第7章-浅基础设计课件

基础工程主讲：刘主讲：刘 嘉嘉7.1 7.1 概述概述 7.2 地基基础设计的基本原则7.3 浅基础类型7.4 基础埋置深度选择7.5 地基承载力的确定7.6 地基承载力验算7.7 地基变形验算7.8 扩展基础设计7.9 筏板基础设计第7章：浅基础设计Shallow Foundation Design1、基础设计的重要性n土木工程结构的组成：板-梁-柱/墙-基础-地基基础是土木工程结构的过度，最易出现问题，而且不易觉察，一旦发生事故，后果将很严重！图一 汶川地震中房屋整体倾覆基础设计的重要性 在5.12汶川大地震中，很多房屋发生整体倾覆，造成严重的人员伤害和经济财产损失。造成右图房屋整体倾覆倒塌的原因有：地震波作用使建筑物下地基土液化，失去承载能力；部分房屋基础设计施工存在问题。7.1 概述图二 上海“楼脆脆”2009年6月27日，上海的一栋竣工未交付使用的高楼整体倒复，造成一名施工人员死亡。事发楼房附近有过两次堆土施工：第一次堆土施工发生在半年前，堆土距离楼房约20米，离防汛墙10米，高3到4米。第二次堆土施工发生在6月下旬，施工方在事发楼盘前方开挖基坑，土方紧贴建筑物堆积在楼房北侧，堆土在6天内即高达10米。第二次堆土是造成楼房倒覆的主要原因。土方在短时间内快速堆积，产生了3000吨左右的侧向力，加之楼房前方由于开挖基坑出现凌空面，导致楼房产生10厘米左右的位移，对PHC桩(预应力高强混凝土)产生很大的偏心弯矩，最终破坏桩基，引起楼房整体倒覆。图三 加拿大特朗斯康谷仓 加拿大Transcona谷仓，南北长59.44m，东西宽23.47m,高31.00m。基础为钢筋混凝土筏板基础，厚61cm，埋深3.66m。谷仓自重20000t，相当于装满谷物后总重的42.5%。1913年9月装谷物，至31822m时，发现谷仓1小时内沉降达30.5cm，并向西倾斜，24小时后倾倒，西侧下陷7.32m，东侧抬高1.52m，倾斜27度。事故的原因是：设计时未对谷仓地基承载力做调查研究，而采用了邻近建筑地基352kPa的承载力，事后1952年的勘察试验与计算表明，基础下埋藏有厚达16m的软黏土层，该地基的实际承载力为193.8276.6kPa，远小于谷仓地基破坏时329.4kPa的地基压力，地基因超载而发生强度破坏。图四 意大利比萨斜塔 比萨斜塔从地基到塔顶高58.36米，从地面到塔顶高55米，钟楼墙体在地面上的宽度是4.09米，在塔顶宽2.48米，总重约14453吨，重心在地基上方22.6米处。圆形地基面积为285平方米，对地面的平均压强为497千帕。倾斜角度3.99度，偏离地基外沿2.5米，顶层突出4.5米。倾斜原因：比萨斜塔下有好几层不同材质的土层，各种软质粉土的沉淀物和非常软的粘土相间形成，而在深约一米的地方则是地下水层。最新的挖掘表明，钟楼建造在了古代的海岸边缘，因此土质在建造时便已经沙化和下沉。拯救方法：利用地基应力解除法，在斜塔倾斜的反方向（北侧）塔基下面掏土，利用地基的沉降，使塔体的重心后移，从而减小倾斜幅度。F 什么是地基？F 什么是基础？问题：天然地基人工地基浅基础深基础d基础地基埋深为支承基础的土体或岩体将结构所承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分Subgrade;Foudation SoilFoudation承受上部结构荷载影响的那一部分土体 2、基础和地基分类基础分为浅基础和深基础，二者差别主要在施工方法及设计原则上。施工方法上：浅基础埋深不大，简单开挖和排水；深基础需要特殊的施工机具，护壁，抽水等。设计原则上：浅基础只考虑基础底面以下土的承载力，忽略基础侧面与土之间的摩擦力；深基础需要考虑侧壁与土之间的摩擦阻力对基础的有利作用（70%）。地基分为天然地基和人工地基天然地基：天然土层，不对地基土做处理人工地基：加固土层（振捣、压实、排水或采用复合地基）。基础和地基分类 浅基础浅基础(Shallow foundation)：F埋深较小埋深较小F不考虑基础侧面摩擦力不考虑基础侧面摩擦力2、基础和地基分类下卧层持力层(受力层)主要受力层地基与基础设计地面FGD埋深D q=D均布荷载浅基础 F人工地基人工地基：加固上部土层，提高承载力。：加固上部土层，提高承载力。