第二章地基基础设计的基本原理课件

第2章 浅基础 2-1 概述概述 2-2 浅基础的类型浅基础的类型 2-3 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择 2-4 浅基础的地基承载力浅基础的地基承载力 2-5 基基础底面尺寸的确定底面尺寸的确定 2-6 扩展基展基础设计 2-7 联合基合基础设计 2-8 减减轻不均匀沉降危害的措施不均匀沉降危害的措施2-1 概 述天然地基上的浅基础天然地基上的浅基础（本章讨论）（本章讨论）人工地基上的浅基础人工地基上的浅基础2.1.1 浅基础设计内容浅基础设计内容2.1.2 浅基础设计方法浅基础设计方法2.1.3 地基基础设计原则地基基础设计原则1.地基的类型地基的类型2.基础的类型2.1.1 浅基础设计内容浅基础设计内容主要内容：主要内容：1.选择基础方案（确定材料、类型，进行基础平面布选择基础方案（确定材料、类型，进行基础平面布置）；置）；2.确定地基持力层和基础埋置深度；确定地基持力层和基础埋置深度；3.确定地基承载力；确定地基承载力；4.确定基础的底面尺寸，必要时进行地基变形与稳定确定基础的底面尺寸，必要时进行地基变形与稳定性验算；性验算；5.进行基础结构设计（内力分析、截面计算、构造要进行基础结构设计（内力分析、截面计算、构造要求）；求）；6.绘制基础施工图，提出施工说明。绘制基础施工图，提出施工说明。2.1.2 浅基础设计方法浅基础设计方法常规设计法（简化计算法）、相互作用设计法。常规设计法（简化计算法）、相互作用设计法。常规设计法要点：常规设计法要点：特点：特点：满足静力平衡条件；满足静力平衡条件；不满足变形协调条件。不满足变形协调条件。结论：结论：地基越软弱或越不均匀，按常地基越软弱或越不均匀，按常规设计法计算的结果与实际情规设计法计算的结果与实际情况的差别就可能越大。况的差别就可能越大。合理的设计方法：合理的设计方法：考虑地基、基础与上部结构的相互作用（分析难度较大）。考虑地基、基础与上部结构的相互作用（分析难度较大）。常规设计法适用条件：常规设计法适用条件：1.地基沉降较小或较均匀；地基沉降较小或较均匀；2.基础刚度较大。基础刚度较大。2.1.3 地基基础设计原则地基基础设计原则5)地基内有厚度较大或厚薄不匀的填土，其自重固结未完成时。地基内有厚度较大或厚薄不匀的填土，其自重固结未完成时。即即应验算地基变形应验算地基变形。标准值标准值设计值设计值按结构型式分按结构型式分：扩展基础、联合基础、柱下条形基础、柱下交：扩展基础、联合基础、柱下条形基础、柱下交叉条形基础、筏形基础、箱形基础、壳体基础等。叉条形基础、筏形基础、箱形基础、壳体基础等。2.2.1 扩展基础扩展基础作用作用：把墙或柱的荷载侧向扩展到土中，使之满足地基承载：把墙或柱的荷载侧向扩展到土中，使之满足地基承载力和变形的要求。力和变形的要求。2.2 浅基础类型浅基础类型按材料分按材料分：无筋基础（刚性基础）、钢筋混凝土基础。：无筋基础（刚性基础）、钢筋混凝土基础。1.无筋扩展基础无筋扩展基础指由砖、毛石、砼、毛石砼、灰土、三合土等材料组成的无需指由砖、毛石、砼、毛石砼、灰土、三合土等材料组成的无需配置钢筋的墙下条形基础或柱下独立基础。俗称配置钢筋的墙下条形基础或柱下独立基础。俗称“刚性基础刚性基础”。适用于适用于多层民用建筑和轻型厂房。多层民用建筑和轻型厂房。砖：强度等级不低于砖：强度等级不低于MU10。砂浆：不低于砂浆：不低于M5。在地下水位以下或当地基土潮湿时，应采在地下水位以下或当地基土潮湿时，应采用水泥砂浆砌筑。用水泥砂浆砌筑。适用于适用于6层及层及6层以下的民用建筑和砖墙承层以下的民用建筑和砖墙承重的厂房。重的厂房。(1)砖基础砖基础垫层作用垫层作用（素砼，（素砼，100厚，厚，C10）：）：保护坑底土体不被人为扰动和雨水浸泡；保护坑底土体不被人为扰动和雨水浸泡；改善基础的施工条件。改善基础的施工条件。(2)毛石基础毛石基础毛石毛石是指未经加工凿平的石料。是指未经加工凿平的石料。应采用未风化的硬质岩石，禁用风化应采用未风化的硬质岩石，禁用风化毛石。毛石。(3)灰土基础灰土基础石灰和土料按体积比石灰和土料按体积比3:7或或2:8拌和均匀，拌和均匀，在基槽内分层夯实（每层虚铺在基槽内分层夯实（每层虚铺220250mm,夯实至夯实至150mm）。）