7. 天然地基上的浅基础设计-靳鹏伟.ppt

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1、第七章 天然地基上浅基础设计,天然地基：没有经过人为加固处理的地基 人工地基：需人工加固的软弱地基,浅基础：5m，用一般方法、工艺施工 深基础：(桩基、沉井)，特殊工艺施工,天然地基,人工地基,深基础,浅基础,方案组合,造价低 易施工 安全合理 技术先进,方案选择,地基基础设计程序：,确定基础埋深 及地基承载力,确定基础底面尺寸,地基变形验算,剖面尺寸确定 结构计算,设计基础资料（建筑设计、工程地质等）,地基基础设计准备资料：,建筑场地地形图； 建筑场地工程地质勘察资料； 设计图纸、使用要求； 荷载与设备布置情况； 建筑材料供应； 施工技术条件。,概 述,地基基础设计步骤：,确定基础底面尺寸（

2、按承载力）； 按规范要求进行地基变形验算； 特殊建筑与场地条件按规范做稳定性验算； 确定基础剖面尺寸，进行基础结构计算； 绘制基础施工图。,结合上部结构、荷载情况综合考虑确定。,选择基础材料和构造形式； 确定基础的埋置深度； 确定地基土承载力特征值；,本章学习要点,本章将主要介绍浅基础的类型与适用 条件，浅基础的设计程序与方法。 重点掌握： 基础埋深确定原则； 基础底面积尺寸计算； 构造与结构设计； 能进行一般多层结构承重墙下毛石、 砼及钢筋砼条形基础的设计； 能进行柱下钢筋砼独立基础设计。,任务一 概述,天然地基,人工地基,基础直接建造在未经加固的天然地基层上,若天然地基很软弱，事先经过人工

3、加固，再修建基础,基础,深基,埋深 5 m,桩基，沉井，地下连续墙,浅基,任务一 概述,地基基础的设计等级,地基基础设计的基本规定,一、地基基础设计等级,建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）规定：（考虑地基、建筑物规模与功能）,甲级：重要的、30层以上高层、体型复杂、 高低层差超10、对沉降有特殊要求、 场地与地质条件复杂等。,乙级：甲、丙以外的工业与民用建筑。,丙级：场地与地基条件简单7层及以下建筑、 次要轻型建筑。,二、地基基础设计规定,所有建筑地基均应满足承载力计算要求； 设计为甲、乙级的建筑均按地基变形设计； 丙级建筑物符合规范要求的可不验算变形； 经常受水平荷载的高层建筑

4、与结构、挡土 墙、斜坡上建筑与构筑物尚应验算稳定性； 基坑工程应进行稳定性验算； 地下水位较浅，有上浮问题，应验算抗浮。,荷载效应组合规定,按地基承载力确定基底面积、埋深及按单桩承载力确定桩数，荷载效应：按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。抗力用承载力特征值。 变形计算：正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不计风载与地震。限值为变形允许值。 计算土压力、地基稳定性时，按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，分项系数为1.0 (即基本组合=标准组合) 。 基础结构计算时，上部结构传来的荷载效应组合与地基反力，按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数(一般基本组合=1.3

5、5*标准组合)。,荷载效应组合规定,正常使用极限状态下荷载效应的标准组合； 正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合； 承载能力极限状态下荷载效应的基本组合； 以上按建筑结构荷载规范规定取值。,承载力极限状态:,正常使用极限状态:,设计极限状态,pkfa,pkmax1.2fa,ss,承载力极限状态 荷载效应标准组合,正常使用极限状态 荷载效应准永久组合,浅基础的类型,概述：,浅基础分类,按材料分类,按构造分类,按受力性能分类,按材料 分类,毛石基础,砼及毛石砼基础,钢筋砼基础,灰土及三合土基础,砖基础,单独基础,按构造 分类,条形基础,联合基础,按受力 性能分类,刚性(无筋扩展)基础,柔性(扩展

6、)基础,十字交叉,筏 形,箱 形,无筋扩展基础（或刚性基础） 由素混凝土、砖、毛石、灰土和三合土等抗压性能好、而抗弯抗剪性能差的材料砌筑而成，通常由台阶的容许宽高比或刚性角控制设计。 钢筋混凝土扩展基础（或柔性基础） 当不便于采用刚性基础或采用刚性基础不经济时采用钢筋混凝土材料做成的基础，如柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础）。,2.1.1 刚性基础构造要求,图2-1,图2.1 刚性基础构造示意 d柱中纵向钢筋直径,砖基础 毛石基础 素混凝土基础 上述基础材料都要符合强 度等级要求 灰土基础 石灰和土（粘性土）按其 体积比3：7或2：8构成 三合土基础 由石灰：砂：碎砖（或碎 石）

