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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)。
天然地基上浅基础的设计例题一、地基承载力计算【例题3-1】某粘土地基上的基础尺寸及埋深如例图3-1所示，试按强.7=035+=+⨯20+061675.kPa.15112.3.35二、地基承载力验算（基底尺寸确定）【例题3-2】试确定例图3-2所示某框架柱下基础底面积尺寸。
212~5.90.22075.2241600)4.1~1.1()4.1~1.1(75.22475.24200)5.02(5.160.1200)5.0(mdf F A kPa d f f G a k m d ak a =⨯-⨯=-==+=-⨯⨯+=-+=γγη由于力矩较大，底面尺寸可取大些，取b=3.0m ，l =4.0m 。
（2）计算基底压力kPaWM P P kPad blF P kk k G k k 8.358.3106/4321208603.1733.1732204316002minmax =⨯⨯+±=±==⨯+⨯=+=γ（3）验算持力层承载力不满足KPaKPa f KPa P KPaf KPa P a k a k 8.2698.2242.12.18.3108.2243.173max =⨯=>==<=（4）重新调整基底尺寸，再验算，取=l 4.5mkPaf kPa P P kPa f KPa P a k k a k 2.2692.11.2676.1085.1586/5.4321208608.2245.1582205.4316002max =<=+=⨯⨯++==<=⨯+⨯=则所以 取b=3.0m ，l =4.5m ，满足要求。
对带壁柱的条形基础底面尺寸的确定，取壁柱间距离l 作为计算单元长度（图3-16）。
通常壁柱基础宽度和条形基础宽度一样，均为b ；壁柱基【例题3-3】 某仓库带壁柱的墙基础底面尺寸如例图3-3所示，作用于基底形心处的总竖向荷载kNG F k k 420=+，总力矩mkN M k⋅=30，持力层土修正后的承载力特征值kPaf a120=，试复核承载力是否满足要求。
简述天然浅基础设计的一般步骤
天然浅基础设计的一般步骤如下：
1.充分掌握拟建场地的工程地质条件和地质勘察资料。
2.根据上部结构形式、荷载大小、地基土性质，选择基础的结构形式、材料并进行平面布置。
3.确定基础的埋置深度。
4.确定地基承载力特征值。
5.根据基础顶面荷载值及持力层地基承载力，初步计算基础底面尺寸。
6.若地基持力层下部存在软弱土层，则需验算软弱下卧层的承载力。
7.进行必要的地基变形验算，使地基的沉降不致引起结构损坏、建筑倾斜与开裂。
8.按基础材料强度决定基础剖面形状和各部分的尺寸，必要时应进行基础结构设计和构造设计。
9.绘制基础施工图，并提出必要的技术说明。
以上是天然浅基础设计的一般步骤，具体设计过程中可能会根据工程实际情况有所调整。
简述天然地基上浅基础设计的一般步骤
天然地基上浅基础设计是对地基进行改善工程的必备步骤，主要是在建筑物的设计过程中做出一定的处理，以确保建筑物的稳定性和支撑性。
一般步骤包括：
一、准备工作
1.进行地基观察与诊断，观察地基的状况，对其进行诊断并分析，以了解地基条件。
2.土、岩综合检测，对土、岩样本进行综合检测，以确定其物理力学性质，为地基改造提供基础依据。
3.综合考虑地下水位的影响，搜集有关地下水位的信息，考虑地下水位的变化，以确定紧凑度和降水管理的大致原则。
二、总体设计
1.分析建筑物的地基要求，确定设计的地基正拉内力，以及建筑物所能承受的最大应力。
2.确定地基控制原则，根据地下水位和地基极限状态条件，确定地基改造主动及限制原则。
3.确定地基改造方案，根据地基条件和建筑要求，确定地基改造方案，设计浅基础尺寸、位置、结构及施工流程等。
三、施工安全
1.施工前进行安全评估，进行安全绩效监测，研究及汇总施工活动及非活动环境，以确保施工安全性高。
2.安全措施，制定安全管理制度，对施工活动及环境进行详细的控制；设置安全警戒防护措施，以及安全鉴定措施等，以防止施工时出现安全隐患。
四、金属薄板处理工程
