tlxdjjc10《土力學與地基基礎》第十章淺基礎

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1、下篇 地基基礎設計與施工技術 第十章 淺基礎 第十一章 樁基礎及其他深基礎 第十二章 特殊土地基與地震區(qū)地基基 礎問題 第十三章 地基處理 第十章 淺基礎 本章提要與學習目標 基礎設計是建筑結構設計的重要內容之一， 與建筑物的安全和正常使用有著密切的關系。 本章介紹了不同建筑物安全等級條件下的設 計原則，重點討論了天然地基上淺基礎的類 型、基礎埋置深度的選擇、地基承載力特征 值的確定、基礎底面尺寸的確定、無筋擴展 基礎與擴展基礎的設計，以及柱下條形基礎 的設計，簡要介紹了筏形基礎與箱形基礎的 構造及設計原則和減輕不均勻沉降的建筑措 施、結構措施和施工措施。 要求熟悉地基基礎設計的基本步驟和方

2、法；熟悉基礎選型、基礎埋置深度的確 定；掌握地基承載力特征值的確定，基 礎底面積的確定，地基持力層和軟弱下 臥層的承載力驗算；掌握鋼筋混凝土墻 下條形基礎、獨立基礎的設計和柱下條 形基礎的設計；了解筏形基礎和箱形基 礎的設計方法；熟悉減輕基礎不均勻沉 降的建筑、結構和施工措施。 本章重點 淺基礎的類型 基礎埋置深度的選擇 地基持力層和軟弱下臥層 基礎的選擇和設計 10.1概述 受建筑物影響的那一部分地層稱為地基， 建筑物與地基接觸的部分稱為基礎。建 筑物的地基與基礎設計是建筑結構設計 的重要內容之一。 地基可分為天然地基與人工地基。 天然地基 ：未經加固處理，能直接支承 建筑物的地基 人工地基

3、 ：若地基土層較軟弱，建筑物 的荷重又較大，地基的承載力和變形都 不能滿足設計要求時，通過人工加固處 理的地基。 基礎根據(jù)埋置深度分為淺基礎 和深基礎。 基礎 ：大多數(shù)建筑物基礎的埋深不會很 大（一般不大于 5米），可以用普通基 礎開挖基坑和敞坑排水的方法修建。如 條形基礎、片筏基礎和箱形（按埋深基 礎等。 深基礎： 如樁基、沉井和地下連續(xù)墻等。 淺基礎 淺基礎定義 : 埋入地層深度較淺，施工一般 采用敞開挖基坑修筑的基礎。 淺基礎在設計計算時可以忽略基礎側面土體 對基礎的影響，基礎結構形式和施工方法也 較簡單。深基礎埋入地層較深，結構形式和 施工方法較淺基礎復雜，在設計計算時需考 慮基礎側面

4、土體的影響。 淺基礎特點 :由于埋深淺，結構形式簡單，施 工方法簡便，造價也較低，因此是建筑物最 常用的基礎類型。 地基基礎設計的基本原則 基礎底面的壓力小于地基的容許承載力 地基及基礎的變形值小于建筑物要求的 沉降值 地基及基礎的整體穩(wěn)定性必須具有足夠 的保證 基礎本身的強度滿足要求 我國現(xiàn)行 建筑地基基礎設計規(guī)范 中 根據(jù)地基的復雜程度、建筑物規(guī)模和功 能以及由于地基問題可能造成建筑物破 壞或影響正常使用的程度，將地基基礎 設計分為三個設計等級（表 10-1）。 設計應根據(jù)具體情況，按照如下原則進行地 基基礎的設計： 所有建筑物的地基均應滿足地基承載力計 算的有關規(guī)定； 設計等級為甲級、乙

5、級的建筑物均應按變 形設計； 表 10-1所列范圍內設計等級為丙級的建筑 物可不做變形驗算 ,如有下列情況之一時 , 仍應作 變形驗算 ： 地基承載力特征值小于 130kPa，且體形復 雜的建筑物； 在地基上及其附近的地面上有堆載或相鄰 基礎荷載差異較大，可能引起地基產生過 大的不均勻沉降時； 軟弱地基上的建筑物存在偏心荷載時； 相鄰建筑距離過近，可能發(fā)生傾斜時； 地基內有厚度較大或厚薄不均的填土，其 固結未完成時。 對經常受水平荷載作用的高層建筑、 高聳結構和擋土墻等，應驗算其穩(wěn)定性； 基坑工程應進行穩(wěn)定性驗算； 當?shù)叵滤癫剌^淺，建筑地下室或 地下構筑物存在上浮問題時，應進行抗 浮驗算。

6、10.2 淺基礎的類型 根據(jù)建筑物的特點和工程地質條件等 劃分為： 1. 無筋擴展基礎（剛性基礎） 2. 擴展基礎（柔性基礎） 3. 條形基礎 4. 筏板基礎 5. 箱形基礎 6. 巖石錨桿基礎 一、無筋擴展基礎 無筋擴展基礎 通常是指由磚、 塊石、素混凝 土、三合土和 灰土等材料建 造的基礎，這 些材料雖有較 好的抗壓性能， 但抗拉、抗剪 強度卻不高。 煙臺大學住宅樓剛性基礎 二、擴展基礎 擴展基礎一般系指 柱下鋼筋混凝土獨 立基礎和墻下鋼筋 混凝土條形基礎。 擴展基礎的抗彎和 抗剪性能良好，可 在豎向荷載較大、 地基承載力不高以 及承受水平力和力 矩荷載等情況下使 用，因此擴展基礎 也稱為

7、柔性基礎。 煙臺大學六餐廳柱下獨立基礎 煙臺大學六餐廳柱下獨立基礎 二柱聯(lián)合基礎 三、條形基礎 柱下鋼筋混凝土條形基礎設置的目的是將承受的集 中荷載均勻地分布到條形基礎的底面積上，以減少 地基反力，并通過形成的基礎整體剛度來調整可能 產生的不均勻沉降。 四、筏板基礎 當?shù)鼗休d力低，立柱或承重墻傳來的荷載較大，以致十字 交叉鋼筋混凝土條形基礎仍不能滿足地基承載力或沉降的要 求時，可采用鋼筋混凝土滿堂基礎，這樣 既擴大了基底面積 又增加了基礎的整體性 ，從而可避免建筑物的局部發(fā)生不均 勻沉降。這種滿堂基礎即稱為筏板基礎。 萬象城筏板基礎 五、箱形基礎 為增大基礎剛度，可將 基礎做成由鋼筋混凝土

