任务9天然地基上浅基础的设计.pptx

第第9章章天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计通过人工加固处理的地基。通过人工加固处理的地基。一、地基基础的分类一、地基基础的分类概概 述述如桩基、沉井和地下连续墙等。如桩基、沉井和地下连续墙等。地地 基基天然地基天然地基人工地基人工地基未经加固处理，能直接支承建筑物的地基。未经加固处理，能直接支承建筑物的地基。基基 础础浅基础浅基础深基础深基础大多数建筑物基础的埋深不会很大（一般不大于大多数建筑物基础的埋深不会很大（一般不大于5 5米），米），可以用普通开挖基坑和敞坑排水的方法修建。可以用普通开挖基坑和敞坑排水的方法修建。天然地基上浅基础的设计二、选择地基基础类型时要考虑的因素：二、选择地基基础类型时要考虑的因素：建筑物的性质建筑物的性质建筑物的性质建筑物的性质地基的工程地质地基的工程地质地基的工程地质地基的工程地质和水文地质条件和水文地质条件和水文地质条件和水文地质条件用途用途重要性重要性结构形式结构形式荷载形式荷载形式荷载大小荷载大小岩土层的分布岩土层的分布岩土的性质岩土的性质地下水地下水天然地基上浅基础的设计三、地基基础设计准备资料：三、地基基础设计准备资料：建筑场地地形图；建筑场地地形图；建筑场地地形图；建筑场地地形图；建筑场地工程地质勘察资料；建筑场地工程地质勘察资料；建筑场地工程地质勘察资料；建筑场地工程地质勘察资料；设计图纸、使用要求；设计图纸、使用要求；设计图纸、使用要求；设计图纸、使用要求；荷载与设备布置情况；荷载与设备布置情况；荷载与设备布置情况；荷载与设备布置情况；建筑材料供应；建筑材料供应；建筑材料供应；建筑材料供应；施工技术条件。施工技术条件。施工技术条件。施工技术条件。天然地基上浅基础的设计地基复杂程度地基复杂程度建筑物规模建筑物规模功能特征功能特征建筑物破坏或影响建筑物破坏或影响正常使用的程度正常使用的程度设计设计等级等级甲级甲级乙级乙级丙级丙级四、地基基础设计原则四、地基基础设计原则天然地基上浅基础的设计地基基础设计等级地基基础设计等级 设计设计等级等级建筑和地基类型建筑和地基类型甲级甲级重要的工业与民用建筑物重要的工业与民用建筑物3030层以上的高层建筑层以上的高层建筑体型复杂、层数相差超过体型复杂、层数相差超过1010层的高低层连成一体建筑物层的高低层连成一体建筑物大面积的多层地下建筑物（地下车库、商场、运动场等）大面积的多层地下建筑物（地下车库、商场、运动场等）对地基变形有特殊要求的建筑物对地基变形有特殊要求的建筑物复杂地质条件下的坡上建筑物（包括高边坡）复杂地质条件下的坡上建筑物（包括高边坡）对原有工程影响较大的新建筑物对原有工程影响较大的新建筑物场地和地基条件复杂的一般建筑物场地和地基条件复杂的一般建筑物位于复杂地质条件及软土地区的二层及二层以上地下室的基坑位于复杂地质条件及软土地区的二层及二层以上地下室的基坑工程工程乙级乙级除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物丙级丙级场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用建场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物；次要的轻型建筑物筑及一般工业建筑物；次要的轻型建筑物天然地基上浅基础的设计浅基础的类型浅基础的类型一、浅基础的结构类型一、浅基础的结构类型单独基础（独立基础）单独基础（独立基础）1 1、单独基础（独立基础）、单独基础（独立基础）天然地基上浅基础的设计墙下条形基础墙下条形基础2 2、条形基础、条形基础柱下条形基础柱下条形基础天然地基上浅基础的设计纵向条形基础纵向条形基础横向条形基础横向条形基础柱下交叉梁基础柱下交叉梁基础3 3、十字交叉基础、十字交叉基础(井格基础井格基础)具有良好的调整不均具有良好的调整不均匀沉降的能力匀沉降的能力天然地基上浅基础的设计4 4、片筏基础、片筏基础天然地基上浅基础的设计Mat foundation 土质差土质差,有防水要求，十字交叉基础底面联成整体有防水要求，十字交叉基础底面联成整体,如游如游泳馆泳馆,筏下有肋筏下有肋,板下处理板下处理天然地基上浅基础的设计5 5、箱型基础、箱型基础天然地基上浅基础的设计底板底板外外墙墙内内墙墙天然地基上浅基础的设计6 6、壳体基础、壳体基础 定义：定义：由正圆锥形及其组合形成的壳体基础。由正圆锥形及其组合形成的壳体基础。