。灰土基础宜在比较干燥的土层中使用。在我国华北和西北地灰土基础宜在比较干燥的土层中使用。在我国华北和西北地区，广泛用于区，广泛用于5层和层和5层以下的民用房屋。层以下的民用房屋。(4)三合土基础三合土基础由石灰、砂、骨料（矿渣、碎砖、碎石）加水混合而成。由石灰、砂、骨料（矿渣、碎砖、碎石）加水混合而成。体积比体积比1:2:4或或1:3:6。用于用于4层和层和4层以下的民用房屋。层以下的民用房屋。四合土基础四合土基础（南方个别地区用）：（南方个别地区用）：水泥：石灰：砂：骨料水泥：石灰：砂：骨料1:1:5:10或或1:1:6:12(5)砼基础砼基础C15。抗压强度、耐久性、抗冻性较好。抗压强度、耐久性、抗冻性较好。毛石砼基础毛石砼基础：在砼基础中埋入体积占在砼基础中埋入体积占25%30%的毛石，石块尺寸不宜的毛石，石块尺寸不宜超过超过300mm。可节省水泥用量，减少水化热。可节省水泥用量，减少水化热。2.钢筋砼扩展基础（简称扩展基础）钢筋砼扩展基础（简称扩展基础）特点特点：抗弯、抗剪性能较好，基础高度较小。：抗弯、抗剪性能较好，基础高度较小。(1)墙下钢筋砼条形基础墙下钢筋砼条形基础(2)柱下钢筋砼独立基础柱下钢筋砼独立基础 图图2-4 柱下钢筋混凝土独立基础柱下钢筋混凝土独立基础(a)阶梯形基础；阶梯形基础；(b)锥形基础；锥形基础；(c)杯口基础杯口基础2.2.2 联合基础联合基础2.2.3 柱下条形基础柱下条形基础特点特点：整体抗弯刚度较大，因而具有调整不均匀沉降的能力；整体抗弯刚度较大，因而具有调整不均匀沉降的能力；基底压力较均匀；基底压力较均匀；造价高于扩展基础。造价高于扩展基础。常用作常用作软弱地基或不均匀地基上框架或排架结构的基础。软弱地基或不均匀地基上框架或排架结构的基础。2.2.4 柱下交叉条形基础柱下交叉条形基础2.2.5 筏形基础筏形基础特点特点：底面积大，故可减小基底压力；可提底面积大，故可减小基底压力；可提高地基承载力（尤其在有地下室时）；能高地基承载力（尤其在有地下室时）；能增强基础的整体性，调整不均匀沉降。增强基础的整体性，调整不均匀沉降。其他功能：见教材。其他功能：见教材。注意注意：当地基显著软硬不均时，要慎用。：当地基显著软硬不均时，要慎用。(1)墙下筏形基础墙下筏形基础 为一块厚度约为一块厚度约200300mm的钢筋砼平板。的钢筋砼平板。主要在华东地区采用，浅埋或不埋。主要在华东地区采用，浅埋或不埋。适用于适用于具有硬壳持力层、比较均匀的软弱地基上六层及六具有硬壳持力层、比较均匀的软弱地基上六层及六层以下承重横墙较密的民用建筑。层以下承重横墙较密的民用建筑。硬土硬土软土软土(2)柱下筏形基础柱下筏形基础2.2.6 箱形基础箱形基础特点：特点：刚度极大；抗震性能好；有补偿刚度极大；抗震性能好；有补偿效应。效应。地下室用途受限制；工期长；造地下室用途受限制；工期长；造价高；施工技术复杂。价高；施工技术复杂。柱下条形基础、柱下交叉条形基础、筏形基础、箱形基柱下条形基础、柱下交叉条形基础、筏形基础、箱形基础又统称为础又统称为连续基础连续基础。2.2.7 壳体基础壳体基础其他基础：折板基础等。其他基础：折板基础等。2-3 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择 基础的埋置深度基础的埋置深度是指基础的底面至室外设计地面是指基础的底面至室外设计地面的距离。确定基础埋深时，除了要考虑持力层的情况的距离。确定基础埋深时，除了要考虑持力层的情况外，还应考虑使用功能、地下室、地下设施、基础形外，还应考虑使用功能、地下室、地下设施、基础形式、荷载、地质水文条件、相邻建筑物以及冻胀、冲式、荷载、地质水文条件、相邻建筑物以及冻胀、冲刷等因素。刷等因素。基础埋深的确定原则基础埋深的确定原则是：是：在保证安全可靠的前提下尽量浅埋。但基础埋在保证安全可靠的前提下尽量浅埋。但基础埋深不得小于深不得小于0.5m，基础顶面距地面的距离宜大于，基础顶面距地面的距离宜大于0.1m。同一建筑物下面各部分的基础埋深可以不一致。同一建筑物下面各部分的基础埋深可以不一致。