第六章 天然地基上浅基础设计
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天然地基上浅基础的设计例题(zhang)
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。
天然地基上浅基础设计的内容和步骤
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。
天然地基上浅基础的设计
基础类型是影响埋深旳另一种主要原因。对于由砖石材料 砌筑旳刚性基础，因其高度相对较大，若埋深较小则有露旳 可能。所以，基础旳埋深由基础旳构造高度决定。
天然地基上浅基础的设计
对于竖向荷载大、地震力和风力等水平荷载作用 也大旳高层建筑以及其他承受水平荷载作用旳挡土 墙、厂房柱基、烟囱、水塔等构筑物旳基础，则应 加大埋深，以增强土层对基础旳嵌固作用，确保构 筑物旳稳定性。假如基础位于岩石地基之上，基础 埋深则需满足抗滑要求。
天然地基上浅基础的设计
合力偏心矩：
e M 105 67 2.3 F G 1050 3 3.5 2.3 20
天然地基上浅基础的设计 地下室，地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便 于维修 新旧相邻建筑物有一定距离 L/ H=1~2， 不然要求支护，而且要严格限制支护旳水平位移
H L
天然地基上浅基础的设计
2、工程地质和水文地质条件
基础底面应尽量埋于地下水位以上，以防止地下水对基坑 施工旳影响，如必须埋在地下水位下列时，则应采用相应措 施（如基坑排水、坑壁围护等），以确保地基土施工时不受 扰动。地下水对基础材料旳侵蚀作用及防护措施也应充分考 虑。
天然地基上浅基础的设计 基础尺寸旳拟定
初步选择基底尺寸
求地基承载力特征值
验算持力层地基承载力
满足
不满足 重新调整尺寸
验算下卧层地基承载力
满足
不满足 重新调整尺寸
END
天然地基上浅基础的设计
例：某柱下素混凝土基础，作用在设计地面处旳柱荷载设计值、
埋深及地基条件如图所示，柱底荷载原则值为，F 1050kN,
Dmin ＝ z0 t– dfr
z0 原则冻深； dfr 残留冻土层厚度
t 冻深影响系数
天然地基上浅基础的设计
对于竖向荷载大、地震力和风力等水平荷载作用 也大旳高层建筑以及其他承受水平荷载作用旳挡土 墙、厂房柱基、烟囱、水塔等构筑物旳基础，则应 加大埋深，以增强土层对基础旳嵌固作用，确保构 筑物旳稳定性。假如基础位于岩石地基之上，基础 埋深则需满足抗滑要求。
天然地基上浅基础的设计
合力偏心矩：
e M 105 67 2.3 F G 1050 3 3.5 2.3 20
天然地基上浅基础的设计 地下室，地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便 于维修 新旧相邻建筑物有一定距离 L/ H=1~2， 不然要求支护，而且要严格限制支护旳水平位移
H L
天然地基上浅基础的设计
2、工程地质和水文地质条件
基础底面应尽量埋于地下水位以上，以防止地下水对基坑 施工旳影响，如必须埋在地下水位下列时，则应采用相应措 施（如基坑排水、坑壁围护等），以确保地基土施工时不受 扰动。地下水对基础材料旳侵蚀作用及防护措施也应充分考 虑。
天然地基上浅基础的设计 基础尺寸旳拟定
初步选择基底尺寸
求地基承载力特征值
验算持力层地基承载力
满足
不满足 重新调整尺寸
验算下卧层地基承载力
满足
不满足 重新调整尺寸
END
天然地基上浅基础的设计
例：某柱下素混凝土基础，作用在设计地面处旳柱荷载设计值、
埋深及地基条件如图所示，柱底荷载原则值为，F 1050kN,
Dmin ＝ z0 t– dfr
z0 原则冻深； dfr 残留冻土层厚度
t 冻深影响系数
天然地基浅基础ppt课件
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2．在地基中打桩，把建筑物支撑在桩承台上，建筑物的荷载由桩传到地 基深处较为坚实的土层。这种基础叫做桩基础
3 ．把基础做在地基深处在承载力较高的土层上。埋置深度大于5m或大于 基础宽度，在计算基础时应该考虑基础侧壁摩擦力的影响。这类基础叫做深基 础。
地基p基pt精础选类版型
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二、地基的极限状态设计
由砖、砌石、素混凝土和灰土等材料做成满足刚性角要求的基础称为刚性基础。 工作条件：像个倒置的两边外伸的悬臂梁。这种结构受力后，在靠柱边、 墙边或断面高度突然变化的台阶边缘处容易产生弯曲破坏。为了防止弯曲破坏。对 于用砖、砌石、素混凝土和灰土等抗拉性能很差的材料所做成的基础，要求基础 有—定的高度，使弯曲所产生的拉应力不会超过材料的抗拉强度。 控制方法：使基础的外伸长度bt和基础高度h的比值不超过规定的容许比值。
的正常使用，即地基设计实质上是受变形所控制。
ppt精选版
12
