《地基与基础》-项目5

任务5.1基础设计基本知识一、地基基础设计等级地基基础的设计内容和要求与建筑物地基基础的设计等级有关。《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）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，见表5-1，设计时应根据具体情况确定地基基础的设计等级。二、地基基础设计的基本规定根据建筑物地基基础设计等级及长期荷载作用下地基变形对上部的影响程度，《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）规定，地基基础设计应符合下列规定：下一页返回任务5.1基础设计基本知识（1）所有建筑物的地基计算均应满足承载力的有关规定。（2）设计等级为甲级、乙级的建筑物，均应按地基变形设计。（3）设计等级为丙级的建筑物有下列情况之一时应作变形验算：①地基承载力特征值小于130kPa，且体型复杂的建筑物；②在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，可能引起地基产生过大的不均匀沉降时；③软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时；④相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；⑤地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成时。上一页下一页返回任务5.1基础设计基本知识（4）对经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙等，以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物，尚应验算其稳定性。（5）基坑工程应进行稳定性验算。（6）建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时，尚应进行抗浮验算。（7）表5-2所示范围内设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算。三、地基基础设计荷载取值《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）规定：地基基础设计时，所采用的作用效应与相应的抗力限值应按下列规定：上一页下一页返回任务5.1基础设计基本知识（1）按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时，传至基础或承台底面上的作用效应按正常使用极限状态下作用的标准组合；相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。（2）计算地基变形时，传至基础底面上的作用效应应按正常使用极限状态下作用效应的准永久组合，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。（3）计算挡土墙土压力、地基或滑坡稳定及基础抗浮稳定时，作用效应应按承载能力极限状态下作用的基本组合，但其分项系数均为1.0。上一页下一页返回任务5.1基础设计基本知识（4）在确定基础或桩基承台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力，确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的作用效应和相应的基底反力、挡土墙土压力以及滑坡推力，应按承载能力极限状态下作用的基本组合，采用相应的分项系数；当需要验算基础裂缝宽度时，应按正常使用极限状态下作用的标准组合。（5）基础设计安全等级、结构设计使用年限、结构重要性系数应按有关规范的规定采用，但结构重要性系数

不应小于1.0。上一页返回任务5.2浅基础设计基础知识一、设计方案初选根据建筑物用途、场地土的地基承载力及地质构造来初选基础的形式，具体内容见项目一。二、基础埋置深度确定基础埋置深度是指从室外设计地面至基础底面的距离。基础埋置深度的大小，对建筑物的安全和正常使用、基础施工技术措施、施工工期和工程造价等影响很大。设计时必须综合考虑建筑物自身条件（如使用条件、结构形式、荷载的大小和性质等）以及所处的环境（如地质条件、气候条件、邻近建筑的影响等），选择技术可靠、经济合理的基础埋置深度。下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识在满足地基稳定和变形要求的前提下，基础宜浅埋。考虑地面动植物活动、耕土层等因素对基础的影响，除岩石基础外，基础埋深不宜小于0.5m。确定基础埋置深度时，应综合考虑以下因素：（一）建筑物用途以及基础形式和构造某些建筑物要求具有一定的使用功能或宜采用某种基础形式，这些要求常成为其基础埋深选择的先决条件。不同基础的构造高度也不相同，基础埋深自然不同；为了保护基础不露出地面，构造要求基础顶面至少应低于室外设计地面0.1m。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识（二）作用在地基上的荷载大小和性质荷载大小不同，对地基承载力的要求也就不同，因而直接影响到持力层的选择。荷载的性质对基础埋置深度的影响也很明显。承受水平荷载的基础，必须有足够的埋置深度来获得土的侧向抗力，以保证基础的稳定性，减少建筑物的整体倾斜，防止倾覆及滑移。（三）工程地质和水文地质条件工程地质条件对基础的设计往往起着决定性的作用，为了保证建筑物的安全，必须根据荷载的大小和性质为基础选择可靠的持力层。一般当上层土的承载力能满足要求时，应选择作为持力层，若其下有软弱土层时，则应验算其承载力是否满足要求。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识当上层土软弱而下层土承载力较高时，则应根据软弱土的厚度决定基础作在下层土上还是采用人工地基或桩基础。（四）相邻建筑物的基础埋深当存在相邻建筑物时，新建建筑物的基础埋深不宜大于原有建筑基础。当埋深大于原有建筑物时，两基础间应保持一定净距，其数值应根据原有建筑荷载大小、基础形式和土质情况确定，一般应不小于两基础底面高差的l～2倍，如图5-1所示。当上述要求不能满足时，应采取分段施工，设临时加固支撑，打板桩，地下连续墙等施工措施，或加固原有建筑物地基，以免开挖新基槽时危及原有基础的安全稳定性。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识（五）地基土冻胀和融陷的影响地基土的冻胀与融陷通常是不均匀的，因此，容易引起建筑物开裂损坏。季节性冻土的冻胀性与融陷性是相互关联的，常以冻胀性加以概括。《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）规定，土的类别、冻前天然含水量和冻结期间地下水位距冻结面的最小距离，将地基土的冻胀性划分为不冻胀、弱冻胀、冻胀、强冻胀和特强冻胀五类。在确定基础埋置深度时，对于不冻胀土可不考虑冻结深度的影响；对于弱冻胀土、冻胀土、强冻胀土和特强冻胀土，可用下式计算基础的最小埋置深度：上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识三、地基承载力的确定地基承载力是指地基土单位面积上所能承受荷载的能力。建筑物因地基问题引起的破坏，一般可能有两种情况：一种是由于建筑物基础在荷载作用下产生过大的变形或不均匀沉降，从而导致建筑物严重下沉、倾斜或挠曲，上部结构开裂，建筑功能变坏；另一种是由于承载不足而产生剪切破坏或丧失稳定性。（一）地基破坏形式实践表明，建筑地基在荷载作用下往往由于承载力不足而产生剪切破坏，其破坏形式可以分为整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏三种，如图5-2所示。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识地基的破坏形式主要与土的压缩性有关。一般来说，对于密实砂土和坚硬黏土将出现整体剪切破坏、而对于压缩性比较大的松砂和软黏土，将可能出现局部剪切或冲剪破坏。另外，破坏形式还与基础埋深、加荷速率等因素有关，目前尚无合理的理论作为统一的判别标准。当基础埋深较浅、荷载快速施加时，将趋于发生整体剪切破坏；若基础埋深较大，无论是砂性土或黏性土地基，往往发生局部剪切破坏。1．整体剪切破坏整体剪切破坏的荷载与沉降关系曲线即p-s曲线如图5-3中曲线A所示，地基破坏过程可分为以下三个阶段：（1）压密阶段（或称线弹性变形阶段）。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识这一阶段p-s曲线接近于直线（oa段），土中各点的剪应力均小于土的抗剪强度，土体处于弹性平衡状态。地基的沉降主要是由于土的压密变形引起的。相应于a点的荷载称为比例界限荷载（临塑荷载），以Pcr表示。（2）剪切阶段（或称弹塑性变形阶段）。这一阶段p-s曲线已不再保持线性关系（ab段），沉降的增长率随荷载的增大而增加。地基土中局部范围内（首先在基础边缘处）的剪应力达到土的抗剪强度，土体发生剪切破坏，这些区域也称塑性区。随着荷载的继续增加，土中塑性区的范围也逐步扩大，直到土中形成连续的滑动面。b点对应的荷载称为极限荷载，以Pu表示。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识（3）完全破坏阶段。当荷载超过极限荷载后，土中塑性区范围不断扩展，最后在土中形成连续滑动面，基础急剧下沉或向一侧倾斜，土从基础四周挤出，地面隆起，地基发生整体剪切破坏，通常称为完全破坏阶段。p-s曲线陡直下降（bc段）。2．冲剪破坏冲剪破坏一般发生在基础刚度较大且地基土十分软弱的情况下。其p-s曲线如图5-3中曲线C所示。冲剪破坏的特征是：随着荷载的增加，基础下土层发生压缩变形，基础随之下沉。当荷载继续增加，基础四周的土体发生竖向剪切破坏，基础刺入土中。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识冲剪破坏时，地基中没有出现明显的连续滑动面，基础四周地面不隆起，而是随基础的刺入微微下沉。伴随有过大的沉降，没有倾斜的发生，p-s曲线无明显拐点。3．局部剪切破坏局部剪切破坏是介于整体剪切破坏与冲剪破坏之间的一种破坏形式，其破坏过程与整体剪切破坏有类似之处，但p-s

