1、天然地基上的淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)1概述工程設(shè)計(jì)都是從選擇方案開(kāi)頭的。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案有：自然地基或人工地基上的淺基礎(chǔ);深基礎(chǔ);深淺結(jié)合的基礎(chǔ)(如樁-筏、樁-箱基礎(chǔ)等)。上述每種方案中各有多種基礎(chǔ)類型和做法，可依據(jù)實(shí)際狀況加以選擇。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分?；A(chǔ)的型式和布置，要合理的協(xié)作上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，滿意建筑物整體的要求，同時(shí)要做到便于施工、降低造價(jià)。自然地基上結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)潔的淺基礎(chǔ)最為經(jīng)濟(jì)，如能滿意要求，宜優(yōu)先選用。本章將爭(zhēng)論自然地基上淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的各方面的問(wèn)題。這些問(wèn)題與土力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、砌體結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以及建筑施工課程關(guān)系親密。自然地基上淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的原則和方法，也適用于人工

2、地基上的淺基礎(chǔ)，只是采納后一種方案時(shí)，尚需對(duì)所選的地基處理方法(見(jiàn)第9章)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并處理好人工地基與淺基礎(chǔ)的相互影響。1.1.1淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的內(nèi)容自然地基上淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，包括下述各項(xiàng)內(nèi)容：1.選擇基礎(chǔ)的材料、類型，進(jìn)行基礎(chǔ)平面布置。2.選擇基礎(chǔ)的埋置深度。3.確定地基承載力設(shè)計(jì)值。4.確定基礎(chǔ)的底面尺寸。5.必要時(shí)進(jìn)行地基變形與穩(wěn)定性驗(yàn)算。6.進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(按基礎(chǔ)布置進(jìn)行內(nèi)力分析、截面計(jì)算和滿意構(gòu)造要求)。7.繪制基礎(chǔ)施工圖，提出施工說(shuō)明。基礎(chǔ)施工圖應(yīng)清晰表明基礎(chǔ)的布置、各部分的平面尺寸和剖面。注明設(shè)計(jì)地面或基礎(chǔ)底面的標(biāo)高。假如基礎(chǔ)的中線與建筑物的軸線不全都，應(yīng)加以標(biāo)明。如建筑物在地下有暖

3、氣溝等設(shè)施，也應(yīng)標(biāo)示清晰。至于所用材料及其強(qiáng)度等級(jí)等方面的要求和規(guī)定，應(yīng)在施工說(shuō)明中提出。上述淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)內(nèi)容是相互關(guān)聯(lián)的。設(shè)計(jì)時(shí)可按上列挨次，首先選擇基礎(chǔ)材料、類型和埋深，然后逐步進(jìn)行計(jì)算。如發(fā)覺(jué)前面的選擇不妥，則須修改設(shè)計(jì)，直至各項(xiàng)計(jì)算均符合要求且各數(shù)據(jù)前后全都為止。為了減輕不勻稱沉降的危害，在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的同時(shí)，尚需從整體上對(duì)建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)行相應(yīng)的措施，并對(duì)施工提出詳細(xì)要求。1.1.2基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)的上方為上部結(jié)構(gòu)的墻、柱，而基礎(chǔ)底面以下則為地基土體?；A(chǔ)承受上部結(jié)構(gòu)的作用并對(duì)地基表面施加壓力(基底壓力)，同時(shí)，地基表面對(duì)基礎(chǔ)產(chǎn)生反力(地基反力)。兩者大小相等，方向相反。基礎(chǔ)

4、所承受的上部荷載和地基反力應(yīng)滿意平衡條件。地基土體在基底壓力作用下產(chǎn)生附加應(yīng)力和變形，而基礎(chǔ)在上部結(jié)構(gòu)和地基反力的作用下則產(chǎn)生內(nèi)力和位移，地基與基礎(chǔ)相互影響、相互制約。進(jìn)一步說(shuō)，地基與基礎(chǔ)之間，除了荷載的作用外，還與它們反抗變形或位移的力量有著親密關(guān)系。而且，基礎(chǔ)及地基也與上部結(jié)構(gòu)的荷載和剛度有關(guān)。即：地基、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)都是相互影響、相互制約的。它們?cè)瓉?lái)相互連接或接觸的部位，在各部分荷載、位移和剛度的綜合影響下，一般仍舊保持連接或接觸，墻柱底端位移、該處基礎(chǔ)的變位和地基表面的沉降相全都，滿意變形協(xié)調(diào)條件。上述概念?？煞Q為地基-基礎(chǔ)-上部結(jié)構(gòu)的相互作用。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，在工程設(shè)計(jì)中，通常把上部結(jié)

