第2章 刚性基础与扩展基础
合集下载
第2章 无筋扩展基础
《地基基础工程》
第二章 无筋扩展基础
钟 声
ZHONG, SHENG
四川大学建筑与环境学院
College of Architecture and Environment, SCU
第二章 无筋扩展基础
第二章 无筋扩展基础
第一节 无筋扩展基础的概念 第二节 无筋扩展基础的构造 第三节 无筋扩展基础的设计
等高式
376
第二章 无筋扩展基础
第一节 无筋扩展基础的概念 第二节 无筋扩展基础的构造
一、混凝土基础(素混凝土基础) 二、毛石混凝土基础 三、砖基础
四、毛石基础
第二节 无筋扩展基础的构造 \ 毛石基础的特点
¾ 毛石是天然石材，经粗略加工使其基本方整、便于人 力搬运、操作的石料 ¾ 毛石基础强度、抗水、抗冻、抗腐蚀性能较好
\ 灰土是用粉状生石灰和松散的粘土加少量水拌合而成。 石灰与粘土的比例，用于基础的多为3:7或4:6，用作垫 层的可为2:8； \ 灰土基础在夯实、碳化后坚如石材，且随时间推移而提 高强度，故被广泛应用。
h＝n•150
灰土基础 与砖放角
α
b
第二节 无筋扩展基础的构造 灰土基础
\ 在地下水位较低、五层以下砖混结构的条形砖石基础下 面，可作灰土垫层，提高基础整体性 \ 灰土垫层厚度超过100mm时按基础使用和计算，所以较 厚的灰土垫层也叫灰土基础
≥50 ≥200
α
α
b 锥形混凝土基础构造
b 阶形混凝土基础构造
h
第二章 无筋扩展基础 第一节 无筋扩展基础的概念 第二节 无筋扩展基础的构造 一、混凝土基础（素混凝土基础） 二、毛石混凝土基础
第二节 无筋扩展基础的构造 加入毛石的混凝土基础
第二章 无筋扩展基础
钟 声
ZHONG, SHENG
四川大学建筑与环境学院
College of Architecture and Environment, SCU
第二章 无筋扩展基础
第二章 无筋扩展基础
第一节 无筋扩展基础的概念 第二节 无筋扩展基础的构造 第三节 无筋扩展基础的设计
等高式
376
第二章 无筋扩展基础
第一节 无筋扩展基础的概念 第二节 无筋扩展基础的构造
一、混凝土基础(素混凝土基础) 二、毛石混凝土基础 三、砖基础
四、毛石基础
第二节 无筋扩展基础的构造 \ 毛石基础的特点
¾ 毛石是天然石材，经粗略加工使其基本方整、便于人 力搬运、操作的石料 ¾ 毛石基础强度、抗水、抗冻、抗腐蚀性能较好
\ 灰土是用粉状生石灰和松散的粘土加少量水拌合而成。 石灰与粘土的比例，用于基础的多为3:7或4:6，用作垫 层的可为2:8； \ 灰土基础在夯实、碳化后坚如石材，且随时间推移而提 高强度，故被广泛应用。
h＝n•150
灰土基础 与砖放角
α
b
第二节 无筋扩展基础的构造 灰土基础
\ 在地下水位较低、五层以下砖混结构的条形砖石基础下 面，可作灰土垫层，提高基础整体性 \ 灰土垫层厚度超过100mm时按基础使用和计算，所以较 厚的灰土垫层也叫灰土基础
≥50 ≥200
α
α
b 锥形混凝土基础构造
b 阶形混凝土基础构造
h
第二章 无筋扩展基础 第一节 无筋扩展基础的概念 第二节 无筋扩展基础的构造 一、混凝土基础（素混凝土基础） 二、毛石混凝土基础
第二节 无筋扩展基础的构造 加入毛石的混凝土基础
土木工程专业基础工程 第二章1-4节 刚性基础与扩展基础
考虑地基基础上部结构相互作用的影响
浅基础的设计，不能离开地基条件孤立地进行，故常 称为地基基础设计。 地基基础设计是建筑物结构设计的重要组成部分。基
础的型式和布置，要合理地配合上部结构的设计，满足建
筑物整体的要求，同时要做到便于施工、降低造价。
天然地基上结构较简单的浅基础，最为经济，如能满
足要求，宜优先选用。天然地基、人工地基上浅基础设计
（1）扩展基础
• 上部结构通过墙、柱等承重构件传递的荷载， 在其底部横截面上造成的压强通常远远大于 地基的承载能力。这就要求在墙、柱之下设 置水平截面向下扩大的基础。 • 扩展基础以使从墙或柱传递下来的荷载扩散 分布于扩大后的基础底面，使之满足地基承 载力和变形的要求。 • ①无筋扩展基础(刚性基础) • ②钢筋混凝土扩展基础
• 如果地基土很软，基础在宽度方向需进一步 扩大面积，同时又要求基础具有空间的刚度 来调整不均匀沉降时，可在柱下纵、横两个 方向均设置条形基础，成为十字型基础。这 是房屋建筑常用的基础形式，也是一种交叉 条形基础。
柱下十字交叉基础
纵向条形基础
横向条形基础
•具 有 良 好 的 调 整 不 均匀沉降的能力
天然地基上浅基础的设计，包括下述各项内容： 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； 4.确定基础尺寸； 5.进行地基变形与稳定性验算； 6.进行基础结构设计； 7.绘制基础施工图，提出施工说明。
