1、第二章第二章 淺基礎設計的基本原理淺基礎設計的基本原理 v 1. 淺基礎的定義淺基礎的定義v 2. 淺基礎的荷載傳遞淺基礎的荷載傳遞 上部結構基礎應力和變形 地基荷載基底壓力通常將基礎的埋置深度小于5m，或小于基礎最小寬度。一般只需經過挖槽、排水等普通施工程序就可建造的基礎稱作淺基礎。 側壁的摩阻力忽略不計。側壁的摩阻力忽略不計。v 淺基礎設計時應考慮的主要因素(1) 建筑基礎所用的材料及基礎的結構型式；(2) 基礎的埋置深度；(3) 地基土的承載力；(4)基礎的形狀和布置，以及與相鄰基礎、地下構筑物和地下管道的關系；(5) 上部結構類型、使用要求及對不均勻沉降的敏感性；(6) 施工期限、施工

2、方法及所需的施工設備等;(7)在地震區，還應考慮地基和基礎的抗震要求。1. 剛性基礎(無筋擴展基礎無筋擴展基礎) )一、按基礎材料的性能分類一、按基礎材料的性能分類材料：材料：通常由磚，毛石、素混凝土，三合土和灰土等材料建造的基礎。 特點：特點：抗壓性能較好，但抗拉、抗剪強度不高。 應用范圍：剛性基礎可用于六層和六層以下（三合土基礎不宜超過四層）的民用建筑和砌體承重的廠房。 F0hbtgtF bth0設計要求：設計要求：發生在基礎內的拉應力和剪應力不超過其材料強度設計值?？赏ㄟ^限制基礎外伸寬度與基礎高度的比值(寬高比)來實現。-剛性角剛性角F2. 柔性基礎(擴展基礎擴展基礎) )材料：材料：鋼

3、筋混凝土。 設計要求：設計要求：采用擴大基礎底面積的方法來滿足地基承載力的要求，但不必增加基礎的埋深；選擇合適的基礎材料、高度與配筋來滿足基礎抗剪和抗彎要求。 特點：特點：具有較好的抗剪能力和抗彎能力。 1. 獨立基礎 二、按基礎形狀和大小分類按基礎形狀和大小分類 主要是柱下基礎主要是柱下基礎, 需土質較好需土質較好F2. 條形基礎(十字交叉條形基礎)墻下或柱下條形基礎 縱向條形基礎縱向條形基礎橫向條形基礎橫向條形基礎柱下:土質更差或荷載很大時,將縱橫向條形基礎相連3.十字交叉基礎十字交叉條形基礎可承擔10層以下民用住宅。4 . 片筏基礎土質更差,單獨基礎彼此之間滿堂布置，聯成整體滿堂基礎a)

4、、b)平板式c)、d)梁板式6層住宅50層高層建筑都可使用，如美國休斯敦市的52層殼體廣場大樓，天然地基上的筏板基礎厚度為2.52m。底板底板外墻外墻內墻內墻5. 箱形基礎有底板、墻和頂板形成箱，整體性好、空間剛度大箱形基礎箱形基礎埋深較深，基礎空腹，卸除了基底處原有土體的自重應力，因此大大地減小了作用于基礎底面的附加應力，減少建筑物的沉降，這種基礎又稱之為補償基礎。“套箱式”dANppc-00基底附加壓力： 0ANd 若基礎埋深基地附加壓力p0=0 ， 此時稱為全補償基礎。 p0 0稱為部分補償基礎p050cm10cm一一 、基礎埋深確定的基本原則、基礎埋深確定的基本原則 二、工程地質和水文

5、地質條件二、工程地質和水文地質條件在滿足設計要在滿足設計要求下盡量淺埋求下盡量淺埋只有低層房屋只有低層房屋可用可用,否則進行否則進行地基處理地基處理盡量淺埋但盡量淺埋但是如是如h1太小太小就進行地基就進行地基處理處理h14 m 樁基或處樁基或處理理硬土層硬土層軟土軟土層層硬土層硬土層軟土層軟土層軟土層軟土層硬土層硬土層 I II III IVh1h1利用較好的表層土作為地基的持力層。反之，則用下面的土層。基礎盡量做在地下水位以上。三、建筑物場地的環境條件三、建筑物場地的環境條件LH新建建筑物的基礎埋深不宜深于相鄰原有建筑物的基礎埋深。地下室的地下管道（上下水，煤氣電纜）應在基底以上主樓與裙房分

6、期施工設置后澆帶F管 道四、地基土凍脹和融陷的影響四、地基土凍脹和融陷的影響基礎盡量埋在冰凍線以下。 dmin z0 hmaxz0 標準凍深；標準凍深；凍深影響系數凍深影響系數; ; hmax殘留凍土層最大厚度；殘留凍土層最大厚度； Z0 Z0dmin室內地面室內地面hmax地基基礎作為承重土層和建筑物的下部結構，應滿足下列功能要求：（1）在偶然事件發生時及發生后，仍能保持必需的整體穩定性。 （2）能承受在正常施工和正常使用時可能出現的各種情況；并具有良好的工作性能；（3）在正常維護情況下具有足夠的耐久性能；一、地基基礎設計原則一、地基基礎設計原則二、二、 荷載規定荷載規定作用在基礎上的荷載作