承载力特征值的含义与材料强度计算值的内涵完全不一样。首先，地基
土体的承载能力f 值不是土的强度，其值不仅与土的性质有关，而且与荷载 的分布范围以及作用的深度等因素有关；其次，f 值在很大程度上仍然是反
映建筑物对变形的限制。如上所述，地基发生失稳破坏的情况极为少见。变 形验算的实质是控制地基内不要出现过大的塑性区，以免变形迅速发展，导 致地基失稳。由此可见，地基的极限状态分析实际上是以验算变形为核心的 分析。这点与结构的极限分析有所不同。
天然地基上的浅基础
地 基：直接承托建筑物的场地土层。 天然地基：不加处理直接用作建筑物地基的天然土层。 人工地基：经过地基处理后才满足建筑物地基要求的土层。 基 础：建筑物在地面以下的结构部分。 持 力 层：直接与基础底面接触的土层。 下 卧 层：持力层以下的其它土层。 浅 基 础：天然地基上，基础埋置深度小于5m的一般基础
天然地基上的浅基础设计步骤
天然地基上的浅基础设计步骤浅基础设计，听着就让人觉得有点高深，实则没那么复杂，咱们慢慢捋。
大家都知道，基础是建筑物的“根基”，它撑起了整个建筑。
所以啊，设计一个合格的浅基础，简直就是打好基础的“第一步”，也就是决定了上面楼房的“安稳程度”。
说得通俗点儿，基础不稳，楼房摇摇欲坠，想想都让人头皮发麻！天然地基上的浅基础设计都得考虑啥呢？一起来看看。
要了解地基的“脾气”是啥。
咱们都知道，不同地方的土壤性质差异可大了，有的地方松软得像糯米团，有的地方坚硬得像老铁板。
我们得通过现场勘察，搞清楚地基土的承载能力，搞明白这块地方的土到底能不能承得住咱们盖的楼。
一般来说，勘察得做得扎实，给我们提供的数据可得足够靠谱，不然设计的时候瞎猫碰死耗子，到时候后悔可来不及。
通过这些勘察数据，咱们能知道土壤的强度、压缩性、透水性等各个方面的信息，做个“知己知彼”的准备工作。
咱们得确定浅基础的类型。
常见的浅基础有独立基础、条形基础、筏板基础。
简单来说，独立基础就是每个柱子底下都有一个独立的小“垫子”，像是柱子的小床垫；条形基础就是沿着建筑物的外墙或内墙，像是铺了一条长长的“路”；而筏板基础呢，就是把整个建筑的底部都“包围”起来了，就像铺了一张超级大的“床单”，让整个建筑的重量均匀地分布在地基上，避免某个地方受力过大。
根据具体的地基情况、建筑的规模和预算，咱们要选出最适合的类型。
说到这里，咱们还得把负荷考虑进去。
负荷不光是建筑本身的重量，还有可能来自于风、地震这些外部因素。
特别是对于高层建筑，风的影响可不小，得保证设计的基础能承受这些额外的负荷，不然建筑一摇一晃的，谁敢住啊？不过别急，设计的时候会做一个叫“地基承载力验算”的步骤，就是把地基的承载力和建筑的负荷对比，看看是否匹配。
如果有问题，那就得调整设计，确保每一方土都能“承得了重担”。
别忘了，浅基础设计还得考虑土壤的变形特性。
要是土壤特别松软，或者水分变化大，变形剧烈，基础就容易沉降。
清华大学-土力学-基础埋深确定
地面隆起(不均匀) 翻浆,融陷,强度降低
1928-1929 Casagrande 研究了美国北部地基冻胀: 冰深45cm, 冻胀量13cm, =8%~12%增至 60%~110%, 冰透镜达 13cm
Casagrande
陈樑生
基础埋深和尺寸
四 考虑冻结性基础埋置深度
1 冻胀危害及机理 冻胀及冻拔 地面隆起(不均匀) 翻浆,融陷,强度降低
天然地基上的浅基础设计 Shallow foundation in natural ground
GB50007-2011
1 浅基础设计方法 2 基础分类 3 基础埋深确定 4 地基计算－承载力、变形、稳定 5 基础设计 6 基础的抗震验算
作业：浅基础课程设计
天然地基上的round
原地面
h
ze 采暖降低冻胀深度
zd z0
设计冻深 zd＝(z0 -h)
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
4 考虑冻胀的基础埋深
设计冻结深度 zd ＝ z0 zs zw ze
Z0 标准冻深 多年实测最大冻结深度的平均值
受土性和环境因素影响
考虑冻胀性，基础最小埋置深度
dmin ＝ zd - hmax
zd
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
Z0 标准冻深－多年实测最大冻结深度平均值 受土性和环境因素影响
冻胀后地面 h
原地面
z0
z z0 实测冻土厚度 d
设计冻深 zd＝(z0 -h)
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
4 考虑冻胀的基础埋深
设计冻结深度 zd ＝ z0 zs zw ze 表2-11
GB50007-2011
1928-1929 Casagrande 研究了美国北部地基冻胀: 冰深45cm, 冻胀量13cm, =8%~12%增至 60%~110%, 冰透镜达 13cm
Casagrande
陈樑生
基础埋深和尺寸
四 考虑冻结性基础埋置深度
1 冻胀危害及机理 冻胀及冻拔 地面隆起(不均匀) 翻浆,融陷,强度降低
