1、基础工程,授课对象：结构工程、地下工程本科生参考教材：土力学与地基基础（第二版）（赵明华主编） 学 时：30学时课程性质：必修制 作：王敬林,第七章 浅基础设计,基础工程,有关建筑物地基与基础方面的理论与技术,地下结构(基础),地面,教学楼剖面示意图,教室楼面,走廊,地基,浅基础设计示意图,基础配筋,软土,硬土,单桩基础,F,Qc,Qs,上部结构,桩群,承台,群桩基础,F,加拿大特朗斯康谷仓地基整体破坏,意大利比萨斜塔,倾斜约5.5度,由相邻建筑物引起的沉降破坏,kiss,基坑开挖引起的墙、阳台开裂,膨胀土地基上建筑物的开裂,冻胀开裂,新建筑物引起原有建筑物开裂,第七章 浅基础设计,第七章 天
2、然地基上浅基础,本章要求: 掌握浅基础的类型和基础埋深的选择。 掌握地基承载力确定方法及按地基承载力确定基础底面尺寸。 掌握扩展基础设计(条基和独立柱基)。 了解地基变形验算及防止不均匀沉降损害的措施。,思路？,第七章 浅基础设计,3. 设计原则: 因地制宜、就地取材、保护环境和节约资源；根据岩土工程勘察资料，综合考虑结构类型、材料情况与施工条件等因素，精心设计。,7.1 地基基础设计的基本原则,7.1.1 概述,基 本 概 念,地基: 天然地基与人工地基。,2.基础: 浅基础与深基础。浅基础指一般埋深小于5m，不需要专门的施工机械施工，只考虑基础底面以下土的承载力的基础。目前没有明确的定义。
3、,第七章 浅基础设计,4. 设计规范:,7.1.1 概述,基本概念,建筑地基基础设计规范GB 50007-2002 建筑结构荷载规范 GB 5009-2001 混凝土结构设计规范 GB 50010-2002 砌体结构设计规范 GB 5003-2001,第七章 浅基础设计,5.基础上荷载:,7.1.1 概述,基本概念,F轴向力；M弯矩；H水平力,第七章 浅基础设计,6、 天然地基上浅基础设计的内容及一般步骤,7.1.2 概率极限状态设计方法与极限状态设计原则,2.承载能力极限状态: 对应于结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载大变形。如整体剪切破坏。,3.正常使用极限状态:对应于结构或构件达
4、到正常使用或耐久性 能的某项规定限值。 如地基变形过大导致上部结构的损坏。,第七章 浅基础设计,1.概率极限状态设计方法: 以概率论为基础的极限设计方法。,第七章 浅基础设计,7.1.3 地基基础设计基本规定,地基基础设计等级,什么是地基基础设计等级？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正常使用的程度，将地基基础设计分为三个设计等级。,地基基础设计等级 表71,可不作地基变形计算设计等级为丙级的建筑物范围（部分） 表7.2,第七章 浅基础设计,第七章 浅基础设计,7.1.3 地基基础设计基本规定,2. 设计计算规定:,1)地基承载力f 满足： 2)地基变形
5、S 满足：3)基础本身（强度、刚度、耐久性、抗裂）； 4)稳定性验算受水平力H作用等。,第七章 浅基础设计,3.荷载规定(见P155),按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时，传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。抗力采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。 计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不应计入风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值。 计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷载效应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分项系数均为1.0。 在确定基础或桩台高度、支挡
6、结构截面、计算基础或支挡结构的内力、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下荷载效应的标准组合。,7.1.3 地基基础设计基本规定,民用建筑楼面均布活荷载的各种代表值,第七章 浅基础设计,7.1.3 地基基础设计基本规定,3.荷载规定(续),7.2 浅基础的类型 7.2.1 无筋扩展基础 （也叫刚性基础）,第七章 浅基础设计,1、定义：由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成的且不需配置钢筋的墙下条形基础或柱下独立基础。,2、特点：抗压性能较
7、好，而抗拉和抗剪性能较差。,7.2.1 无筋扩展基础,第七章 浅基础设计,3、构造要求：,宽高比的要求 详见表7.3,刚性角,7.2 浅基础的类型 7.2.2 扩展基础 （也叫柔性基础或弹性基础）,F,第七章 浅基础设计,1、定义：指柱下钢筋混凝土独立基础 和墙下钢筋混凝土条形基础。,2、特点：抗弯（拉）和抗剪性能均较好。,第七章 浅基础设计,独立基础：也叫单独基础，指局部或整个结构物下的无筋或配筋的单个基础。,条形基础：指基础长度远远大于其宽度的一种基础形式。,3、类型：,7.2.2 扩展基础 （也叫柔性基础或弹性基础）,7.2 浅基础的类型 7.2.3 柱下条形基础,第七章 浅基础设计,当