适用：适用：一般工业与民用建筑柱基和筒形的构筑物（如一般工业与民用建筑柱基和筒形的构筑物（如烟囱、水塔、料仓、中小高炉等）。烟囱、水塔、料仓、中小高炉等）。种类：种类：M M型组合壳、正圆锥壳、内球外锥组合壳型组合壳、正圆锥壳、内球外锥组合壳天然地基上浅基础的设计由于荷载在壳体内主要由于荷载在壳体内主要引起轴向压力，故对于引起轴向压力，故对于抗压性能较好的砖、石抗压性能较好的砖、石和混凝土等材料而言，和混凝土等材料而言，采用壳体结构更能适应采用壳体结构更能适应材料的特性。材料的特性。天然地基上浅基础的设计二、无筋扩展基础和扩展基础二、无筋扩展基础和扩展基础定义：定义：由砖、毛石、混凝土等材料组成的无需配筋的墙下条形由砖、毛石、混凝土等材料组成的无需配筋的墙下条形基础或柱下独立基础。基础或柱下独立基础。砖基础砖基础毛石基础毛石基础混凝土基础混凝土基础1 1、无筋扩展基础、无筋扩展基础(刚性基础刚性基础)天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计2 2、钢筋混凝土扩展基础、钢筋混凝土扩展基础 墙下钢筋混凝土条形基础多用于地质条件较差的多层建筑墙下钢筋混凝土条形基础多用于地质条件较差的多层建筑物，其截面形式为有肋或无肋。物，其截面形式为有肋或无肋。天然地基上浅基础的设计 （1 1）台阶型）台阶型 （2 2）锥台型）锥台型 （3 3）杯口型）杯口型天然地基上浅基础的设计浅基础设计内容及步骤浅基础设计内容及步骤 1 1选择基础所用材料及结构形式；选择基础所用材料及结构形式；2 2确定基础埋深；确定基础埋深；3 3地基计算地基计算 6 6确定基础剖面尺寸。如是钢筋混凝土基础，还需进确定基础剖面尺寸。如是钢筋混凝土基础，还需进行配筋计算；行配筋计算；7 7、绘制基础施工图，编写施工说明。、绘制基础施工图，编写施工说明。天然地基上浅基础的设计一、确定原则一、确定原则v 在保证安全可靠的前提下，尽量浅埋。在保证安全可靠的前提下，尽量浅埋。注意：注意：1.1.基础埋深不小于基础埋深不小于0.5m0.5m；随建筑物高度适当增大。；随建筑物高度适当增大。2.2.基础顶面低于设计地面基础顶面低于设计地面0.1m0.1m以上，避免基础外露，受外界以上，避免基础外露，受外界破坏。破坏。3.3.桥要求在冲刷深度以下。桥要求在冲刷深度以下。d大于大于10cm基础埋置深度的确定基础埋置深度的确定天然地基上浅基础的设计二、影响因素二、影响因素1.1.建筑物的用途、结构类型、荷载大小及周围的建筑物的用途、结构类型、荷载大小及周围的环境条件；环境条件；2.2.工程地质和水文地质条件；工程地质和水文地质条件；3.3.寒冷地区地基的冻结深度影响。寒冷地区地基的冻结深度影响。天然地基上浅基础的设计建筑物的用途建筑物的用途影响基础埋深的选择。如有地下室的建筑，影响基础埋深的选择。如有地下室的建筑，埋深由地下室标高决定；工业建筑中的地下设施和设备基础，埋深由地下室标高决定；工业建筑中的地下设施和设备基础，不能离建筑物基础太近。不能离建筑物基础太近。基础类型基础类型是影响埋深的另一个主要因素。对于由砖石材是影响埋深的另一个主要因素。对于由砖石材料砌筑的刚性基础，因其高度相对较大，若埋深较小则有露料砌筑的刚性基础，因其高度相对较大，若埋深较小则有露的可能。因此，基础的埋深由基础的构造高度决定。的可能。因此，基础的埋深由基础的构造高度决定。1 1、建筑物的用途、类型、规模、荷载大小及性质、建筑物的用途、类型、规模、荷载大小及性质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对于竖向荷载大、地震力和风力等水平荷载作用也大的高层建筑以及其他承受水平荷载作用的挡用也大的高层建筑以及其他承受水平荷载作用的挡土墙、厂房柱基、烟囱、水塔等构筑物的基础，土墙、厂房柱基、烟囱、水塔等构筑物的基础，则则应加大埋深，以增强土层对基础的嵌固作用，保证应加大埋深，以增强土层对基础的嵌固作用，保证构筑物的稳定性。如果基础位于岩石地基之上，基构筑物的稳定性。如果基础位于岩石地基之上，基础埋深则需满足抗滑要求。础埋深则需满足抗滑要求。天然地基上浅基础的设计新旧相邻建筑物新旧相邻建筑物有一定距离有一定距离 L/H=12，否则要求支护，并且要严格限制支护的水平位移否则要求支护，并且要严格限制支护的水平位移地下室，地下室，地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便便于维修于维修LH天然地基上浅基础的设计 基础底面应尽量埋于地下水位以上，以避免地下水对基基础底面应尽量埋于地下水位以上，以避免地下水对基坑施工的影响，如必须埋在地下水位以下时，则应采取相应坑施工的影响，如必须埋在地下水位以下时，则应采取相应措施（如基坑排水、坑壁围护等），以保证地基土施工时不措施（如基坑排水、坑壁围护等），以保证地基土施工时不受扰动。