天然地基上的浅基础设计 Shallow foundation in natural ground
GB50007-2011
1 浅基础设计方法 2 基础分类 3 基础埋深确定 4 地基计算－承载力、变形、稳定 5 基础设计 6 基础的抗震验算
作业：浅基础课程设计
天然地基上的round
原地面
h
ze 采暖降低冻胀深度
zd z0
设计冻深 zd＝(z0 -h)
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
4 考虑冻胀的基础埋深
设计冻结深度 zd ＝ z0 zs zw ze
Z0 标准冻深 多年实测最大冻结深度的平均值
受土性和环境因素影响
考虑冻胀性，基础最小埋置深度
dmin ＝ zd - hmax
zd
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
Z0 标准冻深－多年实测最大冻结深度平均值 受土性和环境因素影响
冻胀后地面 h
原地面
z0
z z0 实测冻土厚度 d
设计冻深 zd＝(z0 -h)
考虑冻胀的基础埋深
四 考虑冻结性基础埋置深度
4 考虑冻胀的基础埋深
设计冻结深度 zd ＝ z0 zs zw ze 表2-11
GB50007-2011
简述天然地基上浅基础设计的一般步骤
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。
浅基础设计.ppt
7.2.3 柱下条形基础
1、定义：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，常把若干 柱子的基础连成一条构成柱下条形基础。 2、设置目的：将承受的集中柱荷载较均匀分布到扩 展的条形基础的基础底面积上，减少地基反力，并通 过形成的整体刚度调整可能产生的不均匀沉降。 3、十字交叉条形基础（交梁基础）：当单向条形基 础的底面积仍不能承受上部结构荷载的作用，可以把 纵横柱基础均连在一起，成为十字交叉条形基础。 设置目的：此基础在纵横向均具有一定的刚度，当 地基软弱且两个方向的荷载和土质不均匀时，十字交 叉条形基础具有良好的调整不均匀沉降的能力。
7.2 浅基础的类型
浅基础根据形状和大小可分为：无筋扩展基础（墙下 条形基础、刚性基础、大放脚、墙下砖砌条形基础）， 扩展基础，柱下条形基础，筏形基础，壳体基础。 7.2.1 无筋扩展基础 1、定义：指用砖、毛石、混凝土、毛石混凝土、灰 土和三合土等组成的墙下条形基础或柱下独立基础-----又称刚性基础。 2、特性：抗压性能较好，而抗拉、抗剪性能较差。 主要由于基础材料的性能决定。 3、适用范围：多层民用建筑和轻形工业厂房。 4、设计计算：
7.2.1 无筋扩展基础
2）砖基础是最常见的无筋扩展基础，通常的砌筑方法： “二皮一收”和“二、一间隔收”，但必须保证底层为 二皮砖，即120㎜高，可满足刚性角要求。具体见图7-3。
7.2.2 扩展基础
1、定义：系指柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝 土条形基础。原称之为柔性基础。 2、构造形式： 1）钢筋混凝土独立基础：阶梯形基础、锥形基础、杯 形基础。 2）条形基础：柱下条形基础、墙下条形基础（不带肋 和带肋两种 ）。
7.2.1 无筋扩展基础
2 天然地基上的浅基础
都较理想。由于它承受力矩和剪力的能力较好，因此在相同的 基底面积下可减少基础高度。因此在荷载较大或地基较差的情 况下使用。
二、按基础材料的性能分类
（1）刚性基础 通常由砖、块石、毛石、素混凝土、三合土和灰土
等材料建造的 基础。 可用于六层和六层以下（三合土 基础不宜超过四层）的民用建筑和砌体承重的厂房。
（2）毛石基础 毛石指未经加工凿平的石料。毛石基础所采用的是未风
化的硬质岩石，禁用风化毛石。由于毛石之间间隙较大，如 果砂浆粘结的性能较差，则不能用于多层建筑，且不易于地 下水位以下。但由于毛石基础的抗冻性能较好，北方也有用 来作为7层以下的建筑物基础。
（3）灰土基础 灰土是用石灰和土料配置而成的。石灰以块状为宜，经熟
面压力不超过规定的地基承载力，以保证 地基土不致破坏，即丧失稳定性。同时也 要使建筑物不会产生建筑物不容许的沉降 和沉降差，以满足建筑物的使用要求。
2、确定地基承载力时，应考虑以下因素：
(1)土的物理力学性质 (2) 地基土堆积年代及其成因 (3)地下水 (4)建筑物性质 (5)建筑物基础
对于某一个具体工程来说，往往是其中 一、两种因素起决定性作用，所以在设计 时，必须从实际出发，抓住主要因素进行 分析研究，确定合理的埋置深度。
一、与建筑物有关的条件 包括建筑物的用途，有无地下室、设备
基础和地下设施，基础的型式和构造等。 二、作用在地基上的荷载大小和性质 三、工程地质条件和水文地质条件
之下，使基础产生内力(如：轴力、弯矩、剪力等 )； (2)基础底面的压力又作为地基上的荷载，使地基产
生附加应力和变形。
