地基与基础——天然地基上浅基础设计
天然地基上的浅基础
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天然地基：建筑物荷载不大或地基土强度较高时，天然土层不
需要经过特殊处 理就可承受建筑物荷重的地基。
天然地基上的浅基础：天然地基上，基础埋置深度小于5m的
一般基础(柱基或墙基)以及埋置深度超过5m，但小于基础宽度的 大尺寸的基础(如箱形基础)。
组合．不计入风荷载和地震荷载，且荷载用标准值；[s] — 建筑物地
基的变形容许值。
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从表面来看，地基的极限状态设计与结构物的极限状态设计完全 相同。旨先满足承载力极限状态，保证地基的稳定，其次满足正常 使用极限状态，符合变形的要求。
但从已有大量地基事故分析表明，绝大多数事故是由于地基变形 过大和不均匀沉降所造成的。根据地基载荷试验和地基承载力理论 可知，随着荷载的增加，地基先产生压密变形，再产生局部剪切破 坏，最后产生整体剪切破坏。而且代表压密变形阶段的界限压力， 即临塑荷载pcr远小于整体剪切破坏的极限荷载pu。这就是说地基在 充分发挥其承载力以前，通常都产生较大的变形，影响建筑物的正 常使用，即地基设计实质上是受变形所控制。
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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。
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荷载取值规定
• 在确定基础或桩台高度、支挡结构截面计算、基础或支挡结构 内力确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组 合和相应的基底反力应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。当需要验算基础裂缝宽度时，应 按正常使用极限状态荷载效应标准组合。
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)。
第八章天然地基上的浅基础设计
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。
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；
dmi nz0 t dfr (GBJ7-89）
z —标准冻深； 0
—采下允许残留冻土层的厚度。
d z h min d
max
(GB50007-2019）
zd —设计冻深；
h max—基底下允许残留冻土层的最大厚度。
8.3 基础埋置深度的选择
zd z0. zs . zw . ze
对距形基础，当台阶高宽比 tan2.5且荷载偏心距
eb/6 时，任意截面及的弯距按下式计算：
M 1 1a 2 1 22lappmaxpp
M 4 1l8 a 22 b b p pm ap xpmin
（5）构造：混凝土强度等级不低于 C15，底板受力钢筋不小于8 mm, ≤200mm，混凝土保护层厚度有垫 层时不小于35mm，无垫层时不小 于70mm。
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.天然地基上的深基础、桩基础。
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。
短期承载力设计值： fv q43.14cu
（三）几点说明
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
土力学课件(清华大学)-第七章__天然地基上浅基础的设计
3、对材料的要求
基础用材料必须有足够的强度和耐久性。
(1)砖：必须用黏土砖或蒸压灰砖.砖的强度等级不 低于MU10；严寒地区饱和地基砖的强度等级不 低于MU20。
(2) 石料：包括毛石、块石和经加工平整的料石， 应选用不易风化的硬岩石。石料厚度不宜小于15 ㎝，石料强度等级不小于MU25。
1、浅基础设计所需资料： （1）建筑场地的地形图； （2）岩土工程勘察报告； （3）建筑物平面图、立面图，荷载，特殊结构物
布置与标高；
（4）建筑场地环境，邻近建筑物基础类型与埋深， 地下管线分布；
（5）工程总投资与当地建筑材料供应情况； （6）施工队伍技术力量与工期要求。
2、浅基础的设计内容与类型
四、建筑场地的环境条件
1、邻近存在建筑物
建筑场地邻近已存在建筑物时，新建工程的基础 埋深不宜大于原有建筑物。当埋深大于原有的建 筑物时，两基础间应保持一定净距，其数值应根 据原有的建筑荷载大小、基础形式和土质情况确 定。当上述要求不能满足时，应采取分段施工， 设临时加固支撑，打板桩，地下连续墙等施工措 施，或加固原有的建筑物基础，
2、靠近土坡
建筑物靠近各种土坡，基础埋深应考虑邻近土坡 临空面的稳定性。
7.4 地基计算
一、基本规定
1.地基基础设计等级 根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及 由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用 的程度，将地基基础设计分为甲级、乙级和丙级三 个设计等级（见下表）。
地基基础设计等级
3、当地经验参数法
4、地基承载力特征值的深宽修正
当基础宽度大于3米或埋深大于0.5米时，应对地基 承载力特征值加以修正：
f a f a kb( b 3 ) dm ( d 0 .5 )