上述浅基础设计的各项内容是相互关联的， 设计时可按上述顺序，首先选择基础材料、类型 和埋深，然后逐项进行计算，如果发现前面的选 择不妥，则需修改设计，直至各项计算均符合要 求，各数据前后一致为止。 必须强调的是：地基基础问题的解决，不宜
刚性基础与扩展基础
基础工程
第二章 刚性基础与扩展基础
FOUNDATION ENGINEERING
刚性基础与扩展基础
2.1
概 述
2.2 基础埋深的选择
2.3 地基承载力
2.4 扩展基础的设计计算
FOUNDATION ENGINEERING
刚性基础与扩展基础
2.1
概 述
2.2 基础埋深的选择
2.3 地基承载力
2.4 扩展基础的设计计算
FOUNDATION ENGINEERING
2-1 概述
第 2-1-1 刚性基础的构造要求 二 章 工程实践中，常采用素混凝上、砖、毛石等材料修筑基础．上 刚 性 基 础 与 扩 展 基 础
述材料的共同特点是具有较大约抗压强度，而抗弯、抗剪强度较 低。 基础的高度相对比较大，几乎不发生挠曲变形，这种由素混 凝土、砖、毛石等材料砌筑、高度由刚性角控制的基础称之为刚 性基础，或称无筋扩展基础。 刚性基础在断面高度变化处容易产生弯曲或剪切破坏，因此 需要通过对基础构造的限制保证基础内的拉应力和剪应力不超过 允许值。这种限制通常是通过刚性角实现，即每个台阶的宽度与 高度的比值不超过规定。
2. 柱下钢筋混凝土独立基础
a）台阶型
b）锥台型
c）杯口型
FOUNDATION ENGINEERING
刚性基础与扩展基础
2.1
概 述
2.2 基础埋深的选择
2.3 地基承载力
2.4 扩展基础的设计计算
FOUNDATION ENGINEERING
2-2 基础埋置深度的选择
第 二 章 刚 性 基 础 与 扩 展 基 础 基础埋置深度一般是指基础底面到室外设计地面的距离，简称 基础埋深。
在满足其他 要求下尽量 浅埋
第二章 刚性基础与扩展基础
FOUNDATION ENGINEERING
刚性基础与扩展基础
2.1
概 述
2.2 基础埋深的选择
2.3 地基承载力
2.4 扩展基础的设计计算
FOUNDATION ENGINEERING
刚性基础与扩展基础
2.1
概 述
2.2 基础埋深的选择
2.3 地基承载力
2.4 扩展基础的设计计算
FOUNDATION ENGINEERING
2-1 概述
第 2-1-1 刚性基础的构造要求 二 章 工程实践中，常采用素混凝上、砖、毛石等材料修筑基础．上 刚 性 基 础 与 扩 展 基 础
述材料的共同特点是具有较大约抗压强度，而抗弯、抗剪强度较 低。 基础的高度相对比较大，几乎不发生挠曲变形，这种由素混 凝土、砖、毛石等材料砌筑、高度由刚性角控制的基础称之为刚 性基础，或称无筋扩展基础。 刚性基础在断面高度变化处容易产生弯曲或剪切破坏，因此 需要通过对基础构造的限制保证基础内的拉应力和剪应力不超过 允许值。这种限制通常是通过刚性角实现，即每个台阶的宽度与 高度的比值不超过规定。
2. 柱下钢筋混凝土独立基础
a）台阶型
b）锥台型
c）杯口型
FOUNDATION ENGINEERING
刚性基础与扩展基础
2.1
概 述
2.2 基础埋深的选择
2.3 地基承载力
2.4 扩展基础的设计计算
FOUNDATION ENGINEERING
2-2 基础埋置深度的选择
第 二 章 刚 性 基 础 与 扩 展 基 础 基础埋置深度一般是指基础底面到室外设计地面的距离，简称 基础埋深。
在满足其他 要求下尽量 浅埋
基础工程南航版(第2章)
当[σ] 小时，可用大值（ bi2 ， ai2 ），可做n阶
t=1~2m；
当[σ] 不大不小时，可用中间值。
2）基础的剖面形式
长方形 长方形 长方形 （矩形） （矩形） （矩形）
梯形 梯形 梯形 （锥形） （锥形） （锥形）
阶梯形 阶梯形 阶梯形 （台阶形） （台阶形） （台阶形）
台阶高度t：
即
α≤ α[max]
α压力分布角（扩散角） ：墩台（柱、墙）底
面边缘与基础底面边缘的连线与竖直面之间夹 角称为压力分布角。 α[max]刚性角（最大扩散角） ：基础材料不发 生拉裂时，所容许的最大压力分布角。
扩散角的由来
1、基础本身传力方式 2、基础外部受力
1、基础本身的传力方式
一般基础平面型式与桥梁墩身、台身、
台底的平面形状相似，常作成长方形
（方形）。
平面尺寸的决定与土的承载力、荷载的
大小有关系。
a）根据构造要求 （决定基础最小平面尺寸）
最小宽度：bi1=b0+2Ci 最小长度：ai1=a0+2Ci
襟边Ci的作用：
1.在基础施工和定位时都可能有误差，此时襟边可以调正； 2.保护基顶免于应力集中造成破坏； 3.制作圢身、台身时，可起支模支承点作用； 4.能扩大基底面积。
求；
