土力学地基基础-第九章-3

计算步骤：
按中心荷载计算基础底面积A0； 考虑偏心影响，增大A0，A＝(1.1-1.4) A0 ； 计算Pmax, Pmin，验算是否满足承载力要求； 如不适合，再调整尺寸和验算直到满足要求。
在高、中压缩性地基土上的基础，偏心矩 l/6。
对低压缩性地基土上的基础，如果是短期 的偏心荷载，偏心矩 l/4 。
沉降量：中高压缩性地基上 沉降差：相邻建筑物 倾斜：高耸结构以及长高比很小的高层
建筑 局部倾斜：砌体承重结构
《建筑地基规范》
s [s]
S:地基变形计算值 [s]:地基变形允许值
表7.1
需验算地基特征变形值的情况：
安全等级为甲乙级的建筑物； 表7．2所列范围以外的丙级级建筑物； 表7．2所列范围以内有下列情况之一的丙级建筑物：
8. 绘制基础施工图
基础底面尺寸的确定
满足地基承载力的要求（持力层的承载 力计算和软弱下卧层的验算）
验算地基变形，对基础底面尺寸作必要 的调整
按地基持力层的承载力确定基底尺寸： 中心荷载
p f
P – 基础底面处的平均压力值 （相应于荷载效应标准组合） f – 地基承载力设计值(地基持力层)
p FG f A
f：先只进行深度修正，计算出A后再考 虑是否进行宽度修正。
按地基持力层的承载力确定基底尺寸： 偏心荷载
p f pmax1.2f pmin 0
P – 基础底面处的平均压力值 （相应于荷载效应标准组合） Pmax – 基础底面处的最大压力值 （相应于荷载效应标准组合） Pmin – 基础底面处的最小压力值 （相应于荷载效应标准组合） f – 地基承载力设计值(地基持力层)
2.软弱下卧层验算
软弱下卧层顶面处自重应力 c z 1 6 .5 1 .2 1 9 1 0 3 .8 5 4 k P a
软弱下卧层顶面以上土的加权平均重度
02
5410.8kN/m3 5
由淤泥质粘土，查 表 7 .1 0 得 ： d 1 .0 ,故 ：
fz 8 5 1 .0 1 0 .8 5 0 .5 1 3 3 .6 k P a
浅基础设计（3）
Shallow Foundation Design（3）
天然地基浅基础设计
1. 地质勘察，掌握地质资料 （一） 2. 选择基础类型、建筑材料和平面布置方案 （二） 3. 选择持力层和基础埋置深度 （三） 4. 确定地基承载力 （四） 5. 按地基承载力确定基础底面尺寸 （五） 6. 地基稳定性和变形验算 （六） 7. 进行基础结构设计
注：1、Es1为上层土压缩模量；Es2为下层土压缩模量； 2、z/b<0.25时取θ=0°，必要时，宜由试验确定；z/b>0.50时θ值不变
条形基础宽2.5m，埋置深度1.6m, 基础轴线上作用的荷载为500kN / m， 地基土为单层的粘性土，比重G 2.70， 其他指标如下表，地下水位在基础底面
地基承载力标准值小于130kPa，且体型复杂的建筑； 在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大， 引起地基产生过大的不均匀沉降时； 软弱地基上的相邻建筑如果距离太近，可能发生倾斜时； 地基土有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结尚未 完成时。
【例题7.8】两个相同型式高20m的砖砌石灰窑，采用10m× 10m的钢筋混凝土基础，基础埋深为2.0m，两基础间的净距离 为2.0m，对应于荷载效应准永久组合时的基底压力为100kPa, 地基为均匀的淤泥质粉质粘土，重度为15kN/m3，压缩模量为 3.0MPa,沉降计算修正系数取1.37，试进行石灰窑的地基变形 验算
即两端点M、N处的沉降量分别为： SM 1.37125171mm
SN 1.37176241mm
（3）基础的倾斜
tanSN bS M2 4 1 1 0 0 0 1 0 7 17 0/0 0
（4）由Hg=20m及Es=3.0MPa（高压缩性土）查表7.21可得 石灰窑的沉降允许值为400mm,倾斜允许值为8‰
基底平均压力：pFb2G230kPa 软弱下卧层顶面处的附加应力
z
bb22pztan01d2
1.82230171
1.822tan23o 2
56.4kPa
验 算 ： c z z 3 3 5 6 . 4 8 9 . 4 k P a f z 8 7 . 5 k P a , 不 满 足
解：软弱下卧层顶面处自重应力 c z 1 7 1 .0 1 8 1 0 2 .0 3 3 k P a
软弱下卧层顶面以上土的加权平均重度
02
3311kN/m3 3
由淤泥质粘土，查 表 7 .1 0 得 ： d 1 .0 ,故 ：
fz 6 0 1 .0 1 1 3 0 .5 8 7 .5 k P a
2.初步选择基底尺寸
计算基础和回填土重G时的基础埋深: d11.01.31.15m
2 由公式（7.19）： A0240720001.153.23m 2
由于偏心不大，基础底面面积按20%增大，即：
A 1 .2 A 0 1 .2 3 .2 3 3 .8 8 m 2
初步选择基础底面积:
A l g b 2 . 4 1 . 6 3 . 8 4 m 2 3 . 8 8 m 2 , 且 b 1 . 6 m 3 m
即：石灰窑的沉降与倾斜计算值均小于其允许值
作业
7.4
GGdA
A F
f Gd
F——相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值（kN) γG——基础及回填土的平均重度，一般取20KN/m3，地下水位以下取10KN/m3 d——基础平均埋深(m)
单独基础：计算出A后，先选定b或l，再 确定另一边（一般：l/b=1.0~2.0）
条形基础：取单位长度计算
