注册岩土系列7——浅基础

浅基础

第一章浅基础的方案选用与比较大纲要求：

了解：各种类型浅基础的传力特点、

构造特点和适用条件；

掌握：浅基础方案选用和方案比较的

方法。

?第一节各类浅基础的受力特性与结构特点?一、基础及浅基础

?

基础——建筑物的地下部分，将上部结构荷载传递给地基土（岩）。

?

浅基础——通常认为埋深小于5m ，或小于基础最小宽度(独立基础和条基)，且只需普通的施工方法（挖槽、排水）就可建造的基础。浅基础计算时不考虑侧面摩擦力。?二、浅基础的类型

?（1）独立基础；（2）条形基础；

?（3）联合基础（十字交叉条形基础）；?

（4）筏板基础；（5）箱形基础

图1-1a 图1-1b 图1-2a 图1-2b

图1-3

a,b 平板式

c,d 梁板式

图1-4

图1-5

三、受力特性及构造特点

浅基础按受力特性可分为无筋扩展基础与扩展基础（钢筋砼柔性基础）

1. 无筋扩展基础

见“地基规范”（8.1.1条）～（8.1.2条）。

无筋扩展基础是指由砖、毛石、砼、毛石砼、灰土、三合土等材料组成的条基或独立基础，适用于多层民用建筑和轻型厂房。

2. 扩展基础（钢筋砼柔性基础）

（1）独立基础

底面形状为正方形或矩形。台阶形：现浇柱锥形：现浇柱杯口形：预制柱（单肢、双肢、低杯口、高杯口）

（2）条形基础

墙下条形基础柱下条形基础

十字交叉条形基础

带肋：图1-7不带肋：图1-8

图1-6

图1-7

图1-8

构造见“地基规范”（8.2.2~8.2.6条）（3）筏板基础

筏板基础

见图1-4。“地基规范”（8.4.1条）（4）箱形基础

箱基与筏基相比：①埋深大；②中空；③刚度大，所以其承载力及抗不均匀沉降及抗震性能都较好。见图1-5。

平板式：平板式为一块等厚度（0.5~2.5m ）的平板。板厚先按经验确定，再验算冲切力。“地基规范”（8.4.1条）

梁板式：“地基规范”（8.4.5条）

第二节浅基础方案的选用与比较

例1 从一个例子看：

当土层承载力特征值f a 分别为160kPa, 110kPa ，80kPa 时，选用何种基础型式？

图1-9 柱集中载荷分布图

例2 已知：d ＝1.25m, f ak ＝110kPa,确定基础型式？

估算：而外轴线的面积为：10.75×2.7＝29.025m 2

∴只能选筏板，面积扩大为13.3×4.0＝53.2m 2

2

m 19.5325

.1201103

.4521=?-=

∑=

-d

f ak F

A γ第二章地基承载力计算

?大纲要求：

?熟悉：1.不同结构对地基条件的要求；

? 2.确定地基承载力的各种方法。

?掌握：1.地基承载力深宽修正；

? 2.软弱下卧层强度验算方法。

?