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。
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❖地基基础设计步骤：
➢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；
结合上部结构、 荷载情况综合 考虑确定。
➢确定基础底面尺寸（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。
方 造价低 案 易施工 选 安全合理 择 技术先进
➢地基基础设计程序：
设计基础资料（建筑设计、工程地质等）
确定基础埋深 及地基承载力
剖面尺寸确定 结构计算
确定基础底面尺寸 地基变形验算
概述
❖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。
第八章 天然地基上浅基础设计
b
b
pk pkmin
pk≤fa
pkmax pkmax≤1.2fa
p0 s≤[s]
回顾
➢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
方 案
天然地基
组 合
人工地基
浅基础 深基础
深埋
•震动荷载
避开细粉砂土层
三、水文地质条件影响
•地下水水位
宜在地下水水位以上
•地下水水质
❖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。
本 ❖重点掌握：
章
①基础埋深确定原则；
学
②基础底面积尺寸计算；
习
③构造与结构设计；
要 点
④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；
⑤能进行柱下钢筋砼独立基础设计。
第一节 地基基础设计的基本规定
一、地基基础设计等级
结构柱
基础 底板 配筋
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。
基础 底板 配筋
结构 柱
配筋
▪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。
墙 翼板
柱 肋梁
持力层、基础埋深，确定基础形式；
➢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。
第三节 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。
▪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
砼垫层
梁 柱
基础底板
柱下十字交叉基础
梁
柱
底版
筏形基础（板式与梁板式）
箱形基础
柱 顶板
隔板 梁
底版
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
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002） 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。
ห้องสมุดไป่ตู้、地基基础设计规定
•十字交叉 •筏 形 •箱 形
➢按受力 性能分类
▪刚性(无筋扩展)基础 ▪柔性(扩展)基础
无筋扩展基础
≥ MU10砖 M5砂浆
大放脚
▪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）。
≥ MU20毛石 M5砂浆
每阶≥ 两皮
≤200 ≥ 400
▪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。
墙下砼基础
柱下砼基础
掺入毛石 节约水泥
▪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20~30%，尺寸≤300 。
（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。
原则：
在满足稳定和 变形要求的前 提下应浅埋。
－0.45 埋深d≥0.5m
±0.00 ≥0.1m
影响因素：
一、建筑物用途及基础构造 地下室、设施及设备基础 基础深埋 无筋扩展基础构造要求幻灯片 14
二、作用在地基上的荷载大小与性质
•大
荷载大小
•小
选高承载力的作持力层 相对比
承载力合适，宜浅埋
较
荷载性质 •水平荷载、上拔力作用
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。
设计极 限状态
承载力极限状态:
pk≤fa pkmax≤1.2fa
正常使用极限状态: s≤[s]
b
b
pk pkmin
pkmax
pk≤fa pkmax≤1.2fa
➢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。
三、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。
承载力极限状态 荷载效应标准组合
p0
s≤[s]
正常使用极限状态 荷载效应准永久组合
第二节 浅基础的类型 及适用条件
概述：
浅 ➢按材料分类 基 础 ➢按构造分类 分 类 ➢按受力性能分类
➢按材料 分类
▪砖基础 ▪毛石基础 ▪砼及毛石砼基础 ▪钢筋砼基础 ▪灰土及三合土基础
➢按构造 分类
▪单独基础 ▪联合基础 ▪条形基础
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。
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。
四、荷载效应组合规定