2.3.1 与建筑物有关的条件与建筑物有关的条件建筑物在使用功能和用途方面的要求；建筑物在使用功能和用途方面的要求；高层建筑；高层建筑；承受上拔力的基础；承受上拔力的基础；高耸结构；高耸结构；冷库等。冷库等。2.3.2 工程地质条件工程地质条件 持力层持力层 下卧层下卧层 软弱下卧层软弱下卧层对于中小型建筑物：对于中小型建筑物：良好土层良好土层坚硬、硬塑、可塑状态的粘性土层；密实或坚硬、硬塑、可塑状态的粘性土层；密实或中密状态的砂土层和碎石土层；其他中低压中密状态的砂土层和碎石土层；其他中低压塑性土层。塑性土层。软弱土层软弱土层软塑、流塑状态的粘性土层；松散状态的砂软塑、流塑状态的粘性土层；松散状态的砂土层；未经处理的填土；其他高压缩性土层。土层；未经处理的填土；其他高压缩性土层。(1)良好良好土层土层埋深由其他条件和最小埋深确定。埋深由其他条件和最小埋深确定。浅埋，一般取浅埋，一般取d=0.51.5m。(2)软弱软弱土层土层12层：按情况层：按情况(1)处理处理35层：可采用连续基础方案、层：可采用连续基础方案、或人工地基方案。或人工地基方案。6层以上：桩基方案。层以上：桩基方案。(3)软弱土层软弱土层良好土层良好土层h当当h2m时：按情况时：按情况(2)处理。处理。当当h短期承载力（超短期承载力（超强强固结土可能例外）。固结土可能例外）。2.按地基载荷试验确定（最可靠）按地基载荷试验确定（最可靠）浅层平板载荷试验、深层平板载荷试验、螺旋板载荷试验。浅层平板载荷试验、深层平板载荷试验、螺旋板载荷试验。地基静载试验概况地基静载试验概况平板载荷试验装置示意图平板载荷试验装置示意图百分表百分表堆堆 载载荷载板荷载板主主梁梁平台平台千斤顶千斤顶优缺点：优缺点：能较好的反映天然土体的压缩性；试验工作量和 费用较大，时间较长。fa的确定方法：的确定方法：(1)当当ps曲线上有比例界限曲线上有比例界限p1时，取时，取fak=p1；确定地基承载力实测值确定地基承载力实测值：(2)当当pu2p1时，取时，取fak=pu/2；(3)当不能按上述二款要求确定时，可取当不能按上述二款要求确定时，可取s/b=0.010.015所所对对应的荷载作为应的荷载作为fak，但其值不应大于最大加载量的一半。但其值不应大于最大加载量的一半。对同一土层，应选择三个以上的试验点，当试验实测值对同一土层，应选择三个以上的试验点，当试验实测值的极差（最大值与最小值之差）不超过其平均值的的极差（最大值与最小值之差）不超过其平均值的30%时，时，取其平均值作为该土层的地基承载力特征值取其平均值作为该土层的地基承载力特征值fak。确定地基承载力特征值确定地基承载力特征值：3.按规范承载力表确定按规范承载力表确定野外鉴别结果野外鉴别结果室内物理力学指标室内物理力学指标现场动力触探试验锤击数现场动力触探试验锤击数fak注意注意：埋深埋深d的取法，见教材。的取法，见教材。超载超载q=mdqd=q/m主裙楼一体的情况主裙楼一体的情况 与土力学中介绍的理论公式具有相同的形式，与土力学中介绍的理论公式具有相同的形式，但两者含义不同。但两者含义不同。还需要注意下列两点：还需要注意下列两点：1）公式中已经包含了）公式中已经包含了基础宽度和埋深的影响基础宽度和埋深的影响；2）公式中的）公式中的b是指基础的是指基础的短边短边。4.按建筑经验确定按建筑经验确定基槽检验和地基的局部处理：基槽检验和地基的局部处理：在基槽挖至接近槽底时，应由设计、施工和勘察人员对在基槽挖至接近槽底时，应由设计、施工和勘察人员对槽底土层进行检查，即所谓槽底土层进行检查，即所谓“验槽验槽”。对没有地基勘察资料的轻型建筑物，地基浅层情况只能对没有地基勘察资料的轻型建筑物，地基浅层情况只能凭验槽了解；有地基勘察报告的工程，主要是核实勘察资料凭验槽了解；有地基勘察报告的工程，主要是核实勘察资料是否符合实际。是否符合实际。通过验槽，可以判断持力层的承载力、地基的均匀程度通过验槽，可以判断持力层的承载力、地基的均匀程度是否满足设计要求，以防止产生过量的不均匀沉降。是否满足设计要求，以防止产生过量的不均匀沉降。验槽以细致的观察为主，辅以轻便简易的勘探方法，如验槽以细致的观察为主，辅以轻便简易的勘探方法，如轻便触探和夯击听音等。轻便触探和夯击听音等。通过观察验槽和钎探后，如不满足要求，应根据具体情通过观察验槽和钎探后，如不满足要求，应根据具体情况更改设计或进行地基处理。