第一节地基承载力的确定

一、地基设计荷载的规定

（一）、地基基础设计的两种极限状态1.承载能力极限状态2.正常使用极限状态

（二）、荷载分类及组合

1.荷载分类见（“地基规范”3.0.1~3.0.5条）

载荷分类

永久荷载可变荷载偶然荷载

设计时，不同的荷载要采用不同的代表值

标准值

标准值、组合值、频遇值、准永久值

按建筑结构使用特点确定

设计值＝代表值×分项系数

永久荷载标准值（自重）：构造尺寸×单位体积自重

可变载荷

标准值：查荷载规范

组合值：标准值×荷载组合值系数频遇值：标准值×荷载频遇系数

准永久值：标准值×荷载准永久值系数

2.荷载组合

荷载组合

基本组合偶然组合

承载能力极限状态验算时用

标准组合频遇组合准永久组合

正常使用极限状态验算时用

（三）两种极限状态验算(地基规范3.0.4 条~ 3.0.5条）1 标准组合

2准永久组合3基本组合

1）由可变荷载控制

2）由永久荷载控制Qik

ci n

i k Q Gk k S S S S ψ∑=++=21Q ik

qi G k k S S S ψ∑+=Qik

Ci Qi n

i k Q Q Gk G k S S S S ψγγγ∑=++=2

11k

S S 35.1=二、设计原则

满足承载力、变形、稳定的要求。建筑物等级及对地基设计的要求甲级：满足承载力、变形验算乙级：满足承载力、变形验算

丙级：满足承载力验算。部分建筑物需做变形

验算。

变形验算的范围见“地基规范”3.0.2条。

三、地基承载力的确定（“地基规范” 5.2节）

（一）. 载荷试验确定地基承载力f ak

地基承载力特征值f ak 包含强度和变形两个概念（见规范2.1.3条）1、浅层板载荷试验（见规范100页附录C ）问：①压板的面积？

②试坑的尺寸？

③加荷分级及最大加载量？④稳定标准？

⑤终止加载标准？

⑥单点f ak 的确定i ）第一类曲线：能确定比例界限及极限载荷时；ii ）第二类曲线，s /b ＝0.01~0.015⑦土层f ak 的确定？2、深层平板载荷试验（见地基规范102页附录D ）3、f ak 的修正（见地基规范5.2.4条)

注：①淤泥和淤泥质土h b ＝0 ②f ak 是用深层载荷试验的h d ＝0

③d 的取法。

)

5.0()3(-+-+=d b f f m d b ak a γh γh

（二）. 理论公式确定地基承载力1、临塑荷载与临界荷载的概念

P cr ——临塑载荷：塑性区开展最大深度z max ＝0P 1/4——临界载荷：z max ＝b/4

2、极限承载力P u ：N c 、N q 、N Υ——承载力系数，是j 的函数

（三）. 规范推荐的理论公式：（见地基规范5.2.5条）。

注意: 公式的适用条件及b 的取法。（四）.岩石地基承载力特征值

1、载荷试验:不少于三点;取最小值;不进行深宽修正。

2、饱和单轴抗压强度试验

k

c m

d b a C M d M b M f ++=γγrk

r a f f ψ=γ

γbN qN cN p q

c

u

2

1++=第二节持力层承载力验算

?

持力层承载力验算：见“地基规范”5.2.1条。?

总原则：

轴心：偏心：

a

k f p ≤a k f p ≤a

k f p 2.1max ≤一、基底压力的计算1. 轴心荷载作用下：

2. 偏心荷载作用下

基底压力分布有三种可能1）当e <= b /6时，梯形分布

)

/20,(3m kN Ad G A

G F p G G k k

k k ==+=γγ其中W M A G F p k

k k k ++=max W

M A G F p k

k k k -+=

min 2）当e > b /6时，仍呈三角形分布，但基础有一部分呈“脱空”状态，计算公式也发生变化

注：1）偏心荷载作用时，一定要先判断基底压力属于哪种情况：

是梯形、三角形(不脱空)或三角形(部分脱空)。对于不同的情况要采用不同的公式计算基

底压力！

2）注意b 的含义。

二、持力层承载力验算（见前述）

a

l G F p k k k ??+=

3)(2max 第三节. 软弱下卧层承载力验算

“地基规范”5.2.7条

总原则：

矩形基础：

注意计算中的问题：①公式中的z 从何算起？确定f az 时，深度修正z 从何算起？②为什么不做宽度修正？

az

cz z f p p ≤+)

tg 2)(tg 2()

(θθz l z b p p lb p c k z ++-=

第三章地基变形计算及验算

大纲要求：

了解：1.各种建（构）筑物对变形控制的要

求；

2.地基基础与上部结构共同作用分析方法及其在工程中的应用。

掌握：地基应力计算和沉降计算方法。

第一节各种建筑物对变形控制的要求

变形验算的范围见“地基规范”3.0.2条。变形计算的思路：

①先计算应力：按弹性理论查表

②寻求应力应变关系（压缩试验e —p 曲线）③计算变形。第二节土中应力计算

一.自重应力计算：

自重应力附加应力

土中应力

i

i n

i cz h p γ∑==1

二. 附加应力计算：

1. 均布矩形角点下附加应力

例1 矩形基础长3.2m, 宽2.0m 求s z , p 0 = 100kPa 查a ＝0.195

∴s z ＝100×0.195＝19.5kPa 注意：计算点不在角点的情况。

?