8、頂板、底板及縱橫隔墻 組成的箱形基礎，它的 剛度遠大于筏板基礎， 而且基礎頂板和底板間 的空間?？衫米鞯叵?室。它適用于 地基較軟 弱 ,土層厚 ， 建筑物對 不均勻沉降較敏感或荷 載較大而基礎建筑面積 不太大的高層建筑 。 六、巖石錨桿基礎 巖石錨桿基礎是以 細石混凝土和錨桿 灌注于鉆鑿成型的 巖孔內的基礎。適 用于直接建在基巖 上的柱基，以及承 受拉力（或上浮力） 或水平力較大的建 筑物基礎。 基礎按受力性能分 剛性基礎，指用受壓極限強度比較大， 而受彎、受拉極限強度較大的材料所建 造的基礎 柔性基礎，用鋼筋混凝土建造的基礎。 10.3 基礎埋置深度的選擇 一、建筑物的用途、基礎類型及荷

9、載 形式 建筑物的用途 影響基礎埋深的選擇。如有 地下室的建筑，埋深由地下室標高決定；工業(yè) 建筑中的地下設施和設備基礎，不能離建筑物 基礎太近。 基礎類型 是影響埋深的另一個主要因素。 對于由磚石材料砌筑的剛性基礎，因其高度相 對較大，若埋深較小則有露的可能因此，基礎 的埋深由基礎的構造高度決定。 對于只受垂直荷載作用的基礎，可 根據(jù)荷載的大小經過地基承載力的計算， 選擇持力層，確定埋深；如果基礎同時 還承受水平荷載作用（如擋土墻、廠房 柱基、煙囪、水塔等構筑物的基礎）， 則應加大埋深，以增強土層對基礎的嵌 固作用，保證構筑物的穩(wěn)定性 相鄰建筑物基礎埋深的影響 二、土層的性質與分布 為了滿足建

10、筑物對地基承載力和地基允許變形值 的要求，基礎應盡量埋置在良好的持力層上。 對于中小型建筑物，可以把處于堅硬、硬塑或可 塑狀態(tài)的粘性土層，密實或中密狀態(tài)的砂土層和碎石 土層，以及屬于低、中壓縮性的其它土層視為良好土 層；而把處于流塑、軟塑狀態(tài)的粘性土層，處于松散 狀態(tài)的砂土層、未經處理的填土和其它高壓縮性土層 視為軟弱土層。 三、河流的沖 刷深度 基礎埋深必 須在設計洪水的 最大沖刷線以下 不小于 1m 四、當?shù)氐膬鼋Y深度 除地基為非膨脹土外，基礎底面應埋置在天 然最大凍結線以下一定深度 五、保持持力層穩(wěn)定所需的最小埋置深度 基礎的埋置深度（除巖石地基外），應在天 然地面以下不小于 0.5m，

11、基礎頂面應低于設 計地面 0.1m以上。 相關考題 1 除巖石地基外，基礎埋深不宜小于（ d ） a 0.1m； b 0.2m； c 0.4m； d 0.5m 2高層建筑基礎埋深當采用天然地基時，可不 小于建筑物高度的（ b ） a 1/10； b 1/12； c 1/15； d 1/18 3當新建筑物基礎深于既有（舊）建筑物基礎 時，新舊建筑物相鄰基礎之間應保持的距離 一般可為兩相鄰基礎底面柱高差的 （ b ） a 0.5-1倍； b 1-2倍； c 2-3倍； d 3-4倍 相鄰建筑物基礎埋深的影響 1選擇基礎埋深應考慮哪些因素？ 2.建筑物的基礎埋深與（ d ）無關 a.工程地質和水文地

12、質條件； b.相鄰 建筑物的基礎深度 c.作用在地基上的 荷載大小和性質； d.結構形式 10.4 地基承載力特征值的確定（簡 介 -第九章已講） 地基承載力： 地基承載力 是指地基土單位面積上承受荷載的 能力。 地基承載力特征值 fak是 建筑地基基礎設計規(guī) 范 采用概率極限狀態(tài)設計原則確定的地基承 載力，其含義是在地基發(fā)揮正常使用功能時允 許采用的抗力設計值。 地基承載力是地基基礎設計中不可缺少 的數(shù)據(jù)。 因為地基基礎設計首先必須保證荷載作 用下地基土體具有足夠抵抗剪切破壞的 安全度 地基承載力驗算 各級各類建筑物淺基礎的地基承載力驗 算均應滿足下列要求： pkfa ak fp 2.1m

13、a x 地基承載力特征值的確定方法可歸納為三類： 按土的抗剪強度指標以理論公式計算； 按地基載荷試驗或觸探試驗確定； 按有關規(guī)范提供的承載力或當?shù)毓こ虒嵺` 經驗確定。 這三類方法各有所長，互為補充，必要時可 按多種方法綜合確定，確定的精度宜按建筑 物安全等級以及地質條件并結合當?shù)亟涷炦m 當選擇。 （ 4）確定地基承載力的方法 有 、 和 等幾大類。 10.5 底面尺寸的確定 在進行基礎設計時， 一般先確定基礎埋 深后確定基礎底面尺寸 。選擇底面尺寸 首先應滿足地基承載力要求，包括持力 層（直接與基底相接觸的土層）和軟弱 下臥層的承載力驗算；另外，對部分建 （構）筑物，還需要考慮地基變形的影 響

14、，驗算建（構）筑物的變形特征值， 并對基礎底面尺寸作必要的調整。 一、按地基持力層的承載力計算基底尺寸 1、按承載力計算底面壓力應符合下列要求。 （ 1） 軸心荷載作用 Pkfa Pk 相應于荷載效應標準組合時，基礎底面處平均 壓力。 fa 修正后 的地基承載力特征值。 k aG FA fd kkk FGP A 對于單獨基礎，按上式計算出 A后，先 選定 b或 l，確定出 l和 b的比值，再計算 另一邊長，使 A=l b，一般取 l/b=1.02.0。 對于條形基礎， Fk為沿長度方向一米范 圍內上部結構傳至基礎頂面標高處的豎 向力值（ kN/m），則條形基礎的寬度 為 df Fb Ga K