4、插筋的下端宜作成直钩放在基础底板钢筋网上。符合一定条件时，可
只将柱四角的插筋伸至底板钢筋网上，其余插筋锚固在基础顶面下满足 锚固长度要求。
杯口型的构造要求：
1、柱的插入深度；
2、杯底厚度和杯壁厚度；
2-2 基础埋置深度的选择
2-2-1 建筑结构条件 2-2-2 场地环境条件 2-2-3 工程地质条件 2-2-4 水文地质条件 2-2-5 地基冻融条件
t=1~2m；
当[σ] 不大不小时，可用中间值。
2）基础的剖面形式
长方形 长方形 长方形 （矩形） （矩形） （矩形）
梯形 梯形 梯形 （锥形） （锥形） （锥形）
阶梯形 阶梯形 阶梯形 （台阶形） （台阶形） （台阶形）
台阶高度t：
即
α≤ α[max]
α压力分布角（扩散角） ：墩台（柱、墙）底
面边缘与基础底面边缘的连线与竖直面之间夹 角称为压力分布角。 α[max]刚性角（最大扩散角） ：基础材料不发 生拉裂时，所容许的最大压力分布角。
扩散角的由来
1、基础本身传力方式 2、基础外部受力
1、基础本身的传力方式
一般基础平面型式与桥梁墩身、台身、
台底的平面形状相似，常作成长方形
（方形）。
平面尺寸的决定与土的承载力、荷载的
大小有关系。
a）根据构造要求 （决定基础最小平面尺寸）
最小宽度：bi1=b0+2Ci 最小长度：ai1=a0+2Ci
襟边Ci的作用：
1.在基础施工和定位时都可能有误差，此时襟边可以调正； 2.保护基顶免于应力集中造成破坏； 3.制作圢身、台身时，可起支模支承点作用； 4.能扩大基底面积。
求；
4、插筋的下端宜作成直钩放在基础底板钢筋网上。符合一定条件时，可
只将柱四角的插筋伸至底板钢筋网上，其余插筋锚固在基础顶面下满足 锚固长度要求。
杯口型的构造要求：
1、柱的插入深度；
2、杯底厚度和杯壁厚度；
2-2 基础埋置深度的选择
2-2-1 建筑结构条件 2-2-2 场地环境条件 2-2-3 工程地质条件 2-2-4 水文地质条件 2-2-5 地基冻融条件
土木工程导论复习(河海大学包耘)
第二章基础工程基础：将埋入土层一定深度的建筑物下部承重结构部分称为基础。
地基：把土层中附加应力与变形不能忽略的那部分土层或岩层称为地基。
地基类型：埋置深度不超过5M者称为浅基础，大于5M者称为深基础。
浅基础：当基础位于天然基础之上、埋深小于5m的一般基础（柱基或墙基）以及埋深虽超过5m，但小于基础宽度的大尺寸基础，称为浅基础。
浅基础埋深浅，用料少，施工简单，工期短，节约成本，设计时宜优先考虑。
浅基础类型：刚性基础、扩展基础。
刚性基础：由砖、石、素混凝土或灰土等材料做成的基础。
弱点是材料抗拉、抗弯强度较低，适用于层数较少的民用建筑。
扩展基础：当刚性基础不能满足力学要求时，可以做成钢筋混凝土基础，称为扩展基础，亦称延性基础。
整体性好，抗弯强度大，特别适用于基地面积大二必须埋浅的情况。
浅基础按构造分类：单独基础、条形基础、筏板基础、箱型基础、壳体基础。
单独基础：一般，柱的基础都是单独基础。
条形基础：连续设置成长条形的基础，称为条形基础。
筏板基础：当地基特别软弱，荷载较大时，将基础底板做成一片连续的等厚度钢筋混凝土板，作为房屋的基础，称为筏板基础。
箱型基础：当基础特别软弱，荷载较大时，将基础做成由钢筋混凝土整片底板、顶板、侧墙及一定数量的内隔墙一起构成一个整体刚度很强的钢筋混凝土箱型结构，称箱型基础。
壳体基础：为改善基础的受力性能，基础的形式做成各种形式的壳体，称壳体基础。
深基础：位于地基深处承载力较高的土层上，埋深大于5m或大于基础宽度的基础，称为深基础。
当地基上部为软弱土层，且荷载很大，浅基础不能满足地基变形与强度要求，可利用地基下部较坚硬的土层作为基础的持力层而设成深基础。
深基础类型：桩基础、地下连续墙、沉井基础和沉箱基础。
桩基础按桩身材料分类：木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩、其他组合材料桩。
按桩的制作方法分类：预制桩、灌注桩。
预制桩：刚度大，适宜用在新填土或极软弱的地基。
灌注桩：因成孔方法不同，有沉管灌注桩、钻孔灌注桩、钻孔扩底灌注桩、爆扩灌注桩、人工挖孔灌注桩。
第二章刚性基础与扩展基础
dmin zd hmax
冻土层的最大厚度
计算步骤：按规范确定z0→冻土分类(五类)→计算zd →查表确定hmax→计算dmin
2.3 地基承载力
一、地基承载力设计原则
定义：保证在荷载作用下地基对土体产生剪切破坏而失效方面，有足够安
全度的地基土承受荷载的能力。
总安全系数法：将安全系数作为控制设计的标准。
基础底面下土重度 基础埋深内各土层加权平均重度
特点：实质为p1/4，无需宽度、深度修正。 适用：基底偏心距 e ≤0.033 b(b为偏心方向基础边长)时。 缺陷：没有考虑变形要求，尚应进行地基变形验算。