8、地基软弱或上部结构传下来的荷载较大时采用。是柱下单独基础的推广。,柱下交梁基础,7.2 浅基础的类型 7.2.4 筏形基础,第七章 浅基础设计,当上部结构传下来的荷载很大而且地基软弱，当采用柱下交梁基础也不能满足需要时。是柱下交梁基础的推广。,7.2 浅基础的类型 7.2.5 壳体基础,第七章 浅基础设计,由正圆锥形及其组合形式构成，以承受压应力为主的基础。 施工困难，不利于机械化施工。,7.2 浅基础的类型 7.2.5 岩层锚杆基础,第七章 浅基础设计,直接建在基岩上的基础。目的是为了使基础与基岩连成整体，提高抗倾能力。,常用浅基础类型比较（按材料分类）,常用浅基础类型比较（按构造分类）,基
9、础选用的基本原则：,安全适用：因地制宜； 技术先进：承载力，沉降，方便施工； 经济合理：节省、工期、综合因素； 保护环境：无（少）污染。,第七章 浅基础设计,技术、经济、环境综合比较与论证,7.3 基础埋置深度的选择 埋深定义： 一般指基础底面至天然地坪面的距离。,第七章 浅基础设计,F,基础,天然地面,为什么要有一定的埋深：,除保护基础外，可以获得足够的土的侧向抗力，对承受水平荷载较大的建筑，可以保证基础的稳定性，减少建筑物的倾斜，防止倾覆及滑移。,7.3 基础埋置深度的选择（续） 7.3.1 建筑结构条件与场地环境条件,第七章 浅基础设计,1、建筑物用途及基础构造的影响,地下管道（上下水，
10、煤气电缆）应在基底以上，便于维修； 当遇有地下室，设备基础时，需局部或整体加深，如电梯井基础。,F,有地下管道时,7.3 基础埋置深度的选择 7.3.1 建筑结构条件与场地环境条件,第七章 浅基础设计,2、基础上荷载大小及其性质的影响,主楼与裙房，高度不同，荷载大小也不同，基础埋深也不一定相同。主楼一般是深基础，裙房可能是浅基础； 山坡上的房屋，基础常采用台阶式相连。,7.3 基础埋置深度的选择 7.3.1 建筑结构条件与场地环境条件,第七章 浅基础设计,3、相邻建筑物基础埋深的影响,新建筑物基础的埋深不宜大于旧建筑物基础的埋深； 如不满足第1条要求则L/ H=12 否则要求支护，并且要严格限
11、制支护的水平位移,相邻基础的埋深,7.3 基础埋置深度的选择 7.3.2 工程地质条件,第七章 浅基础设计,土层分布情况(1)浅基础还是深基础(桩基础)(2)天然地基还是人工地基,7.3 基础埋置深度的选择 7.3.2 工程地质条件 （续）,第七章 浅基础设计,条形基础,矩形基础,7.3 基础埋置深度的选择 7.3.3 水文地质条件,第七章 浅基础设计,1. 基底宜在地下水位以上，因水对基础有一定的侵蚀性； 2. 基坑排水，基坑围护等施工时，需要防止出现流砂、涌土的现象，所以坑底和承压含水层之间要留一定的厚度h0也叫槽底安全厚度。,7.3 基础埋置深度的选择 7.3.3 水文地质条件（续）,第
12、七章 浅基础设计,为槽底安全厚度范围内土的 加权平均重度,隔水层,承压含水层,不透水层,h0,基坑,h,地面标高,承压水 位高度,7.3 基础埋置深度的选择 7.3.4 地基冻融条件,第七章 浅基础设计,冻胀的影响,冻胀产生的上抬力大于作用在基底的竖向力，会引起建筑物发裂甚至破坏； 土层解冻时，土中的冰晶体融化，使土软化，含水量增加，强度降低，将产生附加沉降 规范上把冻胀性分为五类：不冻胀 ；弱冻胀 ；冻胀 ；强冻胀 ；特强冻胀,冻胀丘,dmin zd -hmax Zd设计冻深；hmax容许残留冻土层最大深度。,7.3 基础埋置深度的选择 7.3.4 地基冻融条件2. 考虑冻胀的基础埋深,第七
13、章 浅基础设计,hmax容许残留冻土层最大深度 Zo 标准冻深 dmin基础最小埋深,第七章 浅基础设计,dmin zd -hmax,zd:设计冻深,zd=z0 zs zw ze Z0：标准冻深 zs：土类别的影响系数； zw：土冻胀性的影响系数； ze： 环境影响系数。,第七章 浅基础设计,Z0:标准冻结深度,是地区多年实测最大冻结深度的平均值 地形地理条件：洼地，岗地；干湿（含水量）；土的类型，冻结深度有差别 城市热岛效应，管线与地下工程。,北京 1.0m 哈尔滨 2.0m 满洲里2.53.0m,第七章 浅基础设计,我国标准冻深图,zs土的类别影响系数,由于粘性土孔隙比大，含水量高，热容量
14、高，冻深小。,第七章 浅基础设计,zw：土冻胀性的影响系数,（1）强冻胀土水分转移及冻结热使冻深减小； （2）强冻胀土在同样冻结厚度时，冻结深度小：,环境影响系数,ze,由于城市的“热岛”效应。,第七章 浅基础设计,hmax：容许残留冻土层最大深度 G.0.2,基础埋深确定的基本原则,在满足承载力的条件下尽量浅埋。省工省时省料，但是有如下基本要求： 除岩石基础外，埋深D要大于50cm。表土扰动，植物，冻融，冲蚀； 基础顶面距离表土大于10cm，保护作用，施工要求，美观需要； 桥要求在冲刷深度以下； 天然地基（土基）上的箱基和筏基埋深不宜小于建筑物高度1/15；桩箱和桩筏1/18-1/20。,第七章 浅基础设计,