15、在按以上兩式計算 A或 b時，需要先確 定地基承載力特征值 fa，但 fa值又與基 礎底面尺寸 A有關，因此，可能要通過 反復試算才能確定。 計算時，由于基礎埋深已經確定，可先 對地基承載力進行深度修正，然后按計 算所得的 A=l b，考慮是否需要進行 寬度修正。 中心受壓基礎，按式 確定基礎底面積后不需要進行地基承載 力驗算（ F ）。 df FA 20_ （ 2）當偏心荷載作用 時除滿足 Pkfa，還 應符合 pkmax 1.2fa 圖 10-11 偏心荷載作用下的基礎 根據(jù)上述按承載力 計算的要求，在計 算偏心荷載作用下 的基礎底面尺寸時， 通?？砂聪率鲈囁?法進行：圖 10-12 （

16、eb/6）時基底 壓力計算 圖 10-12 （ eb/6） 時基底壓力計算 先按軸心荷載作用下的公式，計算基 礎底面積 A0； 考慮偏心影響，加大 A0。一般可根據(jù) 偏心距的大小增大，使 A=（ 1.1 1.4） A0。對矩形底面的基礎，按 A初步選擇 相應的基礎底面長度 l和寬度 b，一般 l/b=1.2 2.0。 計算偏心荷載作用下的 Pkmax、 Pkmin， 驗算是否滿足要求。如不滿足要求，可 調整基底尺寸再驗算，如此反復，直至 底面尺寸合適為止。 為了保證基礎不至于過分傾斜，通常要 求偏心距 e應滿足下列條件 6 b GF Me kk k 當偏心距 eb/6時，如圖 10-12所示，

17、基 礎底面邊緣的最大壓力值應按下式計算 la GFp kk k 3 2 m a x 【 例題 10-2】 一工業(yè)廠房 柱截面 350mm 400mm，作 用在柱底的荷載為： Fk=700KN， Mk=80KN， Vk=15kN。土層為粘性 土，其中： =17.5 kN/m3， e=0.7， IL=0.78， fak=226 kPa， 其它參數(shù)如圖 10-13所示， 試根據(jù)持力層地基承載力 確定基礎底面尺寸。 二、軟弱下臥層承載力驗算 我國沿海地區(qū)表層土較 硬，在其下有很厚一層 較軟的淤泥、淤泥質土， 此時僅滿足持力層的要 求是不夠的，還需驗算 軟弱下臥層的強度，要 求傳遞到軟弱下臥層頂 面處

18、土體的附加應力與 自重應力之和不超過軟 弱下臥層的承載力 軟弱下臥層承載力驗算 當?shù)鼗芰臃秶鷥扔熊浫跸屡P層時應按下式 驗算： 基底處附加應力： 條形基礎 矩形基礎 壓力擴散角，可按表 10-4采用。 z c z azpp f z () 2 t a n kc b p bzpp z () ( 2 ta n ) ( 2 ta n ) kc lb p l z b zpp 當軟弱下臥層為壓縮性高而且較厚的軟粘土，或 當上部結構對基礎沉降有一定要求時，除承載力 應滿足上述要求外，還應驗算包括軟弱下臥層的 基礎沉降量。 計算軟弱下臥層的承載力修正特征值時， 僅需作深度修正，不作寬度修正 （ T ）。 軟

19、弱下臥層驗算例題 某柱基礎，作用在設計地面處的柱荷載 標準值、基礎尺寸、埋深及地基條件如 圖所示。試驗算持力層和軟弱下臥層的 強度。（已知：持力層承載力修正系 數(shù) ， 淤泥層承載力修正系數(shù) ） 6.1,3.0 db 1.1,0 db 解：（ 1）持力層承載力驗算 =200+0.3 （ 19-10） （ 3-3） +1.6 17 （ 2.3-0.5） =249kPa 3/0.17 3.2 8.0195.116 mkN m )5.0()3( 0 dbff dbaka 承載力滿足 k P afk P aA GFp 24 914 65.33 203.25.3310 50 kP af W M A GFP

20、 8.2 982 492.12.1 3.1 883.421 46 6/5.33 1.2 591 46 2m a x 相關考題 1.中心受壓基礎，按式 確定基礎底面積后不需要進行地基承載力驗 算（ F ）。 2. 計算軟弱下臥層的承載力修正特征值時， 僅需作深度修正，不作寬度修正 （ T ） 3.為什么要驗算軟弱下臥層承載力，其具體 要求是什么？ df FA 20_ 10.6 地基的變形驗算 一、基本概念 地基基礎設計中，除了保證地基的強度、穩(wěn) 定要求外，還需保證地基的變形控制在允許 的范圍內，以保證上部結構不因地基變形過 大而喪失其使用功能。調查研究表明，很多 工程事故是因為地基基礎的不恰當設

21、計、施 工以及不合理的使用而導致的，在這些工程 事故中，又以地基變形過大而超過了相應允 許值引起的事故居多。因此地基變形驗算是 地基基礎設計中一項十分重要的內容。 對于一般多層建筑，地基土質較均 勻且較好時，按地基承載力控制設 計基礎，可以滿足地基變形要求， 不需要進行地基變形驗算。但對于 甲、乙級建筑物和荷載較大、土質 不堅實的丙級建筑物，為了保證工 程安全，除滿足地基承載力要求外， 還需進行地基變形驗算。 二、變形驗算的內容 1、建筑物地基變形計算值，不應大于地基變形允許值。 2、變形特征分四種： 沉降量獨立基礎中心點沉降值或基礎沉降平均值 沉降差相鄰兩個柱基的沉降量之差； 傾斜傾斜方向兩