2.3 地基承载力
三、按承载力公式确定fa
以魏锡克公式（汉森公式等）为基础的理论公式计算 fa：
2.3 地基承载力
五、地基承载力的修正
修正原因：原位试验及经验值法结果只能反映一定宽、深
范围内的承载力，实际承载力随基宽和埋深增加而增加。
修正方法：
《建筑地基基础规范 GB 50007-2011》法：
fa fak b (b 3) d m (d 0.5)
修正后地基承载力特征值
2.2 基础埋置深度选择
三、工程地质条件的影响
地基上好下软，基础应尽量浅 埋，否则可深埋或浅埋加地基 处理；
倾斜持力层，可作台阶形； 边坡上的基础埋深应满足： 当b ≤ 3m，a ≥ 2.5m 时
d≥(b a) tan
不满足时，应按稳定性验算结 果确定。
d
2.2 基础埋置深度选择
3m≤b≤6m
《路桥地基规范JTG D63-2007》法： [ fa ] [ fa0 ] k1（1 b 2） k2（2 h 3)
刚性基础与扩展基础
挖掘基槽，清除杂物和积水。
施工方法
01
02
03
04
浇筑混凝土垫层，铺设钢筋。
安装基础模板，浇筑混凝土。
养护混凝土，拆除模板。
进行质量检测和验收。
04
比较分析
优缺点比较
刚性基础 优点：结构整体性好，能承受较大的 上部荷载，受气候影响小，不易发生
基础沉降变形。
缺点：施工难度大，基础埋深较大， 地下水位较高时需采取相应措施。
适用范围
刚性基础适用于一般土质或软弱土质的地基，如粘土、砂 土、残积土等。
在地下水位较低、基础埋深较浅的情况下，刚性基础是较 为经济合理的选择。
设计原则
刚性基础的设计应满足建筑物对承载 力和稳定性的要求，同时考虑地基承 载力和变形的要求。
在设计时，应充分考虑基础的沉降和 变形，采取相应的措施进行控制和调 整。
施工方法
刚性基础的施工方法包括浇筑Байду номын сангаас、预制法等，具体选择应根据工程实际情况和施工条件确定。
在施工过程中，应严格控制施工质量，确保基础的强度和稳定性。
03
扩展基础
定义与特点
定义
扩展基础是指将建筑物荷载通过一块较大的底面积传递到下层土体中的基础类型。它通常由台阶和斜 面组成，以扩大基础的底面积。
特点
设计原则
01
根据建筑物荷载和地质 勘察报告，确定基础底 面积和埋深。
02
计算基础各部分的承载 力和稳定性，确保满足 安全要求。
03
考虑地下水的影响，采 取相应的防水和排水措 施。
04
在经济合理的原则下， 选择合适的材料和施工 方法。
施工方法
清理场地，整平地面。 放线定位，确定基础各部分的几何尺寸。
施工方法
01
02
03
04
浇筑混凝土垫层，铺设钢筋。
安装基础模板，浇筑混凝土。
养护混凝土，拆除模板。
进行质量检测和验收。
04
比较分析
优缺点比较
刚性基础 优点：结构整体性好，能承受较大的 上部荷载，受气候影响小，不易发生
基础沉降变形。
缺点：施工难度大，基础埋深较大， 地下水位较高时需采取相应措施。
适用范围
刚性基础适用于一般土质或软弱土质的地基，如粘土、砂 土、残积土等。
在地下水位较低、基础埋深较浅的情况下，刚性基础是较 为经济合理的选择。
设计原则
刚性基础的设计应满足建筑物对承载 力和稳定性的要求，同时考虑地基承 载力和变形的要求。
在设计时，应充分考虑基础的沉降和 变形，采取相应的措施进行控制和调 整。
施工方法
刚性基础的施工方法包括浇筑Байду номын сангаас、预制法等，具体选择应根据工程实际情况和施工条件确定。
在施工过程中，应严格控制施工质量，确保基础的强度和稳定性。
03
扩展基础
定义与特点
定义
扩展基础是指将建筑物荷载通过一块较大的底面积传递到下层土体中的基础类型。它通常由台阶和斜 面组成，以扩大基础的底面积。
特点
设计原则
01
根据建筑物荷载和地质 勘察报告，确定基础底 面积和埋深。
02
计算基础各部分的承载 力和稳定性，确保满足 安全要求。
03
考虑地下水的影响，采 取相应的防水和排水措 施。
04
在经济合理的原则下， 选择合适的材料和施工 方法。
施工方法
清理场地，整平地面。 放线定位，确定基础各部分的几何尺寸。
第二章 刚性基础与扩展基础
∵
来由
pu k fa
pu A K fa A
pu—地基极限承载力，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
26
2.刚性基础与扩展基础
2.3.1 按土的抗剪强度指标确定
魏锡克公式：
1 pu bN 0 dNq cNc 2
N q e tan tan2 450 2
矩形基础
a 2.5b d / tan
地基稳定性验算
图2.7 土坡坡顶处基础的埋深
16
不满足要求时，应进行
d
条形基础
2.刚性基础与扩展基础
2.2 基础埋置深度的选择
——工程地质条件