因此，在设计基础时，不仅要保证基 础足够的强度、刚度和耐久性，还必须同 时满足地基的承载力和稳定性，并把地基 的变形(基础的沉降)限制在允许范围内。
二、按基础材料的性能分类
（1）刚性基础 通常由砖、块石、毛石、素混凝土、三合土和灰土
等材料建造的 基础。 可用于六层和六层以下（三合土 基础不宜超过四层）的民用建筑和砌体承重的厂房。
（2）毛石基础 毛石指未经加工凿平的石料。毛石基础所采用的是未风
化的硬质岩石，禁用风化毛石。由于毛石之间间隙较大，如 果砂浆粘结的性能较差，则不能用于多层建筑，且不易于地 下水位以下。但由于毛石基础的抗冻性能较好，北方也有用 来作为7层以下的建筑物基础。
（3）灰土基础 灰土是用石灰和土料配置而成的。石灰以块状为宜，经熟
面压力不超过规定的地基承载力，以保证 地基土不致破坏，即丧失稳定性。同时也 要使建筑物不会产生建筑物不容许的沉降 和沉降差，以满足建筑物的使用要求。
2、确定地基承载力时，应考虑以下因素：
(1)土的物理力学性质 (2) 地基土堆积年代及其成因 (3)地下水 (4)建筑物性质 (5)建筑物基础
对于某一个具体工程来说，往往是其中 一、两种因素起决定性作用，所以在设计 时，必须从实际出发，抓住主要因素进行 分析研究，确定合理的埋置深度。
一、与建筑物有关的条件 包括建筑物的用途，有无地下室、设备
基础和地下设施，基础的型式和构造等。 二、作用在地基上的荷载大小和性质 三、工程地质条件和水文地质条件
之下，使基础产生内力(如：轴力、弯矩、剪力等 )； (2)基础底面的压力又作为地基上的荷载，使地基产
生附加应力和变形。
因此，在设计基础时，不仅要保证基 础足够的强度、刚度和耐久性，还必须同 时满足地基的承载力和稳定性，并把地基 的变形(基础的沉降)限制在允许范围内。
土力学与地基基础学习情境七设计天然地基上的浅基础
2
确定基础埋置的深度
基础埋置深度 的基本概念 基础埋置深度确 定的原则及条件
基础埋置深度的要求
影响基础埋深的因 素
1.工程地质和水文地质条件 一般情况下，基础应设置在坚实的土层上，而不能设
置在淤泥等软弱土层上。基础最小埋置深度不宜小于500 mm。当表面软弱土层较厚时，可采用深基础或人工地基。 一般基础宜埋在地下常年水位之上，因为地下水易使土的 强度下降，也会使基础产生下沉，而且化学污染还会使基 础受到侵蚀。
1
浅基础的分类 浅基础设计的
一般要求 浅基础设计的基本原
则 浅基础设计步骤
设计浅基础的程序
图7-3 烟囱、水塔、高炉基础 (a)、(b)圆板基础；(c)实体基础；(d)圆环基础
1
设计浅基础的程序
浅基础的分类
浅基础设计的 一般要求
浅基础设计的基本原 则
浅基础设计步骤
2.条形基础 条形基础是指基础长度远远大于其宽度的一种基础形
2
确定基础埋置的深度
基础埋置深度 的基本概念 基础埋置深度确 定的原则及条件
基础埋置深度的要求
影响基础埋深的因 素
当必须埋在地下水位以下时，宜将基础埋置在最低地 下水位以下不小于200 mm处，如图7-5所示。
图7-5 基础埋置深度和地下水位的关系
2
确定基础埋置的深度
基础埋置深度 的基本概念 基础埋置深度确 定的原则及条件
2
确定基础埋置的深度
基础埋置深度 的基本概念
基础埋置深度确 定的原则及条件
基础埋置深度的 要求
影响基础埋深的因 素
1)在满足地基稳定和变形要求的前提下，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0.5 m。
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b b0 2h tan N fa G d N fa G d
（6.9）
2.扩展基础
兰州交通大学博文学院教案
（1）适用范围：上部荷载大，地质环境较差的情形。 （2）构造要求 (3)扩展基础的计算 1）三种基底反力的定义和用途 基底压力： p
N G F Gd A A N G N 0d G d 0d A A
N fa G d
4）比较假设值与实际计算值，若不符合，新宽度代替旧宽度，重复 2）~4）步骤，直 到满足条件。 注：求出宽度后，考虑支模等因素，适当改正宽度值。 2.偏心荷载作用 （1）受到偏心荷载时需要满足以下条件：
p fa pmax 1.2 f a
min pmax
N G M N G 6e (1 ) A W A l M N G 2( F G ) ,a l / 2e 3ba
图 6.3 基底应力验算
条件，继续改变面积，直到合格。 六、软弱下卧层的验算 当基底满足条件时，基底下所有土层都应该满足强度条件，若地基持力层下部存在软 弱土层时，应进行软弱下卧层强度验算，须满足下式：
兰州交通大学博文学院教案
pz pcz f za
（6.6）
式中 pz —软弱下卧层顶面处的附加应力设计值；
对于条形基础，当成平面荷载处理（只向宽度 方向扩散） ， 于是有
pz pz p0b b 2 z tan
图 6.4 附加应力简化计算图
（6.7） （6.8）
p0lb (l 2 z tan )(b 2 z tan )