22、端點沉降差與其距離比值； 局部傾斜在 6 10m內基礎兩點的沉降差與其距離的 比值 沉降變形圖示 S S S l S l si 規(guī)范中給出了建筑物的地基變形允許值 (表 10-5)。從表可見，地基的變形允 許值對于不同類型的建筑物、不同的建 筑結構特點和使用要求、不同上部結構 對不均勻沉降的敏感程度以及不同結構 的安全儲備要求等而有所不同。 地基變形允許值確定涉及許多因素：規(guī)范 分析了國內外各類建筑物的有關資料， 提出了建筑物地基變形的允許值，對表 中未包括的建筑物，其地基變形允許值 應根據(jù)上部結構對地基變形的適應能力 和使用上要求確定。 三、關于允許變形值 在計算地基變形時應符合下列規(guī)定：

23、a. 由于建筑地基不均勻，荷載差異很大，體型復雜 等因素，引起的地基變形，對于砌體承重結構應由局 部傾斜值控制， 0.002 0.003。 b. 必要時，需預估建筑物在施工期間和使用期間地 基變形值。 一般多層建筑在施工期間完成的沉降量對砂土完成 80%，低壓縮性土 50% 80%，中壓縮性土 20% 50%，高壓縮性土 5% 20%。 相關考題 104 試述地基變形特征的種類及其各 自的定義？ 105 研究地基容許變形的工程意義是 什么？ 62 單層排架結構柱基是以 （ a ） 控制的 a 沉降差； b 沉降量； c 傾斜； d 局部傾斜 64 控制砌體承重結構基礎的地基變形 特征是 ?？蚣?/p>

24、結構柱基礎 的地基變形特征是 。 （答案：局部傾斜、沉降差） 14.計算地基變形時，對于框架結構應 由（ b ） a.沉降量控制； b.沉降差控制； c.傾斜控制； c.局部傾斜控制。 10.7 淺基礎設計 一、無筋擴展基礎設計 無筋擴展基礎內容適用范圍： 指由磚，毛石，混凝土或毛石砼和三合土等材料組成的墻下 條基或柱下獨立基礎。適用于多層民用建筑和輕型廠房。 （一）無筋擴展基礎的材料要求 剛性基礎除了有以上所述剛性角的限制之外， 在砌筑材料方面也有一定要求。 1.磚和砂漿 砌筑基礎所用的磚和砂漿的強度等級，根據(jù) 地基土的潮濕程度和地區(qū)的嚴寒程度而有所 不同。地面以下或防潮層以下的磚砌體，所

25、用材料強度等級不得低于表 10-7所規(guī)定的數(shù) 值。 2.石料 料石（經過加工，形狀規(guī)則的塊石）、毛石 和大漂石有相當高的抗壓強度和抗凍性，是 砌筑基礎的良好材料。特別在山區(qū)，石料可 以就地取材，應該充分利用。做基礎的石料 要選用質地堅硬、不易風化的巖石，石塊的 最小厚度不宜小于 150mm。石料的強度等 級要求見表 10-7。 3.混凝土 混凝土的抗壓強度、耐久性、抗凍性都較磚 好，且便于機械化施工，但水泥耗量較大， 造價稍高，且一般需要支模板，較多用于地 下水位以下的基礎。強度等級一般常采用 C10 C15。為了節(jié)約水泥用量，可以在混 凝土中摻入不超過基礎體積 20 30的毛石， 稱為毛石混

26、凝土基礎。 4.灰土 我國華北和西北地區(qū)，環(huán)境比較干燥， 且凍脹性較小，常采用灰土做基礎?；?土是經過消解后的石灰粉和粘性土按一 定比例加適量的水拌和夯擊而成，其配 合比為 3： 7或 2： 8，一般采用 3： 7， 即 3份石灰粉 7份粘性土（體積比）， 通常稱 ” 三七灰土 ” 。 剛性基礎的特點是穩(wěn)定性好，施工簡便，因 此只要地基強度能夠滿足要求，它是房屋、 橋梁、涵洞等結構物首先考慮的基礎形式。 它的主要缺點是用料多，自重大。當基礎承 受荷載較大，按地基承載力確定的基礎底面 寬度也較大時，為了滿足剛性角的要求，則 需要較大的基礎高度，導致基礎埋深增大。 所以剛性基礎一般適于六層和六層以

27、下（三 合土基礎不宜超過四層）的民用建筑和砌體 承重的廠房以及荷載較小的橋梁基礎。 設計步驟 初步選定基礎 高度 H 混凝土基礎 不小于 200mm 石灰三合土基礎 及灰土基礎 為 150mm的倍數(shù) 磚基礎 為磚的模數(shù) 基礎 寬度 b的確定 0 2 t a nb b H （二）無筋擴展基礎的設計步驟 【 例題 10-3】 某承重磚墻混凝土基礎的埋深為 1.5m，上部結構傳來的壓 力 Fk=200KN/m，持力層為粉質粘土，其天然重度 =17.5 KN/m3，孔隙 比 e=0.843，液性指數(shù) IL=0.76，承載力特征值 fak=150 kPa，地下水位在基 礎底面以下，試計算此基礎。 解 1

28、.修正后的地基承載力特征值 fa的確定 按基礎寬度 b小于 3m考慮，先不考慮對基礎寬度的修正， 根據(jù) e=0.843、 IL=0.76查表 10-3得： d =1.6。 則 =150+1.6 17.5(1.5-0.5)=178 kPa 5.0 dff mdaka mdf Fb Ga K 35.15.120178 200 akkk fk P aA GFp 8.172 0.14.1 5.14.120200 2.確定基礎寬度 由公式 10-8得 初步選定基礎寬度為 1.4m。 3.基礎剖面設計 選定基礎高度 H=300mm，大放腳采用標準磚砌筑，每皮寬度 b1=60mm， h1=120mm，共砌五

29、皮，大放腳的底面寬度 b0=240+2 5 60=840mm，如圖 10-17所示。 4.按臺階的寬高比要求驗算基礎的寬度 基礎采用 C15混凝土砌筑，基底的平均壓力為 基礎采用 C15混凝土砌筑，基底的平均壓力為 akkk fk P aA GFp 8.172 0.14.1 5.14.120200 0.1tan mHbb 44.10.13.0284.0t a n20 查表 10-6得到臺階的允許寬高比 取基礎寬度為 1.44m滿足要求。 二、擴展基礎 當不便于采用剛性基礎或采用剛性基礎 不經濟時，可以做成鋼筋混凝土基礎。 柱下鋼筋混凝土獨立基礎和墻下鋼筋混 凝土條形基礎，統(tǒng)稱為 鋼筋混凝土擴展

