第七章天然地基上浅基础的设计

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。

第七章天然地基上的浅基础第一节概述凡是直接在未加固过的地基上修筑的基础，该地基土能保持其自然形成的土质结构和特性，不需要进行人工加固就具有良好的稳定性，称为天然地基。

当地基土的土质很差，不经过人工加固处理就不能达到设计要求，称为人工地基。

还有局部地基遇到的地基土，如湿陷性黄土、多年冻土、压缩性强的软土等，这些地区均需做特殊的设计和施工，称为特殊地基。

基础可分为两大类：平基和桩基。

平基的地基一般为一平面，即使有些基础建筑在倾斜的岩面上，需要将地基做成台阶状，也属平基之列。

由于浅平基一般是在露天开挖的基坑内直接修筑基础，故有时称按此法施工的基础为明挖基础。

如沉井和沉箱等特殊方法修筑的基础，则称为深平基。

天然地基浅基础埋深浅，结构形式简单，施工方法简便，造价较低，是建筑最常用的基础类型。

图7.1 明挖基础示意图第二节明挖基础的尺寸基础平面形状在矩形或圆端形桥墩中常做成矩形的，圆形桥墩的基础平面形状常做成八角形。

一、基础厚度基础厚度等于基顶高程减去基底高程。

为节省圬工，明挖基础一般做成台阶式，1m 一层，逐层扩大的形式，如图7.2所示。

图7.2当传来的荷载大时，基础要厚些，也就是基础层数多些；当地基承载力大时，基础厚度可薄些，层数少些。

如果设置在岩层上的基础，一般有一层1m 的基础即可。

二、基础平面尺寸第一层基础的平面尺寸，等于墩身底面尺寸加襟边宽度；以下各层的平面尺寸，等于上一层平面尺寸加台阶宽度。

基础顶面边缘到墩台底部边缘的距离，称为基础的襟边宽度，如图7.2 所示。

襟边宽度（台阶宽度）不得小于0.2m,其作用是:（1）考虑基础施工条件差，基础砌成后，其位置会偏移，设置了襟边，墩台就可按正确的定位要求放样，以纠正基础施工所产生的误差。

（2）便于施工操作和搭置浇注墩台所需的模板。

从墩台底部外缘到基础底面外缘的连线与竖线的夹角，常称为基础扩展角，如图7.2中的α，为了保证刚性基础本身有足够的强度，通常限制扩展角α不超过一定的极限值，该极限值称为基础的刚性角，用max α表示。