当软弱下卧层验算不满足是，应考虑增大基础底面积，或进行地基处理，也可改成深 基础。 七、扩展基础设计 1.无筋扩展基础 （1）适用范围：低层建筑。 （2）计算步骤 1）确定基础埋深 2）确定基础宽度 矩形基础： b 条形基础： b 3）基础材料设计 4）刚性角验算
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3.地基基础设计的基本规定 （1）地基基础设计原则 1）承载能力极限状态 对应于结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载大变形。 2）正常使用极限状态 对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限制。 （2）建筑安全等级 根据地基损坏造成建筑物后果，危及人的生命，造成经济损失和社会影响的可能性的 严重性，分为三个安全等级。一级、二级、三级。 （3）地基基础设计三原则： 1）在防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性方面，应具有足够的安全度； 2）应进行必要的地基变形计算； 3）满足对基础结构的强度、刚度和耐久性要求。 二、浅基础的类型 1.浅基础的结构类型 （1）独立基础：框架结构柱基、高炉、烟囱、水塔基础均为独立基础。 （2）条形基础：长宽比大于 10 的基础。 （3）十字交叉基础（双向条形基础） （4）筏板基础：适用于上部荷载大、地基软弱或地下防渗。 （5）箱型基础：适用于高层建筑。 （6）壳体基础：多用于孔型建筑物。 2.浅基础材料类型 （1）砖基础：必须用粘土砖或蒸压灰砂砖，稍湿地基标号不低于 MU10，严寒地区饱 和地基不低于 MU20。砌筑时采用： “二皮一收” ， “二一间隔收” ，以达到刚性角的要求。 （2）石料基础:选用不易风化的硬岩石，厚度不宜小于 150mm，基础用的石料标号不 低于 200~300 号。 （3）灰土基础:常用三七灰土，分层夯实。 （4）混凝土基础:标号常用 C10。 （5）钢筋混凝土基础:最低标号不低于 C15。
pcz —软弱下卧层顶面处自重压力标准值值； f za —软弱下卧层顶面处修正后的地基承载力
设计值。 可采用压力扩散法求附加压力 pz ，基底处的附 加应力 p0 按 （扩散角，可查表确定）向下扩散， 到某一深度 z 时，两个平面上的附加应力总和相等， 于是有：
p0bl pz (l 2 z tan )(b 2 z tan )
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3．浅基础受力类型 （1）刚性基础（无筋扩展 基础） 由砖、毛石、素混凝土及灰 土等材料修建的基础， 称为无筋 扩展基础，旧称刚性基础。 设计原则： 1） 台阶内缘与刚性角相交； 2）符合抗剪强度。 （2）扩展基础 由钢筋混凝土材料建造的基础称为扩展基础，或柔性基础。 三、基础的埋置深度选择 基础埋深指的是从设计地面到基础底面的距离。 埋置深度，实质上是选择基础合适的持力层，即直接支承基础的土层。它直接关系到 地基的可靠性，基础的稳定性、施工难易程度，和造价高低。 总的要求：在满足地基稳定和变形要求前提下，基础应尽量浅埋，但地表往往较松软， 不宜做持力层，所以埋深不得小于 0.5 米，为避免基础遭受外界影响损坏，基础顶面至少 低于设计地面 0.1 米。 基础埋深一般考虑下列几方面因素： 1.建筑物本身情况： （1）建筑物的用途，结构类型； （2）作用于地基上荷载性质和大小； 2.建筑物环境条件： （1）工程地质和水文地质条件； （2）相邻建筑物的影响； （3）地基土的冻胀与融陷影响。 四、地基承载力计算 1.设计原则 （1）总安全系数设计原则：将安全系数作为控制设计的标准: f 我国某些规范也采用，经验不多。
基底附加压力： p0 基底净反力： ps
N A
2）扩展基础底面面积
A N fa G d
4）扩展基础有效高度
h0 1 (bt bt2 C ) 2
（6.11）
式中 bt —柱截面短边 mm；
C —系数，按下式计算：
矩形基础：
2b(l at ) (b bt ) 2 C f 1 0.7 hp t ps