30、 基礎。 鋼筋混凝土擴展基礎的抗彎和抗剪性能 良好，可在豎向荷載較大、地基承載力 不高等情況下使用。該類基礎的高度不 受臺階寬高比的限制，其高度比剛性基 礎小，適宜于需要 “ 寬基淺埋 ” 的情況。 “寬基淺埋 ” :有些建筑場地淺層土承載力較 高，即表層具有一定厚度的所謂 “ 硬殼層 ” ， 而在該硬殼層下土層的承載力較低，并擬利 用該硬殼層作為持力層時，更可考慮采用此 類基礎形式。 “ 寬基淺埋 ” 地基基礎方案是較軟弱土層上 覆蓋有硬土層地基減少基礎沉降的優(yōu)良方案 之一（ T ）。 (一 )墻下鋼筋混凝土條形基礎 設計 墻下鋼筋混凝土條形擴展基礎是砌體承重結 構墻體及擋土墻、涵管下常用的

31、基礎形式， 截面形式可采用階梯形、矩形或錐形，其構 造如圖 10-18所示。 擴展基礎設計 截面設計包括確定基礎高度和底板配筋。計算 時以基礎凈反力 P；取 1m計算單元。 地基凈反力的概念 基底反力為作用于基底上的總豎向荷載（包括墻或 柱體下的荷載及基礎自重）除以基底面積。通常認 為僅由基礎頂面標高以上部分傳下的荷載所產生的 地基反力為地基凈反力，并以 pj表示。 M M 1pp jm a x jm in 1jm a x p ppjm inp F F b 1 a h o b h o b a 基礎高度的驗算 錐形基礎的邊緣高度不宜小于 200mm。 由于基礎底板內不配箍筋和彎筋，所以 基礎底板

32、任一截面的厚度是由底板的抗 剪切條件所決定。 如圖 10-19所示，基礎驗算截面 I-I處的剪力 VI (kN/m)為 bI為驗算截面 I-I距基礎 邊緣的距離 。當墻體材 料為混凝土時，驗算截 面 I-I在墻腳處， bI等于 基礎邊緣至墻腳的距離 a；當墻體材料為磚墻、 且墻腳伸出不大于 1/4 磚長時，驗算截面 I-I 在墻面處， bI=a+0.06m。 )2(2 m i nm a x111 jj bppbbbbV M M 1 pp jm a x jm in 1jm a x p p pjm in p F F b 1 a h o b h o b a M M 1pp jm a x jm in

33、1jm a x p ppjm inp F F b 1 a h o b h o b a 當荷載無偏心時，基礎驗算截面的剪力 可簡化為： 剪力確定之后，基礎有效高度 h0由混凝 土的抗剪切條件確定，即 jI pbV 1 c I f Vh 07.00 基礎底板的配筋 基礎底板的配筋由驗算截面的彎矩值決 定，驗算截面的彎矩計算式如下 彎矩確定后，可按下式計算沿基礎長度 方向每延米基礎底板的配筋面積。 )(32 m i nm a x 22 ppbpb M jjIIII y I s fh MA 09.0 墻下鋼筋混凝土條形基礎縱向分布鋼筋 的直徑不小于 8mm，間距不大于 300mm，每延米分布鋼筋的面積

34、不宜 小于受力鋼筋面積的 1/10。 (二）柱下鋼筋混凝土獨立基礎 與墻下條形基礎一樣，在進行柱下獨立基礎 設計時，一般先由地基承載力確定基礎的底 面尺寸，然后再進行基礎截面的設計驗算。 柱下鋼筋混凝土獨立基礎的長短邊之比一般 取 11.5，階梯形基礎的每階高度一般為 300500mm，錐形基礎的邊緣高度一般不 宜小于 200mm，也不宜大于 500mm，錐形 坡度角一般取 25度。 柱下鋼筋混凝土獨立基礎截面的設計驗 算內容主要包括 基礎截面的抗沖切驗算 和抗彎驗算 ， 由抗沖切驗算確定基礎的 合適高度 ，由抗彎驗算確定基礎底板的 雙向配筋。 （柱下鋼筋混凝土獨立基礎基礎高度是 按什么條件確

35、定的？） (1)抗沖切驗算 為保證基礎不發(fā)生沖切破壞，必須進行抗沖切驗算。 抗沖切驗算的基本原則是基礎可能沖切面以外地基 凈反力產生的沖切力應小于基礎可能沖切面（即沖 切角錐體）上的混凝土抗沖切力。以矩形底面基礎 為例（見圖 10-21） 1） 基礎高度，按砼受沖切承載力確定 ： 0 11 0.7l hp t m j F f a h F P A 式中： hp受沖切承載力截面高度影響系數(shù)，當 h 不大于 800 時，取 1.0；當 h大于等于 2000 時， 取 0.9，期間按線性內插法取用； ft混凝土軸心抗拉強度設計值； h0基礎沖切破壞錐體的有效高度； am沖切破壞錐體最不利一側計算長度；

36、 at沖切破壞錐體最不利一側斜截面的上邊長；當計 算柱與基礎交接處的受沖切承載力時，取柱寬；當 計算基礎變階處的受沖切承載力時，取上階寬； ab 沖切破壞錐體最不利一側斜截面在基礎底面積范圍的下邊 長，當沖切破壞錐體的底面落在基礎底面以內（圖 10-21a、 b）， 計算柱與基礎交接處的受沖切承載力時，取柱寬加兩倍基礎有 效高度；當計算基礎變階處的受沖切承載力時，取上階寬加兩 倍基礎有效高度。當沖切破壞錐體的底面在 l方向落在基礎底面 以外，即 a+2h l時（圖 10-21c） ,ab=l; 當不滿足式（ 10-26）的要求時，可適 當增加基礎高度后重新驗算，直到滿足 為止。 2)底板配筋計

