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基础工程之二浅基础设计浅基础是基础工程中的一种常用设计，适用于土层较浅、荷载较轻的情况。
与深基础相比，浅基础具有施工简单、经济高效的优点，因此在建筑物、桥梁、道路等工程中被广泛采用。
本文将介绍浅基础设计的基本原理、常用类型和设计要点。
一、浅基础设计的基本原理浅基础设计的基本原理是通过承担建筑物或结构荷载的重量，将荷载传递到地下的土层中，并通过合理的尺寸和形状分布荷载到土层中，使得土层的承载能力能够满足建筑物或结构的要求。
基础设计需要考虑以下几个方面：1.土层的性质和承载能力：根据土层的物理性质、力学性质和承载能力，确定基础的类型和尺寸。
2.建筑物或结构的荷载：根据建筑物或结构的重量、使用要求和设计要求，确定基础的尺寸和承载能力。
3.基础的稳定性和安全性：考虑基础在承载荷载时的稳定性和安全性，例如基础的倾覆、沉降和滑动等。
二、浅基础设计的常用类型1.隔离基础：适用于建筑物或结构的单点荷载较大或者荷载分布不均匀的情况。
隔离基础通过承担荷载的重量，将荷载传递到土层中，并将荷载分散到较大的面积上，减小了土层的承载压力。
2.连续基础：适用于建筑物或结构的均布荷载较大的情况。
连续基础是指基础沿建筑物或结构的外周连续分布，通过较大的面积承担荷载，使得土层的承载压力分布均匀。
3.浇注桩基础：适用于土层较深或者承载能力较差的情况。
浇注桩基础是指在土层中钻孔并灌注混凝土形成的桩体，通过桩体的摩擦力和承载力来承担荷载。
三、浅基础设计的要点1.合理选择基础类型和尺寸：根据建筑物或结构的荷载和土层的承载能力，选择合适的基础类型和尺寸。
一般情况下，建筑物的基础厚度不应小于600mm，且基础的宽度和长度应根据荷载情况合理确定。
2.建立合理的荷载计算模型：根据建筑物或结构的重量、使用要求和设计要求，建立合理的荷载计算模型，确保基础可以承受设计荷载的要求。
3.考虑土层的承载能力变化：土层的承载能力受到土壤湿度、季节变化、荷载的作用时间等因素的影响，因此在基础设计中需要考虑这些因素的变化，采取相应的措施以保证基础的稳定性和安全性。
第一章绪论第二章基础工程：研究下部结构物与岩土相互作用共同承担上部结构物所产生各种变形与稳定问题。
持力层：在地基基础设计时，直接承受基础荷载的土层。
（持力层受附加应力影响，随深度增加而减小；当附加应力与自重应力之比满足一定条件时，此时深度为持力层底面）下卧层：承受压力的这一部分为持力层；持力层以下部分为下卧层。
（注：根据承受荷载不同，持力层和下卧层也不同）地基：建筑物的全部荷载都由它地层来承担，受建筑物影响的那一部分地层。
地基可分为：①天然地基：开挖基坑后可以直接修筑基础的地基；②人工地基：不能满足要求而需要事先进行人工处理的地基。
基础：建筑物向地基传递荷载的下部结构。
基础的作用：扩散压力；传递压力；调整地基变形；抗滑或抗倾覆及减振。
基础可分为：①浅基础：指埋深不大的基础（d<5m)；（1）采用常规施工方法修建；大开挖——降水——建造基础——回填土（2）不计基础侧面的摩擦力。
②深基础：对于浅层土质不良，需要利用深处良好地层；（1）采用专门的施工方法和机具建造的基础；（2）计算承载力时需要计入基础侧面的摩擦力。
③深浅结合的基础：桩——筏基础、桩——箱基础。
地基基础设计方案：①天然地基上的浅基础（优先选用）——天然地基②人工地基上的浅基础③天然地基上的深基础④深浅结合的基础（桩-筏基础、桩-箱基础）对地基基础设计的基本要求：①地基承载力要求②地基变形要求③基础强度、刚度、耐久性要求④对坝基，有抗渗要求。
基础分类：地基液化：——液化层常采用原位测试方法来判别。
地震液化在地质上有如下的宏观现象:①喷水冒砂:土体中剩余孔隙水压力所产生的管涌所导致的水和砂在地面上喷出。
②地下砂层液化：地基中某些砂层，在其上虽覆盖有一定厚度的非液化土层，但当地震烈度大于7度时，地下饱和砂层可发生液化，地基的强度降低。
液化土层的判别：影响土层液化的主要因素有振动强度、透水性、密度、粘性、静应力状态等。
当地基内存在如下土层特点时应注意：（1）若土的密度大，振动下体积收缩的趋势小，不易液化。
