1、1. 天然地基上淺基礎的常規(guī)設計,1.1 概述 1.2 地基、基礎與上部結構相互作用的概念 1.3 基礎設計的基本規(guī)定 1.4 淺基礎的類型及其適應條件 1.5 基礎埋置深度的選擇 1.6 地基承載力的確定 1.7 基礎底面尺寸的確定 1.8 地基變形驗算及基底尺寸的調(diào)整 1.9 減輕建筑物不均勻沉降的措施,淺 基 礎,幾個基本概念,淺基礎：一般埋置深度在5m左右，能用一般方 法施工的基礎稱為淺基礎（四周的摩阻 力忽略不計。所以不是簡單的深淺概念）。 深基礎：當基礎需要埋置在較深的土層上，采 用特殊方法施工的基礎則稱為深基礎。 天然地基上的淺基礎方案：當基礎埋置深度小 于5m,且基礎下地基未經(jīng)

2、過人工處理， 這樣的地基基礎設計方案稱為天然地基 上的淺基礎方案 。,淺 基 礎,1.1 概述,1.1.1基礎設計的原則 1.1.2 基礎設計的內(nèi)容及步驟 1.1.3基礎設計存在的問題 1.1.4發(fā)展史 ,淺 基 礎,1.1.1 基礎設計的原則,在防止地基剪切破壞和喪失穩(wěn)定性方面，應具 有足夠的安全度。 控制地基變形量，使建筑物的變形量不超過 允許值。 基礎的形式、構造和尺寸應能適應上部結構 構造及使用要求，基礎的結構應滿足強度、剛 度 和耐久性的要求。 經(jīng)濟合理,淺 基 礎,1.1.2 基礎設計的內(nèi)容及步驟, 根據(jù)建筑物傳來的荷載大小和地基條件提出基礎類型及地基處理的初步方案，并考慮使用要求

3、、施工技術、材料供應和造價等條件，綜合分析比較確定； 選擇基礎的埋置深度(d)； 確定地基承載力(fa)； 根據(jù)地基承載力，作用在基礎上的荷載，計算確定基礎的底面尺寸，必要時進行地基軟弱下臥層強度驗算； 對安全等級為一級或具有特殊情況的二級建筑物、需進行地基變形驗算； 對建于斜坡上的建筑物，經(jīng)常承受較大水平荷載的構筑物，需進行地基穩(wěn)定性驗算； 確定基礎剖面尺寸，進行基礎結構和構造設計計算； 繪制基礎施工圖，編寫施工說明。,淺 基 礎,1.1.3 基礎設計存在的問題,淺基礎的常規(guī)設計：常用淺基礎體型不大，結構簡單，在計算單個基礎時，一般既不遵循上部結構與基礎的變形協(xié)調(diào)條件，也不考慮地基與基礎的相

4、互作用，這種簡化的初步設計稱為常規(guī)設計。 合理設計:地基、基礎和上部結構之間必須同時滿足 1) 靜力平衡 2) 變形協(xié)調(diào) 兩個條件 合理設計，還處于研究階段，一般基礎設計仍然采用常規(guī)設計方法,淺 基 礎,2. 設計淺基礎一般要妥善處理五個方面問題,(1)充分掌握擬建場地的工程地質(zhì)條件和地基勘察 資料； (2)選擇先進的施工技術和經(jīng)濟、可行的地基處 理方法； (3)選擇基礎類型和平面布置方案，并確定地基持 力層和基礎埋置深度； (4)按地基承載力確定基礎底面尺寸，進行必要的 地基穩(wěn)定性和特征變形驗算； (5)進行基礎結構的內(nèi)力分析和截面設計，并最后 繪制施工詳圖作出施工說明。,淺 基 礎,1.1

5、.4 發(fā) 展 史,淺 基 礎,淺 基 礎,懸空寺,懸空寺位于山西渾源縣，距大同市65公里，全國重點文物保持單位，是國內(nèi)僅存的佛、道、儒三教合一的獨特寺廟。,淺 基 礎,懸空寺,1.2 地基、基礎與上部結構相互作用的概念,常規(guī)分析方法：常規(guī)的建筑結構設計總是把上部結 構、基礎與地基三者作為彼此離散獨立結構單 元進行力學分析的。,上部結構,基礎,地基,淺 基 礎,1. 分析時把框架分離出來后將底層柱腳固定(或鉸接于不沉降的基礎)，如圖 (b)，從而計算在荷載作用下的框架內(nèi)力。 2. 把與求得柱腳反力相等但方向相反的力系作為基礎荷載(如圖(c)，從而按直線分布假設計算基底反力，這樣就不難求得基礎截面