地下水对基础材料的侵蚀作用及防护措施也应充分受扰动。地下水对基础材料的侵蚀作用及防护措施也应充分考虑。考虑。2 2、工程地质和水文地质条件、工程地质和水文地质条件天然地基上浅基础的设计承压含水层承压含水层粘土层粘土层H0H承压含水层承压含水层粘土层H0HHw抽水井要使基坑开挖安全，必须要使基坑开挖安全，必须计算安计算安全厚度全厚度或降水使得或降水使得天然地基上浅基础的设计在满足其在满足其他要求下他要求下尽量浅埋尽量浅埋只有低层只有低层房屋可用房屋可用,否则处理否则处理尽量浅埋尽量浅埋但是如但是如h h1 1太太小就为小就为IIIIh14 m 桩桩基或处理基或处理好土好土好土好土软土软土软土软土好土好土 I II III IVh1软土软土(很深很深)h1天然地基天然地基,基础埋深的确定根据土层分布基础埋深的确定根据土层分布天然地基上浅基础的设计3 3、地基土的冻胀和融陷、地基土的冻胀和融陷 冻胀危害及机理冻胀危害及机理冻冻深深毛细区毛细区地下水地下水冻结区冻结区天然地基上浅基础的设计 冻土地区基础的最小埋置深度冻土地区基础的最小埋置深度Dmin z0 t dfrz0 标准冻深；标准冻深；dfr 残留冻土层厚度残留冻土层厚度 t 冻深影响系数冻深影响系数z0 tz0Dmin室内地面室内地面dfr天然地基上浅基础的设计地基计算地基计算 基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定 地基承载力验算地基承载力验算 地基变形验算地基变形验算 地基稳定验算地基稳定验算地基基础设计规定地基基础设计规定天然地基上浅基础的设计一、地基基础设计等级一、地基基础设计等级一、地基基础设计等级一、地基基础设计等级 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（GB50007-2002GB50007-2002）规定：）规定：设计设计等级等级建筑和地基类型建筑和地基类型甲级甲级重要的工业与民用建筑物重要的工业与民用建筑物3030层以上的高层建筑层以上的高层建筑体型复杂、层数相差超过体型复杂、层数相差超过1010层的高低层连成一体建筑物层的高低层连成一体建筑物大面积的多层地下建筑物（地下车库、商场、运动场等）大面积的多层地下建筑物（地下车库、商场、运动场等）对地基变形有特殊要求的建筑物对地基变形有特殊要求的建筑物复杂地质条件下的坡上建筑物（包括高边坡）复杂地质条件下的坡上建筑物（包括高边坡）对原有工程影响较大的新建筑物对原有工程影响较大的新建筑物场地和地基条件复杂的一般建筑物场地和地基条件复杂的一般建筑物位于复杂地质条件及软土地区的二层及二层以上地下室的基位于复杂地质条件及软土地区的二层及二层以上地下室的基坑工程坑工程乙级乙级除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物丙级丙级场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物；次要的轻型建筑物建筑及一般工业建筑物；次要的轻型建筑物天然地基上浅基础的设计二、地基基础设计规定二、地基基础设计规定二、地基基础设计规定二、地基基础设计规定 所有建筑地基所有建筑地基均应满足承载力均应满足承载力均应满足承载力均应满足承载力计算要求；计算要求；设计为设计为甲、乙级甲、乙级甲、乙级甲、乙级的建筑均按地基的建筑均按地基变形设计变形设计变形设计变形设计；丙级建筑物符合规范要求的可不验算变形；丙级建筑物符合规范要求的可不验算变形；经常经常受水平荷载受水平荷载受水平荷载受水平荷载的高层建筑与结构、挡土的高层建筑与结构、挡土墙、斜坡上建墙、斜坡上建筑与构筑物尚筑与构筑物尚应应验算稳定性验算稳定性验算稳定性验算稳定性；基坑工程应进行稳定性验算；基坑工程应进行稳定性验算；地下水地下水地下水地下水位较浅，有上浮问题，位较浅，有上浮问题，应应验算抗浮验算抗浮验算抗浮验算抗浮。天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计地基承载力验算地基承载力验算回顾回顾求得地基承载力特征值（容许值、设计求得地基承载力特征值（容许值、设计值）的方法？值）的方法？