1.破坏强度检测，手段进行金属薄板破坏强度测试，以确保其质量。
2.金属薄板成形，确定金属薄板安装位置和支护方法，按规定的形状进行金属薄板的成形。
3.安装监测，以金属薄板的接触压力及偏转角度作为参数，监测金属薄板安装过程安全性，防止因安装不当出现损坏。
以上便是天然地基上浅基础设计的一般步骤，这些步骤虽然并不复杂，但是却至关重要，对于建筑物的稳定性和支撑性有重要。
天然地基上浅基础设计第一节基础设计的原则一、一般原则1.地基应有足够的强度、刚度和耐久性。
2.地基应有足够的强度和稳定性。
3.基础沉降量应小于地基的允许变形值。
二、地基变形特征及允许变形值地基变形特征可分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。
在计算地基变形时，应符合下列规定：1.由于建筑地基不均匀、荷载差异很大、体型复杂等因素引起的地基变形，对于砌体承重结构应由局部倾斜控制；对于框架结构和单层排架结构应由相邻柱基的沉降差控制；对于多层或高层建筑和高耸结构应由倾斜值控制；2.在必要情况下，需要分别预估建筑物在施工期间和使用期间的地基变形值，以便预留建筑物有关部分之间的净空，考虑连接方法和施工顺序。
此时，一般建筑物在施工期间完成的沉降量，对于砂土可认为其最终沉降量已基本完成80%以上，对于低压缩粘性土可认为已完成最终沉降量的50%-80%，对于中压缩粘性土可认为已完成20%-50%,对于高压缩粘性土可认为已完成5%-20%。
建筑物的地基变形允许值，可按表5.3.4规定采用。
对表中未包括的其他建筑物的地基变形允许值，可根据上部结构对地基变形的适应能力和使用上的要求确定。
建筑物的地基变形允许值表5.3.424<H g≤60 60<H g≤100 H g>1000.003 0.0025 0.002体型简单的高层建筑基础的平均沉降量(mm)200高耸结构基础的倾斜H g≤2020<H g≤5050<H g≤100100<H g≤150150<H g≤200200<H g≤2500.008 0.003 0.006 0.005 0.004 0.002高耸结构基础的沉降量(mm)H g≤100100<H g≤200200<H g≤250400 300 200注：1.本表数值为建筑地基实际最终变形允许值;2.有括号者仅适用于中压缩性土；3.l为相邻柱基的中心距离(mm)；H g为自室外地面起算的建筑物高度(m);4.倾斜指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；5.局部倾斜指砌体承重结构沿纵向6-10m内基础两点的沉降差与其距离的比值。
三、地基设计的规定根据地基复杂程度,建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使作的程度,将地基础设计分为三个设计等级,设计时应根据具体情况,按表3.0.1选用.地基基础设计等级表3.0.1根据建筑物地基基础设计等级及长期荷载作用下地基变形对上部结构的影响程度,地基基础设计应符合下列规定:1.所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定;当轴心荷载作用时p k≤f a式中p k--相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值；f a--修正后的地基承载力特征值。
当偏心荷载作用时，应同时符合以下两式要求：p k≤f a；p kmax≤1.2f ap kmax--相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最大压力值。
2.所有建筑物为甲级,乙级的建筑物,均应按地基变形规定;3.表3.0.2所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算,如有下列情况时,仍应作变形验算;1)地基承载力标准值小于130kPa,且体型复杂的建筑；2)在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，引起地基产生过大的不均匀沉降时；3)软弱地基上的相邻建筑如距离过近，可能发生倾斜时；4)相邻建筑距离过近,可能发生倾斜;5)地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成时。