6、內(nèi)力了。 3. 進行地基計算時，則將基底反力反向施加于地基(如圖(d)，并作為柔性荷載(不考慮基礎剛度)來驗算地基承載力和基礎沉降。,b,c,d,常規(guī)分析方法,淺 基 礎,常規(guī)分析方法的缺點,地基、基礎和上部結構沿接觸點(面)分離后，雖然要求滿足靜力平衡條件，但卻完全忽略了三者之間受荷前后的變形連續(xù)性。其實，地基、基礎和上部結構三者是相互聯(lián)系成整體來承擔荷載而發(fā)生變形的。這時，三部分都將按各自的剛度對變形產(chǎn)生相互制約的作用，從而使整個體系的內(nèi)力(包括柱腳和基底的反力)和變形(包括基礎沉降)發(fā)生變化。顯然，當?shù)鼗浫?、結構物對不均勻沉降敏感時，上述常規(guī)分析結果與實際情況的差別就愈大。,淺 基 礎

7、,1.2.1 地基與基礎的相互作用,從以下五個方面進行討論 1） 柔性基礎 2） 剛性基礎 3） 架越作用 4） 基礎相對剛度的影響 5） 地基非均質(zhì)性的影響,建筑物基礎的沉降、內(nèi)力以及基底反力的分布，除了與地基因素有關外，還受基礎及上部結構的制約。此處只限于考慮基礎本身剛度的作用而忽略上部結構的影響。,淺 基 礎,1) 柔性基礎,柔性基礎的抗彎剛度很小，任一點的荷載傳遞到基底時不可能向旁邊擴散分布，就像直接作用在地基上一樣。柔性基礎的基底反力分布與作用于基礎上的荷載分布完全一致,淺 基 礎,2) 剛性基礎,剛性基礎具有非常大的抗彎剛度，受荷后基礎不撓曲，因此，原來是平面的基底，沉降后仍然保持

8、平面。 中心荷載下剛性基礎基底反力的分布也應該是邊緣大、中部小。 當荷載偏心時，沉降后基底為一傾斜平面。,淺 基 礎,3）架越作用,架越作用：剛性基礎，在迫使基底沉降趨于均勻的同時，也使基底壓力發(fā)生由中部向邊緣轉(zhuǎn)移。此處把剛性基礎能跨越基底中部，將所承擔荷載相對集中地傳至基底邊緣的現(xiàn)象叫做基礎的“架越作用”。 實際上，由于地基局部剪切破壞，邊緣處的接觸壓力不可能超過一定的數(shù)值，因而引起反力的重新分布，基底反力呈馬鞍形。 在基礎的架越作用及土中塑性區(qū)反力重分布兩個因素的影響下，基底反力分布變得更為復雜。,淺 基 礎,圓形剛性基礎模型底面反力分布圖,淺 基 礎,4) 基礎相對剛度的影響,基礎架越作

9、用的強弱取決于以下三個因素： 基礎與地基的相對剛度 土的壓縮性 基底下塑性區(qū)的大小,淺 基 礎,(a) 表示粘性土地基上相對剛度較大的基礎，如土中不存在塑性區(qū)或基礎范圍相對很小時，則基礎的架越作用很強。 剛性基礎基底反力的分布只與基礎荷載合力的大小和作用點位置有關，而與荷載的分布情況無關。,基礎相對剛度較大情況,淺 基 礎,(c) 則表示位于巖石或壓縮性很低的地基上抗彎剛度相對很小的基礎，其架越作用甚微。 基礎荷載與基底反力二者的分布有著明顯的一致性,基礎相對剛度較小情況,淺 基 礎,(a) 對于相對剛性基礎，當荷載合力偏心較大時，相反一側的基底可能與地基脫離接觸。 (b) 相對柔性基礎在遠離

10、集中荷載作用點的基底容易出現(xiàn)與地基脫開的現(xiàn)象。,基礎和地基脫離情況,淺 基 礎,5) 地基非均質(zhì)性的影響,地基土土層分布的變化和非均質(zhì)性對基礎撓曲和內(nèi)力的影響也很大，應當給予足夠的重視。,下面從兩種情況進行討論： 地基壓縮性不均勻 上部荷載分布變化,淺 基 礎, 地基壓縮性不均勻的影響,淺 基 礎,荷載分布變化的影響,淺 基 礎,1.2.2 基礎與上部結構的相互作用,上部結構的剛度：是指整個上部結構對基礎不均勻沉降或撓曲的抵抗能力,建筑結構按剛度可分為三類： 1.柔性結構 2.敏感性結構 3.剛性結構,淺 基 礎,1) 柔性結構,以屋架柱基礎為承重體系的木結構和排架結構是典型的柔性結構。 二跨