地基由多层土组成，上好下软，基础应尽量浅埋 地基上软下好，应具体分析，进行方案比较 地基在水平方向倾斜较大时，基础埋深如图处理
p1 0 pu p 0 0.02b
p1
pu
p
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 pu<2.0p1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=0.01～ 0.015时对应荷载作为fak
s
s
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
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
36
2.刚性基础与扩展基础
《桥规》查表确定[σ0]的步骤：
粘性土Ip
定名
砂类土（粒径级配）
IL
定态
查表得σ0
N
Dr、N
来由
pu k fa
pu A K fa A
pu—地基极限承载力，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
26
2.刚性基础与扩展基础
2.3.1 按土的抗剪强度指标确定
魏锡克公式：
1 pu bN 0 dNq cNc 2
N q e tan tan2 450 2
矩形基础
a 2.5b d / tan
地基稳定性验算
图2.7 土坡坡顶处基础的埋深
16
不满足要求时，应进行
d
条形基础
2.刚性基础与扩展基础
2.2 基础埋置深度的选择
——工程地质条件
地基由多层土组成，上好下软，基础应尽量浅埋 地基上软下好，应具体分析，进行方案比较 地基在水平方向倾斜较大时，基础埋深如图处理
p1 0 pu p 0 0.02b
p1
pu
p
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 pu<2.0p1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=0.01～ 0.015时对应荷载作为fak
s
s
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
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
36
2.刚性基础与扩展基础
《桥规》查表确定[σ0]的步骤：
粘性土Ip
定名
砂类土（粒径级配）
IL
定态
查表得σ0
N
Dr、N
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
冷藏库、高温炉窑，应考虑热传导引起地基土因低温
而冻胀或因高温而干缩。
18
2.刚性基础与扩展基础
相邻建筑物影响： 新基础底面不宜超过原有
基础的埋深；
新基础底面低于原有基础，
H
要求满足一定间距，两基 础间保持一定净距约为基 础底面高差1-2倍。 不能满足以上条件时，进 行支护，严格控制水平位 移。
2.3.2 按地基载荷试验确定
p1 0 pu p 0 0.02b
p1
pu
p
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 pu<2.0p1时, 取fak=0.5pu
s
s
按载荷试验确定地基承载力
中、高压缩性土的缓变 型曲线，取s/b=0.01～ 0.015时对应荷载作为fak
基底低于潜水面时，要考虑基坑排水、支护和地下水水质 问题； 若遇承压水时，应验算基坑的稳定性； 桥墩基础应埋置在最大冲刷线下一定深度。
24
2.刚性基础与扩展基础
地基冻融条件
冻土
多年冻土（冻结时间2年） 季节性冻土 冻土危害：冻胀和融陷 发生冻胀的条件： 内因 外因 （1）土的条件 （2）温度条件 （3）水力条件 一般是细颗粒土 低于冻结温度
2.1 概
述
无筋扩展基础（或刚性基础） 适用低矮（<6层），地基承载力较高的建筑；
砌筑材料：由素混凝土、砖、毛石、灰土和三合土等；
受力特点：抗压性能好、而抗弯抗剪性能差，刚性大，挠
曲变形小；
结构特点：稳定性好、施工方便、可承受较大荷载； 自重大、对地基承载力要求高、不适于浅埋。
构造要求：满足台阶的容许宽高比或刚性角的要求。
pu—地基极限承载力
A'—与土接触的有效基底面积
A —基底面积
33
2.刚性基础与扩展基础
2.3.2 按地基载荷试验确定
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
图2.11
载荷试验示意图（堆载）
34
2.刚性基础与扩展基础
2.3.2 按地基载荷试验确定
35
2.刚性基础与扩展基础
水分的迁移和补充（冰夹层）
25
2.刚性基础与扩展基础
地基冻融条件