7、按1：2：41：3：6配成,刚性角(宽高比)： bi 任一台阶宽度(m); Hi 相应台阶高度(m); tan 台阶宽高比的允许值，参照下述规范表格经验值选用,2.1.1 刚性基础构造要求,刚性基础台阶宽高比允许值,图2.2 砖基础剖面图 （a）“两皮一收”砌法；（b）“二一间隔收”砌法,刚性基础的特点 稳定性好，施工简便 用于6层的民用建筑、荷载较小的桥梁基础及涵洞等； 刚性基础的局限性 当基础承受荷载较大时，用料多、自重大，埋深也加大,2.1.1 刚性基础构造要求,无筋扩展基础,砖基础：低层建筑墙下基础。砌筑方便，强度低抗冻性差。砌法：二一间隔收（1/4砖）。, MU10砖 M5砂浆,大放

8、脚,毛石基础：砌筑较方便，抗冻性好，适于6层及以下墙承重结构。砌法：错缝搭接。, MU20毛石 M5砂浆,每阶两皮,200, 400,砼与毛石砼基础：强度、耐久性和抗冻性均较好，适于荷载大及地下水位以下结构。掺入毛石要求：占体积2030%，尺寸300 。,掺入毛石 节约水泥,柱下砼基础,墙下砼基础,（有筋）扩展基础,（钢筋砼基础）,适用条件： 在砼优点的基础上，更具良好的抗弯和抗剪性能。相同条件下基础高度小，适于荷载大或土质软的情况下采用。,墙下钢筋混凝土条形基础 砌体承重墙体及挡土墙、涵洞下常采用 的基础形式,柱下钢筋混凝土独立基础 建筑物中的柱、桥梁中的墩常用基础形式,结构柱,基础底板配筋

9、,结构柱 配筋,现浇柱下钢筋砼单独基础： 台阶形: 施工支模、浇筑简单，用材相对多。,现浇柱下钢筋砼单独基础： 锥形：受力与用材合理，施工浇注成型较难。,预制柱下钢筋砼单独杯口基础： 分为单支与双支（视柱情况）；低杯口与高杯口。,钢筋砼条形基础： 墙下条形基础：不带肋与带肋 柱下条形基础：带肋,墙,翼板,柱下十字交叉基础,柱,基础底板,梁,筏形基础（板式与梁板式）,梁,柱,底版,箱形基础,柱,顶板,底版,梁,隔板,基础方案的比较与选择,基础设计计算首先是进行方案比较，选择最适合工程实际的基础类型，一般从以下三方面考虑：,满足地基承载力要求：第一功能要求，合理选择持力层、基础埋深，确定基础形式；

10、 满足建筑物变形要求：从建筑物、基础、地基的整体性与共同工作角度出发，根据荷载、地基情况，确定基础结构与构造形式； 满足建筑物使用要求：从建筑物使用功能要求及建筑对地基变形要求考虑，如有地下室时，采用箱形与伐板形基础较为合理。,7.2 基础埋置深度的确定,基础埋置深度： 指设计室外地 坪至基础底面 的距离。,原则：,在满足稳定和变形要求的前提下应浅埋。,一、建筑物用途及基础构造,地下室、设施及设备基础,无筋扩展基础构造要求,基础深埋,二、作用在地基上的荷载大小与性质,荷载大小,选高承载力的作持力层,荷载性质,大,小,承载力合适，宜浅埋,相对比较,水平荷载、上拔力作用,震动荷载,避开细粉砂土层,

11、深埋,影响因素：,三、工程地质条件影响,地基土层组成类型,好,软,(A),(B),A:考虑荷载情况，按最小埋深要求确定；,B:考虑人工地基，按最小埋深要求确定；,(C),C:地基土分为两层，上硬下软:,硬土层厚度满足要求时，尽量浅埋；,硬土层厚度很薄时（ 1/4b)， 按B情况考虑；,硬土层厚度较薄时，可提高室外设计地面。,好,软,D:地基土分为两层，上软下硬:,软土2m,埋于好土上；,软土25m,轻型可浅埋软土上，荷载较大埋于好土层；,软土5m,轻型可浅埋软土上，荷载较大可采用人工地基 浅埋，荷载大应埋于好土层，或选其它基础方案。,(D),(E),地基土层组成类型,E:地基土由若干软硬交替土