对于槽底的局部人工填土和墓况更改设计或进行地基处理。对于槽底的局部人工填土和墓坑、松土坑、废井，一般宜挖除并用碎石、砂、灰土等分层坑、松土坑、废井，一般宜挖除并用碎石、砂、灰土等分层回填夯实。对于局部松软土，一般应挖除至原土。回填夯实。对于局部松软土，一般应挖除至原土。当上述挖、填方法由于施工困难等缘故而不宜采用时，当上述挖、填方法由于施工困难等缘故而不宜采用时，可考虑采用钢筋混凝土梁板基础，以跨越局部松软土，或采可考虑采用钢筋混凝土梁板基础，以跨越局部松软土，或采用增大基础埋深、扩大基础面积、布置联合基础、加设挤密用增大基础埋深、扩大基础面积、布置联合基础、加设挤密桩或局部设置桩基等方法加以解决。桩或局部设置桩基等方法加以解决。当柱基或部分基槽下方存在过于坚硬的旧基础、树根和当柱基或部分基槽下方存在过于坚硬的旧基础、树根和岩石等障碍物时，均应尽可能挖除，以防建筑物产生不均匀岩石等障碍物时，均应尽可能挖除，以防建筑物产生不均匀沉降或开裂。沉降或开裂。2.4.3 地基变形验算地基变形验算 建筑物的地基变形计算值建筑物的地基变形计算值应不大于地基变形允许值应不大于地基变形允许值 ，即要求满足下列条件：，即要求满足下列条件：（2 21515）回顾回顾地基变形按其特征可分为四种：地基变形按其特征可分为四种：沉降量沉降量独立基础中心点的沉降值或整幢建筑物基础的平均独立基础中心点的沉降值或整幢建筑物基础的平均 沉降值；沉降值；沉降差沉降差相邻两个柱基的沉降量之差；相邻两个柱基的沉降量之差；倾斜倾斜基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；局部倾斜局部倾斜砌体承重结构沿纵向砌体承重结构沿纵向6 610m10m内基础两点的沉降差内基础两点的沉降差与其距离的比值。与其距离的比值。不同结构类型需验算的地基变形：不同结构类型需验算的地基变形：砌体承重结构：由砌体承重结构：由局部倾斜局部倾斜控制；控制；框架结构和单层排架结构：由框架结构和单层排架结构：由沉降差沉降差控制；控制；高耸结构和高层建筑：由建筑物的高耸结构和高层建筑：由建筑物的整体倾斜整体倾斜（特别是横向整（特别是横向整 体倾斜）控制，必要时应控制体倾斜）控制，必要时应控制平均沉降量平均沉降量。沉降观测沉降观测 在必要情况下，需要分别在必要情况下，需要分别预估预估建筑物在施工期间和使用期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，考虑间的地基变形值，以便预留建筑物有关部分之间的净空，考虑连接方法和施工顺序。此时，一般多层建筑物在施工期间完成连接方法和施工顺序。此时，一般多层建筑物在施工期间完成的沉降量，的沉降量，对于砂土可认为其最终沉降量已完成对于砂土可认为其最终沉降量已完成80%以上，对以上，对于其他低压缩性土可认为已完成最终沉降量的于其他低压缩性土可认为已完成最终沉降量的50%80%，对，对于中压缩性土可认为已完成于中压缩性土可认为已完成20%50%，对于高压缩性土可认，对于高压缩性土可认为已完成为已完成5%20%。如果地基变形计算值如果地基变形计算值大于地基变形允许值大于地基变形允许值，一般可，一般可以先考虑适当以先考虑适当调整调整基础底面尺寸（如增大基底面积或调整基底基础底面尺寸（如增大基底面积或调整基底形心位置）或埋深，如仍未满足要求，再考虑是否可从建筑、形心位置）或埋深，如仍未满足要求，再考虑是否可从建筑、结构、施工诸方面采取有效措施以防止不均匀沉降对建筑物的结构、施工诸方面采取有效措施以防止不均匀沉降对建筑物的损害，或改用其他地基基础设计方案。损害，或改用其他地基基础设计方案。室内外平均埋深室内外平均埋深从已从已固结完毕的固结完毕的老天然地面算起老天然地面算起注意以下三式中注意以下三式中d的区别：的区别：室外平均埋深室外平均埋深2.5 基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定2.5.1 按地基持力层承载力计算基底尺寸按地基持力层承载力计算基底尺寸1.轴心荷载作用轴心荷载作用要求：要求：pk fa柱下独立基础：柱下独立基础：墙下条形基础：墙下条形基础：b、l 宜为宜为100mm的整数倍。