曲线无明显的三阶段，如图5-3中曲线B所示。局部剪切破坏的特征是：p-s

曲线从一开始就呈非线性关系；地基破坏是从基础边缘开始，但是滑动面未延伸到地表，而是终止在地基土内部的某一位置；基础两侧的土体微微隆起，基础一般不会发生倒塌或倾斜破坏。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识（二）地基承载力计算地基承载力的确定是地基基础设计中一个非常重要而又复杂的问题，它不仅与土的物理力学性质有关，而且还与基础的类型、底面尺寸与形状、埋深、建筑类型、结构特点以及施工速度等有关。《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）规定，地基承载力特征值可由载荷试验或其他原位测试、公式计算，并结合工程实践经验等方法综合确定。1．由载荷试验确定地基承载力特征值承载力特征值的确定应符合下列规定：上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识（1）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）当不能按上述二条要求确定时，当压板面积为0.25～0.50m2时，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。2．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，从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，尚应按下式修正：上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识3．有偏心距时地基承载力的计算当偏心距e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，并满足变形要求。四、基础底面尺寸的确定（一）按持力层的承载力确定基底尺寸1．轴心荷载作用下的基础轴心荷载作用下，认为基底压力均匀分布，如图5-4所示，基底压力的计算可按下式计算：上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识要求作用在基础底面的基底压力不大于修正后的地基承载力特征值，即将式（5-5）代入式（5-6）得对于独立基础，按上式计算出A后，先选定b或

，确定

和b的比值，再计算另一边长。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识对于条形基础，沿长度方向取1m为计算单元，条形基础的宽度b为2．偏心荷载作用下的基础如图5-5所示，在荷载FK、Gk和单向弯矩Mk的共同作用下，基底压力呈直线分布，基底边缘的最大和最小压力分别为：对于矩形基础上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识式（5-10）适用条件为e≤b/6。当e＞b/6时，按下式计算pkmax：偏心荷载作用下，基础除满足

外，尚应符合下式的要求在计算偏心荷载作用下的基础底面尺寸时，通常可按下述试算法进行：（1）先按轴心荷载作用下的式（5-7），计算基础底面积A0，即满足式（5-6）。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识（2）根据荷载偏心距的大小将A0增大10％～40％，使A=（1.1～1.4）A0。（3）计算偏心荷载作用下的

，验算是否满足式（5-12）。如不合适（太大或太小），可调整基底尺寸再验算，如此反复，直至满意。（二）地基软弱下卧层承载力验算基础底面尺寸的确定，只考虑了持力层的承载力，当地基受力层范围内有软弱的下卧层时，还应验算下卧层的地基承载力。要求作用在软弱下卧层顶面的附加应力与自重应力之和不超过下卧层的承载力，即上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识当持力层与软弱下卧土层的压缩模量比值Es1/Es2≥3时，对条形和矩形基础，可采用压力扩散角方法计算

值，如图5-6所示，假设基底处的附加压力

向下传递时按某一角度θ向外扩散。根据基底与软弱下卧层顶面处扩散面积上的附加压力总值相等的条件，可得：条形基础矩形基础上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识如果软弱下卧层的承载力不满足要求，则应增大基础底面尺寸，或改变基础类型，减小埋深。如果这样处理后仍不符合要求，则应考虑采用其他地基基础方案。五、地基变形验算按地基承载力确定基础底面尺寸后，一般可保证建筑物在防止地基剪切破坏方面具有足够的安全度，但在荷载作用下，地基土还可能会产生压缩变形，使建筑物产生沉降。《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）规定，设计等级为甲级、乙级和符合一定条件的丙级建筑物，地基基础设计除了要满足承载力要求外，还必须进行变形验算。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识地基产生变形的原因是由于土体具有压缩性，因此，要计算地基变形，需了解土的压缩性，计算土的压缩性指标。（一）土的压缩性土的压缩性是指地基土在压力作用下体积减小的特性。土体积缩小包括两个方面：一是土中的水、气从孔隙中排出，使孔隙体积减小；二是土颗粒本身、土中的水及封闭在土中的气体被压缩，这部分很小，可以忽略不计。土的压缩随时间增长的过程称为固结。对于透水性大的无黏性土，其压缩过程在很短时间内就可以完成。而透水性小的黏性土，其压缩稳定所需的时间要比砂土长得多。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识1．压缩试验室内压缩试验用压缩仪（也称固结仪）来进行，如图5-7所示。试验时，将切有土样的环刀置于刚性护环中，由于金属环刀及刚性护环的限制，使得土样在竖向压力作用下只能发生竖向变形，而无侧向变形。在土样上下放置的透水石是土样受压后排出孔隙水的两个界面。压缩过程中竖向压力通过刚性板施加给土样，土样产生的压缩量可通过百分表量测。常规压缩试验通过逐级加荷进行试验，常用的分级加荷量p为50kPa、100kPa,200kPa、400kPa。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识根据压缩过程中土样变形与土的三项指标的关系，可以导出试验过程孔隙比e与压缩量ΔH

