基本內(nèi)容：

基礎(chǔ)埋置深度確定、基底尺寸確定、擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)基本要求

了解基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本知識(shí)； 掌握淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟、基礎(chǔ)埋置深度、基底尺寸等的確定；掌握無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容；掌握擴(kuò)展基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容； 了解樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)過程。

第九章基礎(chǔ)設(shè)計(jì)9.1基礎(chǔ)設(shè)計(jì)基本知識(shí)9.1.1地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》根據(jù)地基復(fù)雜程度、建筑物規(guī)模和功能特征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(chǔ)設(shè)計(jì)分為甲級(jí)、乙級(jí)、丙級(jí)三個(gè)等級(jí)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況，按表9-1選用。表9-1地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)9.1.2地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)定地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）所有建筑物的地基計(jì)算均應(yīng)滿足承載力的有關(guān)規(guī)定。（2）設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)、乙級(jí)的建筑物，均應(yīng)按地基變形設(shè)計(jì)。（3）設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)的建筑物，有下列情況之一時(shí)，應(yīng)作變形驗(yàn)算：1）地基承載力特征值小于130kPa，且體型復(fù)雜的建筑物；2）在基礎(chǔ)上及其附近有地面堆載或相鄰基礎(chǔ)荷載差異較大，可能引起地基產(chǎn)生過大的不均勻沉降時(shí)；3）軟弱地基上的建筑物存在偏心荷載時(shí)；4）相鄰建筑距離過近，可能發(fā)生傾斜時(shí)；5）地基內(nèi)有厚度較大或厚薄不均的填土，其自重固結(jié)未完成時(shí)。（4）對經(jīng)常受水平荷載作用的高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)和擋土墻等，以及建造在斜坡上或邊坡附近的建筑物和構(gòu)筑物，尚應(yīng)驗(yàn)算其穩(wěn)定性。（5）基坑工程應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。（6）建筑地下室或地下構(gòu)筑物存在上浮問題時(shí)，尚應(yīng)進(jìn)行抗浮驗(yàn)算。（7）如表9－2所示范圍內(nèi)設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)的建筑物可不作變形驗(yàn)算。表9-2可不作地基變形驗(yàn)算的設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)的建筑物范圍9.1.3地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)荷載取值《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，所采用的作用效應(yīng)與相應(yīng)的抗力限值應(yīng)按下列規(guī)定：（1）按地基承載力確定基礎(chǔ)底面積及埋深或按單樁承載力確定樁數(shù)時(shí)，傳至基礎(chǔ)或承臺(tái)底面上的作用效應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下作用的標(biāo)準(zhǔn)組合；相應(yīng)的抗力應(yīng)采用地基承載力特征值或單樁承載力特征值。（2）計(jì)算地基變形時(shí)，傳至基礎(chǔ)底面上的作用效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下作用效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合，不應(yīng)計(jì)入風(fēng)荷載和地震作用；相應(yīng)的限值應(yīng)為地基變形允許值。（3）計(jì)算擋土墻、地基或滑坡穩(wěn)定及基礎(chǔ)抗浮穩(wěn)定時(shí)，作用效應(yīng)應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下作用的基本組合，但其分項(xiàng)系數(shù)均為1.0。（4）在確定基礎(chǔ)或樁基承臺(tái)高度、支擋結(jié)構(gòu)截面、計(jì)算基礎(chǔ)或支擋結(jié)構(gòu)內(nèi)力、確定配筋和驗(yàn)算材料強(qiáng)度時(shí)，上部結(jié)構(gòu)傳來的作用效應(yīng)和相應(yīng)的基底反力、擋土墻土壓力以及滑坡推力，應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下作用的基本組合，采用相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)；當(dāng)需要驗(yàn)算基礎(chǔ)裂縫寬度時(shí)，應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下作用的標(biāo)準(zhǔn)組合。（5）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)安全等級(jí)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限、結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)應(yīng)按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定采用，但結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)不應(yīng)小于1.0。9.1.4基礎(chǔ)設(shè)計(jì)所需的資料一般情況下，在進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)收集以下資料：（1）建筑場地的地形圖。（2）建筑場地的巖土工程勘察報(bào)告。（3）建筑物的平面圖、立面圖、剖面圖及使用要求，作用于基礎(chǔ)上的荷載及各種設(shè)備管道的布置與標(biāo)高。