地基处理地基处理软土2、基础和地基分类人工地基与浅基础 7.1 概述 7.2 7.2 地基基础设计的基本原则地基基础设计的基本原则7.3 浅基础类型7.4 基础埋置深度选择7.5 地基承载力的确定7.6 地基承载力验算7.7 地基变形验算7.8 扩展基础设计7.9 筏板基础设计第7章：浅基础设计Shallow Foundation Design1、设计要求设计要求满足：承载力、变形要求、抗滑移（岩石）、抗浮以及抗倾覆。2、设计内容及验算设计内容及验算确定：埋深d、基础型式、结构尺寸（长 宽 高）、材料验算：承载力、变形、抗浮和抗滑移验算 3、设计规范设计规范建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）7.2 地基基础设计基本原则建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）设计要求、内容及规范地基承载力 荷载 基础初步尺寸No结构、地质和环境资料基础结构类型基础结构和构造设计基础设计图、施工图、预算书确定持力层、基础埋深 验算承载力、变形和稳定基坑设计4、浅基础的设计步骤、浅基础的设计步骤设计方法5、设计方法、设计方法（1）以概率论为基础的极限设计方法概率密度函数一组构件屈服强度实验fy1、fy2fyn。得到均值 ，方差fyk取 标准值 95%的构件大于此值 承载力极限状态：承载力极限状态：结构或构件到达最大承载力或不适于继续承载大变形。（采用设计值）结构按极限状态设计应满足下列要求：R-S0式中 S-结构的作用效应 R-结构抗力正常使用极限状态：正常使用极限状态：结构或构件达到正常使用或耐久性的某项限值。（采用标准值值）SS设计方法（2）容许承载力法PPu/K式中 K-总安全系数6、地基基础设计规定、地基基础设计规定 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结构的影响程度，地基基础设计应符合下列规定：1 所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定；2 设计等级为甲级、乙级的建筑物，均应按地基变形设计；地基基础设计等级分为：甲级乙级丙级（1）根据建筑物的复杂程度、规模、功能特色和重要程度。（2）地基基础设计原则地基基础设计规定 正常使用极限状态下，荷载效应的标准组合值Sk应用下式表示：SkSGk+SQ1k+c2SQ2k+cnSQnk 式中 SGk按永久荷载标准值Gk计算的荷载效应值；SQik按可变荷载标准值Qik计算的荷载效应值；ci可变荷载Qi的组合值系数，按现行建筑结构荷载规范GB 50009的规定取值。荷载效应的准永久组合值Sk应用下式表示：SkSGk+q1SQ1k+q2SQ2k+qnSQnk 式中 qi准永久值系数，按现行建筑结构荷载规范GB 50009的规定取值。荷载规定（3）荷载规定 承载能力极限状态下，由可变荷载效应控制的基本组合设计值S，应用下式表达：S GSGk+Q1SQ1k+Q2c2SQ2k+QncnSQnk 式中 G永久荷载的分项系数，按现行建筑结构荷载规范GB 50009的规定取值；Qi第i个可变荷载的分项系数，按现行建筑结构荷载规范GB 50009的规定取值。对由永久荷载效应控制的基本组合,也可采用简化规则,荷载效应组合的设计值S按下式确定：S 1.35SkR 式中 R结构构件抗力的设计值，按有关建筑结构设计规范的规定确定；Sk荷载效应的标准组合值。荷载规定 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。相应的限值应为地基变形允许值。3、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。4、在确定基础或桩台高度、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，采用相应的分项系数。5、当需要验算基础裂缝宽度时，应按正常使用极限状态荷载效应标准组合。