第二天然地基上的浅基础设计

第8章天然地基上浅基础设计内容提要：地基基础是建筑物的重要根基，若地基基础不稳固，将危及整个建筑物的安全。

本章主要介绍根据基础的受力特性及构造特点划分的浅基础的类型、浅基础的设计计算、浅基础设计方法、减小地基不均匀沉降危害的主要措施及地基基础与上部结构共同作用的设计理念。

第一节浅基础的类型当建筑场地土质均匀、坚实，性质良好，地基承载力特征值fak ＞120kPa时，对于一般多层建筑，可将基础直接做在浅层天然地基上，称为天然地基上浅基础。

根据天然地基上浅基础的受力特性及构造特点可将浅基础类型分为两大类：刚性基础和柔性基础。

一、刚性基础刚性基础的材料都具有较好的抗压性能，但抗拉、抗剪强度却不高。

8.1.2柔性基础柔性基础的材料为钢筋混凝土，故亦称为钢筋混凝土基础，其抗弯和抗剪性能良好，可在竖向荷载较大、地基承载力不高以及承受水平力和力矩荷载等情况下使用。

这类基础的高度不受台阶宽高比的限制。

因此，当刚性基础尺寸不能同时满足地基承载力和基础埋深的要求时，则需选择柔性基础。

柔性基础同样可用扩大基础底面积的办法来满足地基承载力的要求，但不必增加基础的埋深。

1.钢筋混凝土独立基础这种基础主要是柱下基础，其构造形式如图8-1所示，轴心受压柱下基础的底面形状为正方形。

而偏心受压柱下基础的底面图8-1 钢筋混凝土独立基础形状为矩形。

（a）台阶形基础；（b）锥形基础；（c）杯口形基础 2.钢筋混凝土条形基础(1)墙下钢筋混凝土条形基础其横截面根据受力条件可以分为不带肋和带肋两种。

若地基不均匀，为了加强基础的整体性和抗弯能力，可以采用有肋的墙下钢筋混凝土条形基础，肋部配置足够的纵向钢筋和箍筋。

(2)柱下钢筋混凝土条形基础当地基承载力较低且柱下钢筋混凝土独立基础的底面积不能承受上部结构荷载的作用，常将若干柱基连成一条构成柱下条形基础(图8-4)。

图8-2不带肋墙下钢筋混凝土条形基础图8 -3 带肋墙下钢筋混凝上条形基础 (3)交叉钢筋混凝土条形基础当单向条形基础的底面仍不能承受上部结构荷载的作用，可以将纵横柱基础均连在—起，成为十字交叉条形基础(图8-5)。

第二章天然地基上的浅基础浅基础的定义: 埋入地层深度较浅，施工一般采用敞开挖基坑修筑的基础浅基础在设计计算时可以忽略基础侧面土体对基础的影响，基础结构形式和施工方法也较简单。

深基础埋入地层较深，结构形式和施工方法较浅基础复杂，在设计计算时需考虑基础侧面土体的影响。

天然地基浅基础的特点:由于埋深浅，结构形式简单，施工方法简便，造价也较低，因此是建筑物最常用的基础类型。

第一节天然地基上浅基础的类型、构造及适用条件一、浅基础常用类型及适用条件天然地基浅基础的分类（根据受力条件及构造）：刚性基础：基础在外力（包括基础自重）作用下，基底的地基反力为σ，此时基础的悬出部分（图2-1b），a-a断面左端，相当于承受着强度为σ的均布荷载的悬臂梁，在荷载作用下，a-a断面将产生弯曲拉应力和剪应力。

当基础圬工具有足够的截面使材料的容许应力大于由地基反力产生的弯曲拉应力和剪应力时，a-a断面不会出现裂缝，这时，基础内不需配置受力钢筋，这种基础称为刚性基础（图2-1b）。

