第八章天然地基上浅基础设计
第八章 天然地基上的浅基础设计
8.2 浅基础的类型
可按照基础材料 构造类型、受力特点分类。 基础材料、 可按照基础材料、构造类型、受力特点分类。 分类 按材料分： 一、按材料分：
1、砖基础： 、砖基础： 大放角基础。两皮一收或两皮一收与一皮一收相间。注意对 大放角基础。两皮一收或两皮一收与一皮一收相间。注意对 材料的最底要求。 材料的最底要求。 2、毛石基础： 、毛石基础： 毛石：未经加工整平的石料。注意其构造要求及台阶高宽比要 毛石：未经加工整平的石料。注意其构造要求及台阶高宽比要 求。 3、灰土基础： 、灰土基础： 依体积比分为3： 灰土 灰土、 ： 灰土 灰土， 依体积比分为 ：7灰土、2：8灰土， 灰土干重度≥14.5~15.5KN/m3 ,容许承载力可达 容许承载力可达250~300KPa。 灰土干重度 容许承载力可达 。 应：捏紧成团，落地开花。 捏紧成团，落地开花。
一、选择地基基础类型，主要考虑两方面因素： 选择地基基础类型，主要考虑两方面因素： 1、建筑物的性质；2、地基的地质情况。 建筑物的性质； 地基的地质情况。 二、天然地基上的浅基础： 天然地基上的浅基础：
做在天然地基上，埋置深度小于 米的一般基础 米的一般基础（ 做在天然地基上，埋置深度小于5米的一般基础（柱基或墙 以及埋置深度虽超过5米 基）以及埋置深度虽超过 米，但小于基础宽度的大尺寸基础 如箱形基础），在计算中基础的侧面摩擦力不必考虑， ），在计算中基础的侧面摩擦力不必考虑 （如箱形基础），在计算中基础的侧面摩擦力不必考虑，统 称为天然地基上的浅基础 天然地基上的浅基础。 称为天然地基上的浅基础。
6-3
基 基础
3.基础相对刚度的影响 基础相对刚度的影响
部 荷 载 分 布 越 不 一 致 。
相
作 用 越 明 显 ， 基 底 压 力 分 布 与 上 结 论 ： 基 础 相 对 刚 度 越地基、基础与上部结构相互作用的概念 地基、
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
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)。
天然地基上浅基础设计(三)
二、中心荷载作用下基础的计算
在基础的设计中，通常假定基础底面压 力是直线分布，受中心荷载作用时，则为均 匀分布，基础采用对称形式，使荷载作用线 通过基底形心。 计算步骤如下： ： (一) 计算基础底面积 (矩形 或基础底面 矩形)或基础底面 一 计算基础底面积A 矩形 宽度b (条形、正方形) 宽度 条形、正方形 条形 中心荷载作用下的基础，按承载力设计 值计算，应满足条件：
三、基础的构造 刚性基础经常做成台阶形断面，有时也可做成梯形断面。 刚性基础经常做成台阶形断面，有时也可做成梯形断面。确定构造尺寸时最主要 断面各处都能满足刚性角的要求，同时断面又必须经济合理， 的是要保证断面各处都能满足刚性角的要求，同时断面又必须经济合理，便于 施工。 (一) 砖基础 一 1、砖基础大放脚的砌法：1）按台阶的宽高比为1/1.5；2）按台阶的宽高比为l/2。 、砖基础大放脚的砌法： ） ） 2、垫层：100～200mm厚的素混凝土垫层。低层房屋也可在槽底打两步 厚的素混凝土垫层。 、垫层： ～ 厚的素混凝土垫层 低层房屋也可在槽底打两步(300mm)三七 三七 灰土，代替混凝土垫层。 灰土，代替混凝土垫层。 3、防潮措施：在室内地面以下 左右处铺设防潮层。 、防潮措施：在室内地面以下50mm左右处铺设防潮层。防潮层可以是掺有防水剂的 左右处铺设防潮层 l:3水泥砂浆，厚20~30mm；也可以铺设沥青油毡。 水泥砂浆， 水泥砂浆 ；也可以铺设沥青油毡。 4、材料：MU10;砂浆：M5 砂浆： 、材料： 砂浆
为保证基础不发生弯曲破坏或剪切破坏， 为保证基础不发生弯曲破坏或剪切破坏，通常都是限 制台阶的宽高比以满足一定的刚度和强度要求， 制台阶的宽高比以满足一定的刚度和强度要求，即满足如 下要求： 下要求： b2 ≤ ta n α H0
工程地质知识：天然地基上的浅基础设计步骤.doc
工程地质知识：天然地基上的浅基础设计步骤