（4）建筑場地環(huán)境、鄰近建筑物基礎(chǔ)類型與埋深、地下管線分布。（5）工程總投資與當(dāng)?shù)亟ㄖ牧瞎?yīng)情況。（6）施工隊(duì)伍技術(shù)力量與工程的要求。9.1.5地基基礎(chǔ)方案選擇1.天然地基上的淺基礎(chǔ)不需處理而直接利用的地基稱為天然地基。做在天然地基上，埋置深度小于5m的一般基礎(chǔ)（柱基或墻基）以及埋置深度雖超過5m，但小于基礎(chǔ)寬度的大尺寸基礎(chǔ)（如箱形基礎(chǔ)），在計(jì)算中基礎(chǔ)的側(cè)面摩擦力不必考慮，統(tǒng)稱為天然地基上的淺基礎(chǔ)。2．人工地基上的淺基礎(chǔ)經(jīng)過人工加固上部土層而達(dá)到設(shè)計(jì)要求的地基，稱為人工地基。3.深基礎(chǔ)把基礎(chǔ)做在地基深處承載力較高的土層上，埋置深度大于5m或大于基礎(chǔ)寬度，在計(jì)算基礎(chǔ)時(shí)應(yīng)該考慮基礎(chǔ)側(cè)壁摩擦力的影響，這類基礎(chǔ)叫做深基礎(chǔ)。4.樁基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)作為一種深基礎(chǔ)，適應(yīng)于建造在軟弱地基上的各類建筑物。9.2淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)基本知識(shí)9.2.1淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟（1）根據(jù)上部結(jié)構(gòu)形式、荷載大小、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件等選擇基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)型式、材料并進(jìn)行平面布置；（2）確定基礎(chǔ)的埋置深度；（3）確定地基承載力；（4）根據(jù)基礎(chǔ)頂面荷載值及持力層的地基承載力，初步計(jì)算基礎(chǔ)底面尺寸；（5）若地基持力層下部存在軟弱土層時(shí)，需驗(yàn)算軟弱下臥層的承載力；（6）甲級(jí)、乙級(jí)建筑物及部分丙級(jí)建筑物，尚應(yīng)在承載力計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行變形驗(yàn)算；（7）基礎(chǔ)剖面及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（8）繪制施工圖，編制施工技術(shù)說明書。9.2.2基礎(chǔ)埋置深度的確定基礎(chǔ)埋置深度是指從室外設(shè)計(jì)地面至基礎(chǔ)底面的距離。在滿足地基穩(wěn)定和變形要求的前提下，基礎(chǔ)宜淺埋?？紤]地面動(dòng)植物活動(dòng)、耕土層等因素對基礎(chǔ)的影響，除巖石基礎(chǔ)外，基礎(chǔ)埋深不宜小于0.5m。確定基礎(chǔ)埋置深度時(shí)，應(yīng)綜合考慮以下因素：1.建筑物用途及基礎(chǔ)形式和構(gòu)造確定基礎(chǔ)埋深，應(yīng)考慮建筑物的使用要求和特殊用途。不同基礎(chǔ)的構(gòu)造高度也不相同，基礎(chǔ)埋深自然不同；為了保護(hù)基礎(chǔ)不露出地面，構(gòu)造要求基礎(chǔ)頂面至少應(yīng)低于室外設(shè)計(jì)地面0.1m。2.作用在地基上的荷載大小和性質(zhì)（1）當(dāng)上部結(jié)構(gòu)荷載較大時(shí)，要求基礎(chǔ)置于較好的土層上。（2）對承受較大的水平荷載的基礎(chǔ)，必須加大埋深以獲得土的側(cè)向抗力，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。例如在抗震設(shè)防區(qū)，高層建筑筏形和箱形基礎(chǔ)的埋置深度，除巖石地基外，采用天然地基時(shí)一般不宜小于建筑物高度的1/15；樁箱或樁筏基礎(chǔ)的埋置深度（不計(jì)樁長）不宜小于建筑物高度的1/18。（3）對承受上拔力的基礎(chǔ)，需有較大的埋深以提供足夠的抗拔阻力；（4）對承受振動(dòng)荷載的基礎(chǔ)，則不宜建在液化的土層上。（1）一般當(dāng)上層土的承載力能滿足要求時(shí)，應(yīng)選擇作為持力層，若其下有軟弱土層時(shí)，則應(yīng)驗(yàn)算其承載力是否滿足要求。（2）當(dāng)上層土軟弱而下層土承載力較高時(shí)，則應(yīng)根據(jù)軟弱土的厚度決定基礎(chǔ)坐在下層土上還是采用人工地基或樁基礎(chǔ)。3.工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件（3）如遇到地下水，基礎(chǔ)應(yīng)盡量埋置于地下水位以上，以避免地下水對基坑開挖、基礎(chǔ)施工和使用的影響。（4）如必須將基礎(chǔ)埋在地下水位以下時(shí)，則應(yīng)采取施工排水措施，保護(hù)地基土不受擾動(dòng)。（5）對承壓水，則應(yīng)考慮承壓水上部隔水層最小厚度問題，以避免承壓水沖破隔水層，浸泡基槽。（6）對河岸邊的基礎(chǔ)，其埋深應(yīng)在流水沖刷作用深度以下。基礎(chǔ)埋置在易風(fēng)化的巖層上，施工時(shí)應(yīng)在基坑開挖后立即鋪筑墊層。4.相鄰建筑物的基礎(chǔ)埋深（1）當(dāng)存在相鄰建筑物時(shí)，新建建筑物的基礎(chǔ)埋深不宜大于原有建筑基礎(chǔ)。（2）當(dāng)埋深大于原有建筑物時(shí)，兩基礎(chǔ)間應(yīng)保持一定凈距，其數(shù)值應(yīng)根據(jù)原有建筑荷載大小、基礎(chǔ)形式和土質(zhì)情況確定，一般應(yīng)不小于兩基礎(chǔ)底面高差的l～2倍，如圖9－1所示。圖9-1相鄰建筑物基礎(chǔ)埋深（3）當(dāng)上述要求不能滿足時(shí)，應(yīng)采取分段施工，設(shè)臨時(shí)加固支撐，打板樁，地下連續(xù)墻等施工措施，或加固原有建筑物地基，以免開挖新基槽時(shí)危及原有基礎(chǔ)的安全穩(wěn)定性。5.地基土凍脹和融陷的影響土體凍結(jié)發(fā)生體積膨脹和地面隆起的現(xiàn)象稱為凍脹。土層解凍時(shí)，土體軟化、強(qiáng)度降低、地面沉陷的現(xiàn)象稱為融陷。季節(jié)性凍土地區(qū)基礎(chǔ)埋置深度宜大于場地凍結(jié)深度。對深厚季節(jié)凍土地區(qū)，當(dāng)建筑基礎(chǔ)底面土層為不凍脹、弱凍脹、凍脹土?xí)r，基礎(chǔ)埋置深度可以小于場地凍結(jié)深度，基礎(chǔ)底面下允許凍土層最大厚度應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定。9.2.3基礎(chǔ)底面尺寸的確定1.按持力層承載力確定基底尺寸（1）軸心荷載作用下基礎(chǔ)底面尺寸的確定如圖9－2所示，在軸心荷載作用下，假定基底壓力均勻分布，要求作用在基礎(chǔ)底面的基底壓力不大于修正后的地基承載力特征值，即（9-1）其中，圖9－2軸心荷載作用下的基礎(chǔ)（9-2）式中，——相應(yīng)于荷載荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，基礎(chǔ)底面處的平均壓力值，kPa；