12、层组成，根据减少沉降与工程量原则，按上述方法确定。,好,软,？,四、水文地质条件影响,地下水水位,地下水水质,宜在地下水水位以上,防侵蚀性破坏,地下水流动,基坑排水防产生流砂与管涌,五、相邻建筑物影响,L(12)H,H,原基础,新基础埋深相邻的,否则：L(12)H,否则：分段施工；加固。,新基础,六、地基土冻胀和融陷的影响,地基土冻胀性分类,规范将冻胀性分为如下五类：,不 冻 胀,强 冻 胀,弱 冻 胀,特强冻胀,冻 胀,影响因素,土 类 型,含 水 量,地下水位,危害： 降低承载力 不均匀沉降,按冻胀要求确定基础最小埋深,式中,dmin,zd,hmax,zd设计冻深,hmax允许最大残留冻深

13、,z0标准冻深（观测平均值）,h、z实测冻土厚度与地表冻胀量,冻深影响系数（土类、冻胀性、环境）,冻胀性土防冻措施,1.地下水位以上基础侧面用非冻胀性土回填； 2.水下用桩基础或自锚式基础； 3.选地势高、地下水位低、排水好的建筑场地； 4.防止地表水侵入地基，设地上地下排水设施； 5.基础结构设圈梁，控制建筑长高比，增强整体刚度； 6.基础梁下留有土层冻胀的空隙； 7.室外设施、结构与主体结构断开； 8.跨年度施工的建筑及设计采暖的建筑，入冬前采取 防护措施。,7.4 地基承载力,定义：地基土单位面积上承受荷载的能力称为地基承载力 三个问题 地基承载力的基本概念及基本验算 影响地基承载力大小

14、的因素 确定地基承载力的方法,建筑物因地基问题引起破坏的两种主要原因： 基础过大的沉降或沉降差 地基产生滑动破坏,地基承载力设计原则,总安全系数设计原则 容许承载力设计原则，同时满足强度（ps）条件 概率极限状态设计原则,fa（特征值）,建筑地基基础设计规范要求:,pk相应于荷载效应标准组合时基底平均压力 pkmax相应于荷载效应标准组合时基底边缘最大压力 fa 修正后的地基承载力特征值,公路桥涵地基与基础设计规范要求： max基底最大压应力 修正后的地基承载力容许值,地基承载力基本验算,影响因素：,地基土的成因与堆积年代 地基土的物理力学性质 地下水 上部结构情况,确定地基承载力的常用方法：

15、,按土的抗剪强度指标以理论公式计算 按现场载荷试验或其它原位试验确定 按有关规范提供的承载力或经验公式确定,原则：不过分严格，也不随意简化,GB50007(建规)推荐的公式(P1/4) 条件：荷载偏心距e0.033b(b为偏心方向基础边长) fa 由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值； Mb、Md、Mc承载力系数，由jk查规范表； b 基础底面宽度； jk、ck基底下一倍短边宽深度范围内土的内摩擦角 及粘聚力标准值； g 基础底面以下土的重度，水下取浮重度； gm基础埋深范围内各层土的加权平均重度。,1 按地基规范承载力公式确定,2 按土的抗剪强度指标确定,公式 来由 pu地基极限承载力，

16、按魏锡克或汉森等理论公式计算 A与土接触的有效基底面积 A 基底面积,魏锡克公式：,2 按土的抗剪强度指标确定,2 按土的抗剪强度指标确定,汉森 公式：,图2.10,3 按地基载荷试验确定,图2.11 载荷试验示意图（堆载）,规范规定甲级必须进行 该法优点：成果可靠 该法缺点：费时、耗资,3 按地基载荷试验确定,同一土层参加统计的试验点不应少于三点，符合要求后，取该平均值作为地基承载力特征值fak,p-s线有明显比例界限时(密砂、硬土) fak=p1 极限荷载能确定，且pu1.5p1时, 取fak=0.5pu 当不能按上述两点确定(中、高压缩性土的缓变型曲线)，取s/b=0.010.015时对