的关系，即这样，根据式（5-16）即可得到各级荷载下对应的孔隙比，从而可绘制出土样压缩试验的e-p曲线及e-lgp曲线。2．压缩性指标(1)压缩系数

。在图5-8（a）所示的压缩曲线中，当压力p1～p2变化范围不大时，可以将压缩曲线上的M1M2小段曲线用其割线来代替。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识若M1点压力为p1，相应孔隙比为e1；M2点的压力为p2，相应的孔隙比为e2，则M1M2段的斜率可表示为压缩系数

表示在单位压力增量作用下土的孔隙比的减小量。因此，压缩系数

越大，土的压缩性就越大。不同土的压缩性差异很大，即使是同一种土，其压缩性也是有差异的。由于

曲线在压力较小时，曲线较陡，而随着压力的增大曲线越来越平缓，因此，一种土的压缩系数

值不是一个常量，而是随所取压力变化范围的不同而改变的。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识为了评价不同种类土的压缩性大小，必须用同一压力变化范围来比较。在工程实践中，常采用

压力区间相对应的压缩系数a1-2来评价土的压缩性。a1-2＜0.1Mpa-1，属低压缩性土；0.1Mpa-1

≤a1-2

＜0.5Mpa-1

，属中压缩性土；a1-2≥0.5Mpa-1

，属高压缩性土。（2）压缩指数。侧限压缩的结果还可以用e-lgp曲线表示，如图5-8（b）所示。从图中可以看出，在压力较大部分，e-lgp曲线趋于直线，该直线的斜率称为压缩指数，用Cc表示，它是一个常量，不随p的变化而变化。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识压缩指数越大，土的压缩性越高。一般规定：Cc＜0.2，属低压缩性土；Cc=0.2～0.4，属中等压缩性土；Cc＞0.4，属高压缩性土。（3）压缩模量

。土的压缩模量是指完全侧限条件下，土的竖向附加应力

σz与竖向应变εz

的比值。根据e-p曲线，可求出压缩模量：上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识（二）地基中的应力建筑物的荷载通过基础传递给地基，使地基土中应力状态发生变化，引起地基变形，使基础产生沉降或不均匀沉降。如果沉降超过允许范围，将会影响建筑物的正常使用，严重时还将危及建筑物的安全。因此，分析和计算地基土中的应力是进行地基变形和稳定问题研究的基础。1．地基土中自重应力地基中任意深度z处的竖向自重应力σcz

等于单位面积上土柱体的重力，如图5-9（a）所示。若z深度内的土层为均质土，天然重度为γ

，则上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识由图5-9（a）可知，均质土中的自重应力随深度线性增加，呈三角形分布。如果地基由不同性质的成层土组成，则地面以下任意深度处土的竖向自重应力为由图5-9（b）可知，成层土自重应力分布曲线的变化规律为：（1）土的自重应力分布曲线是一条折线，拐点在土层交界处和地下水位处。（2）同一层土的自重应力按直线变化。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识（3）自重应力随深度的增加而增大。如果地下水位以下存在不透水层（如岩层或只含结合水的坚硬黏土层），由于不透水层中不存在水的浮力，所以层面及以下的自重应力应按上覆土层的水土总重计算，如图5-9（b）所示。另外，地下水位的升降会引起自重应力的变化，进而影响到地基的沉降，如图5-10所示，需引起注意。2．基底附加压力基础通常埋置在天然地面以下一定深度处，该处原有自重应力因基坑开挖而被卸除。由于天然土层在自重作用下的变形已经完成，故只有超出基底处原有自重应力的那部分应力才使地基产生附加变形。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识使地基产生附加变形的基底压力称为基底附加压力p0。如图5-11所示，基底附加压力是上部结构和基础传至基底的基底压力与基底处原有的自重应力之差，即3．地基土中附加应力地基土中的附加应力是由建筑物荷载所引起的应力增量，是引起地基变形甚至破坏的主要原因。目前采用弹性理论求解的方法计算。弹性理论法假定地基土是均匀、连续、各向同性的半无限空间均匀弹性体来计算土中附加应力，虽然计算公式推导过程复杂，但最后的应用公式却非常简单。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识（三）地基最终沉降量计算地基最终沉降量是指地基土在建筑荷载作用下达到压缩稳定时地基表面的沉降量。目前常用的计算方法有分层总和法与规范推荐法。1．分层总和法分层总和法是将地基土在计算深度范围内分成若干水平土层，分别计算每层土的压缩量，然后叠加起来，就得到地基总的沉降量。（1）计算假定。①地基土是一个均匀、等向的半无限空间弹性体。②地基土层受荷后不能发生侧向变形。③基础沉降量根据基础中心点下土柱所受的附加应力σz

进行计算。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识④基础最终沉降量等于基础底面下某一深度范围内各土层压缩量的总和。该深度以下土层的压缩变形值小到可以忽略不计。（2）计算步骤。①地基土分层。将土分为厚度为hi≤0.4b（b为基础宽度）的若干薄土层，不同性质的土层面和地下水位面必须作为分层的界面。②计算各分层界面处土的自重应力。土的自重应力应从天然地面起算。③计算各分层界面处基底中心点下土的竖向附加应力。④确定地基变形计算深度。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识一般取σz

≤0.1σcz对应

处的地基深度zn作为压缩层计算深度的下限，当在该深度下有高压缩性土层时，取

σz

≤0.1σcz对应的深度。⑤计算各分层土的压缩量si。⑥叠加计算地基的最终沉降量。2．规范推荐法上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识分层总和法的基本假定存在近似性，难以对某些复杂因素进行综合反映。经实测对比，对低压缩性土，计算值偏大；对高压缩性土，计算值偏小。规范将分层总和法加以简化，引入了平均附加应力系数的概念，并在总结大量实践经验的基础上，重新规定了地基变形计算深度的标准，引入了地基沉降计算经验系数

。（1）计算公式。计算地基变形时，地基内的应力分布，可采用各向同性均质线性变形体理论，其最终沉降量按下式计算上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识（2）计算深度。按《规范》法计算地基沉降时，沉降计算深度zn