的整数倍。某粘性土重度某粘性土重度m为为18.2kN/m3，孔隙比孔隙比e=0.7，液性指数液性指数IL=0.75，地基承载力特征值地基承载力特征值fak为为220kPa。现修建一外柱基础，现修建一外柱基础，作用在基础顶面的轴心荷载作用在基础顶面的轴心荷载Fk830kN，基础埋深（自室外地基础埋深（自室外地面起算）为面起算）为1.0m，室内地面高出室外地面室内地面高出室外地面0.3m，试确定方形基试确定方形基础底面宽度。础底面宽度。【解解】先进行地基承载力深先进行地基承载力深度修正。自室外地面起算的基础度修正。自室外地面起算的基础埋深埋深d=1.0m,查表查表25，得，得d=1.6，由式（由式（214）得修正后的地基）得修正后的地基承载力特征值为：承载力特征值为：例题例题22fa=fak+dm(d-0.5)=220+1.618.2(1.0-0.5)=235 kPa取取b=2m。因。因b3m，不必进行承载力不必进行承载力宽度修正。宽度修正。计算基础及其上土的重力计算基础及其上土的重力Gk时的基础埋深为：时的基础埋深为：d=(1.0+1.3)/2=1.15m。由于埋深范围内没有地下水，由于埋深范围内没有地下水，hw=0。由由式（式（219）得基础底面宽度为：）得基础底面宽度为：2.偏心荷载作用偏心荷载作用要求：要求：pk fapkmax 1.2 fae l/6（或（或pkmin0）试算法步骤：试算法步骤：（1）进行深度修正，初步确定修正后的地基承载力特征值）进行深度修正，初步确定修正后的地基承载力特征值fa。（2）根根据据荷荷载载偏偏心心情情况况，将将按按轴轴心心荷荷载载作作用用计计算算得得到到的的基基底底面积增大面积增大10%40%，即取，即取（3）选取基底长边）选取基底长边l与短边与短边b的比值的比值n（一般取一般取n2），），于是有于是有（4 4）考虑是否应对地基承载力进行宽度修正。如需要，在承）考虑是否应对地基承载力进行宽度修正。如需要，在承 载力修正后，重复上述载力修正后，重复上述2 2、3 3两个步骤，使所取宽度前后两个步骤，使所取宽度前后 一致。一致。（5）计算偏心距）计算偏心距e和基底最大压力和基底最大压力pkmax，并验算是否满足式并验算是否满足式 （221）和（）和（224）的要求。）的要求。（6）若）若b、l 取值不适当（太大或太小），可调整尺寸再行验取值不适当（太大或太小），可调整尺寸再行验 算，如此反复一二次，便可定出合适的尺寸。算，如此反复一二次，便可定出合适的尺寸。同同例例题题22，但但作作用用在在基基础础顶顶面面处处的的荷荷载载还还有有力力矩矩200kNm和和水水平平荷荷载载20kN（见见例例图图2-3），试试确确定定矩矩形形基基础础底底面尺寸。面尺寸。解解（1）初初步步确确定定基基础础底底面尺寸面尺寸考考虑虑荷荷载载偏偏心心，将将基基底底面面积积初步增大初步增大20%，由式（，由式（225）得）得例题例题23取基底长短边之比取基底长短边之比n=l/b=2，于是于是因因b=1.5m3m，故，故fa无需作宽度修正。无需作宽度修正。（2）验算荷载偏心距）验算荷载偏心距e基底处的总竖向力：基底处的总竖向力：Fk+Gk=830+201.53.01.15=933.5 kN基底处的总力矩：基底处的总力矩：Mk=200+200.6=212 kNm偏心距：偏心距：e=Mk/(Fk+Gk)=212/933.5=0.227 m 1.2fa=282 kPa （不行）不行）（4）调整底面尺寸再验算）调整底面尺寸再验算 取取b=1.6m，l=3.2m，则则Fk+Gk=830+201.63.21.15=947.8 kN e=212/947.8=0.224m 所以基底尺寸为所以基底尺寸为1.6m3.2m。试确定图试确定图218中带壁柱的墙基础的底面尺寸。取图中长中带壁柱的墙基础的底面尺寸。取图中长度等于壁柱间距（度等于壁柱间距（3m）的）的T形基底面积为计算单元。作用于基形基底面积为计算单元。作用于基础顶面的竖向力础顶面的竖向力Fk=315kN，作用位置距墙中线作用位置距墙中线0.15m（偏向壁偏向壁柱一侧），修正后的持力层承载力特征值柱一侧），修正后的持力层承载力特征值fa=130kPa。