17、应荷载作为fak,3 按地基载荷试验确定,图2.12 按载荷试验确定地基承载力 (a)低压缩性土；（b）高压缩性土,方法：(1)钻孔，贯入器放入孔底；(2)63.5kg重锤以76cm高度自由下落将贯入器击入土中15cm;(3)记录继续打入30cm的锤击数N,标贯试验得标贯击数N,其他原位测试方法标准贯入试验,图2.13 标准贯入器构造图,其他原位测试 按静力触探试验确定地基承载力,比贯入阻力：,根据比贯入阻力查经验表格或由经验公式计算 确定承载力特征值,图2.14 静力触探示意图,宽度与深度修正条件：b3m, d0.5m； 修正后的地基承载力特征值fa为： fak从载荷试验或其他原位测试、经验

18、值等方法确定的地基承载力特征值 hb、hd分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，查规范表格,承载力的修正（建规）：,当b2m, d3m，且h/b4，则容许承载力为： k1、k2分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，查规范表,承载力的修正（桥规）：,桥规查表确定fa0的步骤：,Dr、N,查表得fa0,IL,定态,前公式,Y,各种地基规范承载力公式区别：,建筑地基规范与公路桥涵地基规范的区别：前者无表，但容许制定地方性经验表格或规范；后者仍然保留全国统一的承载力表格 港口工程地基规范采用极限承载力除以抗力分项系数的方法,Fk地基极限承载力的竖向分力标准值 R抗力分项系数,【 例 题 1 】

19、,某桥梁基础，基础埋置深度(一般冲刷线以下)h5.2m，基础底面短边尺寸b2.6m。地基土为一般粘性土，天然孔隙比e0.85，液性指数IL0.7，土在水面以下的重度(饱和状态)027kNm3。 要求按公路桥涵地基规范： 查表确定地基土的容许承载力； 计算对基础宽度、埋深修正后的地基容许承载力。,【 例 题 2 】,某大学4幢教职工住宅楼，均为6层建筑。经岩土工程勘察结果，该住宅楼地基分为下列4层： 表层为人工填土，层厚1.0m2.7m； 第层为粉土层，层厚0m2.7m； 第层为粉砂层，层厚1.3m2.9m； 第层为粉质粘土，层厚超过6m。 对此粉质粘土层进行了标准贯入试验与轻型动力触探试验等原

20、位测试，并取原状土进行了物理力学性试验。有关试验数据如下表所示 要求：计算此粉质粘土的地基承载力。,粉质粘土层测试数据表,承载力归总表 （多种方法综合确定）,7.5 基础底面尺寸的确定,一、作用在基础上的荷载（标准组合）,室外设计地面,天然地面,室内设计地面,室内外平均标高,Fk,Fk,屋面： 恒载+活载,+,各层结构： 恒载+活载,+,墙柱 自重,+,基础 自重,简化至 平均标高,外墙柱,内墙柱,二、中心荷载作用下的基础,要 求,基底 面积,条形基础：取 l=1m或一个开间为计算单元,矩形基础：取l/b=n(1.02.0),l=nb,方形基础： l=b,pkmax1.2fa,pkfa,三、偏

21、心荷载作用下的基础,设计上一般pmin0,pkmax,pkmin,Fk,Gk,Mk,Vk,要求,偏心荷载下基础底面积确定步骤（试算法）：,1. 假定基础底宽b3m进行承载力修正，初步确定承载力特征值；,2. 按中心受压估算基底面积A0，考虑偏心影响将A0扩大10% 40%；,3. 承载力验算：取l/b=n(1.22.0),pkfa,pkmax1.2fa,7.5.2 软弱下卧层承载力验算,当地基受力层范围内有软弱下卧层时，下卧层顶面的附加应力与自重应力之和不超过下卧层的承载力：,pcz-软弱下卧层顶面处自重应力；,faz-软弱下卧层顶面处经深度 修正后地基承载力特征值。,pz-软弱下卧层顶面附加

22、应力；,p0,pcz,pz,Pz-按压力扩散角法简化计算（合力相等原则）,条形基础：,矩形基础：,p0= pk pc；,pk -基底面平均压力值； pc -基底面处自重应力。,-压力扩散角与 Es1 /Es2 、 z/b有关；,l、b-基础长短边。,【例7.4】柱截面300mm400mm，作用在柱底的荷载标准值：中心垂直荷载700kN，力矩80kNm，水平荷载13kN。其他参数见图7.20。 试根据持力层地基承载力确定基础底面尺寸。,图7.20 例 题 题 图,【 解】 求地基承载力特征值 根据粘性土e0.7， IL0.78,查规范表得：b0.3，d1.6 。 持力层承载力特征值fa(先不考虑