37、算 在軸心荷載或單向 偏心荷載作用下， 對于矩形基礎（圖 10-22），當臺階的 寬高比小于或等于 2.5和偏心距小于或 等于 b/6基礎寬度時， 任意截面的彎矩可 按下式計算： oy I sI hf M A 9.0 21 1 m a x m a x122 12 GM a l a p p p p l A AGppbbalM 2)2()(481 m i nm a x2II 柱下單獨基礎的配筋設 計控制截面是柱邊或階 梯形基礎的變階處，由 以上公式求出相應的控 制截面彎矩值，依據(jù) 混凝土結構設計規(guī)范 （ GB50010-2002） 的有關規(guī)定，可按式 （ 10-24）計算底板長 邊方向和短邊方向的

38、受 力鋼筋面積 ASI和 ASII 。 oy I sI hf M A 9.0 應該指出，一般柱的混凝土強度等級較 基礎的混凝土強度等級高，因此，基礎 設計除了按以上方法驗算其高度，計算 底板配筋外，尚應驗算基礎頂面的局部 受壓承載力。 【 例題 10-4】 某柱下擴展基礎，基礎高 600mm，基礎尺寸 b l=2.7m 1.8 m， 柱截面尺寸 b0 l0=0.6m 0.4m，傳至 基礎頂面豎向荷載基本組合值 F=820 kN，力矩基本組合值 M=150 kN.m，試 驗算設計該擴展基礎。 三、 柱下條形基礎、筏形和 箱形基礎 -了解 柱下條形基礎、筏形基 礎和箱形基礎統(tǒng)稱為連 續(xù)基礎 與柱下

39、獨立基礎相比， 連續(xù)基礎具有優(yōu)良的結 構特征、較大的承載能 力等優(yōu)點，適合作為各 種地質條件復雜、建設 規(guī)模大、層數(shù)多、結構 復雜的建筑物基礎。 上部結構、基礎和地基共同作用是一個復雜 的研究課題，盡管已取得較豐碩的成果，但 是由于涉及到的因素很多，尤其地基土是一 種很復雜的材料，目前尚缺少一種理想的地 基模型去確切模擬，因此考慮共同工作的分 析結果與實測資料對比往往存在著不同程度 的差異，有時誤差還較大，說明理論分析方 法尚有待進一步完善，許多設計人員提出， 設計這些基礎宜以 “ 構造為主，計算為輔 ” 的原則。 柱下鋼筋混凝土條形基礎 當上部結構荷載較大、地基土的承載力 較低時，采用無筋擴

40、展基礎或擴展基礎往往 不能滿足地基強度和變形的要求。為增加基 礎剛度 ,防止由于過大的不均勻沉降引起的上 部結構的開裂和損壞，常采用柱下條形基礎。 根據(jù)剛度的需要， 柱下條形基礎可沿縱向設 置，也可沿縱橫向設置而形成雙向條形基礎， 稱為交梁基礎。 如果柱網下的地基土較軟弱，土的壓 縮性或柱荷載的分布沿兩個柱列方向都 很不均勻，則可采用交梁基礎。 該基礎 形式多用于框架結構。 1、柱下條形基礎的構造 柱下條形基礎的構 造見圖 10-24。其橫 截面一般做成倒 T型， 下部伸出部分稱為 翼板 ，中間部分稱 為 肋梁 。其構造要 求如下： 翼板厚度 hf不宜小于 200mm，當 hf=200250m

41、m時，翼板宜取等厚度；當 hf250 mm時，可做成坡度 i1： 3的變厚翼 板，當柱荷載較大時，可在柱兩側局部增高 （加腋）（圖 10-24c），以提高梁的抗剪切 能力，翼板的具體厚度尚應經計算確定。翼 板寬度 b應按地基承載力計算確定。 肋梁高度 H應由計算確定，初估截面時，宜 取柱距的 1/8 1/4，肋寬 b0應由截面的抗剪 條件確定，且應滿足圖 10-24(e)的要求。 為了調整基礎底面形心的位置，以及 使各柱下彎矩與跨中彎跨均衡以利配筋， 條形基礎兩端宜伸出柱邊，其外伸懸臂 長度 l0宜為邊跨柱距的 1/4 1/3。 條形基礎肋梁的縱向受力鋼筋應按計算確定，肋 梁上部縱向鋼筋應通長

42、配置，下部的縱向鋼筋至少 應有 2 4根通長配置，且其面積不得少于底部縱向 受力鋼筋面積的 1/3。當肋梁的腹板高度 450 時， 應在梁的兩側沿高度配置直徑大于 10mm縱向構造腰 筋，每側縱向構造腰筋（不包括梁上、下部受力架 立鋼筋）的截面面積不應小于梁腹板截面面積的 0.1%，其間距不宜大于 200mm。肋梁中的箍筋應按 計算確定，箍筋應做成封閉式。當肋梁寬度 b0 350mm時，可用雙肢箍；當 350mm b0 800mm時， 可用四肢箍；當 b0 800mm時，可用六肢箍。箍筋 直徑 612mm，間距 50 200 ，在距柱中心線為 0.25 0.30倍柱距范圍內箍筋應加密布置。底板

43、受力 鋼筋按計算確定，直徑不宜小于 10 ，間距為 100 200 。 條形基礎用混凝土強度等級不宜低于 C20，墊層為 C10，其厚度宜為 70 100 。 2、柱下條形基礎的計算 基礎底面尺寸的確定 按上述構造要求確定基礎長度 L，然后將基礎視為剛 性矩形基礎，按地基承載力特征值確定基礎底面寬度 b。再按構造要求確定基礎長度 L時，應盡量使其形 心與基礎所受外合力重心相重合，此時地基反力為均 勻分布， 見圖 10-25a，基礎寬度 b可按式 10-8確定。 L P 3P 2P 1 P 5P 4 e P P 5P 4P 3P 2P 1 L/2 L/2 L/2 L/2 P 若基礎底面形心與基礎

44、所受外合力不能相重合，即偏 心受荷（圖 10-25b），則基底反力沿長度方向呈梯 形分布，基礎寬度 b除了滿足式（ 10-8）外，還應按 式（ 10-12）驗算確定。 L P 3P 2P 1 P 5P 4 e P P 5P 4P 3P 2P 1 L/2 L/2 L/2 L/2 P 翼板的計算 翼板可視為懸臂于肋梁兩側，按懸臂板考慮， 若基礎中心受荷，可按式 10-20計算剪力，然 后 按斜截面的抗剪能力確定翼板厚度。由彎 矩 M計算條形基礎翼板內的橫向配筋 。 如果基礎沿橫向為偏心受荷， 則沿梁長度方 向單位長度內翼板根部的剪力 V由式 10-19確 定，彎矩 M由式 10-23確定。 基礎粱