——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向力值，kN；

——基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上的土重，kN；按式計(jì)算，其中為基礎(chǔ)及其臺(tái)階上回填土的平均重度，一般取，但在地下水位以下部位應(yīng)取有效重度，為基礎(chǔ)平均埋深，m；

——基礎(chǔ)底面面積，m2。將式（9-2）代入式（9-1）得（9-3）矩形基礎(chǔ)（9-4）條形基礎(chǔ)（9-5）步驟如下：1）假定基礎(chǔ)寬度，只對地基承載力特征值進(jìn)行深度修正，計(jì)算值，然后計(jì)算出b和l。2）若，表示假定成立，計(jì)算結(jié)束。3）若，表示假定錯(cuò)誤，需按上一輪計(jì)算所得值b進(jìn)行地基承載力特征值寬度修正，用深寬修正后新的值，重新計(jì)算b和l。試算的輪數(shù)越多，結(jié)果就越接近精確值。(2）偏心荷載作用下基礎(chǔ)底面尺寸的確定如圖9-4所示，偏心荷載作用下，基礎(chǔ)除滿足式（9-1）外，尚應(yīng)符合下式的要求（9-6）圖9-4單向偏心荷載作用下的基礎(chǔ)在計(jì)算偏心荷載作用下的基礎(chǔ)底面尺寸時(shí)，通常可按下述試算法進(jìn)行：1）先按軸心荷載作用下的公式（9-3），計(jì)算基礎(chǔ)底面積Ao，即滿足公式（9-1）。2）根據(jù)荷載偏心距的大小將Ao增大10％～40％，使A=（1.1～1.4）Ao。3）計(jì)算偏心荷載作用下的，驗(yàn)算是否滿足式（9-6）。如不合適（太大或太小)，可調(diào)整基底尺寸再驗(yàn)算，如此反復(fù)，直至滿意。2.軟弱下臥層承載力驗(yàn)算當(dāng)?shù)鼗芰臃秶鷥?nèi)有軟弱下臥層時(shí)，按持力層承載力計(jì)算得出基礎(chǔ)底面尺寸后，還應(yīng)對軟弱下臥層進(jìn)行驗(yàn)算。要求作用在軟弱下臥層頂面處的附加壓力與自重壓力之和不超過它的修正后的承載力特征值，即（9-7）式中，pz