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第六章 天然地基上浅基础设计 一、概述 上部结构、地基与基础是建够一个结构应考虑的三个组成，它们既有各自的要求与内 容，但又是相互联系、相互影响和共有工作的。地基与基础占有特殊重要的地位，这不仅 是它对建筑物的安全使用。工程造价和工程施工有很大的影响，而且由于地基条件复杂、 地基工程属于隐蔽工程，难以监测与维修，如果出现问题，后果是极为严重的。因此必须 遵照设计原则与步骤，进行精心设计与施工。 1.地基基础方案的选择 （1）浅基础与深基础的区别 1）浅基础：埋深不大，一般通过普通的基坑开挖、敞坑排水的施工方法建造，施工条 件和工艺简单，设计时只考虑基底以下土的承载力，不考虑基础侧面土的抗剪强度对地基 承载力的影响，还忽略了基础侧面与土之间的摩擦阻力。 2）深基础：采用特殊的施工方法和施工机具，施工条件比较困难，工艺比较复杂。设 计时要考虑侧壁与土的摩擦阻力对基础的有利作用。 （2）天然地基与人工地基的选择 首选天然地基，也可将地基改良，使用人工地基。 （3）施工方案的选择 根据上部结构条件和工程地质条件，综合考虑工期、施工条件、造价和节约资源等。 首选方案为天然地基上的浅基础。 2.天然地基上浅基础设计的内容和一般步骤： （1）准备资料，包括场地地形图，地质勘察报告，建筑物的平面、立面、剖面，设 备管道布置图以及使用要求，建筑材料供应情况，施工单位设备和技术量等。 （2）选择基础的结构类型和材料； （3）选择持力层，确定合适的基础埋置深度 d； （4）确定地基承载力； （5）根据地基承载力，确定基础底面尺寸； （6）进行必要的变形和稳定性验算； （7）进行基础的结构和构造设计； （8）绘制基础施工图； （9）进行工程预算； （10）编制设计说明书。
其中， e
此时， pmin 0 当偏心过大时， e l / 6 ， pmax （2）计算步骤： 1）先按中心荷载作用下的公式计算基底面积 A1 ； 2）考虑偏心的影响，根据偏心距大小将面积增大 10%~40%，即 A (1.1 ~ 1.4) A1 ；
1 3)计算偏心荷载作用下的基底压力，使得 ( pmax pmin ) f a ， pmax 1.2 f a ，若不符合 2
f a M b b M d m d M c ck
（6.1）
式中 M b ， M d ， M c —承载力系数，通过查表确定；
b —基础底面宽度，大于 6 米时按 6 米取值，Байду номын сангаас于砂土不足于 3 米时按 3 米取值；
ck —基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值。
2）临塑荷载计算
fa pcr N d d N c c K K
f a f ak b (b 3) d m ( d 0.5)
（6.2）
式中 f a —修正后的地基承载力特征值；
f ak —地基承载力特征值；
b ，d —宽度和埋深的承载力修正系数，通过查表确定；
b —基础底面宽度，大于 6 米时按 6 米取值，不足于 3 米时按 3 米取值；
所以：
A
（6.5）
1）独立基础：通常取正方形，即 A b2 ；当地形限制无法取正方形时长宽比和应力 系数表相对应以便于求附加应力和沉降； 2）条形基础：按平面线荷载计算，取单位长度，此时 A b 。
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（2）计算步骤 1）先假定基础宽度，一般初步取 b 3m ，不用进行宽度修正； 2）求宽度修正后的地基承载力特征值 f a ； 3）按下式计算宽度： N 矩形基础： b fa G d 条形基础： b
3.基底压力符合的条件 （1）中心荷载时：
p fa
（6.3）
（2）偏心荷载时：
pmax 1.2 f a
（6.4）
五、基础底面尺寸设计 1.中心荷载作用 （1）基础底面积 取基础底面处诸力平衡:
p fa N f a N fA G fA G dA ( f G d ) A A N fa G d
pu ,国外普遍采用， K
图 6.1 无筋扩展基础合理截面
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（2） 容许承载力设计原则： 将满足强度和变形两个基本要求作为地基承载力控制设计 的标准。 p [ p] ,我国常用，经验丰富。 （3）概率极限状态设计原则：参数统计困难和资料不足，很大程度上凭经验。采用地 基承载力特征值。 2.地基承载力特征值的确定 地基承载力特征值即为在发挥正常使用功能时所允许采用的抗力设计值，实质上就是 地基容许承载力。可由荷载试验或其他原位测试、公式计算，并结合工程实践经验等方法 总和确定。 （1） 荷载试验法 有直线段取临塑荷载处的值为界限荷载， 对于 高压缩性土，没有直线段，此时取沉降量为 （0.01~0.015）倍宽度的沉降量对应的荷载为界 限荷载。故取值时应符合下列规定： 1）有比例界限，取比例界限对应的荷载；
（6.9）
2.扩展基础
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（1）适用范围：上部荷载大，地质环境较差的情形。 （2）构造要求 (3)扩展基础的计算 1）三种基底反力的定义和用途 基底压力： p
N G F Gd A A N G N 0d G d 0d A A
N fa G d
4）比较假设值与实际计算值，若不符合，新宽度代替旧宽度，重复 2）~4）步骤，直 到满足条件。 注：求出宽度后，考虑支模等因素，适当改正宽度值。 2.偏心荷载作用 （1）受到偏心荷载时需要满足以下条件：
p fa pmax 1.2 f a
min pmax