例题例题24说明原理2.5.2 地基软弱下卧层承载力验算地基软弱下卧层承载力验算要求：要求：z+czfaz 标准值标准值仅作深度修正仅作深度修正矩形基础：矩形基础：条形基础：条形基础：地基压力扩散角地基压力扩散角值值 表表2-72-7Es1/Es2z=0.25bz0.50b3623 510 25 1020 30 注：注：z0.25b 时取时取=0，必要时，必要时，宜由试验确定；宜由试验确定；z0.50b时时值不变。值不变。例图例图2-5中的柱下矩形基础底面尺寸为中的柱下矩形基础底面尺寸为 5.4m2.7m，试根据图中各项资料验算持力层和软弱下卧层的承载力是试根据图中各项资料验算持力层和软弱下卧层的承载力是否满足要求。否满足要求。例题例题25 解解 持力层承载力验算持力层承载力验算b=0，d=1.0,fa=209+1.018.0(1.8-0.5)=232.4 kPaFk+Gk=1800+220+202.75.41.8 =2545kNkN Mk=950+1801.2+2200.62=13302kNkNm m 软弱下卧层承载力验算软弱下卧层承载力验算 由由Es1/Es2=7.5/2.5=3,z/b=2.5/2.70.50,查表查表2-7得得=23，tan =0.424。cz=18.01.8+(18.7-10)2.5 =54.2 kPa faz=75+1.012.6(4.3-0.5)=122.9 kPa cz+z=54.2+57.2=111.4 kPa faz（可以）可以）2.5.3 按允许沉降差调整基础底面尺寸按允许沉降差调整基础底面尺寸(1)基底尺寸对沉降的影响基底尺寸对沉降的影响s=(1-2)bp0/E0 (2-31)a.对比按对比按pk=fa原则设计的两个基础原则设计的两个基础（基底压力相同）（基底压力相同）因为因为、p0、E0为常量，所有为常量，所有s b 故故基础底面积越大，沉降越大。基础底面积越大，沉降越大。b.对同一基础而言对同一基础而言（F常量）常量）p0F/A s(1-2)F/lE0 (2-32)故加大基础底面积（故加大基础底面积（l 增大）或长宽比增大）或长宽比n（减小）可以减小）可以减少沉降量。减少沉降量。(2)减少沉降量的措施减少沉降量的措施a.加大底面积加大底面积A(A加大加大10%，沉降约减少，沉降约减少4.6%)；b.增大长宽比增大长宽比n(当当n从从1增大到增大到3时，沉降约减少时，沉降约减少6%)。(3)减少不均匀沉降的措施减少不均匀沉降的措施a.若小基础的强度储备足够，可减少其底面积；若小基础的强度储备足够，可减少其底面积；b.小基础尽量做方，大基础小基础尽量做方，大基础n尽量大；尽量大；c.将大基础的底面积增大（有软弱下卧层时例外）。将大基础的底面积增大（有软弱下卧层时例外）。2.5.4 地基稳定性验算地基稳定性验算 对于经常承受水平荷载作用的高层建筑对于经常承受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构，以及、高耸结构，以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物，应对地基进行建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物，应对地基进行稳定性验算。稳定性验算。K=Mr/Ms 1.2 (2-42)对对修修建建于于坡坡高高和和坡坡角角不不太太大大的的稳稳定定土土坡坡坡坡顶顶的的基基础础（图图2-18），当当垂垂直直于于坡坡顶顶边边缘缘线线的的基基础础底底面面边边长长b3m时时，如如基基础础底底面面外外缘缘至至坡坡顶顶边边缘缘的的水平距离水平距离a不小于不小于2.5m，且符合下式要求：且符合下式要求：ab d/tan （2-43）则土坡坡面附近由基础所引起的附加压力不影响土坡的稳定性。式中则土坡坡面附近由基础所引起的附加压力不影响土坡的稳定性。式中为为土坡坡角，土坡坡角，d为基础埋深，为基础埋深，系数系数取取3.5（对条形基础）或（对条形基础）或2.5（对矩形基础（对矩形基础和圆形基础）。和圆形基础）。