11、對稱排架，設三個柱基的條件相同，由于屋架鉸接于柱頂，整個承重體系對基礎的不均勻沉降有很大的順從性，故在圖示柱頂荷載作用下發(fā)生的柱基沉降差不會引起主體結構附加應力，傳給基礎的柱荷載也不因此而有所變動。,淺 基 礎,2) 敏感性結構,最常見的磚石砌體承重結構和鋼筋混凝土框架結構，對基礎不均勻沉降的反應都很靈敏，特稱之為敏感性結構。,磚石砌體承重結構 整個墻體(地基上的“深梁”)看成“基”，并設想它在頂面上的均布荷載作用下發(fā)生縱向撓曲，此時由于架越作用，墻下基底反力將呈與荷載分布不一致的馬鞍形，而使墻身產(chǎn)生前述柔性基礎所沒有的次應力。,淺 基 礎,2) 敏感性結構,(a) 擴展基礎上的框架結構 框架

12、結構構件之間的剛性聯(lián)結，使之在調(diào)整地基不均勻沉降的同時，也可使中柱一部荷載向邊柱轉(zhuǎn)移，基礎轉(zhuǎn)動、梁柱撓曲而出現(xiàn)次應力，嚴重時可以導致結構的損壞 。,淺 基 礎,(b) 條形基礎上的框架結構,按柱分離配置的擴展基礎改為三柱共用的條形基礎(圖(b)所示)，則可借助條形基礎的抗彎剛度來加強框架結構調(diào)整各柱不均勻沉降的能力，并使框架的變形和次應力都得到改善。 由于地基、基礎和框架三者相互作用的結果，中柱作用于基礎的荷載向邊柱有所轉(zhuǎn)移，邊柱柱腳出現(xiàn)減少基礎正向撓曲的力矩增量，使柱間基礎的彎矩圖上移，從而減少了基礎的正彎矩。,淺 基 礎,(c) 條基上多層框架結構,框架整體剛度和傳至基礎的柱荷載都隨層數(shù)增

13、加。在地基沉降和基礎撓曲都相應增加的同時，框架與條形基礎雙方都將發(fā)揮與其剛度相適應的作用，共同參與調(diào)整地基的不均勻沉降。 此時，基礎分擔內(nèi)力的比例將隨框架層數(shù)的增加而降低，簡單說，就是出現(xiàn)了基礎內(nèi)力向上部結構轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。,淺 基 礎,3) 剛性結構, 煙囪、水塔、高爐、筒倉這類的高聳結構物之下整體配置的獨立基礎與上部結構渾然一體，使整個體系具有很大的剛度當?shù)鼗痪鶆蚧蛟卩徑ㄖ锖奢d或地面大面積堆載的影響下，基礎轉(zhuǎn)動傾斜，但幾乎不會發(fā)生相對撓曲。,淺 基 礎,隨著地基抵抗變形能力的增強，考慮地基基礎上部結構三者相互作用的意義也將相應降低。 可以說：在相互作用中起主導作用的是地基，其次是基礎，而

14、上部結構則是在壓縮性地基上基礎整體剛度有限時起重要作用的因素。,結 論,淺 基 礎,1.3 基礎設計的基本規(guī)定,基礎在上部結構傳來荷載及地基反力作用下產(chǎn)生內(nèi)力，同時在基底壓力作用下在地基內(nèi)產(chǎn)生附加應力和變形。 故基礎設計不僅要使基礎在內(nèi)力或其它因素作用下本身應具有足夠的強度、剛度和耐久性外，還要滿足地基的設計要求，使地基具有足夠的強度和穩(wěn)定性，并不產(chǎn)生過大的沉降或不均勻沉降，因而基礎設計又統(tǒng)稱為地基基礎設計。,1.3.1 一般原則,淺 基 礎,表 3.0.1 地基基礎設計等級,1.3.2 地基基礎設計等級的劃分,淺 基 礎,1.3.3地基基礎設計的基本規(guī)定,1 .所有建筑物的地基計算均應滿足承

15、載力計算的有關規(guī)定； 2 .設計等級為甲級、乙級的建筑物，均應按地基變形規(guī)定； 3.一些設計等級為丙級的建筑物可不作變形驗算 4.對經(jīng)常受水平荷載作用的高層建筑、高聳結構和擋土墻等，以及建造在斜坡上或邊坡附近的建筑物和構筑物，尚應驗算其穩(wěn)定性； 5.基坑工程應進行穩(wěn)定驗算； 6.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，尚應進行抗浮驗算。,淺 基 礎,淺 基 礎,強度條件,地基變形條件,地基強度條件,可不作為變形計算設計等級為丙級的建筑物范圍,淺 基 礎,仍須作變形驗算的丙級建筑物,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，且體型復雜的 建筑； 在基