考虑冻融条件，基底置于标准冻深以下 对季节性冻土的设计冻深：公式2-3
26
2.刚性基础与扩展基础
地基冻融条件
基底下允许一定厚度冻土层时，基础最小埋深dmin
dmin zd hmax
式中 hmax— 基底下允许残留冻土层的最大厚度 zd — 设计冻深
(a)低压缩性土；（b）高压缩性土
同一土层参加统计的试验点不应少于三点，符合要 36 求后，取该平均值作为地基承载力特征值fak
2.刚性基础与扩展基础
其他原位测试方法——标准贯入试验
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′
1﹕1.50 1﹕1.50
— —
灰土基础
体积比为3﹕7或2﹕8的灰 土，其最小干密度：粉土 1.55 t/m3；粉质粘土：1.50 t/m3；粘土：1.45 t/m3 体积比为1﹕2﹕4～ 1﹕3﹕6（石灰﹕砂﹕骨料 ），每层约需铺220mm， 夯至150mm
三合土基础
1﹕1.50
1﹕1.20
—
7
2.刚性基础与扩展基础
地基冻融条件
17
2.刚性基础与扩展基础
建筑结构条件
建筑物的用途、结构类型、荷载对基础埋深的影响：
设有地下室等建筑物的基础，基础埋深要求能为其提
供足够的空间。
地下有管道时，基础埋深应低于管道深度，以防影响
管道维修使用。
承受风力、地震力等水平力的高层建筑，埋深应满足
稳定性，提供足够的抗拔力。
2.3.3 按地基规范承载力公式确定
GB50007(建规)推荐的公式 条件：荷载偏心距e<0.033b(b为偏心方向基础边长)
f a M bg b M d g m d M cCk
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。
2.1.2 钢筋混凝土扩展基础
钢筋混凝土扩展基础（或柔性基础）
适用宽基浅埋
材料：钢筋混凝土； 受力特点：抗弯、抗剪性能良好、有挠曲变形； 结构特点：底板高度小（经济），适应地基承载力
低的地基条件。
与刚性基础区别:有配筋，不完全依赖砼去承担弯
曲应力。
10
2.刚性基础与扩展基础
2.1.2 钢筋混凝土扩展基础构造要求
质量要求 pk≤100 C15混凝土 1﹕1.00
100＜ pk≤200 1﹕1.00
200＜ pk≤300 1﹕1.25
毛石混凝土 基础 砖基础
毛石基础
C15混凝土 砖不低于MU10,M15砂浆
M15砂浆
1﹕1.00 1﹕1.50
1﹕1.25 1﹕1.25
1﹕1.25 1﹕1.50
1﹕1.50 1﹕1.50
计算步骤：按规范确定标准Zo—冻土分类（P243）— 查表得影响系数 —计算设计冻深—查表确定hmax— 计算dmin
27
2.刚性基础与扩展基础
2.3 地基承载力
定义：地基土单位面积上承受荷载的能力
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的因素 确定地基承载力的方法
2.1 概
述
设计内容：
1. 选择基础材料、构造类型； 2. 选择基础埋深，根据基础埋深，确定承载力；
3. 根据承载力确定基础底面积，验算变形、稳定性；
如有软弱下卧层要进行验算；
4. 基础内力分析，截面计算，确定基础高度，材料强
度（砼标号、截面尺寸、配筋）。 5. 出施工图。
4
2.刚性基础与扩展基础
选择基础深度的原则
安全可靠前提下，尽量 浅埋
一般要求：最小埋深
持 力 层
0.5米（岩石地基除 外），且基顶低于室外 地面0.1米。
下
卧
层
图2.5 基础埋置深度示意
16
2.刚性基础与扩展基础
2.2 基础埋置深度的选择
应考虑因素：
建筑结构条件
场地环境条件
工程地质条件
水文地质条件
28
2.刚性基础与扩展基础
2.3 地基承载力—基本验算
《建筑地基基础设计规范》要求:
pk f a pk max 1.2 f a
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
29
2.刚性基础与扩展基础
2.3 地基承载力—基本验算
《公路桥涵地基与基础设计规范》要求：
p [ fa ] pk max rR [ f a ]
p—基底平均压应力
[fa]—修正后的地基承载力容许值
pmax—基底最大压应力 rR—地基承载力容许值抗力系数
30
2.刚性基础与扩展基础
2.3 地基承载力
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
11
2.刚性基础与扩展基础
2.1.2 钢筋混凝土扩展基础构造要求
混凝土强度等级不宜低于C20。 根据经验，初选时基础的高度一般大于或等于b/8。 当地基软弱或承受差异荷载时，为增强基础的整体
性和抗弯能力，可采用带肋基础。肋部纵向筋和箍筋 按经验确定。
12
2.刚性基础与扩展基础
