第三章 浅基础结构设计

第3章天然地基上浅基础设计教学提示：天然地基浅基础是最常见的基础形式，本章主要介绍天然地基上浅基础的设计原理和计算方法。

重点讲述浅基础的类型选择、基础埋置深度确定、基础底面尺寸确定、地基承载力和变形验算、扩展基础的设计计算、减轻不均匀沉降危害的措施。

介绍地基与基础的共同作用概念、柱下条形基础、十字交叉条形基础、筏板基础、箱形基础的简化计算方法。

教学要求：本章主要使学生了解天然地基上浅基础的设计原理与计算方法，掌握浅基础设计步骤和相应的内容，包括基础类型选择、基础埋置深度确定、基础底面尺寸确定、地基承载力和变形验算、扩展基础高度验算和结构设计等。

清楚设计过程，能够根据国家相关规范熟练进行浅基础的设计计算。

了解补偿性基础概念，掌握常见的减轻建筑物不均匀沉降的建筑、结构和施工措施。

了解地基与基础的共同作用概念和一般的地基计算，了解柱下条形基础、十字交叉条形基础、筏板基础、箱形基础的简化计算方法和文克尔地基上梁的计算方法。

3.1概述建(构)筑物的设计和施工中，地基和基础占有很重要的地位。

它对建(构)筑物的安全和正常使用有很大的影响。

地基基础设计必须根据建(构)筑物的用途和安全等级、建筑布置和上部结构类型，充分考虑建筑场地和地基的工程地质条件，结合施工条件和环境保护等要求，合理选择地基基础方案，因地制宜，精心设计，力求基础工程安全可靠、经济合理和施工方便，以确保建(构)筑物的安全和正常使用。

地基可分为天然地基与人工地基。

直接放置基础的天然土层称为天然地基。

若天然地基土质过于软弱或有不良的工程地质问题，需要经过人工加固或处理后才能修筑基础，称为人工地基。

天然地基上的基础，由于埋置深度不同，采用的施工方法、基础结构形式和设计计算方法也不相同，根据埋置深度可以分为浅基础和深基础两类。

当基础的埋置深度小于基础的最小宽度时，称为浅基础。

浅基础埋入地层深度较浅(一般小于5m),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，造价也较低，是建(构)筑物最常用的基础类型。