应满足下式：若确定的计算深度下部仍有软弱土层，则继续向下计算。若无相邻荷载影响，基础宽度在1～30m范围内时，地基沉降计算深度可按下列简化公式计算（3）计算步骤。①计算基底附加压力；上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识②将地基土按压缩性分层（即按

分层）；③计算各分层的沉降量；④确定沉降计算深度；⑤计算基础总沉降量。（四）地基变形允许值1．地基变形分类（1）沉降量——基础中心点的沉降值。（2）沉降差——相邻独立基础沉降量的差值。（3）倾斜——基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识（4）局部倾斜——砌体承重结构沿纵向6～10m内基础两点的沉降差与其距离的比值。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值控制；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；对于多层或高层建筑和高耸结构应由倾斜值控制；必要时尚应控制平均沉降量。2．地基允许变形值《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）规定，建筑物的地基变形值，不应大于地基变形允许值，并作为强制条文。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识表5-10中未包括的建筑物，其地基变形允许值应根据上部结构对地基变形的适应能力和使用上的要求确定。（五）建筑物沉降观测1．建筑物沉降观测的意义建筑物沉降观测能反映地基的实际变形以及地基变形对建筑物的影响程度。因此，沉降观测对建筑物的安全使用具有重要意义。（1）沉降观测能够验证地基基础设计是否正确。（2）沉降观测能够分析地基事故，判别施工质量的好坏。（3）沉降观测可提供确定建筑物地基变形允许值的重要资料。2．需进行沉降观测的建筑物上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）规定，以下建筑物应在施工期间及使用期间进行沉降观测。（1）地基基础设计等级为甲级的建筑物；（2）软弱地基上的地基基础设计等级为乙级的建筑物；（3）加层、扩建建筑物；（4）处理地基上的建筑物；（5）受临近深基坑开挖施工影响或受场地地下水等环境因素变化影响的建筑物；（6）采用新型基础或新型结构的建筑物。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识3．沉降观测的方法（1）仪器与精度。沉降观测的仪器采用精密水准仪，宜固定测量工具、固定人员，观测前应严格校验仪器。对应于精度要求为特高、高、中等、低，建筑变形测量等级分为特级、一级、二级、三级。对一个实际工程，变形测量精度等级应先根据各类建（构）筑物的变形允许值按《建筑变形测量》（JGJ8—2007）的规定进行估算，然后按以下原则确定：①当仅给定单一变形允许值时，应按所估算的观测点精度选择相应的精度等级。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识②当给定多个同类型变形允许值时，应分别估算观测点精度，并应根据其中最高精度选择相应的精度等级。③当估算出的观测点精度低于《建筑变形测量》（JGJ8—2007）规定的三级精度的要求时，宜采用二级精度。④对于未规定或难以规定变形允许值的观测项目，可根据设计、施工的原则要求，参考同类或类似项目的经验，按照《建筑变形测量》（JGJ8—2007）的规定，选取适宜的精度等级。（2）水准基点的设置。以保证水准基点的稳定可靠为原则，宜设置在基岩上或压缩性较低的土层上。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识水准基点的位置应靠近观测点并在建筑物产生的压力影响范围以外，不受行人车辆碰撞的地点。在一个观测区内水准基点不应少于3个。（3）观测点的设置。观测点的布置应能全面反映建筑物地基变形特征并结合地质情况及建筑结构特点确定，点位宜选设在下列位置：①建筑物的四角、大转角处及沿外墙每10～15m处或每隔2～3根柱基上。②高低层建筑物、新旧建筑物、纵横墙等交接处的两侧。③建筑物裂缝和沉降缝两侧、基础埋深相差悬殊处、人工地基与天然地基接壤处、不同结构的分界处及填挖方分界处。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识④宽度大于等于15m或小于15m而地质复杂以及膨胀土地区的建筑物，在承重内隔墙中部设内墙点，在室内地面中心及四周设地面点。⑤邻近堆置重物处、受振动有显著影响的部位及基础下的暗浜（沟）处。⑥框架结构建筑物的每个或部分柱基上或沿纵横轴线设点。⑦筏形基础、箱形基础底板或接近基础的结构部分之四角处及其中部位置。⑧重型设备基础和动力设备基础的四角、基础形式或埋深改变处以及地质条件变化处两侧。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识⑨电视塔、烟囱、水塔、油罐、炼油塔、高炉等高耸建筑物，沿周边在与基础轴线相交的对称位置上布点，点数不少于4个。（4）观测次数与时间。①建筑物施工阶段的观测，应随施工进度及时进行。一般建筑，可在基础完工后或地下室砌完后开始观测，大型、高层建筑，可在基础垫层或基础底部完成后开始观测。观测次数与间隔时间应视地基与加荷情况而定。民用建筑可每加高1～5层观测一次；工业建筑可按不同施工阶段（如回填基坑、安装柱子和屋架、砌筑墙体、设备安装等）分别进行观测。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识②建筑物使用阶段的观测次数，应视地基土类型和沉降速度大小而定。除有特殊要求者外，一般情况下，可在第一年观测3～4次，第二年观测2～3次，第三年后每年1次，直至稳定为止。观测期限一般不少于如下规定：砂土地基2年，膨胀土地基3年，黏土地基5年，软土地基10年。③在观测过程中，如有基础附近地面荷载突然增减、基础四周大量积水、长时间连续降雨等情况，均应及时增加观测次数。当建筑物突然发生大量沉降、不均匀沉降或严重裂缝时，应立即进行逐日或几天一次的连续观测。④沉降是否进入稳定阶段应由沉降量与时间关系曲线判定。上一页下一页返回任务5.2浅基础设计基础知识对重点观测和科研观测工程，若最后三个周期观测中每周期沉降量不大于

