《土力学与基础工程》-7天然地基上浅基础设计

项目七天然地基上浅基础设计了解浅基础的设计要求、步骤及浅基础的类型了解基础埋置深度的确定条件掌握基础底面尺寸的确定方法及软弱下卧层的承载力验算掌握无筋扩展基础及配筋扩展基础的设计与计算能力目标概述天然地基人工地基基础直接建造在未经加固的天然地基层上若天然地基很软弱，事先经过人工加固，再修建基础基础深基埋深5m桩基，沉井，地下连续墙浅基

概述

地基基础的设计等级设计等级建筑和地基类型甲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10层的高低层连成一体的建筑物大面积的多层地下建筑（地下车库、商场、运动场等）对地基变形有特殊要求的建筑物（包括高边坡）对原有工程影响较大的新建建筑物等等乙除甲、丙级以外的工业与民用建筑物除甲、丙级以外的基坑工程丙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的基坑工程持力层下卧层软弱下卧层埋深:基础埋置深度一般是指基础底面距室外设计地面的距离。设计地基基础要考虑的因素：

1）材料、基础的结构形式

2）埋深

3）地基土的承载力

4）基础的形状和布置

5）上部结构的影响

6）施工

7）抗震天然地基上浅基础设计保证基础本身有足够的强度和稳定性地基的强度、稳定性及变形必须在容许范围内天然地基上浅基础设计的内容和一般步骤是：

(1)充分掌握拟建场地的工程地质条件和地质勘察资料。（2）综合考虑选择基础类型和平面布置方案；（3）选择地基持力层和基础埋置深度；（4）确定地基土的承载力；（5）确定基础底面尺寸，必要时应验算地基软弱下卧层的强度。（6）进行必要的地基变形验算，使地基的沉降不致引起结构损坏、建筑倾斜与开裂；（7）进行基础结构和构造设计；（8）绘制基础施工图，并提出必要的技术说明。基础平面布置图设计等级规范：设计等级甲级乙级丙级设计方法允许（容许）承载力设计方法极限状态设计方法承载能力极限状态正常使用极限状态

浅基础分类

按基础的受力性能分为无筋扩展基础（刚性基础）和扩展基础（柔性基础）。

(1)、无筋扩展基础：多用砖、石、混凝土作成。无筋扩展基础抗拉、抗剪强度低，用刚性角来限制。刚性角β。刚性无筋扩展基础稳定性好，施工简便，能承受较大荷载，自重大，持力层不能为软土。

(2)、扩展基础：多用钢筋混凝土作成。扩展基础整体性能好，抗弯刚度大。能增加承受上部荷载能力（承载），增强基础的整体性，避免不均匀沉降。浅基础的类型按基础刚度分无筋扩展基础（刚性基础）

单独基础（独立基础）、条形基础、筏型基础、箱型基础、壳型基础····按结构形式分扩展基础（柔性基础）按基础刚度分

无筋扩展基础扩展基础(柔性基础)1:1.0–1:2.0与材料和荷载有关F

bth0F

砖、石、灰土，素混凝土材料抗拉强度很低要求基础台阶宽高比（刚性角）符合一定条件钢筋混凝土要满足抗弯、抗剪和抗冲切等结构要求按基础结构形式分1单独基础2条形基础长度远大于宽度的基础3十字交叉基础——条形基础的变种4筏形（筏板）基础底板外墙内墙5箱形基础由底板、墙和顶板形成箱，整体性更好目前在高层建筑中多采用箱形基础6壳体基础5.1概述适用于水塔、烟囱、料仓和中小型高炉等高耸的构筑物的基础。基础埋置深度原则：在满足承载力的条件下尽量浅埋基本要求：1、除岩石地基外，基础最小埋深不宜小于0.5m；2、基础顶面一般不露出地面，要求基础顶面低于地面不小于0.1m

建筑结构条件与场地环境条件影响基础埋深的因素

工程地质条件

地基冻融条件水文地质条件1建筑物的用途、结构类型及荷载性质与大小地震区，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地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便于维修基础埋深不同时

(1)主楼与裙房，高度不同,分期施工设置后浇带

(2)台阶式相连,如山坡上的房屋新旧及相邻建筑物有一定距离。否则要求支护，并且要严格限制支护的水平位移。相邻建筑物间的基础埋深2工程地质和水文地质条件尽量在地下水位以上,否则开挖降水,费用大有承压水时，防止承压水顶破基底基坑根据土层分布情况确定在满足其他要求下尽量浅埋只有低层房屋可用，否则处理尽量浅埋。但是如h1太小就为IIh1<2m基底在好土；h1=2m~4m高楼好土，低楼软土；h1>5m桩基或处理；好土软土好土III IIIIV好土软土软土(很深)h13地基冻融条件dminzd-hmaxzd:

设计冻深hmax：容许残留冻土层最大厚度zd=z0

zs

zw

ze标准冻深土类别冻胀性环境影响系数Z0标准冻深：北京0.8~1.0m哈尔滨2.0m满洲里2.8m10年的实测最大冻深平均值天然地基上浅基础的设计，包括下述各项内容：

1.选择基础的材料、类型和平面布置；

2.选择基础的埋置深度；

3.确定地基承载力；

4.确定基础尺寸；

5.进行地基变形与稳定性验算；

6.进行基础结构设计；

7.绘制基础施工图，提出施工说明。

一般浅基础设计式中pk——相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值；

fa——修正后的地基承载力特征值。

1.当轴心荷载作用时一、按地基持力层的承载力计算基底尺寸GFd2条形基础，中心荷载将上面计算的A

或b

扩大至1.1~1.4倍根据A

可初步确定b

和L偏心荷载时：地基承载力验算和变形验算1持力层承载力验算：根据初步确定的埋深d与b，确定f承载力验算偏心荷载时：pmax1.2f高层建筑(筏,箱基)：pmin0考虑地震可能出现e>b/6,此时允许pmin<0，但0应力区不能超过25%blN=F+G要求：以条形面积为例beNe<b/6:梯形beNe>b/6:三角形偏心荷载时：偏心荷载时：5.4地基承载力验算和变形验算blN=F+G增加面积AA不变，改变b和

l，具体看偏心方向采用不对称柱若不满足承载力要求，则考虑：dfaFkAGg-≥dfaFkbGg-（矩形）（条形）Fk——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荷载。Gk——基础自重和基础上的土重。AGkFkpk+=A——基础底面面积。≥基础平均埋深式中：2.对于偏心受压基础需满足的条件：Pk≤faMk——相应于荷载效应标准组合时，作用于基础底面的力矩值。式中：kpmax=3laGk)2(Fk+afW2.1MK≤+kpmax=AGkFk+由：得：若：2软弱下卧层承载力验算：F

pdz

pcz软土Es1Es2注意：下卧层承载力f只做深度修正条基无后一项扩散角可查表3其它验算：水平荷载较大时，稳定验算建筑在斜坡上时，稳定验算PhPv建筑物需满足地基变形要求计算原理：分层总和法部分建筑物可不做变形验算沉降量、沉降差、倾斜等4地基变形验算：计算方法：规范推荐“平均附加应力系数”方法dzizi-10i沉降不满足时，需要：增大尺寸(减少p0)增加埋深(减少p0),尤其增加地下室-补偿基础地基处理调整荷载图示某地基上的条形基础，埋深为1.80m，基础宽度取b=2.5m，作用在室内地面标高处的竖向轴心荷载为F=495kN/m，持力层土承载力基本容许值[fak]=200kPa，其它指标如图，试按持力层承载力要求验算基础底面尺寸是否合适。，

,[fak]=200kPa

建筑措施结构措施施工措施减轻不均匀沉降危害的措施单纯从地基基础的角度出发，通常的解决办法有以下三种：（1）采用柱下条形基础、筏基和箱基等结构刚度较大、整体性较好的浅基；（2）采用桩基或其他深基础；（3）采用各种地基处理方法。一、建筑措施

（1）建筑物体型力求简单①平面形状简单，如用“一”字形建筑物；②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—2层。

（2）控制建筑物长高比及合理布置纵横墙。一般，二层以上的砌体承重房屋，当预估的最大沉降量超过120mm时，长高比不宜大于2.5；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3.0。不符合上述条件时，可考虑设置沉降缝。合理布置纵横墙，是增强砌体承重结构房屋整体刚度的重要措施之一。（3）设置沉降缝沉降缝是从屋面到基础把建筑物断开，将建筑物划分成若干个长高比较小、体型简单、整体刚度较好、结构类型相同、自成沉降体系的独立单元。沉降缝的位置通常选择在下列部位上：a、平面形状复杂的建筑物的转折部位；b、建筑物的高度或荷载突变处；c、长高比较大的建筑物适当部位；d、地基土压缩性显著变化处；e、建筑结构(包括基础)类型不同处；f、分期建造房屋的交界处。沉降缝还要求有一定的宽度，以防止缝两侧单元发生互倾沉降时造成单元结构间的挤压破坏。一般沉降缝的宽度：二、三层房屋为50～80mm；四、五层房屋为80～120mm；六层及以上不小于120mm。沉降缝可结合伸缩缝设置，在抗震区，最好与抗震缝共用。沉降缝的构造见右图：（4）控制相邻建筑物基础的间距由于地基附加应力的扩散作用，使相邻建筑物产生附加不均匀沉降，可能导致建筑物的开裂或互倾。这种相邻房屋影响主要发生在：①同期建造的两相邻建筑之间的影响，特别是当两建筑物轻(低)重(高)差别太大时，轻者受重者的影响更甚；