16、礎上及其附近有地面堆載或相鄰基礎荷載 差異較大，可能引起地基產(chǎn)生過大不均勻沉降； 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(nèi)有厚度較大或厚薄不均的填土，其自重固 結未完成時。,1.4 淺基礎的類型及其適應條件,基礎的作用就是把建筑物的荷載安全可靠地傳給地基，保證地基不會發(fā)生強度破壞或者產(chǎn)生過大變形，同時還要充分發(fā)揮地基的承載能力，因此，基礎的結構類型必須根據(jù)建筑物的特點(結構型式、荷載的性質(zhì)和大小等)和地基土層的情況來選定，淺基礎的基本結構類型可分為三大類：,1）擴展基礎 2）聯(lián)合基礎 3）獨立基礎,淺 基 礎,1) 擴展基礎 spread foundati

17、on,上部結構通過墻、柱等承受構件傳遞的荷載，在其底部橫截面上引起的壓強通常遠大于地基承載力。這就有必要在墻、柱之下設置水平截面向下擴大的基礎擴展基礎，以便將墻式柱荷載擴散分布于基礎底面，使之滿足地基承載力和變形的要求。 擴展基礎包括配筋或不配筋的條形墻基礎和單獨柱基礎。,淺 基 礎,（1） 無筋擴展基礎(剛性基礎),淺 基 礎,毛石基礎,淺 基 礎,灰土地基,淺 基 礎,灰土地基上磚基礎,淺 基 礎,灰土地基,（1） 無筋擴展基礎(剛性基礎),剛性角：與容許的bth值相應的角度稱 為基礎的剛性角。,構造形態(tài),淺 基 礎,基礎的構造高度應滿足下列要求：,無筋擴展基礎一般用于6層和6層以下的民用

18、建筑和承重墻的輕型廠房，超過此范圍時，必須驗算基礎強度，三合土的基礎不宜用于4層以上的建筑。,無筋擴展基礎構造高度,淺 基 礎,無筋擴展基礎的設計,淺 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、地基承載力不高以及承受水平力和力矩荷載等情況下使用。由于這類基礎的高度不受臺階寬高比的限制，故適宜需要“寬基淺埋”的場合下采用。例如當軟土地基的表層具有一定厚度的所謂“硬殼層”、并擬利用該層作為持力層時，便可考慮采用這類基礎型式。,（2）鋼筋混凝土擴展基礎,淺 基 礎,墻下鋼筋混凝土擴展基礎,淺 基 礎,墻下鋼筋混凝土擴展基礎,淺 基 礎,淺 基 礎,獨立柱基礎,淺 基 礎,獨立

19、柱基礎,淺 基 礎,獨立柱基礎,淺 基 礎,獨立柱基礎,淺 基 礎,柱下條形基礎,淺 基 礎,柱下條形基礎,基底凈反力：扣除基礎自重及其上土重后相應于荷載效應基本組合時的地基土單位面積凈反力 。,柱下鋼筋混凝土擴展基礎計算,淺 基 礎,墻下鋼筋混凝土擴展基礎構造,擴展基礎的構造，應符合下列要求： 1. 錐形基礎的邊緣高度，不宜小于200mm；階梯形 基礎的每階高度，宜為300-500mm； 2. 墊層的厚度不宜小于70mm，墊層混凝土強度等 級應為C10； 3 .擴展基礎底板受力鋼筋的最小直徑不宜小于 10mm；間距不宜大于200mm，也不宜小于 100mm。墻下鋼筋混凝土條形基礎縱向分布鋼筋

20、 的直徑不小于8mm；間距不大于300mm；每延米 分布鋼筋的面積應不小于受力鋼筋面積的1/10。當 有墊層時鋼筋保護層的厚度不小于40mm；無墊 層時不小于70mm；,淺 基 礎,墻下鋼筋混凝土擴展基礎構造,4 .混凝土強度等級不應低于C20； 5 .當柱下鋼筋混凝土獨立基礎的邊長和墻下鋼筋混 凝土條形基礎的寬度大于或等于2.5m時，底板受 力鋼筋的長度可取邊長或?qū)挾鹊?.9倍，并宜交錯 布置(圖8.2.2a)； 6 .鋼筋混凝土條形基礎底板在T形及十字形交接 處，底板橫向受力鋼筋僅沿一個主要受力方向通 長布置，另一方向的橫向受力鋼筋可布置到主要 受力方向底板寬度1/4處(圖8.2.2b)。

21、在拐角處底板 橫向受力鋼筋應沿兩個方向布置(圖8.2.2c)。,淺 基 礎,墻下鋼筋混凝土擴展基礎構造,淺 基 礎,等效梁寬度：,2）聯(lián)合基礎(矩形、梯形、聯(lián)梁式）,淺 基 礎,獨立基礎是配置于整個結構物之下的無筋或配筋的單個基礎。,常見類型：圓板基礎、實體基礎、圓環(huán)基礎、殼體基礎。,3）獨立基礎,淺 基 礎,殼體基礎,為改善基礎的受力性能，在基礎工程中常采用正圓錐殼及其組合型式作為基礎的斷面，這種基礎稱為殼體基礎。煙囪、水塔、電視塔、貯倉及中、小型高爐等筒形構筑物,淺 基 礎,1.5 基礎埋置深度的選擇,1. 基礎埋置深度 2.基礎埋置深度的大小對建筑物影響 3. 基礎埋置深度的原則 4.