倍测量中误差可认为已进入稳定阶段。一般观测工程，若沉降速度小于0.01～0.04mm/d，可认为已进入稳定阶段，具体取值宜根据各地区地基土的压缩性确定。另外，在基坑较深时，可考虑开挖后的回弹观测。上一页返回任务5.3无筋扩展基础设计一、无筋扩展基础构造要求1．砖基础砖基础一般建在100mm厚C10素混凝土垫层上，其剖面为阶梯形，通常称大放脚。大放脚从垫层上开始砌筑，各部分的尺寸应符合砖的模数。大放脚一般为二一间隔收（两皮一收与一皮一收相间）或两皮一收，但保证底层必须两皮砖厚。一皮指一层砖，每收一次两边各收1/4砖长。为保证砖基础的耐久性，《砌体结构设计规范》（GB50003—2011）规定了地面以下或防潮层以下的砌体，所用材料的最低强度等级应符合有关要求，见表5-11。下一页返回任务5.3无筋扩展基础设计在墙基础顶面应设置防潮层，防潮层宜用1∶2.5的水泥砂浆加适量的防水剂铺设，其厚度一般为20mm，位于室内地坪下60mm处。砖基础具有取材容易、价格便宜、施工简便等特点，因此，广泛应用于6层及6层以下的民用建筑和砖墙承重厂房。2．毛石基础毛石是指未经加工整平的石料。毛石基础是选用强度不低于MU20的硬质岩石，用水泥砂浆砌筑而成的基础。为了保证砌筑质量，每层台阶宜用三排或三排以上的毛石，每一台阶伸出宽度不宜大于200mm、高度不宜小于400mm，石块应错缝搭砌，缝内砂浆应饱满。上一页下一页返回任务5.3无筋扩展基础设计毛石基础的抗冻性较好，一般用于寒冷地区潮湿环境下6层以下建筑物的基础。3．混凝土和毛石混凝土基础混凝土基础的强度、耐久性、抗冻性均较好，其强度等级一般可采用C15以上，常用于荷载大或基础位于地下水位以下的情况。当基础体积较大时，为节省水泥用量，可在混凝土内掺入不超过30％体积的毛石做成毛石混凝土基础。掺入毛石的尺寸不宜大于300mm，且应冲洗干净，其强度等级不应低于MU20。4．灰土基础上一页下一页返回任务5.3无筋扩展基础设计为节约砖石材料，常在砖石基础大放脚下面做一层灰土垫层。灰土是用熟化的石灰粉和黏性土按一定比例加适量水拌匀后分层夯实而成的，体积配合比为3∶7或2∶8，一般多采用3∶7，即3份石灰粉、7份黏性土（体积比），通常称为三七灰土。压实后的灰土应满足设计对压实系数的质量要求。灰土施工时，每层虚铺220～250mm，夯实至150mm，称为一步灰土。一般可用2步或3步，即300mm或450mm厚。灰土基础造价低，可节约水泥和砖石材料，多用于五层或五层以下的民用建筑。5．三合土基础上一页下一页返回任务5.3无筋扩展基础设计三合土是由石灰、砂和骨料（碎石、碎砖或矿渣等）按体积比1∶2∶4或1∶3∶6，加适量水拌和均匀配置而成。一般每层虚铺220mm厚，夯实至150mm。可用2步或3步，即300mm或450mm厚，然后在它上面砌大放脚。三合土基础施工简单、造价低，强度也较低，故一般用于地下水位较低的4层及4层以下的民用建筑。二、无筋扩展基础剖面设计为了保证无筋扩展基础不因受拉或受剪而破坏，通常用台阶宽高比的允许值（表5-12）来限制悬臂的长度，提高基础的抗弯刚度。上一页下一页返回任务5.3无筋扩展基础设计无筋扩展基础在设计时，基础底面除应满足地基承载力的要求外，基础底面宽度还应满足刚性角（台阶的宽高比）的要求。即采用无筋扩展基础的钢筋混凝土柱，其柱脚高度h1不得小于b1［图5-18（b）］，并不应小于300mm且不小于20d（d为柱中的纵向受力钢筋的最大直径）。当柱纵向钢筋在柱脚内的竖向锚固长度不满足锚固要求时，可沿水平方向弯折，弯折后的水平锚固长度不应小于10d，也不应大于20d。上一页返回任务5.4扩展基础设计一、柱下钢筋混凝土独立基础构造1．一般构造要求柱下钢筋混凝土独立基础的形式有：现浇柱下基础常用锥形或阶梯形；预制柱的基础一般为杯形。（1）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，如图5-22所示。（2）钢筋混凝土基础下通常设素混凝土垫层，垫层厚度不宜小于70mm，垫层混凝土强度等级应为C10。垫层两边各伸出基础底板不小于50mm，一般为100mm。下一页返回任务5.4扩展基础设计（3）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。当有垫层时，钢筋保护层的厚度不宜小于40mm，无垫层时不宜小于70mm。（4）混凝土强度等级不应低于C20。（5）当柱下钢筋混凝土独立基础的边长大于或等于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，如图5-23所示。2．现浇柱基础上一页下一页返回任务5.4扩展基础设计（1）钢筋混凝土柱和剪力墙纵向受力钢筋在基础内的锚固长度la应根据钢筋在基础内的最小保护层厚度按现行《混凝土结构设计规范（2015年版）》（GB50010—2010）的有关规定确定。有抗震设防要求时，纵向受力钢筋的最小锚固长度laE

应按下式计算：一、二级抗震等级

三级抗震等级

四级抗震等级（2）现浇柱的基础，其插筋的数量、直径以及钢筋种类应与柱内纵向受力钢筋相同。上一页下一页返回任务5.4扩展基础设计插筋的锚固长度应满足（1）中要求，插筋与柱的纵向受力钢筋的连接方法，应符合现行《混凝土结构设计规范（2015年版）》（GB50010—2010）的规定。插筋的下端宜作成直钩放在基础底板钢筋网上。当符合下列条件之一时，可仅将四角的插筋伸至底板钢筋网上，其余插筋锚固在基础顶面下la

或

laE（有抗震设防要求时）处，如图5-24所示。①柱为轴心受压或小偏心受压，基础高度大于等于1200mm；②柱为大偏心受压，基础高度大于等于1400mm。预制钢筋混凝土柱与杯口基础和高杯口基础的连接要求，参见《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）。上一页下一页返回任务5.4扩展基础设计二、柱下独立基础的高度和变阶处高度当基础承受柱子传来的荷载，若柱子周边处基础的高度不够，就会发生如图5-25所示的冲切破坏，即从柱子周边起，沿45°斜面拉裂，形成冲切角锥体。在基础变阶处也可能发生同样的破坏。破坏的原因是冲切破坏面上的主拉应力超过了基础混凝土的抗拉强度，因此，柱下钢筋混凝土独立基础的高度由抗冲切验算确定。为保证基础不发生冲切破坏，在基础冲切锥体以外的地基净反力引起的冲切力

不应大于基础冲切面处混凝土的抗冲切能力。对矩形截面柱的矩形基础，在柱与基础交接处以及基础变阶处的受冲切承载力，应按下列公式验算：上一页下一页返回任务5.4扩展基础设计当