2.1.2 钢筋混凝土扩展基础构造要求
标贯试验 得标贯击 数N′
N N '
修正后得标准贯 入击数N，查表 得承载力标准值
37
2.刚性基础与扩展基础
其他原位测试—按静力触探试验
比贯入阻力：
Q Qc Q f ps A A
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
38
2.刚性基础与扩展基础
础边缘距土坡边缘要有一定距离。
21
2.刚性基础与扩展基础
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
a 3.5b d / tan
a 2.5b d / tan
d
图2.7 土坡坡顶处基础的埋深
砌体承重墙体及挡土墙、涵洞下常采用的基础形式
图2.3
墙下钢筋混凝土扩展基础
13
（a）无肋；（b）有肋
2.刚性基础与扩展基础
2.1.2 钢筋混凝土扩展基础构造要求
建筑物中的柱、桥梁中的墩常用基础形式
图2.4 柱下钢筋混凝土单独基础 （a）台阶型；（b）锥台型；（c）杯口型
14
2.刚性基础与扩展基础
2.2 基础埋置深度的选择
基础埋深的定义
基础底面到室外设计地 面的距离。
一般自室外地面标高
算起；
填方区自填土面算起； 若填土在上部结构施
持 力 层
工后完成，则应自天然 地面算起。
图2.5
下
而冻胀或因高温而干缩。
18
2.刚性基础与扩展基础
相邻建筑物影响： 新基础底面不宜超过原有
基础的埋深；
新基础底面低于原有基础，
H
要求满足一定间距，两基 础间保持一定净距约为基 础底面高差1-2倍。 不能满足以上条件时，进 行支护，严格控制水平位 移。
2.3.2 按地基载荷试验确定
p1 0 pu p 0 0.02b
p1
pu
p
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 pu<2.0p1时, 取fak=0.5pu
s
s
按载荷试验确定地基承载力
中、高压缩性土的缓变 型曲线，取s/b=0.01～ 0.015时对应荷载作为fak
基底低于潜水面时，要考虑基坑排水、支护和地下水水质 问题； 若遇承压水时，应验算基坑的稳定性； 桥墩基础应埋置在最大冲刷线下一定深度。
24
2.刚性基础与扩展基础
地基冻融条件
冻土
多年冻土（冻结时间2年） 季节性冻土 冻土危害：冻胀和融陷 发生冻胀的条件： 内因 外因 （1）土的条件 （2）温度条件 （3）水力条件 一般是细颗粒土 低于冻结温度
2.1 概
述
无筋扩展基础（或刚性基础） 适用低矮（<6层），地基承载力较高的建筑；
砌筑材料：由素混凝土、砖、毛石、灰土和三合土等；
受力特点：抗压性能好、而抗弯抗剪性能差，刚性大，挠
曲变形小；
结构特点：稳定性好、施工方便、可承受较大荷载； 自重大、对地基承载力要求高、不适于浅埋。
构造要求：满足台阶的容许宽高比或刚性角的要求。
pu—地基极限承载力
A'—与土接触的有效基底面积
A —基底面积
33
2.刚性基础与扩展基础
2.3.2 按地基载荷试验确定
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
图2.11
载荷试验示意图（堆载）
34
2.刚性基础与扩展基础
2.3.2 按地基载荷试验确定
35
2.刚性基础与扩展基础
水分的迁移和补充（冰夹层）
25
2.刚性基础与扩展基础
地基冻融条件
考虑冻融条件，基底置于标准冻深以下 对季节性冻土的设计冻深：公式2-3
26
2.刚性基础与扩展基础
地基冻融条件
基底下允许一定厚度冻土层时，基础最小埋深dmin
dmin zd hmax
式中 hmax— 基底下允许残留冻土层的最大厚度 zd — 设计冻深
(a)低压缩性土；（b）高压缩性土
同一土层参加统计的试验点不应少于三点，符合要 36 求后，取该平均值作为地基承载力特征值fak
2.刚性基础与扩展基础
其他原位测试方法——标准贯入试验
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′
1﹕1.50 1﹕1.50
— —
灰土基础
体积比为3﹕7或2﹕8的灰 土，其最小干密度：粉土 1.55 t/m3；粉质粘土：1.50 t/m3；粘土：1.45 t/m3 体积比为1﹕2﹕4～ 1﹕3﹕6（石灰﹕砂﹕骨料 ），每层约需铺220mm， 夯至150mm
三合土基础
1﹕1.50
1﹕1.20
—
7
2.刚性基础与扩展基础
地基冻融条件
17
2.刚性基础与扩展基础
建筑结构条件
建筑物的用途、结构类型、荷载对基础埋深的影响：
设有地下室等建筑物的基础，基础埋深要求能为其提
供足够的空间。
地下有管道时，基础埋深应低于管道深度，以防影响
管道维修使用。
承受风力、地震力等水平力的高层建筑，埋深应满足