7、用在基礎上的荷載 F MFF HF MH基本組合：承載能力極限狀態設計時，永久作用與可變作用的組合（分項系數）標準組合：正常使用極限狀態設計時，采用標準值（或組合值）為荷載代表的組合準永久組合：正常使用極限狀態設計時，對于可變荷載采用準永久值為荷載代表的組合荷載效應組合荷載效應組合荷載組合極限狀態設計時，荷載組合極限狀態設計時，為保證結構可靠性對于同時為保證結構可靠性對于同時出現底各種荷載設計值的規定出現底各種荷載設計值的規定（1）按地基承載力承載力確定基礎底面積及埋深，傳至基礎底面上的荷載應按正常使用極限狀態下荷載效應的標準組合 。承載力采用特征值。（2）計算地基變形時，傳至基礎底面上的荷載

8、效應應按正常使用極限狀態下荷載效應的準永久組合。不應計入風荷載和地震荷載。相應的限值應為地基變形的允許值。（3）在確定基礎或承臺高度、支擋結構高度、計算它們的內力、確定配筋和驗算材料強度時，上部結構傳來的荷載效應組合和相應的基底反力，采用承載能力極限狀態下荷載效應的基本組合，采用相應的分項系數； （4）計算擋土墻、地基或斜坡穩定基滑坡推力時，荷載效應按承載能力極限狀態下荷載效應的基本組合，但其分項系數均為1。地基基礎設計的荷載效應組合地基基礎設計的荷載效應組合幾種荷載組合的應用總結概括幾種荷載組合的應用總結概括q地基承載力標準組合地基承載力標準組合q穩定分析穩定分析基本組合，分項系數基本組合，

9、分項系數1.0即即單一安全系數法單一安全系數法q結構設計基本組合結構設計基本組合q沉降計算準永久組合沉降計算準永久組合1. 按承載力理論計算公式確定三、地基承載力的確定三、地基承載力的確定四、地基承載力特征值修正四、地基承載力特征值修正2. 按現場載荷試驗確定五、地基承載力驗算五、地基承載力驗算（1）地基持力層承載力驗算；（2）軟弱下臥層承載力的驗算（1 1）軸心荷載作用）軸心荷載作用akkkfAGFp pk 相應于荷載效應標準組合時，基礎底面處的平均壓力值。 kF上部結構傳至基礎頂面的豎向荷載標準組合值 Gk 基礎與基礎上土的總重量，GkA.D.G(一) 持力層承載力驗算G近似按20kN/m

10、3 （2 2）偏心荷載作用）偏心荷載作用 afp2 . 1maxkakfp 同時滿足abGFp3)(2kkmaxkyyxxWMWMlbGFpkkkkminkmaxk偏心距el /6時 偏心距el /6時 ( (二二) ) 軟弱下臥層承載力驗算軟弱下臥層承載力驗算azczzfzczazf 相應于荷載效應標準組合時，軟弱下臥層頂面處的附加壓力值，kPa軟弱下臥層頂面處土的自重應力標準組合值，kPa軟弱下臥層頂面處經深度修正后的地基承載力特征值，kPa。 下臥層頂面的附加應力： tg2tg2ck-zlzblbpztg2ck-zbbpz矩形面積基礎 條形面積基礎 Es1/Es2 z=0.25b z=0

11、.5b351061020232530壓力擴散角注：1. Es1Es2在一般情況下，基礎底面尺寸事先并不知道，需根據工程實踐，在確定基礎類型和埋置深度后，用持力層的承載力來設計基礎底面尺寸。akkkfAGFpdfFAGa-kfa為經過深度和寬度初步修正后的地基承載力特征值。條形基礎，可沿基礎長方向取單位長度1m進行計算，則基礎的寬度為 ：dfFbGa-k1. 1. 軸心荷載軸心荷載2. 2. 偏心荷載偏心荷載（1）按軸心荷載作用條件初步估算基礎底面積：（2）根據偏心距的大小，將基礎的底面積增大（1030）%，并以適當的 比例(宜l/b3,一般取l/b2)確定基礎底面的長度（3）由調整后的基礎底面

12、尺寸按式dfFAGa-kyyxxWMWMlbGFpkkkkminkmaxk計算過程可能要經過幾次試算方能最后確定合適的基礎底面尺寸。afp2 . 1maxkakfp 滿足對于設計等級為甲級和乙級的建筑物以部分丙級建筑物以外，不但要滿足地基承載力要求，還必須進行地基變形驗算：地基最終變形量。目前最常用的計算方法就是應力面積法，建筑地基基礎設計規范(GB50007-2002)給出了考慮經驗系數修正的計算方法。地基的允許變形值。它是根據建筑物的結構特點、使用條件和地基土的類別而確定的。 根據地基復雜程度，建筑物規模和功能特征以及由于地基問題可能造成建筑物破壞或影響正常使用的程度（危及人的生命、造成經