时，冲切破坏角锥体的底面积部分落在基底面积以内当

时，冲切破坏角锥体的底面积部分落在基底面积以外上一页下一页返回任务5.4扩展基础设计三、基础底板弯矩计算柱下钢筋混凝土独立基础在地基净反力作用下，底板在两个方向均发生弯曲，故两个方向均需配置受力钢筋。分析时将基底面积分别沿柱与基础交接处以及基础变阶处划分成四个梯形面积，分别计算柱与基础交接处以及基础变阶处沿基础长宽两个方向的弯矩，并进行截面抗弯验算。上一页下一页返回任务5.4扩展基础设计当矩形基础在轴心荷载或单向偏心荷载作用下，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，如图5-27所示，可按下式计算：四、基础底板配筋基础底板内的受力配筋面积可按下式计算：上一页返回任务5.5桩基设计一、桩基础概述1．桩基础的特点桩基础作为一种深基础，具有承载力高、稳定性好、沉降量小、抗震性能好、布置灵活等特点。2．桩基础的适用范围桩基础（简称桩基）适宜在下列情况下采用：（1）当建筑场地的地基土质软弱且较厚，按天然地基浅基础设计不能满足承载力和变形要求，或采用人工加固处理地基又不经济时，可采用桩基础。下一页返回任务5.5桩基设计（2）当高层建筑、高耸构筑物及重型厂房结构荷载很大，天然地基不能满足承载力和变形要求时，可采用桩基础。（3）当地基存在湿陷性、冻胀性、震陷性、膨胀性、软土和侵蚀性等不良土层时，可采用桩基础穿越不良土层，将荷载传递到深处的坚硬和稳定岩层中。（4）在地震区，持力层范围内有不良可液化土层，浅基础不能满足结构稳定性要求时，可采用桩基础。（5）当建筑场地的地下水位较高，如江河湖泊的漫滩或岸边，施工降水困难，浅基础又不能满足承载力和变形的要求时，可采用桩基础。上一页下一页返回任务5.5桩基设计（6）当建筑物承受的水平荷载较大，或建在斜坡上时，为了减少建筑物的水平位移和倾斜，可采用桩基础。（7）其他特殊情况，如施工方法、经济条件及工期等因素的限制不适于采用浅基础的建筑物，可采用桩基础。二、桩基设计原则1．设计等级《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008）规定，建筑桩基础设计与建筑结构设计一样，应采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，以可靠度指标来度量桩基的可靠度，采用分项系数的表达式进行计算。上一页下一页返回任务5.5桩基设计根据桩基破坏造成建筑物的破坏后果的严重性，桩基设计时应按表5-13确定设计等级。2．一般规定桩基设计时，所采用的作用效应组合与相应的抗力应符合下列规定：（1）确定桩数和布桩时，应采用传至承台底面的荷载效应标准组合；相应的抗力应采用基桩或复合基桩承载力特征值。（2）计算荷载作用下的桩基沉降和水平位移时，应采用荷载效应准永久组合；计算水平地震作用、风载作用下的基桩水平位移时，应采用水平地震作用、风载效应标准组合。上一页下一页返回任务5.5桩基设计（3）验算坡地、岸边建筑桩基的整体稳定性时，应采用荷载效应标准组合。（4）在计算桩基结构承载力、确定尺寸和配筋时，应采用传至承台顶面的荷载效应基本组合。（5）桩基结构安全等级、结构设计使用年限和结构重要性系数

应按现行有关建筑结构规范的规定采用，除临时性建筑外，重要性系数

应不小于1.0。三、桩基础的类型（一）按承载性状分类上一页下一页返回任务5.5桩基设计根据竖向荷载作用下桩土相互作用特点，达到极限承载力状态时，桩侧与桩端阻力的发挥程度和分担荷载比例，将桩分为摩擦型桩和端承型桩两大类和四个亚类。1．摩擦型桩摩擦型桩是指在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载全部或主要由桩侧阻力承受。根据桩侧阻力分担荷载的大小，摩擦型桩又可分为摩擦桩和端承摩擦桩两类。（1）摩擦桩，在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力承担。（2）端承摩擦桩，在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，但桩侧阻力分担荷载较大。上一页下一页返回任务5.5桩基设计2．端承型桩端承型桩是指在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载全部或主要由桩端阻力承受。桩侧阻力相对桩端阻力而言较小，或可忽略不计的桩。根据桩端阻力发挥的程度和分担荷载的比例，端承型桩又可分为摩擦端承桩和端承桩两类。（1）摩擦端承桩，在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，但桩端阻力分担荷载较大。通常桩端进入中密以上的砂土、碎石类土或中、微风化岩层。（2）端承桩，在极限承载力状态下，桩顶荷载由桩端阻力承担，桩侧阻力忽略不计。上一页下一页返回任务5.5桩基设计另外，当桩端嵌入岩层一定深度（要求桩的周边嵌入微风化或中等风化岩体的最小深度不小于0.5m）时，称为嵌岩桩。对于嵌岩桩，桩侧与桩端荷载分担比例与孔底沉渣及进入基岩深度有关，桩的长径比不是制约荷载分担比例的唯一因素。（二）按桩身材料分类1．混凝土桩当桩基础主要承受竖向受压荷载，或作为基坑临时护坡桩，荷载不大，可采用混凝土桩。混凝土强度等级采用C20或C25，价格便宜，截面刚度大。2．钢筋混凝土桩上一页下一页返回任务5.5桩基设计钢筋混凝土桩的横截面有方、圆等多种形状，可做成实心或空心，用于承压、抗拔、抗弯等。当桩截面尺寸较大时，为减轻自重，节约钢材，提高桩的承载力和抗裂性，可采用预应力混凝土管桩。3．钢桩常见的有钢管桩和H型钢桩等。钢管桩直径一般为400～1000mm，其抗弯、抗压性能较高，承载力大、质量可靠、自重轻、施工方便，但造价较高、易锈蚀。4．组合材料桩组合材料桩是指用两种材料组合的桩。上一页下一页返回任务5.5桩基设计（三）按施工方法分类主要分为预制桩和灌注桩两大类。1．预制桩预制桩是在施工现场或工厂预先制作，然后以锤击、振动、静压或旋入等方式将桩设置就位。按不同的沉桩方式可分为以下三种。（1）打入桩（锤击桩）。打入桩是通过桩锤将预制桩沉入地基，这种施工方法适用于桩径较小，地基土为可塑状黏土、砂土、粉土地基。打入桩伴有较大的振动和噪声，在城市建筑密集区施工，应考虑对环境的影响。上一页下一页返回任务5.5桩基设计（2）振动下沉桩。振动下沉桩是将大功率的振动打桩机安装在桩顶，一方面利用振动以减少土对桩的阻力；另一方面利用向下的振动力使桩沉入土中。这种方法适用于可塑状的黏性土和砂土。（3）静力压桩。静力压桩是借助桩架自重及桩架上的压重，通过液压或滑轮组提供的静力将预制桩压入土中。适用于可塑、软塑的黏性土地基，对于砂土及其他较坚硬的土层，由于压桩阻力过大不宜采用。静力压桩在施工时无噪声、无振动，并能避免锤击时桩顶及桩身的破坏。2．灌注桩上一页下一页返回任务5.5桩基设计灌注桩是指在设计桩位成孔，然后在孔内放置钢筋笼（也有直接插筋或省去钢筋的），再浇灌混凝土成桩的桩型。其横截面呈圆形，可以做成大直径和扩底桩。灌注桩具有以下特点：不存在运输、吊装和打入过程，钢筋按使用期间的内力大小配置或不配置，节约钢筋；桩身易出现露筋、缩颈、断桩等现象。（四）按桩的使用功能分类1．竖向抗压桩竖向抗压桩主要承受上部结构传来的竖向荷载，一般建筑桩基在正常工作的条件下都属于此类桩。上一页下一页返回任务5.5桩基设计2．竖向抗拔桩竖向抗拔桩主要承受竖向上拔荷载，例如，水下抗浮力的锚桩、输电塔和微波发射塔的桩基等，都属于此类桩。3．水平受荷桩水平受荷桩主要承受水平荷载，此类桩有港口工程的板桩、深基坑的护坡桩以及坡体抗滑桩等。4．复合受荷桩复合受荷桩是指承受竖向、水平荷载均较大的桩，设计时应按竖向抗压（或抗拔）桩及水平受荷桩的要求进行验算。上一页下一页返回任务5.5桩基设计（五）按成桩方法和挤土效应分类根据成桩方法和成桩过程的挤土效应，将桩分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩三类。1．非挤土桩非挤土桩是指在成桩时，采用干作业法、泥浆护壁法、套管护壁法等，先将孔中土体取出，对桩周土不产生挤土作用的桩，如干作业法钻（挖）孔灌注桩、泥浆护壁法钻（挖）孔灌注桩、套管护壁法钻（挖）孔灌注桩。2．部分挤土桩上一页下一页返回任务5.5桩基设计部分挤土桩是指在成桩时，孔中部分或小部分土体先取出，对桩周土有部分挤土作用的桩。3．挤土桩挤土桩是指在成桩时孔中土未取出，完全是挤入土中的桩，如沉管灌注桩、沉管夯（挤）扩管注桩、打入（静压）预制桩、闭口预应力混凝土空心桩和闭口钢管桩。（六）按桩径大小分类1．小直径桩