（4）设计原则 荷载规定7.1 概述 7.2 地基基础设计的基本原则7.3 7.3 浅基础类型浅基础类型7.4 基础埋置深度选择7.5 地基承载力的确定7.6 地基承载力验算7.7 地基变形验算7.8 扩展基础设计7.9 筏板基础设计第7章：浅基础设计Shallow Foundation DesignF按基础刚度分无筋扩展基础（刚性基础）独立基础、条形基础、筏型基础、箱型基础、壳型基础F按结构形式分扩展基础（柔性基础）7.3 浅基础类型按基础刚度分 无筋扩展基础扩展基础(柔性基础)设计上：承载力确定底部面积，控制台阶宽高比1:1.0 1:2.0与材料和荷载有关，要求宽度较小Fbth0F 砖、石、灰土，素混凝土 基础抗压强度好，抗剪、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广泛应用于多层建筑和工业厂房中按基础结构形式分n 独立基础独立基础:柱下或墙下柱下或墙下,土质较好土质较好主要受力层深度主要受力层深度 1.5b1.5bIndividual footing,pad foundationStrip foundationn 条形基础：墙下或柱下条形基础,柱下一般是土质差,两侧单独基础相连条形基础的主要受力层深度 3.0bn 十字交叉基础柱下:土质更差或荷载很大,四面基础相连。整体刚度较强，适用于荷载较大，土质较差 条形基础的变种按基础结构形式分纵向条形基础横向条形基础Cross Strip footingn 筏形（筏板）基础筏形（筏板）基础土质更差,单独基础联成整体,游泳馆,筏下有肋,板下处理适用于：荷载很大，地基土很软Mat foundationn 箱形基础箱形基础 有筏、墙和顶板形成箱，整体性更好有筏、墙和顶板形成箱，整体性更好适用于：地基土很软且有地下室要求的建筑适用于：地基土很软且有地下室要求的建筑底板外墙内墙Box foundationn 壳体基础施工难度大，支模要求高，不经济。施工难度大，支模要求高，不经济。Shell foundation按基础结构形式分7.1 概述 7.2 地基基础设计的基本原则7.3 浅基础类型7.4 7.4 基础埋置深度选择基础埋置深度选择7.5 地基承载力的确定7.6 地基承载力验算7.7 地基变形验算7.8 扩展基础设计7.9 筏板基础设计第7章：浅基础设计Shallow Foundation Design7.4 基础埋置深度选择1、基本概念 持力层：直接支撑基础的土层 下卧层：持力层以下各土层 基础埋深：基础底面到天然地坪的距离2、基础埋深的原则基本原则：在满足承载力的条件下尽量浅埋除岩石以外，d大于500mm（表土扰动，植物，冻融，冲蚀）基础顶距离表土大于100mm桥基础要求在冲刷深度以下（1）建筑物的用途、结构类型及荷载性质与大小n 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1/15n采用桩箱或桩筏基础埋置深度不宜小于建筑物高度1/181/20n 地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便于维修n主楼与裙房，高度不同，分期施工设置后浇带 n 新旧及相邻建筑物有一定距离L/H=12。否则要求支护，并且要严格限制支护的水平位移建筑、结构要求工程地质条件n 山坡上的房屋，台阶式相连n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 5m桩基或处理；好土软土好土 I II III IV好土软土软土(很深)h1（2）工程地质条件的影响n土坡坡顶注意不影响边坡的稳定性工程地质条件（3）水文地质条件 地下水位以上（排除水的扰动、侵蚀、排水等问题）地下室结构（验算水的上浮力、地下水对材料的侵蚀、防水防渗处理等）（4）冻融条件 1928-1929 Casagrande做了较深入的研究,美国北部:冰深45cm,冻胀量13cm,=8%12%,60%110%,冰透镜达13cm冻深毛细区地下水冻结区冻胀危害及机理冻胀要求多年冻土（冻结时间3年）季节性冻土发生冻胀的条件（1）土的条件 一般是细颗粒土（2）温度条件 低于冻结温度（3）水力条件 含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严重外因内因土的冻胀性冻土砂土的毛细高度小，发生冰冻时体积膨胀，孔隙水容易排走，骨架不变。太细的土，水分供应不及时，冻胀也不明显。