4.对经常受水平荷载作用的高层建筑和高耸结构，以及建造在斜坡上的建筑物和构筑物，尚应验算其稳定性。
5.基坑工程应进行稳定验算;6.当地下水埋藏较浅,建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时,尚应进行抗浮验算.可不作地基变形计算设计等级为丙级的建筑物范围表3.0.21.地基主要受力层系指条形基础底面下深度为3b(b为基础底面宽度)，独立基础下为1.5b,且厚度均不小于5m的范围(二层以下一般的民用建筑除外)；2.地基主要受力层中如有承载力标准值小于130kPa的土层时，表中砌体承重结构的设计，应符合本规范第七章的有关要求；3.表中砌体承重结构和框架结构均指民用建筑，对于工业建筑可按厂房高度、荷载情况折合成与其相当的民用建筑层数；4.表中吊车额定起重量、烟囱高度和水塔容积的数值系指最大值。
地基基础设计等级表3.0.1地基基础设计时,所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值应按下列规定:地基基础设计时,所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值应按下列规定:1.按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时,传至基础或承台底面上的荷载应应按正常使用极限状下荷载效应标准组合.相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值.2.计算地基变形时，传至基础底面上的荷载应按长期效应组合，不应计入风荷载和地震作用.相应的限值应为地基变形允许值.3.计算挡土墙的土压力、地基稳定及滑坡推力时，荷载应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分项系数均为1.0.4.在确定基础或桩台高度,支挡结构截面,计算基础或支挡结构内力,确定配筋和验算材料强度时,上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力,应按承载能力级限状态下荷载效应的基本组合,采用相应的分项系数.当需要验算裂缝宽度时,应按正常使用极限状态荷载效应标准组合.5.基础设计安全等级,结构设计使用年限,结构重要性系数应按有关规范的规定采用,但结构重要性系数γ0不应小于1.0.四、基础设计的步骤1.选择基础类型和材料；2.选择基础埋置深度；3.确定地基承载力特征值（假定基础宽度小于3米）；4.确定基础底面尺寸，必要时进行软弱下卧层验算；5.验算地基的变形；6.验算地基的稳定性；7.确定基础的剖面尺寸，进行基础结构计算；8绘制基础施工图，并编写说明。
第二节基础的类型一、无筋扩展基础non-reinforced spread foundation（刚性基础）由砖,毛石,混凝土或毛石混凝土,灰土和三合土等材料组成的,且不需配置钢筋的墙下条形基础或柱下独立基础.无筋扩展基础适用于多层民用建筑和轻型厂房。
二、扩展基础spread foundation（柔性基础）将上部结构传来的荷载,通过向侧边扩展成一定底面积,使作用在基底的压应力等于或小于地基土的允许承载力,而基础内部的应力应同时满材料本身的强度要求,这种起到压力扩散作用的基础称为扩展基础.包括墙下条形基础、柱下独立基础。
三、柱下条形基础、筏板基础、箱形基础、壳体基础、桩基础第三节基础埋深的选择基础埋深是指基础底面到室外设计地面的距离，基础埋深的选择实质上就是确定持力层的位置。
基础的埋置深度,应按下列条件确定： 1. 工程地质和水文地质条件；2. 建筑物的用途,有无地下设施,基础和形式和构造；；3. 相邻建筑物的基础埋深；4. 作用在地基上的荷载大小和性质；5.地基土冻胀和融陷的影响.一、工程地质条件从工程地质条件出发，选择合适的持力层是确定基础埋深的一个重要因素，应优先考虑将基础埋置在承载力高、压缩性较低的土层上，而且应考虑尽量将基础埋得浅一些。