5、構(gòu)、基礎(chǔ)和地基三者分別開(kāi)來(lái)，分別對(duì)三者進(jìn)行計(jì)算：視上部結(jié)構(gòu)底端為固定支座或固定鉸支座，不考慮荷載作用下各墻柱端部的相對(duì)位移，并按此進(jìn)行內(nèi)力分析;而對(duì)基礎(chǔ)與地基，則假定地基反力與基底壓力呈直線分布，分別計(jì)算基礎(chǔ)的內(nèi)力與地基的沉降。這種傳統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)方法，可稱為常規(guī)設(shè)計(jì)法。在這些狀況下，按常規(guī)設(shè)計(jì)法計(jì)算的結(jié)果，與進(jìn)行地基-基礎(chǔ)-上部結(jié)構(gòu)相互作用分析的差別不大，可滿意結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)牢靠度的要求，并已經(jīng)過(guò)大量工程實(shí)踐的檢驗(yàn)?；讐毫σ话悴⒎浅手本€(或平面)分布，它與土的類別性質(zhì)、基礎(chǔ)尺寸和剛度以及荷載大小等因素有關(guān)。在地基脆弱、基礎(chǔ)平面尺寸大、上部結(jié)構(gòu)的荷載分布不均等狀況下，地基的沉降喝分力將受到基礎(chǔ)和上

6、部結(jié)構(gòu)的影響，而基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變位也將調(diào)整。如按常規(guī)方法計(jì)算，墻柱底端的位移、基礎(chǔ)的撓曲和地基的沉降將各不相同，三者變形不協(xié)調(diào)，且不符合實(shí)際。而且，地基不勻稱沉降所引起的上部結(jié)構(gòu)附加內(nèi)力和基礎(chǔ)內(nèi)力變化，未能在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中加以考慮，因而也擔(dān)心全。只有進(jìn)行地基-基礎(chǔ)-上部結(jié)構(gòu)的相互作用分析，才能合理進(jìn)行設(shè)計(jì)，做到既降低造價(jià)又能防止建筑物患病損壞。目前，這方面的討論工作已取得進(jìn)展，人們可以依據(jù)某些實(shí)測(cè)資料和借助電子計(jì)算機(jī)， 進(jìn)行某些結(jié)構(gòu)類型、基礎(chǔ)型式和地基條件的相互作用分析，并在工程實(shí)踐中運(yùn)用相互作用分析的成果或概念。1.1.3對(duì)地基計(jì)算的要求在建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范中，依據(jù)地基損壞造成建筑物破

7、壞后果(為及人的性命、造成經(jīng)濟(jì)損失、社會(huì)影響及修復(fù)的可能性)的嚴(yán)峻性，將建筑物分為三個(gè)平安等級(jí)。依據(jù)建筑物的平安等級(jí)和其它狀況，地基基礎(chǔ)計(jì)算應(yīng)按下列要求進(jìn)行：1.各級(jí)建筑物的基礎(chǔ)底面積均應(yīng)按地基承載力設(shè)計(jì)值進(jìn)行計(jì)算。2.一級(jí)建筑物及表7-16所列范圍以外的二級(jí)建筑物，應(yīng)進(jìn)行變形計(jì)算。3.對(duì)常常承受水平荷載作用的高層建筑和高聳結(jié)構(gòu)，以及建筑在斜坡上的建筑物，尚應(yīng)驗(yàn)算其穩(wěn)定性。1.1.4關(guān)于荷載取值的規(guī)定按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，荷載分為永久荷載、可變荷載和偶然荷載，荷載采納標(biāo)準(zhǔn)值或設(shè)計(jì)值表達(dá)。荷載設(shè)計(jì)值等于其標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載分項(xiàng)系數(shù)。在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，作用在基礎(chǔ)上的各類荷載及其取值方法，可按下列各項(xiàng)規(guī)定或做法選取。1.上部結(jié)構(gòu)作用在基礎(chǔ)上的永久荷載，其分項(xiàng)系數(shù)為1.2，而可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)為1.4.當(dāng)采納某些結(jié)構(gòu)分析程序進(jìn)行電算時(shí)，可取永久荷載和可變荷載的綜合分項(xiàng)系數(shù)為1.25.2.按地基承載力確定基礎(chǔ)面積及埋深時(shí)，傳至基礎(chǔ)頂面上的荷載應(yīng)按基本組合的設(shè)計(jì)值計(jì)算。3.計(jì)算地基穩(wěn)定性(以及滑坡推力)和重力式擋土墻上土壓力時(shí)，荷載應(yīng)按基本組合，但荷載分項(xiàng)系數(shù)均為1.0.4.計(jì)算基礎(chǔ)的最終沉降