N G M N G 6e (1 ) A W A l M N G 2( F G ) ,a l / 2e 3ba
图 6.3 基底应力验算
条件，继续改变面积，直到合格。 六、软弱下卧层的验算 当基底满足条件时，基底下所有土层都应该满足强度条件，若地基持力层下部存在软 弱土层时，应进行软弱下卧层强度验算，须满足下式：
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pz pcz f za
（6.6）
式中 pz —软弱下卧层顶面处的附加应力设计值；
对于条形基础，当成平面荷载处理（只向宽度 方向扩散） ， 于是有
pz pz p0b b 2 z tan
图 6.4 附加应力简化计算图
（6.7） （6.8）
p0lb (l 2 z tan )(b 2 z tan )
当软弱下卧层验算不满足是，应考虑增大基础底面积，或进行地基处理，也可改成深 基础。 七、扩展基础设计 1.无筋扩展基础 （1）适用范围：低层建筑。 （2）计算步骤 1）确定基础埋深 2）确定基础宽度 矩形基础： b 条形基础： b 3）基础材料设计 4）刚性角验算
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3.地基基础设计的基本规定 （1）地基基础设计原则 1）承载能力极限状态 对应于结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载大变形。 2）正常使用极限状态 对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限制。 （2）建筑安全等级 根据地基损坏造成建筑物后果，危及人的生命，造成经济损失和社会影响的可能性的 严重性，分为三个安全等级。一级、二级、三级。 （3）地基基础设计三原则： 1）在防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性方面，应具有足够的安全度； 2）应进行必要的地基变形计算； 3）满足对基础结构的强度、刚度和耐久性要求。 二、浅基础的类型 1.浅基础的结构类型 （1）独立基础：框架结构柱基、高炉、烟囱、水塔基础均为独立基础。 （2）条形基础：长宽比大于 10 的基础。 （3）十字交叉基础（双向条形基础） （4）筏板基础：适用于上部荷载大、地基软弱或地下防渗。 （5）箱型基础：适用于高层建筑。 （6）壳体基础：多用于孔型建筑物。 2.浅基础材料类型 （1）砖基础：必须用粘土砖或蒸压灰砂砖，稍湿地基标号不低于 MU10，严寒地区饱 和地基不低于 MU20。砌筑时采用： “二皮一收” ， “二一间隔收” ，以达到刚性角的要求。 （2）石料基础:选用不易风化的硬岩石，厚度不宜小于 150mm，基础用的石料标号不 低于 200~300 号。 （3）灰土基础:常用三七灰土，分层夯实。 （4）混凝土基础:标号常用 C10。 （5）钢筋混凝土基础:最低标号不低于 C15。
pcz —软弱下卧层顶面处自重压力标准值值； f za —软弱下卧层顶面处修正后的地基承载力
设计值。 可采用压力扩散法求附加压力 pz ，基底处的附 加应力 p0 按 （扩散角，可查表确定）向下扩散， 到某一深度 z 时，两个平面上的附加应力总和相等， 于是有：
p0bl pz (l 2 z tan )(b 2 z tan )
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3．浅基础受力类型 （1）刚性基础（无筋扩展 基础） 由砖、毛石、素混凝土及灰 土等材料修建的基础， 称为无筋 扩展基础，旧称刚性基础。 设计原则： 1） 台阶内缘与刚性角相交； 2）符合抗剪强度。 （2）扩展基础 由钢筋混凝土材料建造的基础称为扩展基础，或柔性基础。 三、基础的埋置深度选择 基础埋深指的是从设计地面到基础底面的距离。 埋置深度，实质上是选择基础合适的持力层，即直接支承基础的土层。它直接关系到 地基的可靠性，基础的稳定性、施工难易程度，和造价高低。 总的要求：在满足地基稳定和变形要求前提下，基础应尽量浅埋，但地表往往较松软， 不宜做持力层，所以埋深不得小于 0.5 米，为避免基础遭受外界影响损坏，基础顶面至少 低于设计地面 0.1 米。 基础埋深一般考虑下列几方面因素： 1.建筑物本身情况： （1）建筑物的用途，结构类型； （2）作用于地基上荷载性质和大小； 2.建筑物环境条件： （1）工程地质和水文地质条件； （2）相邻建筑物的影响； （3）地基土的冻胀与融陷影响。 四、地基承载力计算 1.设计原则 （1）总安全系数设计原则：将安全系数作为控制设计的标准: f 我国某些规范也采用，经验不多。
基底附加压力： p0 基底净反力： ps
N A
2）扩展基础底面面积
A N fa G d
4）扩展基础有效高度
h0 1 (bt bt2 C ) 2
（6.11）
式中 bt —柱截面短边 mm；
C —系数，按下式计算：
矩形基础：