基础工程设计原理3浅基础结构设计浅基础结构设计是建筑工程中最基本的一种基础结构类型，它适用于土质较好、地面承载能力高、荷载较小的情况。

浅基础结构设计的原理包括了基础尺寸的确定、基础材料的选择、基础的稳定性分析等方面。

首先，浅基础结构设计的第一步是确定基础尺寸。

基础设计需要结合建筑物的荷载要求、土质条件、地下水位等因素进行综合考虑。

一般来说，基础的宽度需要根据建筑物的重量和土壤的承载能力进行计算，以确保基础能够稳定地承载建筑物的荷载。

此外，基础的深度也需要根据地下水位的高低进行调整，以防止基础受潜水面浸湿而发生沉降。

其次，浅基础结构设计还需要选择合适的基础材料。

常见的浅基础材料包括混凝土和钢筋。

混凝土是一种常用的基础材料，因其强度高、耐久性好而被广泛应用于建筑工程中。

在基础设计中，需要根据建筑物的荷载要求和土壤的特性选择适当的混凝土强度等级。

同时，根据设计要求，可以在混凝土中添加化学掺合料、纤维等，以提高混凝土的抗裂性能和耐久性。

此外，钢筋也是常用的基础材料之一，它具有良好的抗拉性能，可以提高基础的受力性能。

最后，浅基础结构设计还需要进行基础的稳定性分析。

基础的稳定性分析主要包括基础的承载能力和变形性能。

承载能力指的是基础能够承受的最大荷载，需要根据基础的尺寸、材料和土壤的特性等因素计算。

变形性能指的是基础在受到荷载作用时产生的变形程度，需要根据建筑物的荷载要求和土壤的特性进行分析。

在进行稳定性分析时，还需要考虑基础的安全系数，以确保基础在使用过程中的安全性。

总之，浅基础结构设计是建筑工程中最基本的一种基础结构类型，其设计原理包括了基础尺寸的确定、基础材料的选择和基础的稳定性分析等方面。

在实际工程中，还需要根据不同的情况进行具体的设计，以确保基础的安全性和可靠性。

第三章浅基础结构设计3.1引言在土木工程中，基础设计是一个非常重要的环节，它直接影响到建筑物的整体稳定性和安全性。

而浅基础结构作为基础设计的一部分，主要适用于较小的建筑物或非承重墙体等结构。

本章将会详细讨论浅基础结构设计的基本原理、设计方法和注意事项。

3.2基本原理浅基础结构是指基础底部的直接接触土壤体，并将建筑物或结构物的荷载通过基础传递到土壤中。

基本原理是根据结构的荷载特点、土壤的力学特性以及基础形式的选择来确定基础的尺寸和布置。

3.2.1荷载特点在浅基础结构设计中，需要首先确定建筑物或结构物的荷载特点，包括垂直荷载、水平荷载和倾覆力矩等。

垂直荷载可以根据建筑物或结构物的重量以及附加荷载来计算，水平荷载可以根据风荷载、地震荷载等来估算。

而倾覆力矩则是通过对结构物的形状和重心位置进行分析得出。

3.2.2土壤力学特性土壤的力学特性对基础结构的设计具有重要影响。

常用的土壤参数包括土壤的重度、内摩擦角、剪切强度和沉降特性等。

这些参数可以通过现场勘察和实验室试验来确定，进而用于基础结构的计算和分析。

3.2.3基础形式的选择基础形式的选择与土壤的力学特性有关。

常见的基础形式包括浅基础中的连续墩基础、独立墩基础和板基础等。

在选择基础形式时，需要考虑土壤的承载能力、基础尺寸和建筑物的布置等因素。

3.3设计方法浅基础结构的设计方法主要包括极限平衡法和弹性方法。

3.3.1极限平衡法极限平衡法是基于土壤的承载能力进行设计的一种方法。

常见的极限平衡法包括平面内的杆件法和平面内力法。

杆件法主要用于计算水平荷载，而平面内力法则适用于计算倾覆力矩。

3.3.2弹性方法弹性方法是基于弹性理论进行设计的一种方法。

它通过考虑结构和基础之间的相互作用，计算基础的应力和变形。

常用的弹性方法包括弹簧模型法、有限元法和模拟模型法等。

3.4注意事项在进行浅基础结构设计时，需要注意以下几个方面：3.4.1基础尺寸的合理选择。

基础尺寸的选择要根据结构荷载和土壤承载力来确定，以保证基础的稳定性和安全性。

学习内容浅基础结构设计原则*无筋扩展基础设计*墙下条形基础设计*柱下单独基础设计*柱下条形基础内力计算与设计十字交叉条形基础计算筏板基础计算重要知识点地基净反力；基础宽高比；基础高度；底板配筋；基础构造；抗冲切验算；抗弯验算；抗剪验算；弹性地基梁法学习目的浅基础剖面（高度）设计基础配筋计算第三章浅基础结构设计第一节浅基础结构设计原则无筋扩展基础(刚性基础)：采用控制基础宽高比的方法使基础主要承受压应力，并保证基础内产生的拉应力和剪应力都不超过材料强度的设计值。

2. 浅基础结构设计内容浅基础结构设计内容与建造材料及基础类型有关：钢筋混凝土扩展基础：截面设计验算的内容主要包括基础底面尺寸、截面高度和截面配筋等。

基底面积: 由地基承载力、沉降及不均匀沉降要求确定；基础高度：由混凝土的抗剪切、抗冲切条件确定；受力钢筋：配筋量由基础验算截面抗弯能力确定。

1. 浅基础结构受力浅基础受力=上部结构荷载+地基反力两种荷载的共同作用基础截面内力(弯矩、剪力等)3.作用取值与地基反力确定作用（荷载）、地基反力对应于不同的计算目的，取值有区别： 基础底面尺寸确定时，应考虑设计地面以下基础及其上覆土重—采用平均总压力及p max 验算，其中F 、G 为正常使用极限状态下作用的标准组合地基沉降计算时，考虑基础及其上覆土重并扣除原有土重—采用附加压力计算，其中F 、G 为正常使用极限状态下作用的准永久组合基础结构的截面设计(基础高度或板厚确定、配筋计算)，采用不计基础与上覆土重力作用时的地基净反力计算—采用净反力计算，其中F 为承载力极限状态下作用的基本组合F G p A +=0c F G p Aσ+=-F p A =4. 地基反力分布假定基底反力分布假设是基础内力计算的前提，应根据基础形式和地基条件等合理确定：墙下条形基础和柱下单独基础，地基反力宜采用直线分布 柱下条形基础和筏板基础，当地基持力层土质均匀，上部结构刚度较好，各柱距相差不大，柱荷载分布较均匀时，地基反力可认为符合直线分布，基础梁内力可按直线分布法计算 当不满足上述条件时，宜按弹性地基梁法计算5. 设计计算方法简介常规设计法：上部结构与地基基础分离计算的设计方法，一般工程中常用的设计方法。