45、縱向內力分析 靜定分析法 靜定分析法是一種按線性分析 基底凈反力 的簡化計算方法，其 適用前提是要求基礎具有足夠的相對抗彎剛度。 基底靜反力：僅由基礎頂面荷載設計值所產生的地基反力 該法假定基底反力呈線性分布，以此求得基底凈反力 pj，基礎上所有的作用力都已確定（圖 10-26），并 按靜力平衡條件計算出任意截面上的剪力 V及彎距 M， 由此繪制出沿基礎長度方向的剪力圖和彎距圖，依此 進行肋梁的抗剪計算及配筋。 靜定分析法沒有考慮基礎與上部結構的 相互作用，因而在荷載和直線分布的基 底反力作用下產生整體彎曲。與其它方 法比較，計算所得基礎不利截面上的彎 矩絕對值一般偏大。此法只宜用于上部 為柔

46、性結構、且基礎自身剛度較大的條 形基礎以及聯(lián)合基礎。 倒梁法 倒梁法認為上部結構是剛性的，各柱之間沒有差異沉降（圖 10-27），因而可把柱腳視為條形基礎的支座，支座間不存在 相對豎向位移，基礎的撓曲變形不致改變地基壓力，并假定基 底凈反力（ pjb， kN/m）呈線性分布，且除柱的豎向集中力外 各種荷載作用（包括柱傳來的力矩）均為已知，按倒置的普通 連續(xù)梁計算梁的縱向內力，例如力矩分配法、力法、位移法等。 倒梁法求得的支座反力不等于原柱作用 的豎向荷載，實踐中常采用所謂 “ 基底 反力局部調整法 ” 進行修正，即是將支 座處的不平衡力均勻分布在本支座兩側 各 1/3跨度范圍內求解梁的內力，該

47、內 力與前面求得的內力進行疊加，如此反 復多次，直到支座反力接近柱荷載為止。 3、柱下十字交叉梁基礎的計 算 當上部荷載較大、 地基土較軟弱，只 靠單向設置柱下條 形基礎已不能滿足 地基承載力和地基 變形要求時，可采 用沿縱、橫柱列設 置交叉條形基礎， 又稱十字交叉梁基 礎 （圖 10-7）。 柱下十字交叉梁基礎可視為雙向的柱下 條形基礎，其每個方向的條形基礎構造 與計算，與前述相同， 只是柱傳遞的豎 向荷載由兩個方向的條形基礎承擔，故 需在兩個方向上進行分配，而柱傳遞的 彎矩 Mx、 My直接加于相應方向的基礎 梁上，不必再做分配，即不考慮基礎梁 承受的扭矩。 柱傳遞的豎向荷載在正交的兩個條

48、形基 礎上的分配原則必須滿足兩個條件。 1靜力平衡條件； 2變形協(xié)調條件。 （二）筏形基礎 當?shù)鼗貏e軟弱，上部荷載很大，用交梁基礎將導 致基礎寬度較大而又相互接近時，或有地下室，可 筏形基礎可分為 墻下筏形基礎 和 柱下筏形基礎 。 柱下筏形基礎常有平板式和梁板式兩種。 平板式筏形基礎 是在地基上做一塊鋼筋 混凝土底板，柱子通過柱腳支承在底板 上； 梁板式筏形基礎 分為下梁板式和上 梁板式，下梁板式基礎底板上面平整， 可作建筑物底層地面。 1.構造要求 筏形基礎，特別是梁板式筏形基礎整體剛度 較大，能很好地調整不均勻沉降，常用于高 筏形基礎的混凝土強度等級不應低于 C30。 采用筏形基礎的地

49、下室應沿四周布置鋼筋混 凝土外墻，外墻厚度不應小于 250mm，內墻厚 度不應小于 200mm。 筏形基礎的鋼筋間距不應小于 150mm，宜為 200 300mm，受力鋼筋直徑不宜小于 12mm。 梁板式筏基的底板與基礎梁的配筋除滿足計算 要求外，縱橫方向的底部鋼筋還應有 1 2 1 3貫通全跨，其配筋率不應小于 0.15，頂部 當筏板的厚度大于 2000mm時，宜在板厚中間 部位設置直徑不小于 12mm、間距不大于 300mm的雙向鋼筋網。 筏形基礎 （ a）墻下筏形基礎； (b)平板式柱下筏形基礎； (c)下梁板式柱下筏形基礎； (d) 2、 筏形基礎內力計算 工程中，經常采用簡化方法近似

50、進行筏 基內力計算，即認為基礎是絕對剛性， 基底反力呈直線分布，并按靜力學方法 計算基底反力。 倒樓蓋法 倒樓蓋法是將筏形基礎視為一放置在地基上 的樓蓋，柱或墻視為該樓蓋的支座，地基凈 反力為作用在該樓蓋上的外荷載，按混凝土 結構中的單向或雙向梁板的肋梁樓蓋方法進 行內力計算。 在基礎工程中，對框架結構中 的筏形基礎，常將縱、橫方向的梁設置成相 等的截面高度和寬度，在節(jié)點處，由于縱、 橫方向的基礎梁交叉，柱的豎向荷載需要在 縱、橫方向分配，求得柱荷載在縱、橫兩個 方向的分配值，肋梁就可分別按兩個方向上 的條形基礎計算了。 彈性地基上板的簡化計算 如果柱網及荷載分布都比較均勻一致（變化不超過 2

51、0%），當筏形基礎的柱距小于 1.75（ 為基礎梁 的柔度指數(shù)）或筏形基礎上支撐著剛性的上部結構 （如上部結構為剪力墻）時，可認為此時的筏形基 礎是剛性的，其內力及基底反力可按倒樓蓋法計算， 否則，筏基的剛度較弱，屬于柔性基礎，應按彈性 地基上的梁板進行分析；若此時柱網及荷載分布仍 比較均勻，可將筏形基礎劃分成相互垂直的條狀板 帶，板帶寬度即為相鄰柱中心線間的距離，按前述 文克爾彈性地基梁的辦法計算。 相關考題 筏形基礎的地基反力有幾種計算方法 ? 各適用什么條件 . 文克勒地基模型 捷克工程師，提出如下假設。 p=kS 1）把地基劃分許多豎直土柱，每條土柱可由一根彈簧 代替。 2）基底反力圖