2b(l at ) (b bt ) 2 C f 1 0.7 hp t ps
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第六章 天然地基上浅基础设计 一、概述 上部结构、地基与基础是建够一个结构应考虑的三个组成，它们既有各自的要求与内 容，但又是相互联系、相互影响和共有工作的。地基与基础占有特殊重要的地位，这不仅 是它对建筑物的安全使用。工程造价和工程施工有很大的影响，而且由于地基条件复杂、 地基工程属于隐蔽工程，难以监测与维修，如果出现问题，后果是极为严重的。因此必须 遵照设计原则与步骤，进行精心设计与施工。 1.地基基础方案的选择 （1）浅基础与深基础的区别 1）浅基础：埋深不大，一般通过普通的基坑开挖、敞坑排水的施工方法建造，施工条 件和工艺简单，设计时只考虑基底以下土的承载力，不考虑基础侧面土的抗剪强度对地基 承载力的影响，还忽略了基础侧面与土之间的摩擦阻力。 2）深基础：采用特殊的施工方法和施工机具，施工条件比较困难，工艺比较复杂。设 计时要考虑侧壁与土的摩擦阻力对基础的有利作用。 （2）天然地基与人工地基的选择 首选天然地基，也可将地基改良，使用人工地基。 （3）施工方案的选择 根据上部结构条件和工程地质条件，综合考虑工期、施工条件、造价和节约资源等。 首选方案为天然地基上的浅基础。 2.天然地基上浅基础设计的内容和一般步骤： （1）准备资料，包括场地地形图，地质勘察报告，建筑物的平面、立面、剖面，设 备管道布置图以及使用要求，建筑材料供应情况，施工单位设备和技术量等。 （2）选择基础的结构类型和材料； （3）选择持力层，确定合适的基础埋置深度 d； （4）确定地基承载力； （5）根据地基承载力，确定基础底面尺寸； （6）进行必要的变形和稳定性验算； （7）进行基础的结构和构造设计； （8）绘制基础施工图； （9）进行工程预算； （10）编制设计说明书。
其中， e
此时， pmin 0 当偏心过大时， e l / 6 ， pmax （2）计算步骤： 1）先按中心荷载作用下的公式计算基底面积 A1 ； 2）考虑偏心的影响，根据偏心距大小将面积增大 10%~40%，即 A (1.1 ~ 1.4) A1 ；
1 3)计算偏心荷载作用下的基底压力，使得 ( pmax pmin ) f a ， pmax 1.2 f a ，若不符合 2
f a M b b M d m d M c ck
（6.1）
式中 M b ， M d ， M c —承载力系数，通过查表确定；
b —基础底面宽度，大于 6 米时按 6 米取值，Байду номын сангаас于砂土不足于 3 米时按 3 米取值；
ck —基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值。
2）临塑荷载计算
fa pcr N d d N c c K K
f a f ak b (b 3) d m ( d 0.5)
（6.2）
式中 f a —修正后的地基承载力特征值；
f ak —地基承载力特征值；
b ，d —宽度和埋深的承载力修正系数，通过查表确定；
b —基础底面宽度，大于 6 米时按 6 米取值，不足于 3 米时按 3 米取值；
所以：
A
（6.5）
1）独立基础：通常取正方形，即 A b2 ；当地形限制无法取正方形时长宽比和应力 系数表相对应以便于求附加应力和沉降； 2）条形基础：按平面线荷载计算，取单位长度，此时 A b 。
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（2）计算步骤 1）先假定基础宽度，一般初步取 b 3m ，不用进行宽度修正； 2）求宽度修正后的地基承载力特征值 f a ； 3）按下式计算宽度： N 矩形基础： b fa G d 条形基础： b
3.基底压力符合的条件 （1）中心荷载时：
p fa
（6.3）
（2）偏心荷载时：
pmax 1.2 f a
（6.4）
五、基础底面尺寸设计 1.中心荷载作用 （1）基础底面积 取基础底面处诸力平衡:
p fa N f a N fA G fA G dA ( f G d ) A A N fa G d
pu ,国外普遍采用， K
图 6.1 无筋扩展基础合理截面
兰州交通大学博文学院教案
（2） 容许承载力设计原则： 将满足强度和变形两个基本要求作为地基承载力控制设计 的标准。 p [ p] ,我国常用，经验丰富。 （3）概率极限状态设计原则：参数统计困难和资料不足，很大程度上凭经验。采用地 基承载力特征值。 2.地基承载力特征值的确定 地基承载力特征值即为在发挥正常使用功能时所允许采用的抗力设计值，实质上就是 地基容许承载力。可由荷载试验或其他原位测试、公式计算，并结合工程实践经验等方法 总和确定。 （1） 荷载试验法 有直线段取临塑荷载处的值为界限荷载， 对于 高压缩性土，没有直线段，此时取沉降量为 （0.01~0.015）倍宽度的沉降量对应的荷载为界 限荷载。故取值时应符合下列规定： 1）有比例界限，取比例界限对应的荷载；