（1）选择基础的材料、类型和平面布置。
（2）选择基础的埋置深度。
（3）确定地基承载力设计值。
（4）确定基础的底面积和底面尺寸。
（5）必要时进行地基变形验算。
（6）基础结构设计（包括内力计算、基础高度确定、基础配筋计算和构造要求等）。
（7）基础施工图绘制（包括施工说明）。
上述设计步骤是相互关联的，通常可按顺序逐项进行。
当后面的计算出现不能满足设计要求的情况（包括构造要求）时，应返回前面（1）、（2）步骤，重新作出选择后再进行设计计算，直至完全满足规范要求为止。
天然地基上的浅基础设计(土力学与地基基础教案)
天然地基上的浅基础设计一、教学目标：1. 让学生了解天然地基的性质和特点；2. 使学生掌握浅基础的设计原理和方法；3. 培养学生分析和解决实际工程问题的能力。
二、教学内容：1. 天然地基的概念及其分类；2. 天然地基的性质及影响因素；3. 浅基础的设计原理；4. 浅基础的设计方法；5. 设计实例分析。
三、教学重点与难点：1. 教学重点：天然地基的性质，浅基础的设计原理和方法。
2. 教学难点：天然地基的性质及其对基础设计的影响，浅基础设计的实际应用。
四、教学方法：1. 讲授法：讲解天然地基的概念、性质及分类，浅基础的设计原理和方法。
2. 案例分析法：分析设计实例，让学生更好地理解浅基础设计的过程和技巧。
3. 互动教学法：引导学生参与课堂讨论，提高学生的思考和分析能力。
五、教学准备：1. 教材：天然地基与浅基础设计相关教材；2. 课件：天然地基的性质、浅基础设计原理和方法的图片和动画；3. 设计案例：挑选具有代表性的设计案例供学生分析。
【导入】简要介绍天然地基的概念和重要性，引导学生关注天然地基对建筑基础的影响。
【新课内容】1. 天然地基的性质及影响因素讲解天然地基的分类，分析不同类型地基的性质及影响因素，如土层的分布、密度、含水率等。
2. 浅基础的设计原理介绍浅基础的设计原理，如静承载力、稳定性和沉降控制等，解释基础底面积、埋深和材料选择等设计参数的确定方法。
3. 浅基础的设计方法讲解浅基础的设计方法，包括初步设计、详细设计和施工图设计等阶段，介绍设计过程中应注意的问题，如地基处理、防水隔离等。
【案例分析】分析一个具有代表性的设计案例，让学生了解天然地基对基础设计的影响，以及如何根据地基条件进行合理的设计。
【课堂小结】总结本节课的主要内容，强调天然地基性质对浅基础设计的影响，以及设计过程中应注意的问题。
【作业布置】1. 复习本节课的内容，整理学习笔记；六、教学评估与反馈：1. 课堂问答：通过提问了解学生对天然地基性质和浅基础设计原理的掌握情况；2. 案例分析报告：评估学生对设计案例分析的能力，检查学生能否运用所学知识解决实际问题；3. 作业批改：检查学生对课堂内容的复习和理解，以及对设计案例的分析和处理能力。
天然地基上浅基础的设计
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
天然地基上的浅基础
2c q = − � Kγ tan( 45 − ϕ / 2 ) γ
C——坑壁土的粘聚力；γ——土的重度； q——基坑顶护道上的均布荷载；
ϕ ——坑壁土的内摩擦角；
K——安全系数，可采用1.25。
无围护基坑
基坑施工的注意事项
观察坑壁边缘 有无裂缝 设护道 静载距坑边缘 0.5m 动载距坑边缘 1.0m
基础的定位放样 • 目的——将设计图上的墩台基础位置，用适当的测量方法 测定到地面上，进行施工放样； • 定位测量方法： 直接丈量法 三角网交会法
g C C’ B B’ f e d b c a A’ A
基础横中线
h D’
≥1m
D
A、B、C、D 为基坑顶部四角的边桩； A’、B’、C’、D’ 为基坑底部四角的边桩； a、b、c、d、e、f、g、h 为基底边角。
桥位中线
旱地浅基础施工 • 基开挖及坑壁围护 ☯ 无围护基坑 � 适用条件 基坑较浅； 地下水位较低或渗水量较少，不影响坑壁稳定。 � 开挖方式 直立开挖——适宜在岩石地基或基坑较浅又无地下水 的硬粘土； 斜坡开挖——一般土质条件。