当上层土软弱而下层土承载力高时，应视软土层的厚度决定埋深。
若软土层较薄，可将基础置于下面较好的土层上；若软土层较厚，可考虑采用桩基础、深基础或人工地基。
二、地下水的影响若遇地下水，基础宜埋置在地下水位以上,当必须埋在地下水位以下时,应采取地基土在施工时不受扰动的措施（施工排水）。
对有侵蚀性的地下水，应对基础采取保护措施。
当基础埋置在易风化的岩层上,施工时应在基坑开挖后立即铺筑垫层三、建筑物的用途,有无地下设施,基础和形式和构造在满足地基稳定和变形要求的前提下,基础宜浅埋,当上层地基的承载力大于下层土时,宜利用上层土作持力层.除岩石地基外,基础埋深不宜小于0.5m。
如果基础露出地面也易受到各种侵蚀的影响，则要求基础顶面应低于室外设计地面至少0.1m。
高层建筑筏形和箱形基础的埋置深度应满足地基承载力,变形和稳定性要求.在抗震设防区,除岩石地基外,天然地基上的箱形和筏形基础其埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15;桩箱或桩筏基础的埋置深度(不计桩度)不宜小于建筑物高度的1/18~1/20.位于岩石地基上的高层建筑,其基础埋深应满足抗滑要求.四、相邻建筑物的基础埋深当有相邻建筑物时,新建建筑物的基础埋深不宜大于原有建筑基础.当埋深大于原有的建筑物时,两基础间应保持一定净距,其数值应根据原有的建筑荷载大小,基础形式和土质情况确定.当上述要求不能满足时,应采取分段施工,设临时加固支撑,打板桩,地下连续墙等施工措施,或加固原有的建筑物基础.五、作用在地基上的荷载大小和性质不同建筑物的基础所受荷载大小不同，甚至相差很大。
同一土层，对于荷载小的基础，可能是很好的持力层，对于荷载大的基础来说，则不适宜作为持力层，需另行确定。
对承受较大水平荷载的基础，为保持稳定性，基础埋深应加大。
六、地基土冻胀和融陷的影响确定基础埋深应考虑地基的冻胀性.地基的冻胀性类别应根据冻土层的平均冻胀率η的大小,按规范（GB50007-2002）附录G.0.1查取.地基土的冻胀性分类表G.0.13.塑性指数大于22时,冻胀性降低一级;4.粒径小于0.005mm的颗粒含量大于60%时,为不冻胀土;5.碎石类土当填充物大于全部质量的40%时,其冻胀性按充填物土的类别判断;6.碎石土,砾砂,粗砂,中砂(粒径小于0.075mm颗粒含量不大于15%),细砂(粒径小于0.075mm颗粒含量不大于10%)均按不冻胀考虑.季节性冻土地基的设计冻深z d应按下式计算:z d=z0.ψzs.ψzw.ψze式中 z d---设计冻深，若当地有多年实测资料时,也可:z d=h'-△z,h'和△z分别为实测冻土层的厚度和地表冻胀量；z0---标准冻深，系采用在地表平坦,裸露,城市之外的空旷场地中不少于10年实测最大冻深的平均值.当无实测资料时,按本规范附录F采用；ψzs---土的类别对冻深的影响系数,按表5.1.7-1；ψzw---土的冻胀性对冻深的影响系数,按表5.1.7-2；ψze---环境对冻深的影响系数,按表5.1.7-3土的类别对冻深的影响系数表5.1.7-1土的冻胀性对冻深的影响系数表5.1.7-2环境对冻深的影响系数表5.1.7-3当建筑基础底面之下允许有一定厚度的冻土层,可用下式计算基础的最小埋深:d max=z d-h max式中h max---基础底面下允许残留冻土层的最大厚度,按规范附录G.0.2查取.当有充分依据时,基底下允许残留冻土层厚度也可根据当地经验确定建筑基底下允许残留冻土层厚度h max(m)表G.0.21.本表只计算法向冻肛力,如果基侧存在切向冻胀,应须采取防切向力措施;2.本表不适用宽度小于0.6m的基础,矩形基础可取短边尺寸按方形基础计算.3.表中数据不适用于淤泥,淤泥质土和欠固结土.4.表中基底平均压力数值为永久荷载标准值乘以0.9,可以内插.在冻胀,强冻胀,特强冻胀地基上,应采用下列防冻害措施:1.对在地下水位以上的基础,基础侧面应回填非冻胀性的中砂或粗砂,其厚度不应小于10cm.对在地下水位以下的基础,可采用桩基础,自锚式基础(冻土层下有扩大板或扩底短桩)或采取其他有效措施.2宜选择地势高、地下水位低、地表排水良好的建筑场地。