52、形與豎向位移相似，如剛度大 （基礎）受荷后基礎底面仍保持平面，基底 反力圖形按直線規(guī)律變化。 3. 筏形基礎結構承載力計算 按前述方法計算出筏形基礎的內力后， 還需按現(xiàn)行 混凝土結構設計規(guī)范 中 的有關規(guī)定計算基礎梁的彎、剪及沖切 承載力；同時還應滿足規(guī)范中有關的構 造要求。 （三）箱型基礎 箱形基礎 是由底板、頂板、鋼筋混凝土縱橫 隔墻構成的整體現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構。 箱形基礎具有較大的基礎底面、較深的埋置 深度和中空的結構形式，上部結構的部分荷 載可用開挖卸去的土的重量得以補償。與一 般的實體基礎比較，它能顯著地提高地基的 穩(wěn)定性，降低基礎沉降量。 箱形基礎適用于軟弱地基上的 高層 、 重型

53、 或 不均勻沉降有嚴格要求 的建筑物。 1.構造要求 箱形基礎的混凝土強度等級不應低于 C30 箱形基礎外墻宜沿建筑物周邊布置，內墻沿上部結構的柱網 或剪力墻位置縱橫均勻布置，墻體水平截面總面積不宜小于 箱形基礎外墻外包尺寸的水平投影面積的 1/10。 無人防設計要求的箱基，基礎底板不應小于 300mm，外墻厚 度不應小于 250mm，內墻厚度不應小于 200mm，頂板厚度不 應小于 200mm。 箱形基礎的頂板和底板縱橫方向支座鋼筋尚應有 1/3 1/2的 鋼筋連通，且連通鋼筋的配筋率分別不小于 0.15%（縱向）、 0.10%（橫向），跨中鋼筋按實際需要的配筋全部連通。 箱形基礎的頂板、底

54、板及墻體均應采用雙層雙向配筋。 2、地基反力計算 （ 1）地基承載力驗算 (2) 沉降計算 3、箱形基礎內力分析 在上部結構荷載和基底反力共同作用下， 箱形基礎整體上是一個多次超靜定體系， 產生整體彎曲和局部彎曲。 補償性設計 ：利用卸除大量土的自重應 力抵消建筑物荷重的設計 這種設計的基礎叫補償性基礎或深基礎 箱形基礎 -補償性基礎 10.8減輕建筑物不均勻沉降 危害的措施 a采用樁基礎或者 其他深基礎 b進行地基處理 c根據(jù)地基、基礎 與上部結構共同 作用的概念，采 取建筑、結構與 施工措施。 一、建筑措施 控制相鄰建筑物基礎間的凈距 調整建筑物的標高 1. 室內地坪和地下設施的標高，應根

55、據(jù)預估 沉降量適當提高 2. 建筑物與設備之間，應留有足夠的空間。 二、結構措施 減輕建筑的自重 設置圈梁 對象：磚混結構中與構造柱連為一體，提高整體性 注意：連成閉合系統(tǒng) 減小與調整基底附加壓力 設置地下室（補償性基礎設計） 改變基礎底面尺寸 采用非敏感性結構 一般靜定結構：如以屋架 -柱 -基礎為承重體系的木 結構或排架結構、三絞拱等 三、施工措施 軟土地基上施工時，合理安排施工程序，注意某 些施工方法，也可以調整部分不均勻沉降。 1. 擬建相鄰建筑物之間輕重懸殊時，先重后輕（先 高后低） 2. 已建輕型建筑物周圍，不宜堆放重物（橋墩、廠 房） 3. 擬建密集建筑群內如有采用樁基礎的建筑物

56、時， 先設樁。 4. 注意開挖基坑進行降水，對鄰近建筑物的影響； 5. 開挖基坑后，盡量減少擾動原狀土。 相關考題 110 試述建筑物地基不均勻沉降的原因、 危害和基本解決辦法。 關鍵概念 建筑物安全等級；無筋擴展基礎；擴展 基礎；基礎埋置深度；地基承載力特征 值；基礎底面尺寸的確定；軟弱下臥層； 地基特征變形；墻下鋼筋混凝土基礎； 柱下鋼筋混凝土基礎；筏形基礎；箱形 基礎 思 考 題 10-1 天然地基淺基礎有哪些類型？各有什么特點？ 各適用于什么條件？ 10-2 確定基礎埋深時應考慮哪些因素？ 10-3 確定地基承載力的方法有哪些？地基承載力的 深、寬修正系數(shù)與哪些因素有關？ 10-4 何

57、謂剛性基礎？它與鋼筋混凝土基礎有何區(qū)別？ 適用條件是什么？構造上有何要求？ 10-5 鋼筋混凝土柱下獨立基礎、墻下條件基礎構造 上有何要求？適用條件是什么？如何計算？ 10-6 為什么要進行地基變形驗算？地基特征變形有 哪些？ 10-7 柱下條形基礎的適用范圍是什么？ 10-8 靜定分析法與倒梁法分析柱下條形基礎縱向內 力有何差異，各適用什么條件？ 10-9 柱下十字交叉梁基礎節(jié)點荷載怎樣分配，為什 么要進行調整？ 10-10 何謂筏形基礎，適用于什么范圍？計算上與前 述的柱下獨立基礎、柱下條形基礎有何不同？ 10-11 什么是箱形基礎，適用于什么條件？與前述的 獨立基礎、條形基礎相比有何特點？ 10-12 筏形基礎、箱形基礎有哪些構造要求？如何 進行內力及結構計算？ 復習要點及作業(yè) 要點： 1. 基礎的類型 2. 埋置深度和底面尺寸的確定 3. 基礎設計 4. 減少不均勻沉降的措施 作業(yè)： P258 計算題 10-3,10-6 創(chuàng)業(yè)之路是一條從奴隸到將軍的艱辛之路