� 稳定边坡 基坑深度5m以内，施工期较短，基坑底在地下水位以 上，土的湿度正常（接近最佳含水量），土层构造均匀， 基坑开挖坡度可参照p.27表2-7取用。 硬粘性土可采用自立坑壁，最大高度可按下式估算：
设截水沟
坑底30cm 人工开挖
观察坑壁边缘 有无松散塌落
☯ 有围护基坑 � 适用条件 基坑边坡不易稳定，并有地下水影响； 敞坡开挖工程量过大； 有邻近建筑物，敞坡开挖有限制。 � 常用支护形式 �板桩墙——在基坑开挖前先垂直打入土中至坑底以下一 定深度，然后边挖边设支撑，开挖基坑过程中始终是在板 桩支护下进行。
天然地基上浅基础设计.ppt
场地和地基条件简单，荷载分布均匀的七层及 七层以下民用建筑及一般工业建筑物;次要的轻 型建筑物
2 柔性基础的结构形式分类
1) 钢筋混凝土独立基础: 柱下或墙下,土质较好 独立基础的 主要受力层深度 1.5b
柱下单独基础最经济，适用于荷载不大，场地 均匀的地基土。
上部结构的荷载小，地基承载力大， 可采用墙下独立基础节约材料。
浅基础分类
2) 钢筋混凝土条型基础 墙下或柱下条形基础, 条型基础是墙基础的主要形式
荷载计算
2 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）F源自FMFHFM
H
G
G
G
G
一般为前两种情况，横向力不大，只做校核
3、 荷载组合极限状态设计
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，冲切验算
标准组合：正常使用极限状态设计时，采用标准 值为荷载代表的组合，承载力验算，确定基础底 面积及埋深，确定桩数时
地基基础设计的原则 安全可靠 经济合理 技术先进 便于施工 地基基础设计的一般要求 基础要有足够的强度、刚度和耐久性 地基要有足够的承载力、不产生过大变形
和足够的稳定性 a.承载力：
b.变形：
c.稳定性：
可选择的方案有三种 天然地基上的浅基础 √宜优先选用 人工地基上的浅基础 天然地基上的深基础
第二节 浅基础的计算
一 、地基基础的设计方法 (一) 容许承载力设计方法
地基的容许承载力 (1)基底压力不能超过地基的极限承载力， 并且有足够的安全度。 (2) 地基变形不能超过允许变形值
(二)概率极限状态设计方法
以概率理论为基础的极限状态设计方法
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一、基本概念
常规设计法是把上部 结构、基础与地基三者作 为彼此离散的独立结构单 元进行力学分析（如图61）。
不难看出常规设计法 有不合理之处，因为地基、
基础和上部结构沿接触面分离后，虽然满足静力平衡 但却完全忽略了三者之间受荷前后的变形连续性。
8.1 概 述
人工地基：加固上部土层，提高土层的承载力，再把基础做 在这种经过人工加固后的土层上。这种地基叫做人工地基。
桩基础：在地基中打桩，把建筑物支撑在桩台上，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。 深基础：把基础做在地基深处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。 四、常规设计：
地基、基础与上部结构相互作用的概念
2.不均匀地基上荷载分布不同的影响
图6-9
第八章天然地基上浅基础设计
地基、基础与上部结构相互作用的概念
三、上部结构刚度的影响
上部结构刚度：整个上部结构对基础不均匀沉降或 挠曲的抵抗能力，或称整体刚度。
（一）柔性结构
如排架结构等，由于屋架铰 接于柱顶，整个承重体系对基础 的不均匀沉降有很大的顺从性， 故基础的沉降差不会引起主体结 构的附加应力，传给基础的柱荷 载也不因此而有所变动。结构与 地基变形之间并不存在彼此制约、 相互作用的关系。这类结构最适 合按常规方法设计。第八章天然地基上浅基础设计
第八章 天然地基上的 浅基础设计
第八章天然地基上浅基础设计
8.1 概述 8.2 浅基础类型 8.3 基础埋置深度的选择 8.4 地基承载力的确定 8.5 基础底面尺寸的确定 8.6 墙下钢筋混凝土条形基础设计 8.7 减轻建筑物不均匀沉降的措施
第八章天然地基上浅基础设计
8.1 概 述