天然地基上浅基础的设计1 1、根据土的抗剪强度指标确定（理论公式）、根据土的抗剪强度指标确定（理论公式）1 1）取临界荷载）取临界荷载P1/3、P1/4或用普朗特、太沙基、汉森等公或用普朗特、太沙基、汉森等公式的极限荷载式的极限荷载Pu除以安全系数除以安全系数Ks。2 2）当荷载偏心距当荷载偏心距ee0 0.033.033倍基础底面宽倍基础底面宽(b(b为偏心方向基础为偏心方向基础边长边长)时，规范推荐时，规范推荐按下式计算地基承载力特征值，并按下式计算地基承载力特征值，并需满足变形要求：需满足变形要求：天然地基上浅基础的设计2 2、载荷试验方法、载荷试验方法pcrSppu1 1）荷载曲线有明显直线段时）荷载曲线有明显直线段时2 2）当）当 puB/6时，时，Pmax的的计算计算L L 基底无偏心一侧边长基底无偏心一侧边长a a 合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离天然地基上浅基础的设计 当地基持力层范围内存在软弱下卧层时，还必须当地基持力层范围内存在软弱下卧层时，还必须对下卧层进行验算。对下卧层进行验算。p 软弱下卧层承载力验算软弱下卧层承载力验算天然地基上浅基础的设计pz条形基础条形基础矩形基础矩形基础 附加应力计算附加应力计算 地基压力扩散角地基压力扩散角 基底静压力基底静压力 基础宽度基础宽度天然地基上浅基础的设计注：注：1 1、E Es1 s1 为上层土压缩模量；为上层土压缩模量；E Es2 s2 为下层土的压缩模量；为下层土的压缩模量；2 2、z/b0.25 z/b0.5 z/b0.5 时时值不变。值不变。天然地基上浅基础的设计p 基础尺寸的确定基础尺寸的确定 初步选择基底尺寸初步选择基底尺寸验算持力层地基承载力验算持力层地基承载力 求地基承载力特征值求地基承载力特征值不满足不满足重新调整尺寸重新调整尺寸END满足满足验算下卧层地基承载力验算下卧层地基承载力不满足不满足重新调整尺寸重新调整尺寸满足满足天然地基上浅基础的设计填土填土褐黄色粉质黏土：褐黄色粉质黏土：淤泥质黏土：淤泥质黏土：1.5m3.5m0.8m例：例：某柱下素混凝土基础，作用在设计地面处的柱荷载设计值、某柱下素混凝土基础，作用在设计地面处的柱荷载设计值、埋深及地基条件如图所示，柱底荷载标准值为，埋深及地基条件如图所示，柱底荷载标准值为，试确定基础尺寸。试确定基础尺寸。（混凝土重度（混凝土重度 ）天然地基上浅基础的设计查表查表8-178-17得修正系数得修正系数D=1.6，并计，并计算基础底面以上土的加权重度：算基础底面以上土的加权重度：解：解：（1 1）初设尺寸）初设尺寸 填土填土褐黄色粉质黏土：褐黄色粉质黏土：淤泥质黏土：淤泥质黏土：1.5m3.5m0.8m初设基底宽度为初设基底宽度为3m3m，基底长度为，基底长度为3.5m3.5m 则可得则可得A=3m3.5m=10.5m2 由于由于B=3mB=3m，D 0.5mD 0.5m，要进行深度修正，要进行深度修正（2 2）地基承载力特征值：）地基承载力特征值：查表查表8-158-15，查得，查得 天然地基上浅基础的设计基底压力：基底压力：根据式（根据式（8-558-55）：）：填土填土褐黄色粉质黏土：褐黄色粉质黏土：淤泥质黏土：淤泥质黏土：1.5m3.5m0.8m（3 3）验算持力层地基承载力）验算持力层地基承载力天然地基上浅基础的设计基底最大压力基底最大压力持力层地基承载力满足持力层地基承载力满足填土填土褐黄色粉质黏土：褐黄色粉质黏土：淤泥质黏土：淤泥质黏土：1.5m3.5m0.8m合力偏心矩：合力偏心矩：天然地基上浅基础的设计查表查表8-178-17得修正系数得修正系数D2=1.0计算下卧层顶面以上土的加权重度：计算下卧层顶面以上土的加权重度：进行深度修正：进行深度修正：查表查表8-168-16，得，得 （4 4）验算下卧层地基承载力）验算下卧层地基承载力填土填土褐黄色粉质黏土：褐黄色粉质黏土：淤泥质黏土：淤泥质黏土：1.5m3.5m0.8m天然地基上浅基础的设计基础底面净压力基础底面净压力填土填土褐黄色粉质黏土：褐黄色粉质黏土：淤泥质黏土：淤泥质黏土：1.5m3.5m0.8m根据式（根据式（8-558-55）：）：下卧层顶面处的自重应力：下卧层顶面处的自重应力：天然地基上浅基础的设计角的计算：角的计算：作用在软弱下卧层顶面处的总应力为：作用在软弱下卧层顶面处的总应力为：软弱下卧层地基承载力也满足软弱下卧层地基承载力也满足附加应力：附加应力：天然地基上浅基础的设计地基规范地基规范规定，对设计等级为甲级、乙级和有下列情况之规定，对设计等级为甲级、乙级和有下列情况之一的丙级建筑物均应作地基变形验算：一的丙级建筑物均应作地基变形验算：2 