2-6 扩展基础的设计2-6-1 单独刚性基础设计1、作用在基础上载荷的计算2、中心载荷下基础尺寸的确定 基础底面尺寸的确定 基础高度的确定、偏心荷载作用下基础的尺寸确定、软弱下卧层的强度检算、刚性基础的构造设计中心载荷下基础尺寸的确定M0，T0，作用在持力层上的压力是均匀分布的，合力作用点与基础形心相重合，此时：其中ALB，L、B未知，因此工程上经常规定nL/B，一般n取（12），由设计者按情况取定基底尺寸的基本要求：基础高度的确定（刚性角刚性基础）加上确定基础埋深的基本原则综合取值偏心荷载作用下基础的尺寸确定逐次渐进法：确定ALB 基础的高度确定：刚性基础时，用来按照刚性角的要求确定基础的高度，扩展性基础按经验公式确定大概的尺寸：验算保证：持力层软弱下卧层P0dZ0NGZCBL3、软弱下卧层的强度检算应力扩散角的选取一般粘性土22，tg=0.404密实的碎石类土、砾砂、粗中砂及硬粘土，30，tg=0.58Z/B0.250.50351061020232530注：和 分别为上层与下层土的压缩模量。Z0.25B时，一般0，必要时，由实验确定；Z0.50b时值不变。4、刚性基础的构造设计砖基础：二二等高砌法：二一间隔式砌法：施工步骤：混凝土和其他基础的构造要求例题2-6-1 某工厂厂房墙基，N180KN/m，d1.1m，地基土e0.85，Ip12.5，r20KN/m3，IL1.0，地面以下砖台墙厚370mm，基础用标准粘土砖砌筑，试确定基础尺寸。解：粘性土：取B1500mm取H900mm验算：略构造设计：标准砖：24012060砂包式砌筑基底尺寸：2404+1204+70=1510mm一顺一顶式砌筑基底尺寸：2406501490mm二二等高式砌筑：基础高度6014130970mm基础顶部宽度：15002606720mm粉质粘土2.5mM950KNMQ=180KN0.6mEs=7500kpa1.6mfk=230kpae,IL0.85PZ=17.5,ES=2400,fk=850.62m=19淤泥质粉质粘土Pd=1.1N=1800KNP=220KN200解：1、初步确定基础底面尺寸：（设B3m，fd=230+1.61.119268.4）先按照中心荷载计算：由于偏心荷载的作用，且M、Q的同时存在，将A扩大2050，取35A（135）A013.77m2取B3m，长L4.6m，则A34.613.8m22、强度检算：在基础底面尺寸为LB4.63时：上覆荷重：总弯矩：因为：应该做变形检算1.软弱下卧层的检算：下卧层：Z2.7m，d新1.62.74.3m Z/B2.7/30.90.5，应力扩散角：取23，则tg0.425在软弱下卧层的顶部：4、构造设计说明：混凝土C10以上，tg1，2-6-2 单独扩展式基础的设计单独扩展式基础尺寸抗冲切检算确定基础的有效高度基础底板的配筋计算扩展式基础抗冲切检算：冲切破坏锥体第一类：单独柱下矩形基底对矩形截面柱的矩形基础，在柱与基础交界处以及基础变阶处的受冲切承载力可按下列公式计算：冲切破坏面上的主应力不超过材料的抗拉强度，即冲切锥体以外的地基反力引起的冲切荷载Q不超过破坏面上混凝土的抗拉能力Q。Q的确定：G45NL0b0h0h0QQH h0ABPj中心荷载情况下：从整体核算PjG45NL0b0h0h0PjNGLBL0b0PjmaxPjI偏心荷载下：当h0T45PjNGLBL0b0PjmaxPjI当h0偏心荷载情况下：-截面：Pjv轴心受压矩形基底柱基础的配筋计算：NGLBL0b0PjNGLBL0b0-截面：按照混凝土结构设计规范附录三的计算方法进行：选8，-截面：Pjmaxv偏心受压矩形基底柱基础的配筋计算NGLBL0b0PjminMPjIL0b0PjNGLBL0b0-截面：按照混凝土结构设计规范附录三的计算方法进行：选8，PjmaxPjIPjminL0b0第二类：墙下钢筋混凝土基础 1、中心受压时：在纵墙外边缘处剪力Q和弯矩M分别为：梁宽破坏NGBb0Pjv基础底板的有效高度的大小可用钢筋混凝土基本构件的抗剪公式计算：有垫层时：无垫层时：一般情况下取L1000mm计算例题有一承重外墙，厚度为360mm，上部结构传来的设计载荷为N240KN/m，室内外高差为0.45m，基础埋深（从室外地面起算）d1.3m。地基承载力设计值为f155KN/m2，混凝土强度等级C20，ft10N/mm2，钢筋级，fy210KN/mm2，试设计此基础。解：确定基础宽度B，从纵向取单位长度1m。