凡直径小于250mm的桩称为小直径桩。由于直径小，施工机械、场地要求及施工方法都比较简单，一般适用于中小工程和基础加固。上一页下一页返回任务5.5桩基设计2．中等直径桩凡直径大于250mm小于800mm的桩称为中等直径桩。中等直径桩具有较高的承载力，成桩方法和施工工艺很多，是目前工业与民用建筑工程中大量应用的桩型。3．大直径桩凡直径大于等于800mm的桩称为大直径桩。由于大直径桩桩径大，而且桩端还可以扩大，因此，单桩承载力很高，通常可应用于高层建筑、重型设备基础。（七）按桩数及排列方式分类上一页下一页返回任务5.5桩基设计在桩设计时，当承台范围内布置一根桩时，称为单桩基础。当布置的桩数超过2根时，称为多桩基础。根据桩的布置形式，多桩基础又分为单排桩和多排桩。1．单排桩单排桩是指与水平外力相垂直的平面上，只布置一排桩，该排的桩数多于1根的桩基础，如单向条形基础下的桩基。2．多排桩多排桩是指与水平外力相垂直的平面上，由多排桩组成，而每一排又有许多根桩组成的桩基础，如筏形基础下的桩基。上一页下一页返回任务5.5桩基设计四、桩基础的构造要求（一）基桩构造1．灌注桩（1）配筋率。当桩身直径为300～2000mm时，正截面配筋率可取0.2％～0.65％（小直径桩取最高值）；对受荷载特别大的桩、抗拔桩和嵌岩端承桩应根据计算确定配筋率，并不应小于上述规定值。（2）配筋长度。上一页下一页返回任务5.5桩基设计端承型桩和位于坡地岸边的基桩应沿桩身等截面或变截面通长配筋；桩径大于600mm的摩擦型桩配筋长度不应小于2/3桩长；当受水平荷载时，配筋长度尚不宜小于4.0/a（a为桩的水平变形系数）；对于受地震作用的基桩，桩身配筋长度应穿过可液化土层和软弱土层，进入稳定土层的深度不应小于规范规定的深度；受负摩阻力的桩，因先成桩后开挖基坑而随地基土回弹的桩，其配筋长度应穿过软弱土层并进入稳定土层，进入的深度不应小于2～3倍桩身直径；专用抗拔桩及因地震作用、冻胀或膨胀力作用而受拔力的桩，应等截面或变截面通长配筋。上一页下一页返回任务5.5桩基设计（3）主筋。对于受水平荷载的桩，主筋不应小于8A12；对于抗压桩和抗拔桩，主筋不应少于6A10；纵向主筋应沿桩身周边均匀布置，其净距不应小于60mm。(4)箍筋。应采用螺旋式，直径不应小于6mm，间距宜为200~300mm；受水平荷载较大桩基、承受水平地震作用的桩基以及考虑主筋作用计算桩身受压承载力时，桩顶以下5d范围内的箍筋应加密，间距不应大于100mm；当桩身位于液化土层范围内时箍筋应加密；当考虑箍筋受力作用时，箍筋配置应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范（2015年版）》(GB50010—2010)的有关规定；当钢筋笼长度超过4m时，应每隔2m设一道直径不小于12mm的焊接加劲箍筋。上一页下一页返回任务5.5桩基设计（5）混凝土强度及保护层厚度。桩身混凝土强度等级不得小于C25，混凝土预制桩尖强度等级不得小于C30；灌注桩主筋的混凝土保护层厚度不应小于35mm，水下灌注桩的主筋混凝土保护层厚度不得小于50mm。（6）扩底灌注桩扩底端尺寸。对于持力层承载力较高、上覆土层较差的抗压桩和桩端以上有一定厚度较好土层的抗拔桩，可采用扩底；扩底端直径与桩身直径之比Ｄ/d，挖孔桩不应大于3，钻孔桩不应大于2.5。2．混凝土预制桩上一页下一页返回任务5.5桩基设计（1）混凝土预制桩的截面边长不应小于200mm；预应力混凝土预制实心桩的截面边长不宜小于350mm。（2）预制桩的混凝土强度等级不宜低于C30；预应力混凝土实心桩的混凝土强度等级不应低于C40；预制桩纵向钢筋的混凝土保护层厚度不宜小于30mm。（3）预制桩的桩身配筋应按吊运、打桩及桩在使用中的受力等条件计算确定。采用锤击法沉桩时，预制桩的最小配筋率不宜小于0.8%。静压法沉桩时，最小配筋率不宜小于0.6%，主筋直径不宜小于A14，打入桩桩顶以下4～5倍桩身直径长度范围内箍筋应加密，并设置钢筋网片。上一页下一页返回任务5.5桩基设计（4）预制桩的分节长度应根据施工条件及运输条件确定；每根桩的接头数量不宜超过3个。（5）预制桩的桩尖可将主筋合拢焊在桩尖辅助钢筋上，对于持力层为密实砂和碎石类土时，宜在桩尖处包以钢板桩靴，加强桩尖。（二）承台构造1．