?

? ??=?=b z b l f p z ,0a a s l ——长边b ——短边

0.12

2,6.122.3====b z b l

?例2 ：矩形基础中心点附加应力分布图形：

L=3.2/2, b=2.0/2, z

a =4×0.25=1. 0 0

z/b=1.0, a =4×0.195=0.78 1.0m z/b=2.0, a =4×0.110=0.44 2.0m z/b=3.0, a =4×0.064=0.192 3.0m z/b=5.0, a =4×0.027=0.108 5.0m

地基规范表3.0.2 注：地基主要受力层，条基3b,独立基础下为1.5b,且不小于5m 。

2. 矩形面积三角形分布载荷作用下附加应力计算。

?1点：??

2点：

?

注：L 、b 的含义

?附加应力系数：矩形＝三角1点+三角2点

?

?

?

?

??==b z b l f p z ,111a a s ?

?

? ??==b z b l f p z ,222a a s 2

1a a a +=压缩试验得出e —p 曲线，可得压缩系数a ，压缩模量Es ,竖向固结系数Cv ,确定土的前期固结压力。

第三节土的压缩试验——寻求力与变形的关系

a e p p e e e e e e p p E p p e e p e dp de a s 1

1

2211121121221111+=

--+=+--=

?=

--=??-≈-

=ε

s

?

根据受压前后土粒体积不变和土样横截面积不变得出：

1

21

111

1111222

111)1()1(11e e e H s e H s

e e H H e e H e H e +-==

+-=+?-

=+=+ε第四节变形计算与验算

一、变形计算(一) 分层总合法

注: 1 压缩层厚度;

2 分层厚度;

3 e1、e2 对应的压力。

i n

i n

i i

i

i i h e e e s s e e e H s ∑∑==+-=

=

+-==1

112112

1

111ε（二）规范法

dz

p E dz E dz s dz ds E p o z

s

s

z

z z z

z s z

z z a s εεs εa s ?

?

?=

=='==

=0

01

变形=

附加应力面积

Es

记住此结论：

?规范：

z

p

dz p z

?=?0

a a )()

(110

110

1100-------∑

='∴-=-='i i i i s i i i i s s i i i i i z z E p s z z E p E z p z p s i

i i a a a a a a )

,(0p E f s s s s s ='=ψψ?????

-='?≤'?∑=)ln 4.05.2(025.01

b b z s s n

i n

i n 二变形验算

?≤ [ ?]

?——变形特征值，共四个：沉降量、沉降差、

倾斜、局部倾斜。[ ?] ——变形特征允许值（地基规范：5.3.2条）

第五节上部结构、基础和地基的共同作用

一、上部结构与基础的共同作用

二、地基与基础的共同作用

第四章浅基础设计

大纲要求：

了解：各种类型浅基础的设计要求和设计步

骤。

熟悉：基础埋深与基础底面积的确定原则；

各种类型浅基础的设计计算内容。

掌握：基础底面压力分布的计算方法；浅基础

内力计算方法。

第一节浅基础设计步骤

1、选择基础型式

2、确定基础埋深（选持力层）

3、确定基底面积

4、地基计算（承载力、变形、稳定验算）

5、结构和构造设计（确定基础高度、断面尺寸及配

筋）

6、绘施工图第二节基础埋深的确定（地基规范5.1条）

一基础埋深应按下列条件确定：

１、建筑物的用途、有无地下室、设备基础、基础的型式和构造。

２、作用在地基上荷载的大小和性质。

３、工程地质和水文地质条件。

在满足稳定和变形的前提下，基础应尽量浅埋

（但埋深不宜小于0.5m)，水文地质条件要考虑承压水的影响。

４、相邻建筑物的基础埋深。

５、地基土冻胀和融陷的影响。

考虑冻胀影响基础最小埋深

d min＝zd－h max

其中：zd = z0 ψza ?ψzw ?ψze

(z0 、ψza 、ψzw 、ψze、h max可查规范5.1.7条和附录G）

二。构造要求

１不小于0.5m(5.1.2);

２对箱基，筏基埋深的规定(5.1.3);

3 考虑相邻基础埋深．第三节基础底面积的确定

一、公式推导

1.中心荷载作用下要求：

对条型基础

注：第一次试算时f

a

可用未经深宽修正的承载力特征值代入

l

b

A

d

f

F

A

F

d

A

f

A

A

f

d

A

F

f

A

G

F

p

f

p

G

a

k

k

G

a

a

G

k

a

k

k

k

a

k

?