2、在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大可、在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大可能引起的地基产生过大的不均匀沉降时；能引起的地基产生过大的不均匀沉降时；地基地基的变形验算：的变形验算：1 1、地基承载力特征值小于、地基承载力特征值小于130kPa130kPa，且体型复杂的建筑；，且体型复杂的建筑；地基的变形验算地基的变形验算3 3、软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时；、软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时；4 4、相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；、相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；5 5、地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成。、地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成。天然地基上浅基础的设计地基允许变形值按其变形特征可分为以下几种：地基允许变形值按其变形特征可分为以下几种：沉降量：沉降量：独立基础或刚性特别大的基础中心的沉降量；独立基础或刚性特别大的基础中心的沉降量；沉降差：沉降差：相邻两个柱基的沉降量之差；相邻两个柱基的沉降量之差；倾斜：倾斜：独立基础在倾斜方向基础两端点的沉降差与其距离的独立基础在倾斜方向基础两端点的沉降差与其距离的比值；比值；局部倾斜：局部倾斜：砌体承重结构沿纵墙砌体承重结构沿纵墙610m内基础两点的沉降差内基础两点的沉降差与其距离之比。与其距离之比。地基特征变形验算公式：地基特征变形验算公式：天然地基上浅基础的设计地地基基沉沉降降分分类类天然地基上浅基础的设计1.1.地基变形量计算地基变形量计算S=S=s sS S s s沉降计算经验系数沉降计算经验系数,因为在前面计算中因为在前面计算中,忽略了忽略了侧向变形及取样扰动侧向变形及取样扰动;s s=0.21.4,(1),(1)与土质软硬与土质软硬E Es s有关有关,是多层平均是多层平均值值,(2),(2)与基底净附加应力与基底净附加应力p p0 0的大小有关的大小有关.天然地基上浅基础的设计 变形计算深度范围内压缩模量的当量值天然地基上浅基础的设计 一般土层：一般土层：z z=0.2=0.2czcz ；软粘土层：软粘土层：z z=0.1=0.1czcz ；一般房屋基础：一般房屋基础：Z Zn n=B(2.5-0.4lnB)=B(2.5-0.4lnB)；基岩或不可压缩土层。基岩或不可压缩土层。2 2、压缩层的确定、压缩层的确定天然地基上浅基础的设计天然地基上浅基础的设计地基规范地基规范规定，对经常受水平荷载作用的高层建筑物、高规定，对经常受水平荷载作用的高层建筑物、高耸结构、挡土墙以及建造在斜坡或边坡附近的建筑物和构筑物耸结构、挡土墙以及建造在斜坡或边坡附近的建筑物和构筑物尚应验算其稳定性；对基坑工程应进行稳定性验算。尚应验算其稳定性；对基坑工程应进行稳定性验算。1、地基稳定验算公式：、地基稳定验算公式：地基的稳定性验算地基的稳定性验算天然地基上浅基础的设计2 2、位于稳定土坡坡顶上的建筑，当垂直于坡顶边缘线、位于稳定土坡坡顶上的建筑，当垂直于坡顶边缘线的基础底面边长小于或等于的基础底面边长小于或等于3m3m时，其基础底面外边缘时，其基础底面外边缘线至坡顶的水平距离应符合下式要求，但不得小于线至坡顶的水平距离应符合下式要求，但不得小于2.5m2.5m。条形基础条形基础矩形基础矩形基础天然地基上浅基础的设计独立基础和条形基础结构设计独立基础和条形基础结构设计p 无筋扩展基础设计无筋扩展基础设计p 扩展基础设计扩展基础设计天然地基上浅基础的设计p 无筋扩展基础设计无筋扩展基础设计 MU10砖砖 M5砂浆砂浆大放脚大放脚 砖基础砖基础低层建筑墙下基础。低层建筑墙下基础。砌筑方便，强度低砌筑方便，强度低 抗冻性差。抗冻性差。