地基基础设计必须根据建筑物的用途和安全等级、平面布置和 上部结构类型，充分考虑建筑场地和地基岩土条件，结合施工条件 以及工期、造价等各方面要求，合理选择地基基础方案，因地制宜、 精心设计，以保证建筑物的安全和正常使用。
一、选择地基基础类型，主要考虑两方面因素：
1、建筑物的性质；2、地基的地质情况。
二、天然地基上的浅基础：
做在天然地基上，埋置深度小于5米的一般基础（柱基或墙 基）以及埋置深度虽超过5米，但小于基础宽度的大尺寸基础 （如箱形基础），在计算中基础的侧面摩擦力不必考虑，统 称为天然地基上的浅基础。
第八章天然地基上浅基础设计
（一）基础刚度对基底压力的影 响
1.柔性基础 (b) 柔性基础的抗弯刚度很小。
它好比放在地上的柔软薄膜，可 以随着地基的变形而任意弯曲。 基础上任意一点的荷载传递到基 底时不可能向旁边扩散分布，象 直接作用在地基上一样。基底反 力分布与作用于基础上的荷载分 布完全一致，均布荷载下柔性基
第八章天然地基上浅基础设计
6-3
地基、基础与上部结构相互作用的概念
3.基础相对刚度的影响
载基大结 分底，论 布压架： 越力越基 不分作础 一布用相 致与越对 。上明刚
部显度 荷，越
6-6
6-7
第八章天然地基上浅基础设计
地基、基础与上部结构相互作用的概念
（二）地基非均质性的影响 1.地基压缩性不均匀的影响
6-8 第八章天然地基上浅基础设计
由此可见，合理的分析方法，原则上应该以地基、 基础、上部结构之间必须同时满足静力平衡和变形协 调两个条件为前提。只有这样，才能揭示它们在外荷 作作用下相互制约、彼此影响的内在联系，从而达到 安全、经济的设计目的。
第八章天然地基上浅基础设计
地基、基础与上部结构相互作用的概念
二、地基和基础的相互作用
(a)
常用浅基础体型不大、结构简单，在计算单个基础时，一 般既不遵循上部结构与基础的变形协调条件，也不考虑地基与 基础的相互作用。这种简化法也经常用于其它复杂基础的初步 设计，称为常规设计。
第八章天然地基上浅基础设计
8.1 概 述
五、浅基础设计内容及步骤
1.了解拟建场地工程地质条件的基础上，合理选择基础类型、 平面布置及埋深； 2.按地基承载力确定基础底面尺寸； 3.进行必要的地基稳定性和变形验算； 4.基础结构的内力分析和截面设计，并绘制施工图。
地基、基础与上部结构相互作用的概念
（二）敏感性结构
最常见的砖石砌体承重结构和钢筋混凝土框架结 构，对基础不均匀沉降的反应都很灵敏，故称之为敏 感性结构。此类结构应考虑相互作用的影响。
（三）刚性结构
烟囱、水塔、高炉、筒仓这类的高耸结构物之下
整体配置的独立基础与上部结构浑然一体，使整个体
系具有很大的刚度，当地基不均匀时，基础转动倾斜，
但几乎不会发生相对挠曲。这类结构也可采用常规设
计。
第八章天然地基上浅基础设计
8.2 浅基础的类型
可按照基础材料、构造类型、受力特点分类。 一、按材料分：
1、砖基础： 大放角基础。两皮一收或两皮一收与一皮一收相间。注意对 材料的最底要求。
第八章天然地基上浅基础设计
地基、基础与上部结构相互作用的概念
其实，地基、基础和上部结构三者是相互联系成 整体来承担荷载而发生变形的。这时，三部分都将按 各自的刚度对变形产生相互制约的作用，从而使整个 体系的内力（包括柱脚和基底的反力）和变形（包括 基础沉降）发生变化。显然，当地基软弱、结构物对 不均匀沉降敏感时，上述常规分析结果与实际情况的 差别就愈大。
8.1 概 述
地基基础设计的基本原则 1.防止地基土发生剪切破坏和丧失稳定性，应具有足 够的安全度； 2.控制地基的变形量，使之不超过建筑物的地基特征 变形允许值； 3.基础本身应具有足够的强度、刚度和耐久性。 三、地基基础方案 1.天然地基上的浅基础； 2.人工地基上的浅基础； 3.天然地基上的深基第础八章、天然桩地基基上浅础基础。设计
础的基底沉降是中部大、边沿小。
地基、基础与上部结构相互作用的概念
2.刚性基础
刚性基础具有非常
大的抗弯刚度，受荷后
基础不挠曲，因此，原
来是平面的基底，沉降
后仍然保持平面（如图6-
3）。此处把刚性基础能
跨越基底中部，将所承
担的荷载相对集中地传
至基底边缘的现象叫做
基础的“架越作用”。第八章天然地基上浅基础设计