23、对基础宽度进行修正)：, 初步选择基底尺寸 计算基础和回填土重Gk时的基础埋深 d=1/2(1.0+1.3)=1.15m 由公式： 由于偏心不大，基础底面积按20%增大，即 初步选择基底尺寸 A=lb=2.41.6=3.84m2(3.88m2)，且 b=1.6m3m，不需再对fa进行修正。, 验算持力层地基承载力 基础和回填土重 偏心距 满足。,基底最大压应力 ： （满足） 最后，确定该柱基础底面长l=2.4m ，宽b=1.6m。,惯性矩是一个物理量，通常被用作描述一个物体抵抗扭动，扭转的能力。惯性矩的国际单位为(m4)。 I是材料横截面对弯曲中性轴的惯性矩, 截面的抗弯模量W=I/(H/2)

24、 矩形对于中线(垂直于h边的中轴线)的惯性矩：b*h3/12 三角形：b*h3/36 圆形对于圆心的惯性矩：*d4/64 环形对于圆心的惯性矩：*D4*（1-4)/64;=d/D 梯形的惯性矩的计算公式 对其中性轴I=h*h*h(b*b+4ba+a*a)/36(b+a) 中性轴距底面x=h(b+2a)/3(b+a) d4表示d的4次方。,【补充例题1 】某柱下单独基础，荷载与地基情况如图示，试确定基础底面尺寸。,【解】 选择持力层， 如图示。,求修正后的地基 承载力特征值： 假定b3m，则,初步估算基底面积 首先按轴心受压估算 A0,考虑偏心影响，将A0增大18%，则 A=1.18 A0 =1

25、.184.8=5.6 m2 ，,b=1.7m， l=3.4m。,取l/b=2.0得：,验算地基承载力,M=200+150.8=212kNm,pkmax=232.4kPa1.2fa=234.6kPa,pk=(pkmax+ pkmin)/2=167.5kPa fa=195.48kPa,满足要求，故基底尺寸b=1.7m， l=3.4m合适。,软弱下卧层验算,下卧层地基承载力特征值修正,下卧层埋深：d+z=4.8m,下卧层顶面上土的加权平均重度：,pcz=mzdz=17.824.8 =85.5kPa,下卧层顶面处自重应力,下卧层顶面处的附加压力,确定压力扩散角,Es1 /Es2=10/2=5，z/b=

26、1.750.5，则=25,计算基底平均压力和土的自重压力,pk= (Fk +Gk)/A=(800+167.62)/(3.41.7)=167.4kPa,pcz1 = 1d =16 1.3=20.8kPa,验算下卧层承载力 pz + pcz =111.1kPafaz=161.6kPa 满足要求。,【补充例题2】某综合楼370承重外墙，荷载与地基情况如图示，试设计此墙基础。,【解】确定基础类型： 根据上部结构形式、荷载 及地基情况，初步拟设计 为无筋扩展毛石基础，材 料质量要求：,粘土=18.5kN/m3 fak=170kPa w=28% ,wp=18% z0=1.6m （b=0.3、d=1.6）,

27、毛石MU20 砂浆 M5,确定基础最小埋深，选择持力层。 根据地质资料， wwp+9，属强冻账土， 影响系数：zs=1.00(类别)，zw=0.85(冻胀性)， ze=1.00(环境) 冻土允许残留深度： hmax=0.0m 设计冻深： zd = z0zszwze=1.35m,设计要求最小埋深：,选择持力层、确定基础埋深：根据地质条件， 选黏土层为持力层，基础埋深 d=1.70m,求修正后的地基承载力特征值： 假定b3m，则：,确定基底面宽度：取 l=1m,设计取基底宽度：,b=1.8m,确定基础允许宽高比：,pk= (Fk +Gk)/A=197.05kPa200kPa,b2 / H0=tan

28、=1:1.5,基础允许宽高比：,按允许宽高比及构造要求设计基础剖面尺寸： 毛石基础需台阶数： n=(bb0)(2200)=3.575 基础剖面设计为四级台阶：,每阶宽度,b1=115 b2=200 b3=200 b4=200,每阶高度,h=400,验算： 200/400 1/1.5 满足要求,绘基础施工图,要求 s s s地基变形特征值，包括：沉降量、沉降差、倾 斜、局部倾斜。按土力学中的方法计算 s相应的允许地基变形特征值，根据建筑物的结构特征、使用条件和地基土的类别查规范确定,7.6 地基变形验算,基本概念,7.6 地基变形验算,7.6 地基变形验算,建筑物的地基变形允许值,减轻不均匀沉降