——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，軟弱下臥層頂面處的附加壓力值，kPa；

pcz——軟弱下臥層頂面處土的自重壓力值，kPa；

faz——軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后地基承載力特征值，kPa。對條形和矩形基礎(chǔ)，當(dāng)持力層與軟弱下臥土層的壓縮模量比值大于或等于3時(shí)，可采用壓力擴(kuò)散角方法計(jì)算值。如圖9-6所示圖9-6軟弱下臥層承載力驗(yàn)算條形基礎(chǔ)（9-8）矩形基礎(chǔ)（9-9）式中，b

——矩形基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)底邊的寬度，m；l

——矩形基礎(chǔ)底邊的長度，m；p0

——基底附加壓力，kPa；

z——基礎(chǔ)底面至軟弱下臥層頂面的距離，m。

θ——地基壓力擴(kuò)散線與垂直線的夾角，可按表9-3采用。表9-3地基壓力擴(kuò)散角如果驗(yàn)算軟弱下臥層承載力不滿足要求，需要重新調(diào)整基礎(chǔ)尺寸，增大基底面積以較減小基底壓力。如果承載力仍不滿足要求，且增加基底尺寸受到限制時(shí)，可采用深基礎(chǔ)，或進(jìn)行地基處理來提高軟臥下臥層的承載力。9.3無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)基礎(chǔ)底面尺寸的確定除了滿足承載力要求外，還應(yīng)保證基礎(chǔ)內(nèi)的拉應(yīng)力不超過材料的抗拉強(qiáng)度。通常的做法是：控制基礎(chǔ)的外伸寬度b2和基礎(chǔ)高度H0的比值（稱為無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)臺(tái)階的寬高比）不超過規(guī)定的允許比值，如圖9-7所示。圖9-7無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)構(gòu)造示意圖1—承重墻；2—鋼筋混凝土柱(9-10)式中，H0

——基礎(chǔ)高度；

b——基礎(chǔ)底面寬度；

b0——基礎(chǔ)頂面的墻體寬度或柱腳寬度；

tana——基礎(chǔ)臺(tái)階允許寬高比，其值可查表9-4，稱為剛性角；

b2——基礎(chǔ)臺(tái)階寬度。采用無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)的鋼筋混凝土柱，其柱腳高度不得小于（圖9-7），并不應(yīng)小于300mm，且不小于20d（d為柱中的縱向受力鋼筋的最大直徑）。當(dāng)柱縱向鋼筋在柱腳內(nèi)的豎向錨固長度不滿足錨固要求時(shí)，可沿水平方向彎折，彎折后的水平錨固長度不應(yīng)小于10d，也不應(yīng)大于20d。表9-4無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)臺(tái)階寬高比允許值9.4擴(kuò)展基礎(chǔ)9.4.1柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)的計(jì)算主要包括確定基礎(chǔ)底面尺寸、柱與基礎(chǔ)交接處以及基礎(chǔ)變階處基礎(chǔ)高度和基礎(chǔ)底板配筋。1.基礎(chǔ)高度確定圖9-9基礎(chǔ)沖切破壞從柱子周邊起，沿45０斜面拉裂，形成沖切角錐體。在基礎(chǔ)變階處也可能發(fā)生同樣的破壞。破壞的原因是沖切破壞面上的主拉應(yīng)力超過了基礎(chǔ)混凝土的抗拉強(qiáng)度，因此，柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)的高度由抗沖切驗(yàn)算確定。為保證基礎(chǔ)不發(fā)生沖切破壞，在基礎(chǔ)沖切錐體以外的地基凈反力引起的沖切力不大于基礎(chǔ)沖切面處混凝土的抗沖切能力。對矩形截面柱的矩形基礎(chǔ)，在柱與基礎(chǔ)交接處以及基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力，應(yīng)按下列公式驗(yàn)算：

(9-11)

(9-12)

(9-13)(a)柱與基礎(chǔ)交接處（b）基礎(chǔ)變階處(c)柱