土的冻胀性衡量指标冻胀性分类平均冻胀率：不冻胀不冻胀 1%弱冻胀弱冻胀 1%3.5%冻胀冻胀 3.5%6%强冻胀强冻胀 6%12%注意：碎石、砂等中粒径小于0.075mm的颗粒含量太高也会导致冻胀冻胀要求考虑冻胀的基础埋深按02规范dmin zd-hmax zd: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 0.81.0m哈尔滨 2.0m满洲里 2.8m10年的实测最大冻深平均值设计冻深 zd(h-h)冻胀后地面原地面hZ0(h)实测冻土厚度zd冻胀要求7.1 概述 7.2 地基基础设计的基本原则7.3 浅基础类型7.4 基础埋置深度选择7.5 7.5 地基承载力的确定地基承载力的确定7.6 地基承载力验算7.7 地基变形验算7.8 扩展基础设计7.9 筏板基础设计第7章：浅基础设计Shallow Foundation Design7.5 地基承载力的确定 R(抗力的确定)-S01、地基承载力的设计原则 容许承载力设计原则（pp,其中p为地基容许承载力）容许承载力：强度和变形同时控制，土为大变形材料（非线性），常出现承载力足够，而变形不满足的条件，取比例极限（线性段）。压力和变形曲线图示：PS曲线123SP0比例界限极限荷载PcrPu压力和变形曲线关系比较：地基承载力地基承受荷载的能力。数值上用地基单位面积上所能承受的荷载来表示。地基承载力特征值发挥正常使用功能时所允许采用的抗力设计值。其实质为地基允许承载力2、地基承载力的确定方法两大类：（1）按土的抗剪强度指标确定；（2）按地基规范承载力表确定（载荷试验或其他原位测试方法）。但无论那种方法都需经过试验确定。（1）按土的抗剪强度指标确定地基承载力特征值条件：e0.033b（基底压力呈线性分布确定，b为偏心方向基础边长）。f fa a=M=Mb b b b+M+Md d m md+Md+Mc cc ck k fa：承载力特征值（设计值）；Mb、Md、Mc：承载力系数，由 k 查表；b：基底宽度，大于6m按6m考虑，对于砂土小于3m按3m考虑；ck：基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力。说明：应用此公式时，土的抗剪强度指标由三轴剪切试验确定（2）按地基载荷试验确定地基承载力特征值目前得到广泛应用特点：结果真实可靠，但耗时过长，耗资巨大（60-70元/kg）。1）载荷试验要求：承压板面积0.25m2；软土面积0.5m2；试验基坑宽度3*承压板宽度或直径；加载为8级，加载量2倍设计值。试验：每级加载后10、20、30、45、60min，以后每半小时读一次沉降量，当连续两小时内，每小时沉降量3m或深度d0.5m时，需进行地基承载力的修正。地基承载力提高思考：1.为什么需要对土（广义概念，含砂石等）的地基承载力进行修正？答：允许一定程度变形以获取更高承载力；一定变形通过埋深加以限制则抵抗基底土层隆起的力更大；宽度应力越均匀，承载力越大。2.为什么不需要对岩石的地基承载力进行修正？答：岩石呈脆性，由裂隙控制，出现微小变形就已发生脆性破坏。习题：例7.2，例7.37.1 概述 7.2 地基基础设计的基本原则7.3 浅基础类型7.4 基础埋置深度选择7.5 地基承载力的确定7.6 7.6 地基承载力验算地基承载力验算7.7 地基变形验算7.8 扩展基础设计7.9 筏板基础设计第7章：浅基础设计Shallow Foundation Design7.6基础承载力验算 所有等级的基础都必须满足承载力要求,规范规定选好d（埋深），就可以按持力层承载力特征值计算基础底面尺寸。一、荷载作用下基础底面压力（1）中心荷载 GkFkdA 基底面积，m2pk 相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值；Gk 基础及台阶上填土总重，kNFk 相应于荷载效应标准组合时，基础顶部传来的荷载；G 平均重度，一般取 20 kN/m3d 基础埋深，m（2）偏心荷载M 相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的弯矩（kNm）;W基础底面的抵抗矩（m3）;ek偏心距（m），ek=Mk/(Fk+Gk);l力矩作用方向的矩形基础底面边长（m）,一般为矩形基础底面的长边;b垂直于力矩作用方向的矩形基础底面边长（m）。