砌法：两皮一收（砌法：两皮一收（1/41/4砖）砖）二一间隔收（二一间隔收（1/41/4砖）砖）天然地基上浅基础的设计砖墙砖墙:承重墙承重墙B B 600700mmmm，非，非承重墙承重墙B B 500mm500mm 为使槽底平整，便于砌砖，在槽底可以浇筑为使槽底平整，便于砌砖，在槽底可以浇筑100200的垫层。的垫层。或打两步三七灰土或打两步三七灰土防潮层6060防潮层BB天然地基上浅基础的设计 适于适于6 6层及以下墙承重结构；层及以下墙承重结构；砌筑较方便，抗冻性好；砌筑较方便，抗冻性好；砌法：错缝搭接砌法：错缝搭接。每阶每阶两皮两皮 毛石基础毛石基础天然地基上浅基础的设计(a)(a)一层台阶一层台阶 （b b）二层台阶）二层台阶 （c c）T T形截面形截面高度在高度在350mm350mm以内做一层台阶，高度为以内做一层台阶，高度为350h900mm350h900mm时，时，做两层台阶，高度大于做两层台阶，高度大于900900时，做成三层台阶时，做成三层台阶 素混凝土基础素混凝土基础天然地基上浅基础的设计*基底面积基底面积中心受荷时取中心受荷时取 无筋扩展基础尺寸设计无筋扩展基础尺寸设计偏心受荷时取偏心受荷时取天然地基上浅基础的设计*基础高度基础高度台阶宽高比允台阶宽高比允许值见许值见267267页页表表11-1.11-1.混凝土基础高度一般混凝土基础高度一般30cm30cm。灰土基。灰土基础为础为15cm15cm的倍数，砖基础应符合砖的倍数，砖基础应符合砖的模数。的模数。*台阶数台阶数台阶宽台阶宽hBb0b天然地基上浅基础的设计【例例】某住宅承重墙厚某住宅承重墙厚240240；地基土表层土为杂填土，厚度为；地基土表层土为杂填土，厚度为0.65m,0.65m,重度重度17.5KN/m17.5KN/m3 3。其下层为粉土层，粘粒含量为。其下层为粉土层，粘粒含量为12%12%，重度，重度18.3KN/m18.3KN/m3 3,孔隙比孔隙比0.8,0.8,含水率等于含水率等于25%25%。地下水位在地表下。地下水位在地表下0.80m0.80m处。处。若已知上部墙体传来的竖向荷载标准值为若已知上部墙体传来的竖向荷载标准值为190KN/m190KN/m。（。（1 1）确定基础）确定基础底面尺寸；（底面尺寸；（2 2）设计该承重墙下的刚性条形基础。）设计该承重墙下的刚性条形基础。【解解】1 1、确定条形基础埋深、确定条形基础埋深 为了方便施工，基础宜建在地下水位以上，故选择粉土作为持力为了方便施工，基础宜建在地下水位以上，故选择粉土作为持力 层，初步选择基础埋深层，初步选择基础埋深d d为为0.8m0.8m。粘粒含量为粘粒含量为12%12%，查表得：，查表得：由由e=0.8e=0.8和和w%=0.910.85w%=0.910.85，查表得承载力特征值为，查表得承载力特征值为170kPa170kPa 2 2、确定地基承载力特征值、确定地基承载力特征值天然地基上浅基础的设计埋深范围内土的加权平均重度：埋深范围内土的加权平均重度：持力层土的承载力特征值持力层土的承载力特征值取该承重墙下条形基础宽度取该承重墙下条形基础宽度b=1.2mb=1.2m。天然地基上浅基础的设计3 3、选择基础材料，确定基础高度、选择基础材料，确定基础高度h h（阶）（阶）方案方案：采用：采用MU10MU10砖和砖和M5M5水泥砂浆砌水泥砂浆砌“二、一间隔收二、一间隔收”砖基础，基础砖基础，基础底下做底下做100100厚厚C10C10素混凝土垫层。素混凝土垫层。砖基础所需台阶数：砖基础所需台阶数：收进尺寸收进尺寸24墙墙天然地基上浅基础的设计h=1204=1204（阶）（阶）+604+604（阶）（阶）=720=720，满足满足基坑的最小开挖深度基坑的最小开挖深度Dmin=720+100+100=920已深入地下水位以下，必然给施工带来困难，且此时实际基础埋深已深入地下水位以下，必然给施工带来困难，且此时实际基础埋深d d已已超过前面选择的超过前面选择的d=0.8md=0.8m。方案。方案不合理。不合理。相应的基础高度应满足：相应的基础高度应满足：查表有：查表有：有：有：天然地基上浅基础的设计tantan=1.0(C15=1.0(C15混凝土混凝土,在在100100200KPa)200KPa)，所以混凝土垫层可以缩进，所以混凝土垫层可以缩进300300。混凝土垫层之上的砖基础所需台阶数为：混凝土垫层之上的砖基础所需台阶数为：方案方案：基础上层采用：基础上层采用MU10砖和砖和M5水泥砂浆砌水泥砂浆砌“二、一间隔收二、一间隔收”砖砖基础，下层为基础，下层为300mm厚厚C10素混凝土垫层。素混凝土垫层。