=

-

≥

∴

≥

?

?

-

?

≤

?

?

+

≤

+

=

≤

γ

γ

γ

d

f

F

b

G

a

k

γ

-

≥

2. 偏心载荷作用下

先按中心载荷作用计算面积，再根据偏心距大小将A 提高（10～30%）。

二、计算步骤1. 计算面积A 2. 确定b 、l

3. 按p k ≤f a 进一步验算，最终确定面积A

第四节基础高度的确定一、无筋扩展基础高度的确定按台阶宽高比的要求确定。

tg a ——台阶宽高比，其允

许值查规范表8.1.2。

a

tg 200b b H -≥

二、钢筋混凝土扩展基础高度的确定

按抗冲切验算确定（规范8.2.7条）。（一）对矩形柱的矩形基础：1、冲切验算

l

j l b t m m t hp l A p F a a a h a f F =+=≤2/)(7.00β2、基础底板的配筋·

0min max 2max max 219.02)2()(481)(2)2(121h f M

A A G p p b b a l M l p p A G p p a l a M y g ??=

?

?? ??-+'+'-=??????-+??? ??

-+'+=

ⅡⅠ（二）筏板基础

板的最小厚度不应小于400mm 。

1、梁板式筏基高度：“地基规范”8.4.5条，同时

满足冲切和剪切

022*******)2(7.04

7.04)()(h h l f V f p l pl l l l l h n t hs s t

hp n n n n n n -≤+-

+-+=

ββ0

7.0h u f F m t hp l β≤2. 平板式筏基高度：“地基规

范”8.4.7。

大纲要求：了解动力基础的基本特点；天然地基动力参数的测定方法。

第一节机器基础的类型

大块式、墙式、框架式

第二节大块式机器基础计算理论一、计算模型

（一）质量—弹簧模型

（二）质量—弹簧阻尼器模型（三）刚体—半空间模型二、天然地基动力参数

（一）天然地基抗压刚度系数及抗压刚度

第五章动力机器基础

z C p z z =zF

C F p p z z z ==F

C K z z =

（二）天然地基抗剪、抗弯、抗扭刚度

??

?

?

?====J C K I C K F C K F C K x x z z ψψj j ,

,??

?

?

??

?===z z z x C C C C C C 05.115.27.0ψj 第六章减轻建筑物不均匀沉降危害的措施

第一节建筑措施：

一、建筑体型力求简单，

尽量采用长高比

比较小的“一”字形建筑。二、控制建筑物的长高比

一般经验认为，二、三层以上的砖承重房屋的长高比不宜大于2.5。对于体型简单、横墙间隔较小、荷载较小的房屋可适当放宽比值，但一般不大于3.0。三、合理布置纵横墙四、合理安排相邻建筑物之

间的距离

五、设置沉降缝

六、控制与调整建筑物各

部分标高

第二节结构措施

一、减轻建筑物的自重

一般建筑物的自重占总荷载的50%～70%，因此在软土地基上建造建筑物时，应尽量减小建筑物自重，措施如下：（1）采用轻质材料。

（2）采用轻型结构和轻质高强材料，例如预应力钢筋混凝土结构、轻型钢

结构、轻型空间结构（如悬索结构、充气结构等）。（3）采用自重轻、覆土少的基础型式，例如空心基础、壳体

基础、浅埋基础等。

二、减小或调整基底的附加压力三、增强基础刚度

四、采用对不均匀沉降不敏感的结构五、设置圈梁

第三节施工措施

1、施工时应注意不要破坏基槽土的原状结构。

2、按照先高后低、先重后轻的原则安排施工顺序。

-----结束-----

陆培毅

2011年4月于天津大学

谢谢