第三章天然地基上浅基础设计Design on shallowfoundation天然地基上的浅基础设计Shallow foundation on natural groundGB50007-20023.1 浅基础的类型、荷载计算3.2 基础埋置深度的选择3.3 无筋扩展基础设计3.4 扩展基础设计3.5 减轻建筑物不均匀沉降危害的措施地基基础设计计算应满足1、防止地基剪切破坏和丧失稳定性，应具有足够的安全度；2、控制地基的特征变形量，不超过建筑物的地基特征变形允许值，以免引起基础和上部结构的损坏，或影响建筑物的使用功能和外观；3、应满足对基础结构的强度、刚度和耐久性的要求。
两种极限状态要求，即1、承载力极限状态，表示为：p≤fa 2、正常使用极限状态，表示为：s≤[s]地基基础的设计等级设计等级建筑和地基类型重要的工业与民用建筑甲级乙级丙级地基基础的设计内容1、选择基础材料、类型，确定平面布置；2、选择基础埋深，即确定地基持力层；3、确定地基承载力；4、根据地基承载力，确定基底面面积；5、验算持力层承载力；6、验算软弱下卧层承载力；7、按规定需要进行基础沉降验算；8、必要时，验算抗水平稳定性，基础抗拔力、地基渗透变形稳定性；9、基础内力分析和截面计算（构造设计）；10、绘制基础施工图，作施工说明。
§3.1 浅基础的分类、荷载计算§3.1.1浅基础的类型1、天然地基与浅基础DγD浅基础：埋深小于3~5m大于5m，但是小于基础宽度。
两侧（四周）的摩阻力忽略不计。
所以不是简单的深浅概念。
天然地基：理，就能满足设计要求的地基。
2、浅基础的分类1) 按基础埋深分浅基础深基础2) 按基础刚度分无筋扩展基础扩展基础3) 按基础的结构形式分单独基础条形基础筏板基础箱型基础壳型基础Shallow foundation Rigid foundation Spread foundation Mat foundation Pile foundation Individual footing (pad foundation)Strip footing Cross strip footing Box foundation3、按常规设计基础按结构类型1）柱下单独基础:土质较好Individual footing, pad foundationStrip foundation3、按常规设计基础—按材料刚度无筋扩展基础Rigid foundation砖、石、灰土，素混凝土材料抗拉强度很低有基础台阶宽高比适用于6h0砖基础有等高砌法和二一间隔砌法两种,砖、石、砂浆材料的最低强度等级应符合规范的要求。
毛石基础是用未经人工加工的石材和砂浆砌筑而成，能就地取材，价格低，但施工劳动强度大。
毛石基础设计中，基底一般不设混凝土垫层b/2d120120120(a)等高切法无筋扩展基础-Rigid foundation三合土基础是用石灰、砂、碎砖或碎石三合一材料铺设、压密而成。
其体积比一般按1∶2∶4～1∶3∶6配制，灰土基础是用石灰和粘性土混合材料铺设、压密而成。
其体积比常用3∶7或2∶8的比例配制， 荷载较大或位于地下水位以下时，可选用混凝土基础b d bSpread foundation•钢筋混凝土•要满足抗弯,抗剪和抗冲切等结构要求•“宽基浅埋”FF联合基础当为了满足地基土的强度要求，必须扩大基础平面尺寸，与相邻的单个基础在平面上相接甚至重叠时，则可将它们连在一起成为联合基础。
※双柱联合基础设置柱下独立基础时一柱靠近建筑边线二柱间距较小相邻柱基沉降不均，相向倾斜原则：基础底面形心尽可能接近柱主要荷载合力作用点 l h l h4、按弹性地基梁板法设计基础1）墙下单独基础:土质较好Individual footing, pad foundation2）柱下条型基础一般是土质差,两单独基础相连Strip foundation3）十字交叉基础Cross strip footing 柱下:土质更差,或荷载很大,四面基础相连纵向条形基础横向条形基础4）高层建筑筏形基础Mat foundation 土质更差, 满堂基础Mat foundation5）箱形基础Box foundation 有筏、墙和顶板形成箱，整体性更好底板外墙内墙补偿性基础Compensated foundation如果基础具有足够埋深，使得基底的实际压力等于该处原有土体自重应力，即开挖基坑移去的土体重量，补偿了建筑物、基础、覆土全部重量，这样就不会改变地基内原有的应力状态。
故基础和建筑物地下部分具有中空、封闭形式，免去大量回填土，就可以用来补偿上部重量。
