第八章筏形基础与箱形基础8.1筏形基础设计要点筏形基础分为平板式和梁板式两种，具有整体刚度大、调整不均匀沉降能力强的特点，常用于高层建筑或地基土较软弱的场合。筏形基础的平面尺寸，应根据地基土的承载力、上部结构的布置及荷载分布等因素确定。对单幢建筑物，在地基土比较均匀的条件下，基底平面形心宜与结构竖向永久荷载重心重合。当不能重合时，在荷载效应准永久组合下，偏心距e宜符合下式要求：e≤0.1W/A其中，W为与偏心距方向一致的基础底面边缘抵抗矩；A为基础底面积。筏形基础的厚度应根据抗冲切、抗剪切要求确定。平板式筏基的最小厚度不应小于400mm。当柱荷载较大时，可在柱下设置柱墩以减小冲切力。8.2箱形基础设计要点箱形基础是由顶板、底板、外墙和内墙组成的整体空间结构，具有极大的刚度和整体性，能有效地扩散上部结构荷载，调整不均匀沉降。箱形基础的高度应满足结构承载力、整体刚度和使用功能的要求，一般不宜小于建筑物高度的1/12，且不宜小于3米。箱形基础的顶、底板厚度应根据受力情况、整体刚度及防水要求确定。顶板厚度不宜小于200mm，底板厚度不宜小于300mm。箱形基础的墙体是保证整体刚度的关键。外墙厚度不宜小于250mm，内墙厚度不宜小于200mm。墙体的数量应满足计算要求，且整体计算时，墙体水平截面积不宜小于箱形基础外墙外包尺寸水平投影面积的1/10。8.3内力计算原则筏形和箱形基础的内力计算，应考虑地基、基础与上部结构的共同作用。这是一个复杂的土-结构相互作用问题。对于满足下列条件之一的情况，可认为上部结构刚度较大，基础底板反力可按直线分布（静定分析法）计算：1.地基压缩层范围内的土层均匀，且上部结构为框架-剪力墙结构或剪力墙结构；2.地基压缩层范围内的土层均匀，且上部结构为高度大于60米的高层建筑；3.筏形基础或箱形基础的悬挑长度不大于1米。若不满足上述条件，则应采用弹性地基梁板法（如文克尔地基模型、半无限弹性体模型）或考虑上部结构刚度的有限元法进行计算，以获得更符合实际的内力分布。第九章桩基础设计9.1桩的分类与选型桩基础按承载性状分为摩擦型桩和端承型桩。摩擦型桩的桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受；端承型桩的桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受。按施工方法分为预制桩和灌注桩。预制桩（如钢筋混凝土方桩、预应力管桩）质量易控制，施工速度快，但噪音大、挤土效应明显。灌注桩（如钻孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔桩）无挤土、无噪音，适应性强，但成孔工艺复杂，质量易受泥浆、混凝土浇筑等因素影响。选型时需综合考虑地质条件、上部结构类型、荷载特征、施工环境及造价等因素。在湿陷性黄土、膨胀土地区，应优先采用钻孔灌注桩。9.2单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值Ra应通过单桩竖向静载荷试验确定。在同一条件下的试桩数量，不宜少于总桩数的1%，且不应少于3根。当桩端持力层为密实砂卵石或其他承载力类似的土层时，对单桩承载力很高的大直径端承型桩，可采用深层平板载荷试验确定桩端土的承载力特征值。对于初步设计，单桩竖向承载力特征值可按下式估算：Ra=(1/K)Quk其中，Quk为单桩竖向极限承载力标准值；K为安全系数，取K=2。对于摩擦桩：Quk=Qsk+Qpk=uΣqsikli+qpkAp其中，u为桩身周长；qsik为桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；li为桩侧第i层土的厚度；qpk为极限端阻力标准值；Ap为桩端面积。9.3桩基沉降计算对于端承型桩基，由于桩端沉降很小，通常可不进行沉降验算。但对于摩擦型桩基，尤其是对沉降有严格要求的建筑物，必须进行桩基沉降计算。桩基最终沉降量计算采用等效作用分层总和法。该法将桩基承台、桩群与桩间土作为实体深基础，采用等效作用面位于桩端平面，等效作用面积为桩承台投影面积，等效作用附加应力近似取承台底平均附加压力。等效作用面以下的应力分布采用各向同性均质线性变形体理论，计算深度zn按应力比法确定，即计算深度处的附加应力σz不大于土的自重应力σc的0.2倍（软土取0.1倍）。表9-1桩基沉降计算经验系数ψpEs(MPa)ψp≤101.2150.9200.65≥350.5(注：Es为沉降计算深度范围内压缩模量的当量值)(注：Es为沉降计算深度范围内压缩模量的当量值)9.4承台设计承台是连接桩与上部结构的转换构件，其设计包括抗冲切、抗剪切、抗弯及局部受压验算。柱下桩基承台的冲切破坏有两种形式：一是柱对承台的冲切；二是角桩对承台的冲切。计算时需分别验算，并配置必要的箍筋或弯起钢筋。承台的斜截面受剪承载力验算，需考虑剪跨比的影响。对于阶梯形承台，需分别计算变阶处及柱边的斜截面受剪承载力。承台的正截面受弯承载力，按梁板构件计算。对于多桩矩形承台，计算截面取在柱边和承台高度变化处（弯矩最大处）。第十章基坑工程与边坡支护10.1基坑支护结构类型基坑支护结构是为了保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。常用类型包括：排桩支护：包括钻孔灌注桩、预制混凝土桩等，常结合止水帷幕（如深层搅拌桩、高压旋喷桩）使用，适用于深度较大、周边环境复杂的基坑。地下连续墙：刚度大、止水效果好，既是支护结构又是地下结构外墙的一部分，适用于深大基坑或环境要求极高的地区。土钉墙：通过土钉加固基坑侧壁土体，形成加筋土挡墙。适用于地下水位以上或经降水后的非软土基坑，造价较低。水泥土墙：利用水泥作为固化剂，通过深层搅拌或高压旋喷形成重力式挡墙，具有挡土和止水双重功能，适用于深度不大的软土基坑。10.2作用效应计算基坑支护结构设计时，荷载效应主要包括：土压力：根据支护结构位移方向，分为静止土压力、主动土压力和被动土压力。设计时通常取主动土压力作为荷载，被动土压力作为抗力。水压力：对于粉土、粉砂等透水性好的土层，水土分算；对于粘性土，水土合算。地面超载：考虑基坑周边建筑物堆载、车辆荷载等。地震作用：一般基坑