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第六章 浅基础及连续基础第一节 概述,地基分天然地基：未经加固处理，能直接支承建筑物的地基， 人工地基：若地基土层较软弱，建筑物的荷重又较大，地基的承载力和变形都不能满足设计要求时，通过人工加固处理的地基。 基础：大多数建筑物基础的埋深不会很大（一般不大于5米），可以用普基础通开挖基坑和敞坑排水的方法修建。如条形基础、片筏基础和箱形（按埋深基础等。 深基础：如桩基、沉井和地下连续墙等。,第一节 概述,浅基础定义: 埋入地层深度较浅，施工一般采用敞开挖基坑修筑的基础。 浅基础在设计计算时可以忽略基础侧面土体对基础的影响，基础结构形式和施工方法也较简单。深基础埋入地层较深，结构形式和施工方法较浅基础复杂，在设计计算时需考虑基础侧面土体的影响。 浅基础特点:由于埋深浅，结构形式简单，施工方法简便，造价也较低，因此是建筑物最常用的基础类型。,第一节 概述,一、浅基础常用类型: 1、刚性基础,刚性扩大基础,单独和联合基础,挡土墙下条形基础,第一节 概述,2、柔性基础,柱下条形基础,筏板基础,箱形基础,第一节 概述,二、浅基础设计内容及步骤 1.了解拟建场地工程地质条件的基础上，合理选择基础类型、平面布置及埋深； 2.按地基承载力确定基础底面尺寸； 3.进行必要的地基稳定性和变形验算； 4.基础结构的内力分析和截面设计，并绘制施工图。,第二节 浅基础的类型,一、按材料分： 1、砖基础： 大放角基础。两皮一收或两皮一收与一皮一收相间。注意对材料的最底要求。 2、毛石基础： 毛石：未经加工整平的石料。注意其构造要求及台阶高宽比要求。 3、灰土基础： 依体积比分为3：7灰土、2：8灰土， 灰土干重度14.515.5KN/m ,容许承载力可达250300KPa。,优点：施工简便，造价便宜，可节约水泥、砖石材料。 缺点：在水中硬化慢，早期强度低，抗水性差，抗冻性差。一般只用于冰冻线以下，地下水位以上。,4、混凝土和毛石混凝土基础。,5、钢筋混凝土基础。,第二节 浅基础的类型,第二节 浅基础的类型,二、按构造类型分： 1、条形基础：长度远大于宽度的基础。 2、独立基础 3、联合基础：柱下条形基础，柱下十字交叉条形基础，筏板基础，箱形基础。,第二节 浅基础的类型,三、扩展基础：,（一）无筋扩展基础（刚性基础） 1、材料：砖、毛石、灰土或三合土。 2、构造要求:保证抗拉强度、抗剪强度,第二节 浅基础的类型,（二）钢筋混凝土扩展基础 1、特点：抗弯、剪性能好。 2、形式：墙下和柱下钢筋混凝土扩展基础。,第二节 浅基础的类型,四、联合基础,第二节 浅基础的类型,五、独立基础,第三节 基础埋置深度的选择,一、工程水文地质条件： 基础底面应尽量埋于地下水位以上，以避免地下水对基坑施工的影响，如必须埋在地下水位以下时，则应采取措施（如基坑排水、坑壁围护等），以保证地基土施工时不受扰动。地下水对基础材料的侵蚀作用及防护措施也应充分考虑。,第三节 基础埋置深度的选择,二、建筑物的用途及基础类型 建筑物的用途影响基础埋深的选择。如有地下室的建筑，埋深由地下室标高决定；工业建筑中的地下设施和设备基础，不能离建筑物基础太近。 基础类型是影响埋深的另一个主要因素。对于由砖石材料砌筑的刚性基础，因其高度相对较大，若埋深较小则有露的可能因此，基础的埋深由基础的构造高度决定。,第三节 基础埋置深度的选择,三、作用在基础上的荷载大小和性质 对于只受垂直荷载作用的基础，可根据荷载的大小经过地基承载力的计算，选择持力层，确定埋深；如果基础同时还承受水平荷载作用（如挡土墙、厂房柱基、烟囱、水塔等构筑物的基础），则应加大埋深，以增强土层对基础的嵌固作用，保证构筑物的稳定性,第三节 基础埋置深度的选择,四、相邻建筑物基础埋深 为保证相邻原有建筑物在施工期间的安全和正常使用，基础埋深不宜深于相邻原有建筑物的基础。,第三节 基础埋置深度的选择,五、地基土的冻胀和融陷 在有冻胀性土的地区建设时，除基础埋深必须符合上述规定外，还应根据土的冻胀性和冻深的大小，采取一些相应的防冻害措施。,1、地基承载力：,地基在保证其稳定的前提下，满足建筑物各类变形要求时的承载能力。