混凝土垫层（作为基础结构层）设计混凝土垫层（作为基础结构层）设计相应的基础高度相应的基础高度h=1202+601+300=600（阶）（阶）天然地基上浅基础的设计计算得：计算得：h270h270（实际为（实际为300300）满足要求。）满足要求。基础顶面至地面的距离取基础顶面至地面的距离取200200，则埋深，则埋深d=0.7m,d=0.7m,对前面选择的对前面选择的d=0.8md=0.8m完全吻合完全吻合.方案方案合理。合理。3 3、绘制基础剖面图（如图所示）、绘制基础剖面图（如图所示）验算验算C10混凝土垫层之上的砖基础的高度是否满足：混凝土垫层之上的砖基础的高度是否满足：天然地基上浅基础的设计扩展基础设计扩展基础设计特点：特点：抗弯和抗剪性能好抗弯和抗剪性能好一、扩展基础的一、扩展基础的构造要求构造要求（一）现浇柱基础一）现浇柱基础一）现浇柱基础一）现浇柱基础砼强度等级砼强度等级C20C20 受力钢筋受力钢筋受力钢筋受力钢筋 直径：直径：直径：直径：1010 间距：间距：间距：间距：1002001002001005050现浇柱锥形基础现浇柱锥形基础现浇柱锥形基础现浇柱锥形基础200 锥形基础锥形基础锥形基础锥形基础 构造尺寸如图示构造尺寸如图示构造尺寸如图示构造尺寸如图示：天然地基上浅基础的设计 基础垫层厚度基础垫层厚度基础垫层厚度基础垫层厚度70707070 砼强度等级砼强度等级砼强度等级砼强度等级C10C10C10C10 钢筋保护层厚度：钢筋保护层厚度：钢筋保护层厚度：钢筋保护层厚度：有垫层：有垫层：有垫层：有垫层：35353535 无垫层：无垫层：无垫层：无垫层：70707070 阶梯形基础构造尺寸：阶梯形基础构造尺寸：阶梯形基础构造尺寸：阶梯形基础构造尺寸：每阶高度：每阶高度：每阶高度：每阶高度：300500 300500;500 500 500 500h h h h900900900900，宜两阶；，宜两阶；，宜两阶；，宜两阶；h h h h900900900900，宜三阶；，宜三阶；，宜三阶；，宜三阶；尺寸变化宜为尺寸变化宜为尺寸变化宜为尺寸变化宜为50505050的倍数。的倍数。的倍数。的倍数。阶梯形基础阶梯形基础阶梯形基础阶梯形基础天然地基上浅基础的设计 钢筋锚固、布置等按结构规范钢筋锚固、布置等按结构规范钢筋锚固、布置等按结构规范钢筋锚固、布置等按结构规范 要求进行。要求进行。要求进行。要求进行。底板受力钢筋长度取底板受力钢筋长度取相应边相应边相应边相应边长的长的长的长的0.90.90.90.9倍，并交错布置。倍，并交错布置。倍，并交错布置。倍，并交错布置。l l l laEaEaEaE有抗震设防要求时纵向有抗震设防要求时纵向有抗震设防要求时纵向有抗震设防要求时纵向钢筋最小锚固长度钢筋最小锚固长度钢筋最小锚固长度钢筋最小锚固长度。四角四角插筋插筋 柱下钢筋混凝土独立基础当边长柱下钢筋混凝土独立基础当边长柱下钢筋混凝土独立基础当边长柱下钢筋混凝土独立基础当边长2.5m2.5m2.5m2.5m时：时：时：时：阶梯形基础施工质量容易保证，阶梯形基础施工质量容易保证，阶梯形基础施工质量容易保证，阶梯形基础施工质量容易保证，优先采用。优先采用。优先采用。优先采用。天然地基上浅基础的设计（二）预制杯形基础（二）预制杯形基础（二）预制杯形基础（二）预制杯形基础5075杯壁杯壁杯底杯底qq 构造控制尺寸：构造控制尺寸：构造控制尺寸：构造控制尺寸：杯口深度杯口深度杯口深度杯口深度 杯壁厚度杯壁厚度杯壁厚度杯壁厚度 杯底厚度杯底厚度杯底厚度杯底厚度 杯壁配筋杯壁配筋杯壁配筋杯壁配筋天然地基上浅基础的设计（三）墙下钢筋砼条形基础（三）墙下钢筋砼条形基础p 构造尺寸与形式构造尺寸与形式 基础高度基础高度250时采用时采用锥形；锥形；基础高度基础高度250时采用时采用平板式。平板式。p 横向受力钢筋横向受力钢筋 直径：直径：816 间距：间距：100300p 纵向分布钢筋纵向分布钢筋68，100300p 保护层保护层 有垫层有垫层3535 无垫层无垫层7070天然地基上浅基础的设计二、墙下钢筋砼条形基础的二、墙下钢筋砼条形基础的底板厚底板厚度和配筋计算度和配筋计算（一）中心受压基础（一）中心受压基础q 受力分析受力分析1.倒置悬臂梁；倒置悬臂梁；2.2.受地基净反力作用；受地基净反力作用；3.3.危险截面：墙根部危险截面：墙根部-面弯矩与剪力最大。面弯矩与剪力最大。地基净反力地基净反力地基净反力地基净反力：p pj j 上部结构荷载上部结构荷载设计值设计值 F F 在基底产生的反力。在基底产生的反力。ba(b-a)/2倒置悬臂梁倒置悬臂梁pjF天然地基上浅基础的设计1.1.基础底板厚度确定基础底板厚度确定基础底板有足够厚度主要用于抵抗剪切破坏。