二、基础承载力验算blNk=Fk+Gk（1）中心荷载要求：pkfa (1)pk 相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值；pk max 相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最大压力值；fa 修正后的地基承载力特征值。GkFkd（2）偏心荷载要求：pkfa (1)pk max1.2fa (2)pk min 0 (3)blNk=Fk+Gk当 时，即当 时,推导过程：形心必与Fk+Gk重合故边长为3a，则有 故GkFkdFk 相应于荷载效应标准组合时，作用在顶面的荷载，kNGk 基础及台阶上填土总重，kNA 基底面积，m2G 平均重度，一般取 20 kN/m3d 基础平均埋深，m单独基础，中心荷载fa暂不做宽度修正（宽度未确定）三、基础尺寸计算GkFkd条形基础，中心荷载条形基础，偏心荷载将上面计算的 A 或 b 扩大至 1.11.4 倍根据A可初步确定b和l,从而可进行下列验算根据初步确定的埋深d与b，确定fa承载力验算偏心荷载pk max1.2fa高层建筑(筏,箱基)：pmin0考虑地震可能出现 eb/6,此时允许 pmin0，但0应力区不能超过 25%blN=F+G要求：中心荷载增加面积 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：BLPBPBPBLPBP竖直中心竖直偏心倾斜偏心基础形状矩形条形P单位长度上的荷载BLPoxy基础形状与荷载条件的组合材料力学计算方法M 荷载对基础中心轴力矩 I 基础底面对中心轴惯性矩四、软弱下卧层验算软弱下卧层：在持力层下，成层土地基受力层范围内，承载力显著低于持力层的高压缩性土层。原因：力向下传递，持力层顶面处可能承载力不足。要求：传递到软弱下卧层顶面处的附加应力与自重应力之和不超过软弱下卧层的承载力，即：pz+pczfaz式中 pz-相应于荷载效应标准组合时，软弱下卧层顶面处的附加应力值（kPa）;pcz-软弱下卧层顶面处土的自重应力值（kPa）;faz-软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值（kPa）。关于附加应力的计算，根据弹性半空间理论，下卧层顶面土体的附加应力，在基础顶面中心线下最大，向四周扩散呈非线性分布，如果考虑上下层土的性质不同，应力分布规律就更为复杂。建筑地基规范通过大量试验研究并参照双层地基中附加应力分布的理论解答，提出了按扩散角原理的简化计算方法，当持力层与软弱下卧层的压缩模量比值Es1/Es23时，对矩形和条形基础，假设基底处的附加应力（基底应力-土的自重应力，即p0=pk-pc）向下传递时按某一角度向外扩散，并均匀分布于较大面积的软弱下卧土层上,根据基底与软弱下卧层顶面处扩散面积上的附加应力相等的条件，可得附加应力pz的计算表达式：F pdzpcz软土Es1Es2条形基础：矩形基础：式中 pc=md,表示上部土的自重应力；b 条形和矩形基础底面宽度（m）；l 矩形基础底面长度（m）；m 基础埋深范围内土的加权平均重度（kN/m3）(地下水位以下取浮重度)；d 基础埋深（m）（从天然地面算起）；z 基础底面至软弱下卧层顶面的距离（m）；基底压力扩散角（m）；pk 基底平均压力设计值（kPa）。试验研究表明：基底压力增加到一定数值后，传至软弱下卧层顶的压力将随之迅速增大，即角迅速减小，直到持力层冲切破坏时的值为最小。由此可见，如果满足软弱下卧层验算要求，实际上也就保证了上覆持力层将不发生冲切破坏。如果软弱下卧层验算不满足要求，应考虑增大基底面积，或改变基础埋深，甚至改用地基处理或深基础设计的地基基础方案。7.1 概述 7.2 地基基础设计的基本原则7.3 浅基础类型7.4 基础埋置深度选择7.5 地基承载力的确定7.6 地基承载力验算7.7 7.7 地基变形验算地基变形验算7.8 扩展基础设计7.9 筏板基础设计第7章：浅基础设计Shallow Foundation Design7.7地基变形验算一、地基沉降量计算回顾（1）土的压缩试验 金属环刀取样土和环刀一同放入压缩仪上下放透水石透水石上加荷特点：只能发生竖向变形，不能发生侧向变形。