,2、地基承载力的确定方法： a、根据规范表格确定； b、按静载荷试验方法确定； c、根据土的强度理论计算确定； d、根据相邻条件相似的建筑物经验确定。,第四节 地基承载力设计值,第四节 地基承载力设计值,一、按土的抗剪强度指标确定 （一）魏锡克公式 承载力设计值按下式计算：,折减系数； 有效面积； A 基础实际面积。,K安全系数23。,第四节 地基承载力设计值,（二）规范推荐的理论公式 长期承载力设计值： 短期承载力设计值：,第四节 地基承载力设计值,二、按地基载荷试验确定 承载力实测值：,对低压缩性土：,对高压缩性土：,或,（当,第四节 地基承载力设计值,三、软弱下卧层验算 当地基受力层范围内存在软弱下卧层时，还必须对下卧层进行验算。,基底压力标准值； 基底处自重压力值；,应力扩散角；,pz,第五节 连续基础概述,连续基础:在地基平面上一个或两个方向的尺度与其竖截面高度相比较大.一般可看成是地基上的受弯构件，如梁、板. 连续基础的特点:它的挠曲特征、基底反力和截面内力分布与地基、基础以及上部结构的相对刚度特征有关，因此考虑要三者相互作用问题。 例如：高层建筑地基、基础和上部结构三者相互作用的过程中，地基起主导作用，其次是基础，另外还受到上部结构刚度的约束作用。,连续基础包括： 条形基础 筏板基础 箱形基础 补偿性基础 一、条形基础 多层住宅的砖混结构，其特点是墙体直接承受各层楼板或楼面梁的荷载，荷载以线荷载的形式传至基础顶面。 二、筏板基础和箱形基础 高层建筑的特点之一就是层数多、高度高、体积大。当地基承载力及地基沉降变形能满足要求时,大部分高层建筑基础可采用箱形或箱筏式结构。,第五节 连续基础概述,三、补偿性基础 补偿性基础（浮基础）：基础有足够埋深使得基底的实际压力等于该处原来土体的自重压力，即基坑开挖移去的土重补偿了建筑物的重量，按上述概念进行地基基础设计称为补偿性设计，这样设计的基础称为补偿性基础。 其形式有：片筏基础和箱型基础。 优点：1、是天然基础，不需进行特殊人工处理； 2、地基承载力有所提高； 3、增加建筑物的稳定性； 4、减少建筑物总沉降量。,第五节 连续基础概述,补偿性基础应用实例： “零层板”的方法即是补偿性基础中最简单的方法，它在片筏基础上回填少量的房心土，不须压实，一楼地面采用架空楼板，减少填土重量，提高地基承载力。 条形基础沉降曲线是“锅底状” ，中部沉降最大，两边沉降最小，若处理不当，将产生不均匀沉降，在进行房心土回填时，两端多填点，中间少填点，恰好可抵消这种沉降变形倾向。,第五节 连续基础概述,第六节 连续基础地基计算模型,一、文克勒地基模型（1867） 地基上任一点所受的压力强度p与该点的地基沉降s成正比，即 p=ks 式中，比例常数k为基床系数。,第六节 连续基础地基计算模型,基床系数k参考值,第六节 连续基础地基计算模型,二、弹性半空间地基模型 弹性半空间的计算模型,r,P,弹性半空间,第六节 连续基础地基计算模型,对于任意荷载,对于均布矩形荷载,第七节 文克勒地基上梁的计算,一、无限长梁的解答,根据作用于梁单元上竖向的静力 平衡条件,将上式对x求两次导数,可得,根据材料力学,梁挠度的微分方程,二、有限长梁的计算,第七节 文克勒地基上梁的计算,三、基床系数的确定,如果地基是一种直线变形体，i点的基床系数ki可以表示为,K值取决于地基土层的分布情况及其压缩性、基底的大小和形状，与基础荷载和刚度有关的地基中的应力等因素,第七节 文克勒地基上梁的计算,第八节 柱下条形基础 柱下条形基础通常在下列情况下采用: 1.当上部结构传下的荷载较大,地基的承载力较低,采用各种形式的单独基础不能满足设计要求时。 2.当采用单独基础所需底面积由于邻近建筑物或构筑物基础的限制而无法扩展时。 3.地基土质变化较大或局部有不均匀的软弱地基。 4.各柱荷载差异过大。 5. 防止过大的不均匀沉降量时。,第八节 柱下条形基础,简化计算方法：有静力平衡法和倒梁法两种， 都是不考虑地基与上部结构变形协调条件。假定基底反力按线性分布,仅进行满足静力平衡条件下梁的计算。,适用范围：当柱荷载比较均匀, 柱距相差不大, 基础与地基相对刚度较大, 可忽略柱下不均匀沉降时采用。,第八节 柱下条形基础,一、计算图式,上部结构荷载和基础剖面图,第八节 柱下条形基础,静力平衡法计算图式,第八节 柱下条形基础,倒梁法计算图式,第八节 柱下条形基础,二、静力平衡法和倒梁法的应用,(一)、静力平衡法 1. 