29、损害的措施,采用柱下条形、筏形和箱形等结构刚度较大、整体性较好的基础 采用桩基或其他深基础 采用各种地基处理方法 建筑、结构、施工方面的常用措施,7.6 地基变形验算,减轻不均匀沉降损害的建筑措施,建筑体型力求简单 控制建筑物长高比及合理布置纵横墙 设置沉降缝 控制相邻建筑物基础的间距 调整建筑物的局部标高,7.6 地基变形验算,7.6 地基变形验算,减轻不均匀沉降损害的建筑措施,设置沉降缝 (a)(b)适于混合结构房屋 ； (c)适于框架结构房屋,减轻建筑物自重 设置圈梁 减小或调整基底附加压力 上部结构采用非敏感性结构形式,7.6 地基变形验算,减轻不均匀沉降损害的结构措施,图2.27 圈

30、梁截面示意图 （a）钢筋混凝土圈梁； （b）钢筋砖带圈梁,合理安排施工次序 注意施工方法 保持地基土的原状结构,7.6 地基变形验算,减轻不均匀沉降损害的施工措施,7.7 无筋扩展基础设计,2.特点：,抗拉、抗剪强度低，抗压性能相对高。,3.受力与破坏：,倒置短悬臂梁弯拉破坏,4.强度保证：,限制基础台阶宽高比， 增大刚度。,1.材料：,毛石、砼、毛石砼等,5.设计要求：,基础台阶宽高比小于允许宽高比。,允许宽高比：,b2 / H0=tan,基础设计高度：,其值与基底压力、 材料质量有关 见（P109页表格）,砖基础：低层建筑墙下基础。砌筑方便，强度低抗冻性差。砌法：二一间隔收（1/4砖）。,

31、 MU10砖 M5砂浆,大放脚,毛石基础：砌筑较方便，抗冻性好，适于6层及以下墙承重结构。砌法：错缝搭接。, MU20毛石 M5砂浆,每阶两皮,200, 400,无筋扩展基础设计方法与步骤,选择持力层、确定埋深； 确定基底尺寸； 选择材料类型； 首先按允许宽高比要求确定基础理论要求的最小总高度； 按构造要求由基底向上逐级缩小尺寸，确定每一级台阶的宽度与高度。 （一般基础顶面应低于室外地面0.1m，否则应修改尺寸或埋深，允许情况下也可将基础上部做墙体处理。）,【例7.0】某综合楼370承重外墙，荷载与地基情况如图示，试设计此墙基础。,【解】确定基础类型： 根据上部结构形式、荷载 及地基情况，初步

32、拟设计 为无筋扩展毛石基础，材 料质量要求：,粘土=18.5kN/m3 fak=170kPa w=28% ,wp=18% z0=1.6m （b=0.3、d=1.6）,毛石MU20 砂浆 M5,确定基础最小埋深，选择持力层。 根据地质资料， wwp+9，属强冻账土， 影响系数：zs=1.00(类别)，zw=0.85(冻胀性)， ze=1.00(环境) 冻土允许残留深度： hmax=0.0m 设计冻深： zd = z0zszwze=1.35m,设计要求最小埋深：,选择持力层、确定基础埋深：根据地质条件， 选黏土层为持力层，基础埋深 d=1.70m,求修正后的地基承载力特征值： 假定b3m，则：,确

33、定基底面宽度：取 l=1m,设计取基底宽度：,b=1.8m,确定基础允许宽高比：,pk= (Fk +Gk)/A=197.05kPa200kPa,b2 / H0=tan=1:1.5,基础允许宽高比：,按允许宽高比及构造要求设计基础剖面尺寸： 毛石基础需台阶数： n=(bb0)(2200)=3.575 基础剖面设计为四级台阶：,每阶宽度,b1=115 b2=200 b3=200 b4=200,每阶高度,h=400,验算： 200/400 1/1.5 满足要求,绘基础施工图,7.7 扩展基础设计,特点：,抗弯和抗剪性能好,一、扩展基础的 构造要求,（一）现浇柱基础,砼强度等级C20 受力钢筋 直径：

34、10 间距：100200,锥形基础 构造尺寸如图示：,钢筋保护层厚度： 有垫层：35 无垫层：70,阶梯形基础构造尺寸： 每阶高度：300500； 500h900，宜两阶； h900，宜三阶； 尺寸变化宜50倍数。,基础垫层：厚度70； 砼强度等级C10,钢筋锚固、布置等按结构规范要求进行。 （GB500102002）,底板受力钢筋长度取 相应边长的0.9倍， 并交错布置。,h0,la(laE),laE有抗震设防要求时纵向钢筋最小锚固长度。,四角插筋,阶梯形基础施工质量容易保证，优先采用。,柱下钢筋混凝土独立基础当边长2.5m时：,（二）预制杯形基础,50,50,75,杯壁,杯底,构造控制尺寸