式中 Si 第i层土压缩（沉降）量；zi 第i层土的平均附加应力；Esi 第i层土的压缩模量量；hi 第i层土的厚度。二、建筑地基基础设计规范方法一种简化、修正的分层总和法。简化：分层不受0.4b的限制，用平均附加应力系数替代；修正：与实测结果对比，修正沉降量。1.原理与分层总和法的原理类似，详细过程如下：由 （公式（3）以及下图可发现 （表示第i层的平均附加应力）等于附加应力曲线包围的面积A3456，其中 ，由积分可表示为 。假设该曲边梯形由等面积等高（厚）的矩形替代则有 或 ，地面p0zzi-1ziHiAi基底153624i层i-1层由此可见 和 为确定的重点，称为平均附加应力系数其中，表示附加应力系数随高度发生变化，同理可得 说明：附加应力系数与荷载类型l/bz/b这三者有关，于是可以根据角点法制表从而获得 。综上可得，总沉降量应满足2.修正式中 p0-基底附加应力；Esi-第i层土的压缩模量；Zi-基底至第i层土的底面距离；-基底至第i层土底面范围内的平均附加应力系数；s-沉降计算经验系数。与现场观测比较：低压缩土，S计算偏大，应乘小于1的系数；高压缩土S计算偏小，应乘大于1的系数。s有关:基底附加压力（越大，系数越大）；为变形计算深度范围内压缩模量的当量值；3.计算深度一般 其中，b为基础宽度并且有 计算深度 算起向上取厚度为 的土层计算沉降值4.计算步骤 计算zn；分层（确定zi）:天然土层（Es不同），地下水位处，zn向上z处；计算p0(基底)；根据zi，l/b,z/b确定 （平均附加应力系数）*4；校核zn，即计算 ，确定 ；计算最终沉降量。2.地基变形特征 沉降量：单层排架多跨排架（受荷较大）中高压缩土上；沉降差：框架结构受剪扭面损坏；倾斜：高耸结构（如比萨斜塔），重心较高偏心矩大，二阶效应明显；局部倾斜：砌体结构内沿纵向6-10m内基础两点的沉降差。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、倾斜等计算方法：规范推荐“平均附加应力系数”方法注意：荷载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荷载总结沉降不满足时，需要：n增大尺寸增大尺寸(减少减少p0)n增加埋深增加埋深(减少减少p0)，尤其增加地下室，尤其增加地下室补偿基础补偿基础n地基处理地基处理n调整荷载调整荷载建筑措施体型简单设沉降缝结构措施减轻自重，如摩天大楼，钢结构采用筏基、箱基等整体性好的基础施工措施坑底土保护，坑底 20cm 保护层适当安排施工顺序减轻不均匀沉降危害的措施7.1 概述 7.2 地基基础设计的基本原则7.3 浅基础类型7.4 基础埋置深度选择7.5 地基承载力的确定7.6 地基承载力验算7.7 地基变形验算7.8 7.8 扩展基础设计扩展基础设计7.9 筏板基础设计第7章：浅基础设计Shallow Foundation Design7.8扩展基础设计1、构造要求（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300mm500mm；（2）垫层的厚度不宜小于70mm，垫层混凝土强度等级不宜低于C10；（3）扩展基础受力钢筋最小配筋率不应小于0.15%，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。墙下钢筋混凝土条形基础纵向分布钢筋的直径不宜小于8mm；间距不宜大于300mm；每延米分布钢筋的面积应不小于受力钢筋面积的15%。当有垫层时钢筋保护层的厚度不应小于40mm；无垫层时不应小于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和墙下钢筋混凝土条形基础的宽度大于或等于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；（6）钢筋混凝土条形基础底板在T形及十字形交接处，底板横向受力钢筋仅沿一个主要受力方向通长布置，另一方向的横向受力钢筋可布置到主要受力方向底板宽度1/4 处。在拐角 处 底 板 横 向 受 力 钢 筋 应 沿 两 个 方 向 布 置。