它是桥梁、涵洞和房屋等建筑物常用的基础类型。

其形式有：刚性扩大基础（图2-1b及图2-2），单独柱下刚性基础（图2-3a、d）、条形基础（图2-4）等。

柔性基础：基础在基底反力作用下，在a-a断面产生弯曲拉应力和剪应力若超过了基础圬工的强度极限值，为了防止基础在a-a断面开裂甚至断裂，可将刚性基础尺寸重新设计，并在基础中配置足够数量的钢筋，这种基础称为柔性基础（图2-1a）。

柔性基础主要是用钢筋混凝土浇筑，常见的形式有柱下扩展基础、条形和十字形基础（图2-5）筏板及箱形基础（图2-6、图2-7），其整体性能较好，抗弯刚度较大。

刚性基础常用的材料：主要有混凝土，粗料石和片石。

混凝土是修筑基础最常用的材料，它的优点是强度高、耐久性好，可浇筑成任意形状的砌体，混凝土强度等级一般不宜小于C15号。

对于大体积混凝土基础，为了节约水泥用量，可掺入不多于砌体体积25%的片石（称片石混凝土）。

天然地基上浅基础的设计概述任何建筑物都必须有可靠的地基和基础。

建筑物的全部重量（包括各种荷载）最终将通过基础传给地基，所以，地基基础的设计是建筑物设计工作中的一项重要内容。

支承建筑物的那部分天然地层，称为天然地基；若天然地基的承载能力不够，经人为加强或改良过的，称为人工地基。

天然地基上的基础，依其埋置的深浅，可分为浅基础和深基础两大类。

大多数建筑物基础的埋深不会很大（例如不大于3~5m），可以用普通开挖基坑和敞坑排水的方法修建，这类基础，称为浅基础。

有时，根据各方面的方案比较，需要将基础埋置到较深的坚实地层上，此时，要采用某些特殊的施工手段和相应的某些基础型式来修建，如桩基、沉井和地下连续墙等，这样的基础称为深基础。

设计工作通常总是从选择方案开始的，地基基础的设计亦不例外。

地基基础的方案，从总的来说，不外下列三类：天然地基的浅基础、人工地基上的浅基础和天然地基上的深基础。

每一类这样的总方案中，还有许多可能的具体方案。

一般来说，天然地基上的浅基础往往比另外二类方案造价低和施工简便，故而应优先考虑。

天然地基上浅基础的设计，不能离开地基条件孤立地进行，故称为地基基础设计。

设计的首要任务是保证建筑物的安全和正常使用，这就需要从地基和基础两方面来考虑。

就地基方面来说，要具有足够的稳定性和不发生过量的变形。

如地基一旦发生强度破坏，其后果十分严重，有时甚至是灾害性的，因此，在设计中必须保证地基有足够的强度安全贮备。

如果地基发生过量的变形，将导致建筑物的开裂或倾斜，削弱了建筑物的坚固性或影响其正常使用，因而必须限制基础的不均匀沉降量。

另外，基础的总沉降量也应当有所限制，因为建筑物的下沉改变了它与室外地面、邻近设施（如工艺管道、下水道、道路等）之间原有的合理标高关系。

而且，大多数情况下，即使地基是比较均匀的，由于各部位荷载不一或基础尺寸及形状的不同，总会有不均匀沉降发生。

总沉降量大，意味着可能出现的不均匀沉降量也大，从这点来看，也应当限制总沉降量。

天然地基上浅基础设计的内容和步骤说到天然地基上浅基础设计，可能很多人会觉得这是个复杂又晦涩的东西，听起来像是高深的建筑学术语，其实呢，咱们从日常生活出发，细细琢磨，其实也没那么难。