22、影響基礎埋置深度的因素,淺 基 礎,1. 基礎埋置深度,埋置深度：是指從設計地面(一般從室外地面 算起)到基礎底面的距離。,淺 基 礎,2.基礎埋置深度的大小對建筑物 影響,對建筑物的造價、施工措施、施工期限以及保證房屋正常使用等都有影響。 埋置太深，會增加房屋造價，埋置太淺，又不能保證建筑物的穩(wěn)定性。,3.基礎埋置深度的確定原則,在滿足地基穩(wěn)定和變形要求的前提下，基礎宜淺埋，當上層地基的承載力大于下層土時，宜利用上層土作持力層。除巖石地基外，基礎埋深不宜小于0.5m。,淺 基 礎,4. 影響基礎埋深選擇的因素,影響基礎埋深選擇的因素很多，一般應考慮以下幾個條件： 1)與建筑物有關的條件 2)

23、工程地質(zhì)條件 3)水文地質(zhì)條件 4)地基凍融條件 5)場地環(huán)境條件,淺 基 礎,1）與建筑物有關的條件,基礎埋置深度首先決定于建筑物的用途，有無地下室、設備基礎和地下設施，基礎形式和構造； 高層建筑筏形和箱形基礎的埋置深度應滿足地基承載力、變形和穩(wěn)定性要求。 在抗震設防區(qū)，除巖石地基外，天然地基上的箱形和筏形基礎其埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15；樁箱或樁筏基礎的埋置深度(不計樁長)不宜小于建筑物高度的1/181/20。 位于巖石地基上的高層建筑，其基礎埋深應滿足抗滑要求。,淺 基 礎,2）工程地質(zhì)條件,上軟下硬 上硬下軟 土層不均 持力層頂面傾斜,淺 基 礎,根據(jù)土層分布情況確定,在滿足

24、其他要求下盡量淺埋,只有低層房屋可用，否則處理,盡量淺埋。但是如h1太小就為II,h1 5m樁基或處理；,坡面基礎,坡面基礎埋深應滿足下列公式：,淺 基 礎,基礎宜埋置在地下水位以上，當必須埋在地下水位 以下時，應采取地基土在施工時不受擾動的措施。 對底面低于潛水面的基礎，考慮基坑排水、坑壁 圍護以及保持基土不受擾動等措施外； 應考慮可能出現(xiàn)的其他施工與設計問題 a.出現(xiàn)涌土、流砂現(xiàn)象的可能性； b.地下水對基礎材料的化學腐蝕作用； c.地下防滲； d.輕型結構物由于地下水頂托而上浮的可能性； e.地下水浮托力引起基礎底板的內(nèi)力變化等。,淺 基 礎,3)水文地質(zhì)條件,持力層為隔水層而其下方存在

25、承壓水層的情況,式中 隔水層土的重度，kN/m3； w水的重度，取10kN/m3； h承壓水上升高度(從隔水層底面起算)，m h0隔水層剩余厚度(槽底安全厚度)，m；,槽底安全厚度應滿足下式要求：,淺 基 礎,凍結深度：地基土凍結的極限深度 凍土 多年凍土： 含有固態(tài)水，且凍結狀態(tài)持續(xù)二年或二年以上的土應判為多年凍土 季節(jié)性凍土：而在一個年度周期內(nèi)經(jīng)歷著凍結和未凍結兩種狀態(tài)的土則稱為季節(jié)性凍土 凍脹和溶陷 凍脹性分類 建筑基底下允許殘留凍土層厚度hmax(m),淺 基 礎,4) 地基凍融條件,凍脹和溶陷,地基土的凍脹性分類，按建筑地基基礎設計規(guī)范GB500072002附錄G.0.1分為： 不凍

26、脹；弱凍脹；凍脹；強凍脹； 特強凍脹。,淺 基 礎,若凍脹產(chǎn)生的上抬力大于作用在基底的豎向力，會引起建筑物開裂甚至破壞。而土層解凍時，土中的冰晶體融化，使土體軟化，含水量增大，強度降低，將產(chǎn)生很大的附加沉降，稱為融陷。 季節(jié)性凍土的凍脹性與融陷性是相互關聯(lián)的，故常以凍脹性加以概括。,地基土凍脹性分類,凍土,多年凍土（凍結時間3年）,季節(jié)性凍土,發(fā)生凍脹的條件,（1）土的條件 一般是細顆粒土,（2）溫度條件 低于凍結溫度,（3）水力條件 含水量，具有開放性條件，如粉土凍脹最嚴重,外因,內(nèi)因,土的凍脹性,土的凍脹性,衡量指標,凍脹性分類,平均凍脹率：,不凍脹 1% 弱凍脹 1% 12%,注意：碎石