(图8.2.1-1)；2、锚固要求基本长度：式中 lab 受力钢筋的基本锚固长度；钢筋的外形系数，光圆钢筋取0.16，带肋钢筋取0.14；fy 钢筋的抗拉强度设计值；d 钢筋的直径。修正长度：表示锚固长度的修正系数（由锚固条件确定）说明：带肋28及以上的钢筋 ；环氧树脂土层带肋钢筋 ；施工易扰动的钢筋 ；，抗震 ；锚固保护层厚度为3d时 ，为5d时 ，厚度为其它时，按线性插值确定。注：修正系数连乘，但抗震时laE（最小锚固长度要求）:抗震等级一、二级时,；三级时,；四级时，。3、插筋要求下端作为直钩放在基础底板钢筋网上，数量、直径、钢筋种类与柱内纵向受力钢筋相同。柔性基础（扩展基础）扩展基础破坏形式2121纯剪斜压弯曲F冲切4、扩展基础的计算方法抗弯验算抗弯验算控制扩展基础的配筋抗弯验算（1）基础底板配筋计算原理：悬臂梁变截面：阴影宽度变化，荷载线性变化。梯形截面受力面对截面贡献进行推导：截面II-II：式中：MI、MII-相应于荷载效应作用的基本组合时，任意截面I-I、II-II处的弯矩设计值；a1-任意截面I-I至基底边缘最大反力处的距离；l、b-基础底面的边长；pmax、pmin-相应于荷载效应作用的基本组合时，基础底面边缘最大和最小地基反力设计值；截面I-I：p-相应于荷载效应作用的基本组合时，任意截面I-I处基础底面反力设计值，由线性插值法可确定任意截面的的p，；G-基础自重及上部土重标准值；h、a-柱截面的长、宽；配筋计算：受力平衡：弯矩平衡：则有又 ，所以 。单独基础抗冲切验算pl为地基净反力Al为阴影面积am冲切锥的中线Fl VFl =pl AlV=0.7h ftamh0其中：（2）抗冲切验算45ob0h0h0bh0h0l0l偏心荷载M注意：冲切验算控制扩展基础的高度计算公式：式中：Fl-相应于荷载效应基本组合时作用在Al上的地基土净反力设计值；pn-扣除基础自重及其上土重后相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积净反力；Al-冲切验算时取用的部分基底面积，即冲切剩余面积。（3）抗剪验算 当基础底面短边尺寸小于或等于柱宽加两倍基础有效高度时，应按下列公式验算柱与基础交接处截面受剪承载力：7.1 概述 7.2 地基基础设计的基本原则7.3 浅基础类型7.4 基础埋置深度选择7.5 地基承载力的确定7.6 地基承载力验算7.7 地基变形验算7.8 扩展基础设计7.9 7.9 筏板基础设计筏板基础设计第7章：浅基础设计Shallow Foundation Design7.9筏板基础设计 一、构造及规定 分类：梁板式、平板式 1.尺寸：由地基土承载力确定，要求 基础平面形心宜与结构竖向永久荷载重心重合，如不能重合应满足：2.混凝土强度等级C30有地下室时应采用防水混凝土3.墙体要求：外墙厚250mm（地下室）内墙厚200mm 除承载力计算，抗裂和变形计算很重要 双面钢筋，竖向直径12mm，水平向直径10mm，间距200mm4.地下室底层柱，剪力墙与梁板式筏基的基础梁连接构造应符合下列要求：i)柱、墙边缘至基础梁边缘距离50mm；ii)当交叉基础梁宽柱截面边长，交叉基础梁连接处应设成“八”字角，柱角与“八”字角之间的净距不宜小于50mm(图a)。iii)单向基础梁与柱的连接，可按图b,c采用；iv)基础梁与剪力墙的连接，可按图d采用。图示：地下室底层柱或剪力墙与基础梁连接的构造要求二、计算1.内力计算2.计算内容（1）底板配筋（同前述）；（2）底板受冲切承载力验算：1)2)式中 Fl-作用在下图中阴影部分面积上的地基土平均净反力设计值；ft-混凝土的抗拉强度；um-距基础梁边h0/2处冲切临界截面的；hp同扩展基础，当h800mm时，取为1.0；当h2000mm时，取为0.9；底板冲切计算示意图：底板冲切计算示意图：当底板区格为矩形双向板时，底板受冲切所需的有效厚底h0按下式计算：式中 ln1、ln2-计算格板的短边和长边的净长度；p-相应于荷载效应基本组合的地基平均净反力设计值。（3）底板斜截面剪切承载力计算式中 Vs-距基础梁边缘h0处，作用在下图阴影部分上的地基土平均净反力设计值；ln2-计算格板的长边的净长度；hs-受剪切截面高度影响系数，底板剪切切计算示意图：