由粉质粘土 e 0 . 8 , I L 0 . 8 2 查 表 7 . 1 0 得 ： b 0 . 3 ,d 1 . 6
持力层承载力设计值 f 1 3 5 0 1 .6 1 3 .5 2 0 .5 1 6 7 .4 k P a
基础及回填土重（0.8m在地下水中）
G 2 0 1 .2 1 0 0 .8 3 .6 2 .6 3 0 0 k N
例3 图中柱基础荷载标准值Fk=1100kN,Mk=140kN·m; 若基础底面尺寸l×b=3.6m×2.6m,试根据图中资料验
算基底面积是否满足地基承载力要求
1.持力层验算
埋深范围内土的加权平均重度
0 1 1 6 .5 1 .2 2 1 .0 9 1 0 0 .8 1 3 .5 k N /m 3
3、验算持力层地基承载力
基础和回填土重： G c g d g A 2 0 1 .1 5 3 .8 4 8 8 .3 k N
偏心距 e F M G 8 7 0 0 0 1 3 8 8 0 .3 .6 0 .1 1 m 6 l 0 .4 m ,即 p m i n 0 满 足 基底最大压力
p m a x F A G 1 6 l e 7 0 0 3 . 8 8 4 8 . 3 1 6 2 0 . 4 . 1 1 2 6 2 k P a 1 . 2 f 2 8 8 k P a , 满 足
最后，确定该柱基础底面长l=2.4m,宽b=1.6m
例2 一方形柱基础，基础宽度b＝1.8m，作用在基 础顶面处的轴心荷载标准值F=680kN，地下水位在 基础底面处，试验算软弱下卧层的承载力。（扩散 角取23度）
条形基础：
pz
b(pk md) b2ztan
b——条形基础底面宽度（m) γm——基础埋深范围内土的加权平均重度（地下水位以下取浮重度γ‘）（kN/m3) d——基础埋深（从天然地面算起）（m) z——基础底面至软弱下卧层顶面的距离（m) θ——地基压力扩散角，可按表7.14采用 pk——基底平均压力设计值）kPa)
e M 140 0.1m FG1100300
持力层承载力验算：
p FG1100300 149.6kPa f ,满足
A 3.62.6
pmax p16le149.6163.06.1149.610.167
174.53kPa1.2f 200.9kPa,满足 pmin 149.610.167124.7kPa0，满足
由 E S 1/E S2 7 .5/2 .5 3 ,以 及 z/b 3 /2 .60 .5 ,
查 表 7 .1 9 得 ： 地 基 压 力 扩 散 角 2 3 o
软弱下卧层顶面处的附加应力
z
l
lbp01d 2ztanb2ztan
3.62.6149.613.52.0
36.27kPa
3.623tan23o 2.623tan23o
【解】对石灰窑，按高耸结果基础验算其沉降量和倾斜 （1）基础底面处的附加应力标准值p0
p 0 p 0 g d 1 0 0 1 5 2 .0 7 0 k P a
（2）基础沉降量计算
znb(2.50.4lnb)
地基沉降计算深度z0取15.8m。Δz由表4.6确定为0.8m
n
Sn' 0.025 St' t1
【解】1、求地基承载力设计值f 根据粘性土e=0.7,IL=0.78查表7.10得：ηb=0.3,ηd=1.6。
持力层承载力设计值f（先不考虑对基础宽度进行修正）：
f fk d0 d 0 .5 2 2 6 1 .6 1 7 .5 1 .0 0 .5
2 4 0 k P a
上式d按室外地面算起
p pm main xF AGW MFl bG16le
e M F G
M——相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值（kN) W——基础底面的抵抗矩（m3) e——偏心距（m) l——力矩作用方向的矩形基础底面边长（m)，一般为矩形基础底面的短边； b——垂直于力矩作用方向的矩形基础底面边长（m)
矩形基础： Leabharlann Baiduz(l2zltba(npk) (b md 2)ztan)
b——矩形基础底面宽度（m) l——矩形基础底面长度（m) γm——基础埋深范围内土的加权平均重度（地下水位以下取浮重度γ‘）（kN/m3) d——基础埋深（从天然地面算起）（m) z——基础底面至软弱下卧层顶面的距离（m) θ——地基压力扩散角，可按表7.14采用 pk——基底平均压力设计值）kPa)
存在软弱下卧层时
软弱下卧层的验算
pz pcz faz
pz——相应于荷载效应标准组合时，软弱下卧层顶面处的附加应力值（kPa) pcz——软弱下卧层顶面处土的自重应力值（kPa) faz——软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值（kPa)
假设：基底处的附加应力向下传递时按某一角度θ向外扩散
验算：cz z 5436.2790.27kPa fz 133.6kPa,满足
地基变形验算
地基变形特征
沉降量 - 指基础某点的沉降值 沉降差 - 一般指相邻柱基中点的沉降量之差 倾斜 - 指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距
离的比值 局部倾斜 - 指砌体承重结构沿纵向6—10m内基
础两点的沉降差与其距离的比值
处，试验得到抗剪强度指标标准值k 25,
ck 15kPa,求地基承载力是否满足要求。
【例】 柱截面300mm×400mm，作用在柱底的荷载标 准值：中心垂直荷载700kN，力矩80kN·m，水平荷载 13kN。其他参数见图,试根据持力层地基承载力确定基 础底面尺寸。
步骤： 1 确定地基承载力设计值 2 初步选定底面尺寸 3 持力层承载力验算 4 软弱下卧层验算