35、： 杯口深度 杯壁厚度 杯底厚度 杯壁配筋,双杯口基础： 伸缩缝双柱下用,高杯口基础： 局部基础深埋时用带有短柱的杯形基础。,（三）墙下钢筋砼条形基础,构造尺寸与形式 基础高度250时 采用锥形； 基础高度250时 采用平板式。,横向受力钢筋 直径：816 间距：100300,纵向分布钢筋 8 300,保护层 有垫层35 无垫层70,二、墙下钢筋砼条形基础的 底板厚度和配筋计算,（一）中心受压基础,受力分析 倒置悬臂梁； 受地基净反力作用； 危险截面：墙根部 -面弯矩与剪力最大。,地基净反力： pj 上部结构荷载设计值F 在基底产生的反力。,基础底板厚度确定 基础底板有足够厚度主要用于抵抗剪切

36、破坏。,沿墙长取单位长度1m分析：,上部结构荷载设计值为 F(kN/m)，则： 基底净反力设计值：,pj=F / b,-截面最大剪力：,-截面抗剪要求：,h0基础底板有效高度；,有垫层 h0 =h40 无垫层 h0 =h75,ft砼轴心抗拉强度设计值，N/mm2 ；,hs截面高度影响系数。,h0 800 时,取800 h0 2000 时,取2000,基础底板有效高度,l基础底板计算长度，一般取l=1m；,2. 基础底板配筋计算 基础底板配筋主要用于抵抗弯拉破坏。,-截面弯矩设计值：,基础底板配筋面积,As受力筋面积, mm2 ； fy 钢筋抗拉强度 设计值， N/mm2 。,（二）偏心受压基础

37、,基底压力分布为梯形。,偏心距：e0=M /F,基底最大、最小净反力,将V、M代入 前式中即可。,【补充例7-3】试设计某教学楼370承重外墙钢筋砼基础，荷载标准值Fk=240kN/m，设计值F=300kN/m，埋深1.3m，地基 fa=155kN/m2(修正值)。,选择确定基础材料,【解】,砼：C20 ft=1.1N/mm2 ； 钢筋：HPB235 fy=210N/mm2 ； 垫层：100厚素砼。,确定基底面宽度：取 l=1m,设计取基底宽度：,b=2.0m,确定基础底板厚度,pj=F / b=300/2=150kN/m2,h h0 +40=160+40=200mm,底板厚度：,设计底板厚度

38、取 h=300mm (剖面等厚),h0=250mm,底板配筋计算,基础底板配筋面积,选14 120(As=12831271 mm2)， 分布筋选8300（见上图）。,二、柱下钢筋砼单独基础的 底板厚度和配筋计算,受力与破坏形式分析 倒置悬臂结构； 受地基净反力作用。,第一种破坏形式： 弯曲破坏 危险截面：柱根截面处 抵抗：基础底板下部配筋,抵 抗：基础底板有足够厚度。,冲切破坏角锥体,45,第二种破坏形式：,冲切破坏：从柱根周边开始沿45斜面拉裂， 形成冲切破坏角锥体；,（一）中心受压基础底板厚度,冲切锥体外地基净反力产生的冲切力Fl应小于冲切面上的抗冲切 (砼的轴心抗拉)能力。即：,Fl 0

39、.7hp ft am h0,Fl =pn Al,pn =F/(b l),hp截面高度影响系数；,h800 时取hp =1.0 h2000 时取hp =0.9,Al冲切力作用面积；,Am冲切破坏面水平 投影面积。,(a)当b bc +2 h0时,(b)当bbc +2 h0时,(a)当b bc +2 h0时,(b)当b bc +2 h0时,提示：! 计算方法：试算法 即假定高度，验算； 有变阶时，将上阶 视为下阶的柱子。,（二）中心受压基础底板配筋计算,双向配筋，危险截面在柱边处； 简化计算：基础底 板视为嵌固在柱子 周边的四块梯形悬 臂板组成。,有变阶时，将上阶 视为下阶的柱子， 计算变阶处的弯