13、濟損失、造成社會影響及修復的可能性），可將地基基礎設計分為三個設計等級 ： 地基基礎設計等級地基基礎設計等級設計設計等級等級 建筑和地基類型建筑和地基類型 甲級甲級 重要的工業與民用建筑物；30層以上的高層建筑；體型復雜，層數相差超過10層的高低層連成一體建筑物；大面積的多層地下建筑物(如地下車庫，商場等)；地基變形有特殊要求的建筑物；復雜地質條件下的坡上建筑物(包括高邊坡)；對原有工程影響較大的新建建筑物場地和地基條件復雜的一般建筑物；位于復雜地質條件及軟土地區的二層及二層以上地下室的基坑工程。乙級乙級 除甲級、丙級以外的工業與民用建筑物。丙級丙級 場地和地基條件簡單，荷載分布均勻的七層及七

14、層以下民用建筑及一般工業建筑物；次要的輕型建筑物。 地基的允許變形值按其變形特征可分為沉降量、沉降差、傾斜、局部傾斜 ：沉降量：獨立基礎或剛性特別大的基礎中心的沉降量；沉降差：相鄰兩個單獨基礎的沉降量之差；傾斜：獨立基礎在傾斜方向兩端點的沉降差與其距離的比值；局部傾斜：指砌體承重結構沿縱向610m內基礎兩點的沉降差與其距離的比值。對經常受水平荷載作用的高層建筑物和高聳結構物或建在斜坡上的建筑物，以及地基中存在傾斜或軟弱地層時，還應進行地基穩定性驗算：2 . 1滑動力矩抗滑力矩K 位于穩定土坡坡頂上的建筑物，在b3m時，可通過增大距離基礎到邊坡的距離 確保邊坡穩定： tg5 . 3dba-tg5

15、 . 2dba-條形基礎 矩形基礎 2.5m土坡穩定驗算！ 45o8m當建筑物的不均勻沉降過大時，將使建筑物開裂損壞并影響其使用，特別對于高壓縮性土、膨脹土、濕陷性黃土以及軟硬不均等不良地基上的建筑物 。通常防止的辦法有： 為了減少總沉降量，采用樁基礎或其他深基礎； 對地基進行處理，以提高地基承載力和壓縮模量； 從地基、基礎和上部結構共同作用的觀點出發，在建筑、結構和施工中采取措施。一、建筑措施1、建筑物的體型力求簡單建筑物體型：指其平面形狀和立面高差（包括荷載差）2、增強結構的整體剛度控制長高比，合理布置縱橫墻。3、設置沉降縫用沉降縫將建筑物（包括基礎）分割為兩個或多個獨立的沉降單元，分割出

16、的沉降單元應具備體型簡單、長高比較小、結構類型單一以及地基比較均勻等條件。4、相鄰建筑基礎間應有合適的凈距拉大相鄰建筑物基礎間的凈距5、調整某些設計標高根據建筑物各部分可能產生的不均勻沉降，采取一些技術措施，控制與調整各部分標高，減輕不均勻沉降對使用上的影響。二、結構措施1、設置圈梁設置圈梁可增強砌體承重墻房屋的整體性，提高墻體的抗撓、抗拉、抗剪的能力，是防止墻體裂縫產生與發展的有效措施，在地震區還起到抗震作用。2、選用合適的結構形式采用靜定結構或非敏感性結構，如排架、三鉸拱(架)等。3、減輕建筑物和基礎的自重采用輕型結構、輕質高強材料等。4、減少或調整基底附加壓力 采用補償基礎； 通過改變基

17、礎底面尺寸調整基底附加壓力，從而調整不均勻沉降。5、加強基礎剛度采用筏基、箱基，甚至樁箱，樁筏基礎。三、施工措施1、合理安排施工順序先重后輕，先高后低，先大后??；2、施工前使地基預先沉降3、注意沉樁、降水對鄰近建筑物的影響4、基坑開挖時注意對坑底土的保護一、基本概念 ()很小的水平力通常不考慮僅考慮地基豎向變形；不考慮結構內力重分布；結構剛度也不影響地基變形圖2.常規設計方案（不考慮相互作用）傳統的設計方法：傳統的設計方法：前提：滿足靜力平衡條件，但忽視變形協調條件，后果：底層梁、柱和邊跨梁、柱的實際內力大于計算值（偏不安全），而基礎的實際內力則比計算值小得多（偏于安全）。二、上部結構剛度的影響 邊柱荷載增加，內柱卸載；剪力墻結構底層兩端的墻板應力出現集中的現象改善基礎的縱向彎曲程度，中和軸上移（箱基頂板應力由壓應力轉變為拉應力）