稳定性，提供足够的抗拔力。
2.3.3 按地基规范承载力公式确定
GB50007(建规)推荐的公式 条件：荷载偏心距e<0.033b(b为偏心方向基础边长)
f a M bg b M d g m d M cCk
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。
2.1.2 钢筋混凝土扩展基础
钢筋混凝土扩展基础（或柔性基础）
适用宽基浅埋
材料：钢筋混凝土； 受力特点：抗弯、抗剪性能良好、有挠曲变形； 结构特点：底板高度小（经济），适应地基承载力
低的地基条件。
与刚性基础区别:有配筋，不完全依赖砼去承担弯
曲应力。
10
2.刚性基础与扩展基础
2.1.2 钢筋混凝土扩展基础构造要求
质量要求 pk≤100 C15混凝土 1﹕1.00
100＜ pk≤200 1﹕1.00
200＜ pk≤300 1﹕1.25
毛石混凝土 基础 砖基础
毛石基础
C15混凝土 砖不低于MU10,M15砂浆
M15砂浆
1﹕1.00 1﹕1.50
1﹕1.25 1﹕1.25
1﹕1.25 1﹕1.50
1﹕1.50 1﹕1.50
计算步骤：按规范确定标准Zo—冻土分类（P243）— 查表得影响系数 —计算设计冻深—查表确定hmax— 计算dmin
27
2.刚性基础与扩展基础
2.3 地基承载力
定义：地基土单位面积上承受荷载的能力
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的因素 确定地基承载力的方法
2.1 概
述
设计内容：
1. 选择基础材料、构造类型； 2. 选择基础埋深，根据基础埋深，确定承载力；
3. 根据承载力确定基础底面积，验算变形、稳定性；
如有软弱下卧层要进行验算；
4. 基础内力分析，截面计算，确定基础高度，材料强
度（砼标号、截面尺寸、配筋）。 5. 出施工图。
4
2.刚性基础与扩展基础
选择基础深度的原则
安全可靠前提下，尽量 浅埋
一般要求：最小埋深
持 力 层
0.5米（岩石地基除 外），且基顶低于室外 地面0.1米。
下
卧
层
图2.5 基础埋置深度示意
16
2.刚性基础与扩展基础
2.2 基础埋置深度的选择
应考虑因素：
建筑结构条件
场地环境条件
工程地质条件
水文地质条件
28
2.刚性基础与扩展基础
2.3 地基承载力—基本验算
《建筑地基基础设计规范》要求:
pk f a pk max 1.2 f a
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
29
2.刚性基础与扩展基础
2.3 地基承载力—基本验算
《公路桥涵地基与基础设计规范》要求：
p [ fa ] pk max rR [ f a ]
p—基底平均压应力
[fa]—修正后的地基承载力容许值
pmax—基底最大压应力 rR—地基承载力容许值抗力系数
30
2.刚性基础与扩展基础
2.3 地基承载力
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
11
2.刚性基础与扩展基础
2.1.2 钢筋混凝土扩展基础构造要求
混凝土强度等级不宜低于C20。 根据经验，初选时基础的高度一般大于或等于b/8。 当地基软弱或承受差异荷载时，为增强基础的整体
性和抗弯能力，可采用带肋基础。肋部纵向筋和箍筋 按经验确定。
12
2.刚性基础与扩展基础
2.1.2 钢筋混凝土扩展基础构造要求
标贯试验 得标贯击 数N′
N N '
修正后得标准贯 入击数N，查表 得承载力标准值
37
2.刚性基础与扩展基础
其他原位测试—按静力触探试验
比贯入阻力：
Q Qc Q f ps A A
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
38
2.刚性基础与扩展基础
础边缘距土坡边缘要有一定距离。
21
2.刚性基础与扩展基础
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
a 3.5b d / tan
a 2.5b d / tan
d
图2.7 土坡坡顶处基础的埋深
砌体承重墙体及挡土墙、涵洞下常采用的基础形式
图2.3
墙下钢筋混凝土扩展基础
13
（a）无肋；（b）有肋
2.刚性基础与扩展基础
2.1.2 钢筋混凝土扩展基础构造要求
建筑物中的柱、桥梁中的墩常用基础形式
图2.4 柱下钢筋混凝土单独基础 （a）台阶型；（b）锥台型；（c）杯口型
14
2.刚性基础与扩展基础
2.2 基础埋置深度的选择
基础埋深的定义
基础底面到室外设计地 面的距离。
一般自室外地面标高
算起；
填方区自填土面算起； 若填土在上部结构施
持 力 层
工后完成，则应自天然 地面算起。
图2.5
下