40、矩 与配筋量。,、截面弯矩设计值：,、截面配筋面积：,（三）偏心受压基础高度 与配筋计算,偏心距：e0=M /F,基底最大、最小净反力,基础高度计算：,pjmax,pj,上述公式中以,代,基础底板配筋计算：,-截面： 将公式中的pj用pjmax与pj平均值代。,截面： 将公式中的pj用pjmax与pjmin平均值代。,【例7-11】某柱下单独基础，荷载与地基情况如图示，试设计此基础。,【解】选择持力层，如图示。,求修正后的地基 承载力特征值： 假定b3m，则,回顾,初步估算基底面积 首先按轴心受压估算 A0,A=1.15 A0 =1.184.8=5.6 m2 ，取l/b=2.0得,b=1.7m

41、， l=3.4m。,考虑偏心影响，将A0增大18%，则,验算地基承载力,Mk=200+150.8=212kNm,pkmax=232.4kPa1.2fa=234.6kPa,pk=(pkmax+ pkmin)/2=167.5kPa fa=195.48kPa,满足要求，故基底尺寸b=1.7m， l=3.4m合适。,确定基础高度,e0=M /F =212/1000=0.212m,选择确定基础材料,砼：C20，ft=1.1N/mm2 ； 垫层：100厚素砼； 钢筋：HPB235，fy=210N/mm2 。,初步选定基础高度： h=800mm，,h0=h-40=760mm，ac=600mm，bc=400m

42、m。,bc +2 h0=400+1520=1920mm b =1700mm,Fl =pj Al=237.71.0795=256.6kN,Fl 0.7hp ft Am =678.8kN,满足要求,基础底板配筋计算,-截面：,截面：,-截面选14 120(As=12831265 mm2)； 截面选8 150(As=335318 mm2)； 基础配筋见上图。,实际配筋,7.8 钢筋砼梁板式基础简介,一、柱下条形基础,柱下十字交叉基础,柱,梁,翼板,柱下条形基础：指布置成单向或双向的钢筋 混凝土条状基础，也称基础梁； 组成；肋梁、翼板，相当于倒置梁板柱结构； 断面形式：倒T形； 特点：抗弯抗剪能力大；

43、 计算方法：倒置梁法。,柱,基础梁,地基反力,二、（柱下）筏形基础（满堂基础）,筏形基础：钢筋混凝土板式基础； 组成；底板、（基础梁），相当于倒置楼盖 ； 形式：平板式（荷载较小、柱距小且相等）， 梁板式（荷载大且不均、柱距大）； 特点：抗弯抗剪能力大，整体性强，减小基 底压力，抗不均匀沉降； 计算方法：倒楼盖法。,筏形基础（板式与梁板式）,梁,柱,底版,第八节 减少不均匀沉降的措施,一、建筑措施,建筑形体力求简单,平面形状简单,立面高差小,设置沉降缝,设置位置,建筑平面转折部位； 高度或荷载差异大的部位； 长高比大的砌体与框架结构； 地基土压缩性有显著差异处； 结构或基础类型不同处； 分期建

44、造房屋交界处。,设置做法：悬挑式、跨越式、平行式。,悬挑式,跨越式,相邻建筑物间保持一定的净距,控制建筑物标高 根据预估沉降量设置标高，预留净空。,设置要求,结构垂直断开； 缝有足够宽度。,二、结构措施,减轻结构自重（轻型结构与材料）； 加强基础整体刚度； 控制建筑长高比； 设置圈梁与构造柱。,三、施工措施,施工顺序：先高、重，后轻、低， 先主体，后附属； 防止基坑扰动； 基坑边减少堆载。,本章小结,本章将主要介绍浅基础的类型与适用条件， 浅基础的设计程序与方法。,重点内容：,基础埋深确定：,建筑物用途及基础构造； 作用在地基上的荷载 大小与性质； 水文地质条件影响； 相邻建筑物影响； 工程地质条件影响； 地基土冻胀和融陷的影响。,基础底面积尺寸计算：,偏心荷载下基础底面积确定步骤（试算法）：,1. 假定基础底宽b3m进行承载力修正，初步确定承载力特征值；,2. 按中心受压估算基底面积A0，考虑偏心影响将A0扩大10% 40%；,3. 承载力验算：取l/b=n(1.52.0),pkfa,pkmax1.2fa,构造与结构设计：,多层结构承重墙下毛石条形基础的设计,基础设计高度,按允许宽高比及构造 要求设计剖面尺寸。,柱下钢筋砼独立基础设计,按冲切破坏确定基础底板厚度：,Fl 0.7hp ft Am,按弯拉破坏确定基础底板配筋：,