静力平衡法具体步骤 (1) 先确定基础梁纵向每米长度上地基净反力设计值,静力平衡法计算模型,第八节 柱下条形基础,计算图式,(2)对基础梁从左至右取分离体, 列出分离体上竖向力平衡方程和弯矩平衡方程,求解梁纵向任意截面处的弯矩和剪力。,第八节 柱下条形基础,静力平衡法适用条件 地基压缩性和基础荷载分布都比较均匀,基础高度大于柱距的1/ 6或平均柱距满足l 1.75 /,且上部结构为柔性结构时的柱下条形基础和联合基础.,第八节 柱下条形基础,3.对静力平衡法的一些看法 （1） 由于静力平衡法不考虑基础与上部结构的相互作用,因而在荷载和直线分布的基底反力作用下可能产生整体弯曲。 (2) 上述适用条件中,要求上部结构为柔性结构。如何判断上部结构为柔性结构,从绝大多数建筑的实际刚度来看,均介于绝对刚性和完全柔性之间,目前还难以定量计算。,第八节 柱下条形基础,(二) 倒梁法 1.倒梁法具体步骤 (1)先用弯矩分配法或弯矩系数法计算出梁各跨的初始弯矩和剪力。弯矩系数法的计算内力表达式为:,弯矩系数和剪力系数按所计算的梁跨数和其上作用的均布荷载形式,直接从建筑结构静力计算手册中查。,第八节 柱下条形基础,(2)调整不平衡力: 首先,由支座处柱荷载和求得的支座反力1计算不平衡力:,式中 支座处不平衡力, 左，右 支座处梁截面左、右边剪力,其次,将各支座不平衡力均匀分布在相邻两跨的各1/ 3跨度范围内如图6 ,按下式计算:,第八节 柱下条形基础,继续用弯矩分配法或弯矩系数法计算出此情况的弯矩和剪力,并求出其支座反力与原支座反力叠加,得到新的支座反力。,第八节 柱下条形基础,(3)重复步骤(2),直至不平衡力在计算容许精度范围内。 (4)将逐次计算结果叠加即可得到最终弯矩和剪力。,计算简图和支座反力,柱荷载和柱距图,第八节 柱下条形基础,2. 倒梁法适用条件 地基压缩性和基础荷载分布都比较均匀,基础高度大于柱距的1/ 6或平均柱距满足 1.75 /,且上部结构刚度较好时的柱下条形基础,可按倒梁法计算。 基础梁的线刚度大于柱子线刚度的3倍,即:,第八节 柱下条形基础,3.对倒梁法的一些看法 (1)满足上述适用条件之一的条形基础一般都能迫使地基产生比较均匀的下沉,与假定的地基反力按直线分布基本吻合。 (2) 柱距不宜过大,尽量等间距。 (3)当基础与地基相对刚度愈小,柱荷载作用点下反力会过于集中成“钟形” 。 (3) 将第一步用弯矩分配法或弯矩系数法计算出的弯矩和剪力直接作为最终值,这对于中间支座及其中间跨中来说是偏于安全的,而对于边跨及其支座是偏于不安全。,第八节 柱下条形基础,第九节 筏板基础,筏板基础的特点： 1、成片覆盖于建筑物地基较大面积上, 2、易于满足软弱地基承载力的要求, 3、减少地基的附加应力和不均沉降, 4、增加建筑物的整体抗震性, 5、对地下室或架空地板的筏基还具有一定的补偿性效应。,按所支承的上部结构类型分： 1、墙下筏板基础-用于砖砌体承重结构房屋. 2、柱下筏板基础-用于框架、剪力墙结构。 按基础构造特点分： 1、等厚的平板式筏板基础 2、沿纵横柱列方向的筏板顶面或底面加肋形成的肋梁式筏板基础。,第九节 筏板基础,平板式筏板基础的厚度200,当柱荷载较大时,可将柱位下筏板局部加厚。,肋梁式筏板基础的板厚 200,且宜大于计算区段内最小板跨1/ 20。,筏板受力钢筋的配置除应满足计算要求, 对剪力墙下筏板,纵向为配筋率为0 .15%,横向配筋率为0. 10%,对柱下筏板,纵向和横向配筋率均为0 .15%,柱下和墙下筏板的跨中钢筋均按实际配筋率全部连通。筏板边缘的外伸部分应上下配置钢筋。,构造要求：,第九节 筏板基础,内力计算： 先按常规方法进行地基承载力验算。为了避免基础发生太大的倾斜和改善基础受力状况,在决定筏板基础平面尺寸时,可以通过改变底板在四边的外挑长度来调整基底的形心位置,以尽量减少基础所受的偏心力距. 当设计荷载为恒载与活载组合时,而无风载时,一般要求偏心距不超过基础宽度的1/ 60,有风载时为1/ 30. 筏板的设计方法有:按刚性的设计、按弹性板方法设计、按弹性地基梁设计.,第九节 筏板基础,
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