取B2000mm求地基净反力：求剪力：求有效高度：底板下有垫层：取h200mm，则h0160mm。底板配筋：选用71614100，Ag1428mm2/m，分布筋用6250横向钢筋长度：，错开排列 第二类：墙下钢筋混凝土基础2、偏心受压 基底的净反力近似取最大净反力与最大弯矩截面处（墙边）的净反力的平均值。即：1、B3m时，钢筋长度0.9L和0.9B，两头各弯起100mm，排列间距200mm，2、如果某一方向面上不需要配受力筋，则配分布筋：68200300例题：有单层单跨砖排架结构，如图所示，每单元砖垛轴向荷载N226.5KN，基础底部弯矩M23.2KNM，地基承载力f90KN/m3，埋深d1.8m，混凝土用C20，钢筋级，排架柱距为6m，试设计此基础。1000370185 18556556537038038024024061062066.338.163.317.26000 xy750解：取排架柱距L6m为计算单元，基础的尺寸如上图所示 L0=1000+370=1370，B037023801130底面积：A1.06.00.371.136.41mm2形心位置：，截面惯性矩：验算：净反力：由图知：取h600，则选6/8200，在工程中对不同的建筑物，偏心距是要有所控制的，分以下几种情况：对独立的高耸构筑物的基础，如水塔、烟囱、筒仓、大型设备基础，要求eL/12。对于地基承载力f170Kpa，吊车起重量大于750KN（75t）的单层厂房柱基，或对于地基承载力f100kpa，吊车起重量大于150KN的露天柱基，要求eL/10。对于起重量小于750KN的吊车和其他情况下基础底面应与地基土全部接触的柱基，要求eL/6。对于不承受吊车载荷的柱基，如管道支架以及允许基础底面部分不与地基土接触的柱基，要求eL/4，此时：装配式结构吊装时以及单层厂房抗风柱在附加荷载组合时，允许基础底面一部分不与地基土接触的柱基，要求eL/3。此时，地基土还要满足地基的强度条件及倾斜的要求，对于单向偏心受压基础：计算实例有一单独基础，埋深d1.5m，修正后的地基承载力f180KNm2，上部结构传来的轴向力N500KN，弯矩M160KNm，试设计此基础底面。解：初步估计：由于弯矩较大，基础自重未考虑，故取实际面积A1.4A04.66m2，偏心距较大，取nb/L13取b1.2m，则L3b31.23.6m，ABL4.32m2。NNG500204.321.5630KN2-6-3 墙下联合条形基础有中间走廊的建筑物。将联合基础简化成双悬臂梁，而墙体作为梁的支座。，BB1B2b1L1NANA，BQNBNA，XB1NANANANBBNBNA，B1X抗剪冲切检算：BMNBNA，XB1NANANA MAM3M0NANBMAM3M0MBB1NA NBB1MAMmaxM0MBMMAMmaxM0MBM在外肩胛处：，BB1B2b1L1NA，Q1在内肩胛处：Q2，BB1B2b1L1NA，M1在外肩胛处：在内肩胛处：M2基础宽度B：地基净反力：有效高度：（注意单位）钢筋面积：例 有六层实验大楼，中间走廊为双墙联合基础，已知N142KN/m，f=100KN/m2，埋深d1.2m，两墙轴线距离B12.1m，走廊净空B21.86m，墙为24墙，混凝土C15，钢筋用级，设计此基础。解：按单独墙计算：可见做两个独立基础时，两端基础有一部分重叠，故采用联合基础。取B3800，支座反力：在外肩胛处：，在支座处：在内肩胛处：在跨中：6200 240240150300210085085012200 8200 186063.578.563.578.569.563.578.563.578.563.554.578.578.554.563.569.5有效高度：取h300mm，则18.019.927.014.2配筋计算：在外肩胛处：选98200、或者610200，在支座处：810200，6122001、M1钢筋贯通整个截面，不切断。2、跨中处，底板也是下部受拉，且M314.2KNm小于M1，故可以不计算。3、M1的钢筋已贯通整个底板下部，在顶面布置6200横向构造钢筋。4、在基础底板上、下面上各布置6200的纵向分布筋。选择弯矩注意事项2-8 减轻不均匀沉降危害的措施一、建筑措施1建筑物体型应力求简单 建筑物高差太大而开裂当地基软弱时，建筑物的紧接高差以不超过一层为宜 相对沉降曲线 裂缝