基础底板有足够厚度主要用于抵抗剪切破坏。上部结构荷载上部结构荷载设计值为设计值为F F(kN/m)(kN/m)，则：，则：基底净反力设计值：基底净反力设计值：pj=F/b-截面最大剪力：截面最大剪力：(b-a)/2pj-截面抗剪要求：截面抗剪要求：剪力图剪力图天然地基上浅基础的设计h h0 0 基础底板有效高度；基础底板有效高度；有垫层有垫层有垫层有垫层 h h0 0=h h40404040无垫层无垫层无垫层无垫层 h h0 0=h h75757575ft t 砼轴心抗拉强度设计值，砼轴心抗拉强度设计值，N/mmN/mm2 2；h h 截面高度影响系数。截面高度影响系数。h h0 0 800 800 800 800 时时时时,取取取取h h h h=1.0h h0 0 2000 2000 2000 2000 时时时时,取取取取 h =0.9基础底板有效高度基础底板有效高度L L 基础底板计算长度，一般取基础底板计算长度，一般取l l=1m=1m；800800 h0 20002000 时时时时,按线性插值按线性插值天然地基上浅基础的设计2.2.基础底板配筋计算基础底板配筋计算 基础底板基础底板配筋配筋主要用于抵抗弯拉破坏。主要用于抵抗弯拉破坏。-截面弯矩设计值截面弯矩设计值：基础底板配筋面积基础底板配筋面积A As s受力筋面积受力筋面积受力筋面积受力筋面积,mmmm2 2 ；fy y 钢筋抗拉强度设计值，钢筋抗拉强度设计值，钢筋抗拉强度设计值，钢筋抗拉强度设计值，N/mm2 。天然地基上浅基础的设计（二）偏心受压基础（二）偏心受压基础bapjminFMpjmaxpj基底压力分布为梯形。基底压力分布为梯形。偏心距：偏心距：e e=M M/F F 基底最大、最小净反力基底最大、最小净反力天然地基上浅基础的设计【例例】试设计某教学楼试设计某教学楼370370承重外墙钢筋砼基础，荷载标准值承重外墙钢筋砼基础，荷载标准值F F F Fk k k k=240kN/m=240kN/m=240kN/m=240kN/m，室外地坪下，室外地坪下，室外地坪下，室外地坪下埋深埋深1.3m1.3m，厚度为地基，厚度为地基fa a=155=155kN/mkN/mkN/mkN/m2 2 2 2(修正值修正值)。选择确定基础材料选择确定基础材料【解解】砼：砼：砼：砼：C20C20C20C20f ft t t t=1.1N/mm=1.1N/mm=1.1N/mm=1.1N/mm2 2 2 2 ；钢筋：钢筋：HPB235HPB235f fy y y y=210=210N/mmN/mmN/mmN/mm2 2 2 2 ；垫层：垫层：100100厚素砼。厚素砼。50605050200014 1200.450.006 200保护层厚度取保护层厚度取40mm天然地基上浅基础的设计确定基底面宽度：取确定基底面宽度：取 l=l=1m1m设计取基底宽度：设计取基底宽度：b=b=2.0m2.0m确定基础底板厚度确定基础底板厚度p pj j=F/b=300/2=150kN/m=F/b=300/2=150kN/m2 2 天然地基上浅基础的设计h h0 +40=160+40=200mm40=160+40=200mm 底板厚度：底板厚度：设计底板厚度取设计底板厚度取h=h=250mm250mm(剖面等厚剖面等厚)h h0 0=210mm=210mm=210mm=210mm天然地基上浅基础的设计底板配筋计算底板配筋计算 基础底板配筋面积基础底板配筋面积基础底板配筋面积基础底板配筋面积q 选选14 120(As=12831271 mm2)，q 分布筋选分布筋选6 200（见上图）。（见上图）。天然地基上浅基础的设计二、柱下钢筋砼单独基础的二、柱下钢筋砼单独基础的 底板厚度和配筋计算底板厚度和配筋计算q 受力与破坏形式分析受力与破坏形式分析1.倒置悬臂结构；倒置悬臂结构；2.2.受地基净反力作用。受地基净反力作用。第一种破坏形式：第一种破坏形式：第一种破坏形式：第一种破坏形式：弯曲破坏弯曲破坏 危险截面：柱根截面处危险截面：柱根截面处 抵抗：基础底板下部配筋抵抗：基础底板下部配筋天然地基上浅基础的设计 抵抗：抵抗：基础底板有足够厚度。基础底板有足够厚度。Fpj冲切面冲切面F冲切破坏冲切破坏角锥体角锥体第二种破坏形式：第二种破坏形式：第二种破坏形式：第二种破坏形式：冲切破坏：冲切破坏：从柱根周边开始沿从柱根周边开始沿4545斜面拉裂，形成斜面拉裂，形成冲切破坏角锥体；冲切破坏角锥体；天然地基上浅基础的设计（一）中心受压基础底板厚度（一）中心受压基础底板厚度冲切锥体外地