承台尺寸要求桩基承台的构造，应满足抗冲切、抗剪切、抗弯承载力和上部结构要求，尚应符合下列要求：上一页下一页返回任务5.5桩基设计（1）独立柱下桩基承台的最小宽度不应小于500mm，边桩中心至承台边缘的距离不应小于桩的直径或边长，且桩的外边缘至承台边缘的距离不应小于150mm。对于墙下条形承台梁，柱的外边缘至承台梁边缘的距离不应小于75mm。承台的最小厚度不应小于300mm。（2）高层建筑平板式和梁板式筏形承台的最小厚度不应小于400mm，墙下布桩的剪力墙结构筏形承台的最小厚度不应小于200mm。（3）高层建筑箱形承台的构造应符合现行国家标准《高层建筑筏形与箱形基础技术规范》（JGJ6—2011）的规定。2．承台混凝土强度要求上一页下一页返回任务5.5桩基设计承台混凝土材料及强度等级应符合结构混凝土耐久性的要求和抗渗要求。3．承台的配筋（1）柱下独立桩基础承台纵向受力钢筋应通长配置，如图5-31（a）所示，对四桩以上（含四桩）承台宜按双向均匀布置，对三桩的三角形承台应按三向板带均匀布置，且最里面的三根钢筋围成的三角形应在柱截面范围内，如图5-31（b）所示。纵向钢筋锚固长度自边桩内侧（当为圆桩时，应将其直径乘以0.8等效为方桩）算起，不应小于35d；当不满足时应将纵向钢筋向上弯折，此时水平段的长度不应小于25d，弯折段长度不应小于10d。上一页下一页返回任务5.5桩基设计承台纵向受力钢筋的直径不应小于12mm，间距不应大于200mm。柱下独立桩基承台的最小配筋率不应小于0.15%。（2）柱下独立两桩承台，应按现行《混凝土结构设计规范（2015年版）》（GB50010—2010）中的受弯构件配置纵向受拉钢筋、水平及竖向分布钢筋。承台纵向受力钢筋端部的锚固长度及构造应与柱下多桩承台的规定相同。（3）条形承台梁的纵向主筋应符合现行《混凝土结构设计规范（2015年版）》（GB50010—2010）关于最小配筋率的规定，如图5-31（c）所示。主筋直径不应小于12mm，架立筋直径不应小于10mm，箍筋直径不应小于6mm。承台梁端部纵向受力钢筋的锚固长度及构造与柱下多桩承台的规定相同。上一页下一页返回任务5.5桩基设计（4）筏形承台板或箱形承台板在计算中当仅考虑局部弯矩作用时，考虑到整体弯曲的影响，在纵横两个方向的下层钢筋配筋率不宜小于0.15%；上层钢筋应按计算配筋率全部连通。当筏板的厚度大于2000mm时，宜在板厚中间部位设置直径不小于12mm，间距不大于300mm的双向钢筋网。（5）承台底面钢筋的混凝土保护层厚度，当有混凝土垫层时，不应小于50mm，无垫层时不应小于70mm；另外，尚不应小于桩头嵌入承台内的长度。4．桩与承台的连接上一页下一页返回任务5.5桩基设计（1）对于一柱一桩基础，柱与桩直接连接时，柱纵向主筋锚入桩身内长度不应小于35倍纵向主筋直径。（2）对于多桩承台，柱纵向主筋应锚入承台不应小于35倍纵向主筋直径；当承台高度不满足锚固要求时，竖向锚固长度不应小于20倍纵向主筋直径，并向柱轴线方向呈90°弯折。（3）当有抗震设防要求时，对于一、二级抗震等级的柱，纵向主筋锚固长度应乘以1.15的系数；对于三级抗震等级的柱，纵向主筋锚固长度应乘以1.05的系数。5．承台与承台之间的连接上一页下一页返回任务5.5桩基设计（1）一柱一桩时，应在桩顶两个主轴方向上设置联系梁。当桩与柱的截面直径之比大于2时，可不设联系梁。（2）两桩桩基的承台，应在其短向设置联系梁。（3）有抗震设防要求的柱下桩基承台，宜沿两个主轴方向设置联系梁。（4）联系梁顶面宜与承台顶面位于同一标高。联系梁宽度不宜小于250mm，其高度可取承台中心距的1/10～1/15，且不宜小于400mm。（5）联系梁配筋应按计算确定，梁上下部配筋不宜小于2根直径12mm钢筋；位于同一轴线上的联系梁纵筋宜通长配置。上一页下一页返回任务5.5桩基设计五、桩基础设计（一）必要的资料准备在桩基设计之前，应通过调查研究，掌握一些基本的设计资料，包括：上部结构情况（平面布置、结构型式、荷载大小以及构造和使用上的要求）、工程地质与水文地质勘察资料、基础材料的来源及施工条件（桩的制作、运输、沉桩设备）等。此外，还应了解当地使用桩的经验，以供设计参考。（二）桩基础类型的选择确定桩基础类型一般应经过三个步骤：（1）根据上部结构的荷载水平与场地土层分布列出可用的桩型；上一页下一页返回任务5.5桩基设计（2）根据设备条件和环境因素决定许用的桩型；（3）根据经济比较决定采用的桩型。上述步骤（1）可根据文献资料和实践经验进行选择；步骤（2）则必须通过调查和实地考察作出结论；步骤（3）一