嘿，今天我就带你轻松聊聊这个话题。

首先你得明白，所谓“天然地基”就是我们踩在脚下的那片土地，通常是指没有经过特殊处理的自然土壤。

至于“浅基础”嘛，简而言之，就是基础埋得不深，一般几米就够了。

咱们以前说起楼房那可就不简单，基本上都是钢筋水泥和铁骨铮铮的，虽然这两者挺牢靠，但如果下面的地基不行，楼上再华丽也成空中楼阁。

所以呢，设计好浅基础，地基要稳稳的，咱们的房子才会牢固，才能经得起风吹雨打，不被时间抹去痕迹。

你得搞清楚，设计这东西其实就是一种精准的计算。

像是修车，要知道每个零件的工作原理，基础设计也是一样，得了解土壤的性质、承载能力，还有地质的稳定性。

如果地基太软，土壤承载不住重物，就容易发生下沉、倾斜，这可不是闹着玩的。

如果地基太硬，地面也不太好调整，搞不好还会让地面产生裂缝。

所以第一步就是拿出自己的测量工具，去土里打个眼，看看土壤到底如何，是沙土、粘土还是黏土，这对设计有很大影响。

测得好，设计就能精准，不然就可能像是瞎猫碰上死耗子，设计出来的基础，恐怕连个小房子都撑不住。

然后就得开始计算了。

我得偷偷告诉你，基础设计不仅仅是眼力活，还是脑力活！你得计算土壤的承载力，搞明白每平方米土地能承受多少的压力。

你想啊，咱们走在地上，脚下的土壤就得承担咱们的重量，如果是楼房的话，那就是几十吨几百吨的压力，土壤要是承受不住，那肯定是大问题。

通常我们会做一些实验，像是静力触探试验、标准贯入试验啥的。

通过这些试验，咱们可以准确地算出土壤的承载力，才能避免以后出现塌方啥的尴尬事。

设计的时候，还得考虑到基础的类型。

浅基础一般包括条形基础、独立基础、筏板基础等等。

每种基础的设计和选型都有不同的要求。

比如条形基础，它适合那些长方形或者方形的建筑，像大排档一样，一长条摆在地上，支撑压力的点比较均匀。

天然地基上的浅基础设计一、教学目标：1. 让学生了解天然地基的性质和特点；2. 使学生掌握浅基础的设计原理和方法；3. 培养学生分析和解决实际工程问题的能力。

二、教学内容：1. 天然地基的概念及其分类；2. 天然地基的性质及影响因素；3. 浅基础的设计原理；4. 浅基础的设计方法；5. 设计实例分析。

三、教学重点与难点：1. 教学重点：天然地基的性质，浅基础的设计原理和方法。

2. 教学难点：天然地基的性质及其对基础设计的影响，浅基础设计的实际应用。

四、教学方法：1. 讲授法：讲解天然地基的概念、性质及分类，浅基础的设计原理和方法。

2. 案例分析法：分析设计实例，让学生更好地理解浅基础设计的过程和技巧。

3. 互动教学法：引导学生参与课堂讨论，提高学生的思考和分析能力。

五、教学准备：1. 教材：天然地基与浅基础设计相关教材；2. 课件：天然地基的性质、浅基础设计原理和方法的图片和动画；3. 设计案例：挑选具有代表性的设计案例供学生分析。

【导入】简要介绍天然地基的概念和重要性，引导学生关注天然地基对建筑基础的影响。

【新课内容】1. 天然地基的性质及影响因素讲解天然地基的分类，分析不同类型地基的性质及影响因素，如土层的分布、密度、含水率等。

2. 浅基础的设计原理介绍浅基础的设计原理，如静承载力、稳定性和沉降控制等，解释基础底面积、埋深和材料选择等设计参数的确定方法。

3. 浅基础的设计方法讲解浅基础的设计方法，包括初步设计、详细设计和施工图设计等阶段，介绍设计过程中应注意的问题，如地基处理、防水隔离等。

【案例分析】分析一个具有代表性的设计案例，让学生了解天然地基对基础设计的影响，以及如何根据地基条件进行合理的设计。

【课堂小结】总结本节课的主要内容，强调天然地基性质对浅基础设计的影响，以及设计过程中应注意的问题。

【作业布置】1. 复习本节课的内容，整理学习笔记；六、教学评估与反馈：1. 课堂问答：通过提问了解学生对天然地基性质和浅基础设计原理的掌握情况；2. 案例分析报告：评估学生对设计案例分析的能力，检查学生能否运用所学知识解决实际问题；3. 作业批改：检查学生对课堂内容的复习和理解，以及对设计案例的分析和处理能力。