27、、砂等中粒徑小于0.075mm的顆粒含量太高也會導致凍脹,淺 基 礎,地基土凍脹性分類表,淺 基 礎,地基土凍脹性分類續(xù)表,dmin允許有一定厚度凍土層時， 基礎的最小埋深； Zd 設計凍深； hmax基礎底面下允許殘留凍土層的最大厚度，按 建筑地基基礎設計規(guī)范GB500072002 附錄G.0.2查取。,淺 基 礎, 建筑基底下允許殘留凍土層厚度hmax(m),考慮凍脹的基礎埋深,按02規(guī)范,dmin zd - hmax,zd: 設計凍深 hmax：容許殘留凍土層最大厚度,zd=z0 zs zw ze,標 準 凍 深,土 類 別,凍 脹 性,環(huán) 境,影響系數(shù),Z0 標準凍深： 北 京 0.8

28、1.0m 哈爾濱 2.0m 滿洲里 2.8m,10年的實測最大凍深平均值,淺 基 礎,建筑基底下允許殘留凍土層厚度hmax(m) 表G.0.2,5) 場地環(huán)境條件,生物活動的影響 基礎埋深應大于因氣候變化或樹木生長導致地基土脹縮，以及其它生物活動形成孔洞等可能到達的深度，除巖石地基外，不宜小于0.5m。為了保護基礎，一般要求基礎頂面低于設計地面至少100mm以上。,地下管線和地表水體的影響 如果基礎鄰近有管道或溝、坑等設施時，基礎底面一般應低于這些設施的底面。 瀕臨河、湖等水體修建的建筑物基礎，如受到流水或波浪沖刷的影響，其底面應位于沖刷線之下。,淺 基 礎,如果基礎深于原有建筑物基礎時，要使

29、二基礎之間保持一定距離，其凈距L一般為相鄰兩基礎底面高差H的1倍(見圖1-)，以免開挖基坑時，坑壁塌落，影響原有建筑物地基的穩(wěn)定。,淺 基 礎, 相鄰基礎的影響,淺 基 礎,1.6 地基承載力的確定,1.6.1 相關定義 地基承載力 地基承載力基本值(f0) 地基承載力特征值(fak)： characteristicvalue of subgrade bearing capacity 修正后的地基承載力特征值(fa),極限承載力,承載力,容許承載力：設計承載力,通常所說的承載力指容許承載力,地基承載力： 是地基所具有的承受荷載的能力。即地基受荷后塑性區(qū)限在一定范圍內(nèi)，保證不產(chǎn)生剪切的破壞而喪失

30、穩(wěn)定，且地基變形不超過容許值時的承載力。,淺 基 礎, 地基承載力及基本值,地基承載力： 是地基所具有的承受荷載的能力。即地基受荷后塑性區(qū)限在一定范圍內(nèi)，保證不產(chǎn)生剪切的破壞而喪失穩(wěn)定，且地基變形不超過容許值時的承載力。 地基承載力基本值(f0)： 是指按有關規(guī)范規(guī)定的一定的基礎寬度和埋置深度條件下的地基承載力，按有關規(guī)范查表確定。,淺 基 礎,地基承載力特征值及修正值,地基承載力特征值(fak)：characteristic value of subgrade bearing capacity， 載荷試驗測定的地基土壓力變形曲線線性變形內(nèi)規(guī)定的變形所對應的壓力值，其最大值為比例界限值。地基承

31、載力特征值可由載荷試驗或其它原位測試、公式計算、并結合工程實踐經(jīng)驗等方法綜合確定。 修正后的地基承載力特征值(fa)： 當基礎寬度大于3m或埋置深度大于0.5m時，從載荷試驗或其它原位測試、經(jīng)驗值等方法確定的地基承載力特征值，應進行深度和寬度修正，即為修正后的地基承載力特征值。,1.6.2 地基承載力的確定方法,根據(jù)土的強度理論計算確定； 按靜載荷試驗等原位測試方法確定； 根據(jù)規(guī)范查表確定； 根據(jù)鄰近條件相似的建筑物經(jīng)驗確定。,淺 基 礎,理論公式計算承載力：,臨界荷載 P1/4、P1/3,臨塑荷載 Pcr,階段1：彈性段,階段2：局部塑性區(qū),階段3：完全破壞段,極限荷載Pu （極限承載力）,