σ=−=0p c⋅d−pp0γ6）壳体基础Shell foundation壳体基础适用于水塔、烟囱、料仓和中小型高炉等高耸的构筑物的基础。
3.1.2 荷载计算1、荷载种类永久(恒)荷载:(1)不随时间变化,(2)变化与均值比可以忽略,(3)单调变化并趋于极值。
可变(活)荷载：变化与均值比不可以忽略偶然(特殊)荷载：在结构使用期间不一定出现，一旦出现其值很大，持续时间很短。
荷载计算2、荷载的代表值标准值:为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值，如均值组合值：对于可变荷载，组合超越概率与其出现概率相同频遇值：对于可变荷载，超越概率为规定的较小比率准永久值：对于可变荷载，设计基准期内，其超越的总时间为设计基准期一半的荷载值。
荷载计算3 荷载的设计值＝代表值×分项系数 4 荷载效应上部结构F：结构自重 屋面楼面荷载 活荷载 基础自重G：设计地面高程（内外地面平均值）FFMFHFMH一般为前两种情况，横向力不大，只做校核荷载计算5 荷载组合极限状态设计时，为保证结构可靠性对于同时出现的各种荷载设计值的规定基本组合：承载能力极限状态设计时，永久作 用与可变作用的组合（分项系数） 标准组合：正常使用极限状态设计时，采用标 准值（或组合值）为荷载代表的组合 准永久组合：正常使用极限状态设计时，对于 可变荷载采用准永久值为荷载代表的组合6 荷载取值规定： ①确定基础底面积及埋深时，传至基础底面上的 荷载效应应采用按正常使用极限状态下荷载效应 的标准组合值； ②计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应 应采用按正常使用极限状态下荷载效应的准永久 组合值，且不计入风荷载和地震作用； ③验算地基稳定性时，传至基础底面上的荷载效 应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合 值；但其分项系数均为1.0； ④确定基础高度、内力和验算材料强度时，传至 基础底面上的荷载效应应按承载力极限状态下荷 载效应的基本组合值，采用相应的分项系数。
荷载计算7荷载采用标准组合确定地基承载力n∑ S = S Gk + S Q1k + ψ ci S Qik i=2SGK 永久荷载效应值 SQiK 可变荷载效应值， SQ1K 表示起控制的可变荷载§3.2 基础埋置深度的选择F埋深Gd持力层（受力层）下卧层基础埋深3.2.1 基础埋深的影响1、沉降2、承载力 3、工程造价、施工技术基础d地基埋深基础埋深3.2.2 基础埋深的确定(一）基础埋深确定的基本原则在保证安全可靠前提下,尽量浅埋,省工省 时省料，但是有如下基本要求：1. d大于50cm,表土扰动，植物，冻融，冲蚀 2. 基础顶距离表土大于10cm，保护 3. 桥墩要求在冲刷深度以下（二） 与建筑物有关的要求1. 地下室，地下管道（上下水，煤气电缆）应 在基底以上，便于维修，有无地下室F（二）与建筑物有关的要求2. 新旧相邻建筑物有 一定距离,否则要求支护并且要严格限制支护的水平位移∆H / L≤0.5~1∆HL台北国际金融中心（二）与建筑物有关的要求 3.基础埋深不同时(1) 主楼与裙房 高度不同,分期施工设置后浇带(2) 台阶式相连, 如山坡上的房屋 或者验算边坡稳定性∆H / L≤0.5~1（三）地基及地质水文条件1、地下水位以上,否则开挖降水,费用大扰动2、土层分布情况(1) 浅基础还是深基础(桩基础)(2) 天然还是人工地基(3) 如果是天然地基,基础埋深的确定根据土层分布3、靠近土坡，为确保土坡稳定，满足条件：对于坡高H≤8m，坡角β≤45°，且b≤3m，a≥2.5m时，基础埋深d应符合下列条件时，可以认为已满足稳定要求： 条形基础矩形基础冻胀及冻拔地面隆起(不均匀)翻浆,融陷,强度降低2、冻土•多年冻土（冻结时间≥3年）•季节性冻土3、发生冻胀的条件内因外因4、土的冻胀性•衡量指标平均冻胀率：•冻胀性分类不冻胀弱冻胀冻胀强冻胀特强冻胀5、考虑冻胀的基础埋深d min ＝z d –h max z d ＝z 0·ψzs ·ψzsw ·ψzeψzs 、ψzsw Z 室内地面按02规范z d——设计冻深ψψψ≥10年的实测最大冻深平均值Z0——地区标准冻深：多年实测最大冻结深度的平均值地面开始往下算。
§3.3 浅基础的设计与计算3.3.1 按地基持力层的承载力确定基础底面尺寸基本条件：基底压力的标准值≤修正后承载力的特征值。