32、Zmax=0 ：,Zmax= B/4 或 B/3 ：,Pcr = 0 dNq+cNc,P1/4 = B N1/4+0 d Nq+cNc,臨界荷載,P1/3= B N1/3+0 d Nq+cNc,臨塑荷載,理論公式計算承載力（總結）：,臨界荷載 P1/4、P1/3,臨塑荷載 Pcr,極限荷載Pu （極限承載力）,普朗特爾-雷斯諾公式,太沙基公式,斯凱普頓公式,漢森公式,5.3 地基承載力和基礎尺寸初步確定,按理論公式計算地基承載力,當荷載偏心距e小于或等于0.033倍基礎底面寬度(即e0.033b,b是指彎矩作用平面內(nèi)的基礎底面尺寸)時，根據(jù)試驗和統(tǒng)計得到的土的抗剪強度指標標準值，可按下式計算地

33、基承載力特征值：,淺 基 礎,式中fa由土的抗剪強度指標確定的地基承載力特征值； Mb,Md,Mc承載力系數(shù)，按表1-6確定； b基礎底面寬度，大于6m時按6m取值，對于砂土小于3m時按3m取值； ck基底下一倍短邊寬深度內(nèi)土粘聚力標準值。,淺 基 礎,承載力系數(shù)表, 按載荷試驗確定地基承載力,淺 基 礎,(1)當載荷試驗ps曲線上有明顯的比例界限時，取該比例界限所對應的荷載pcr作為地基承載力基本值f0。 (2)當極限荷載能確定，且該值pu小于比例界限荷載值Pcr的1.5倍時，取極限荷載Pu的一半作為地基承載力基本值f0。 (3)不能按上述兩種方法確定時，可按圖 (b)中限制沉降量s對應的p

34、值取值，即在ps曲線中，以一定的試驗容許沉降值所對應的荷載作為地基的承載力基本值f0 。,淺 基 礎,按下述原則確定地基承載力,淺 基 礎,載 荷 試 驗,載荷板的尺寸一般比實際基礎小，影響深度較小，試驗只反映這個范圍內(nèi)土層的承載力。如果載荷板影響深度之下存在軟弱下臥層，而該層又處于基礎的主要受力層內(nèi)，此時除非采用大尺寸載荷板做試驗，否則意義不大。,淺 基 礎,荷載板面積對試驗值的影響, 按規(guī)范查表確定承載力,淺 基 礎,根據(jù)野外鑒別結果確定 a 巖石按風化程度，確定其承載力特征值。 b 碎石土按密實程度，確定其承載力特征值 土的物理、力學性質(zhì)指標確定 a 對于粉土按第一指標孔隙比e、第二指標

35、含水量w，查表18確定其承載力基本值f0。 b 對于粘性土按第一指標孔隙比e、第二指標液性指數(shù)IL，按表110確定其承載力基本值f0。 c 根據(jù)公式確定地基承載力特征值： 根據(jù)標準貫入和輕便觸探試驗確定 根據(jù)N63.5或N 10(取整位數(shù)),根據(jù)鄰近條件相似的建筑物經(jīng)驗確定,查表計算：,GBJ7-89 規(guī)范,fk=f f0, fk：承載力標準值, f0：承載力基本值（查表）, f ：承載力修正系數(shù),變異系數(shù),粘性土 e、IL 粉 土 e、w 砂 土 N63.5 淤 泥 w,1.6.3 修正后的地基承載力特征值,當基礎底面寬度大于3m或埋置深度大于0.5m時，除巖石地基外，地基承載力特征值值fa

36、k應按下式進行寬度和埋深修正 ：,淺 基 礎,式中fa修正后的地基承載力特征值； fak地基承載力特征值，按本規(guī)范第5.2.3條原則確定； b、d基礎寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)，按基底下土的類別查表5.2.4取值； 基礎底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度； b基礎底面寬度(m)，基寬小于3m按3m取值，大于6m按6m取值； m基礎底面以上土的加權平均重度，地下水位以下取浮重度； d基礎埋置深度(m)，一般自室外地面標高算起。,承載力修正系數(shù),注：1.強風化和全風化的巖石，參照所風化成的相應土類取值；其他狀態(tài)下的巖石不修正； 2.地基承載力特征值按本規(guī)范附錄D深層平板載荷試驗確定時d取0

37、。,淺 基 礎,1.7 基礎底面尺寸的確定,在初步選擇基礎類型和埋置深度后，就可以根據(jù)持力層承載力設計值計算基礎底面的尺寸。 如果持力層較薄，且其下存在著承載力顯著低于持力層的下臥層時，尚須對軟弱下臥層進行承載力驗算。根據(jù)地基承載力確定基礎底面尺寸后，必要時尚應對地基變形或穩(wěn)定性進行驗算。,淺 基 礎,1.7.1 根據(jù)持力層承載力計算基礎底面尺寸,1) 中心荷載作用下的基礎,淺 基 礎,中心荷載作用下的基底面積確定步驟,淺 基 礎,首先要確定修正后的地基承載力特征值fa，但 fa與基礎底面寬度b有關，也就是說b與f都是 未知數(shù)，因此必須通過試算確定。 計算時可先對地基承載力標準值按基礎埋深 進

38、行修正并按規(guī)定確定f值， 然后按下面公式計算出所需基礎底面積和寬 度b，再考慮是否需要進行寬度修正。,2) 偏心荷載作用下的基礎,淺 基 礎,偏心荷載作用下的基礎底面尺寸 通常通過試算確定,按中心荷載作用的公式求基礎底面積A0； 因偏心荷載下應力分布不均允，按偏心程 度將計算的基礎底面積增加1040，即,淺 基 礎,按矩形或條形基礎計算公式計算基底壓 力、驗算地基承載力。反復試算直至滿 足要求。,1.7.2 軟弱下臥層的驗算,pz軟弱下臥層頂面處的附 加應力設計值，kPa； pcz軟弱下臥層頂面處土的 自重應力，kPa； fz軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度 修正后地基承載力設計 值，kPa。,淺 基

39、礎,軟弱下臥層頂面處的總應力不超過下臥層的承載力,軟弱下臥層處附加應力的計算,b、l矩形基礎的寬度和長，m； pk基底壓力設計值，kPa; pc基底處土的自重應力標準值，kPa； z基礎底面至軟弱下臥層頂面的距離，m； 地基壓力擴散線與垂直線的夾角，即壓力擴散角， 可按表1-23采用(度)。 對條形基礎，僅考慮寬度方向的擴散，并沿基礎縱向單位長度為計算單元。,淺 基 礎,基礎尺寸初步確定：,F 作用在頂面的荷載，kN,G 基礎及臺階上填土總重，kN,A 基底面積，m2,G 平均重度，一般取 20 kN/m3,d 基礎埋深，m,f=fak+dm(d-0.5),暫不做寬度修正,單獨基礎，中心荷載,

40、小 結,條形基礎，中心荷載,偏心荷載時：,將上面計算的 A 或 b 擴大至 1.11.4 倍,根據(jù) A 可初步確定 b 和 L,持力層承載力驗算：,根據(jù)初步確定的埋深d與b，確定f,承載力驗算,偏心荷載時：,pmax1.2f 高層建筑(筏,箱基) ：pmin0 考慮地震可能出現(xiàn) eb/6, 此時允許 pmin0，但0應力區(qū)不能超過 25%,要求：,以條形面積為例,eb/6: 梯形,eb/6: 三角形,偏心荷載時：,偏心荷載時：,增加面積 A A不變，改變 b 和 l，具體看偏心方向 采用不對稱柱,若不滿足承載力要求，則考慮：,1.8 地基變形驗算及基底尺寸的調(diào)整,1.8.1 地基特征變形驗算,

41、對于各類建筑結構，如何控制對其不利的沉降形式地基的特征變形，使之不會導致建筑物開裂損壞，有損其使用條件和外觀，這是地基基礎設計必須予以充分考慮的另一基本問題。 在常規(guī)設計中，一般都針對各類建筑物的結構特點、整體剛度和使用要求的不同，計算地基沉降的某一特征值，驗證其是否不超過相應的允許值，即滿足下列條件 ,淺 基 礎,淺 基 礎,建筑物的地基變形允許值 表5.3.4,淺 基 礎,建筑物的地基變形允許值 表5.3.4,1.8.2 地基特征變形,可以分為四類： 沉降量基礎某點的沉降值； 沉降差基礎兩點或相鄰柱基中點的沉降量之差； 傾斜基礎傾斜方向兩端點的沉降差與其距離的比值； 局部傾斜砌體承重結構沿

42、縱向610m內(nèi)基礎兩點的沉降差與其距離的比值。,淺 基 礎,基礎沉降分類,淺 基 礎,框架結構和單層排架結構應由相鄰柱基的沉降差控制,砌體承重結構應由局部傾斜控制,多層或高層建筑和高聳結構應由傾斜值控制,淺 基 礎,具體建筑物所需驗算的地基特征變形取決于建筑物結構類型、整體剛度和使用要求。以下按柔性、敏感性和剛性三類結構分述與其有關的地基特征變形及其可能導致的損害特點。,一般多層建筑物在施工期間完成的沉降量，對于砂土可認為其最終沉降量已完成80%以上，對于其它低壓縮性土可認為已完成最終沉降量的50%-80%，對于中壓縮性土可認為已完成20%-50%，對于高壓縮性土可認為已完成5%-20%。,1)與柔性結構有關的地基特征變形,以屋架、柱和基礎為主體的木結構和排架結構是典型的柔性結構，在高壓縮性地基上應注意的地基特征變形： 開窗面積不大的墻砌體填充的邊排柱、尤其是房屋