天然地基上的浅基天然地基上的浅基础的设计础的设计1、天然地基浅基础的基础知识2、天然地基浅基础的设计一、天然地基浅基础的基础知识一、天然地基浅基础的基础知识n基础按埋置深度可分为浅基础和深基础基础按埋置深度可分为浅基础和深基础n浅基础浅基础 埋深小于埋深小于5m。一般为扩大基础。一般为扩大基础n天然地基天然地基 是不经过处理地基土是不经过处理地基土n天然地基浅基础特点：天然地基浅基础特点：由于埋深浅，结构由于埋深浅，结构形式简单，施工方法简便，造价比较低，形式简单，施工方法简便，造价比较低，是建筑物最常用的基础类型。是建筑物最常用的基础类型。（一）根据基础受力条件（刚度）分类（一）根据基础受力条件（刚度）分类无筋扩展基础无筋扩展基础-刚性基础刚性基础钢筋混凝土扩展基础钢筋混凝土扩展基础-柔性基础柔性基础无筋扩展基础无筋扩展基础F btb0h0F与基础尺寸和荷载与基础尺寸和荷载材料有关材料有关钢筋混凝土扩展基础钢筋混凝土扩展基础1、无筋扩展基础、无筋扩展基础常用材料：砖、片石、灰土、素混凝土、毛常用材料：砖、片石、灰土、素混凝土、毛石混凝土。石混凝土。 不配筋基础的材料都具有较好的抗压性能，不配筋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。但抗拉、抗剪强度却不高。 设计时必须保设计时必须保证发生在基内的拉应力和剪应力不超过相证发生在基内的拉应力和剪应力不超过相应的材料强度设计值。这种保证通常是通应的材料强度设计值。这种保证通常是通过对基础构造的限制来实现的，即基础每过对基础构造的限制来实现的，即基础每个台阶的宽度与高度之比（刚性角）都不个台阶的宽度与高度之比（刚性角）都不得超过允许值得超过允许值无筋扩展基础无筋扩展基础台阶宽高比（刚性角）规范有台阶宽高比（刚性角）规范有要求要求基础台阶宽高比基础台阶宽高比 b2:H b2:H 根据材料和地基承载力不根据材料和地基承载力不同在同在1 1：1.001.00到到1 1：2.002.00范围。即范围。即 =45=45度度 (1:1)(1:1) 或或3030度度 (1:2)(1:2)无筋扩展基础（刚性基础）设计时一般先选无筋扩展基础（刚性基础）设计时一般先选择适当的基础埋置深度和基础底面尺寸择适当的基础埋置深度和基础底面尺寸 优点：优点：就地取材、施工简便就地取材、施工简便n缺点：缺点：自重大、整体性差，对荷载大或沉自重大、整体性差，对荷载大或沉降敏感的建筑物不适宜降敏感的建筑物不适宜2、钢筋混凝土扩展基础、钢筋混凝土扩展基础n 钢筋混凝土扩展基础的抗弯和抗剪钢筋混凝土扩展基础的抗弯和抗剪性能良好，可在竖向荷载较大、地基承载性能良好，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力不高以及承受水平力和力矩荷载等情况下使用。由于这类基础的高度不受台阶宽下使用。由于这类基础的高度不受台阶宽高比的限止故适宜于需要宽基浅埋的场合高比的限止故适宜于需要宽基浅埋的场合下采用。下采用。n整体性好，抗弯刚度较大，应用广。整体性好，抗弯刚度较大，应用广。n受力分析受力分析（二）（二） 按基础的结构形式分类按基础的结构形式分类1、单独基础、单独基础: 柱下或墙下柱下或墙下,土质较好土质较好2 2 条型基础条型基础墙下或墙下或柱下条形基础柱下条形基础, , 柱下柱下: :一般是土一般是土质差质差, ,两侧单独基础相连两侧单独基础相连3 3 十字交叉基础十字交叉基础柱柱下下: :土质更差土质更差, ,或荷载很大或荷载很大, ,四面基础相连四面基础相连纵向条形基础纵向条形基础横向条形基础横向条形基础4 片筏基础土质软弱又不均匀土质软弱又不均匀, ,单独基础联成整体。整体性单独基础联成整体。整体性好，避免不均匀沉降。受力：类似倒楼盖。好，避免不均匀沉降。受力：类似倒楼盖。Mat foundation5 5 箱箱形形基础基础有有筏、墙和顶板形成箱，整体性更好筏、墙和顶板形成箱，整体性更好刚度远大于筏板基础，沉降小。刚度远大于筏板基础，沉降小。底板底板外外墙墙内内墙墙二、天然地基浅基础的设计二、天然地基浅基础的设计n以刚性基础（以刚性基础（无筋扩展基础）为例无筋扩展基础）为例n设计步骤及内容：设计步骤及内容：n1 1、基础埋深的确定；、基础埋深的确定；n2 2、基础底面尺寸拟定；、基础底面尺寸拟定；n3 3、必要的地基验算（稳定和变形）；、必要的地基验算（稳定和变形）；n4 4、根据基础材料确定基础的构造尺寸；、根据基础材料确定基础的构造尺寸；n5 5、绘制基础施工图；、绘制基础施工图；（一）（一） 基础埋深确定基础埋深确定 基础的埋置深度基础的埋置深度一般是指室外设计底面到基础一般是指室外设计底面到基础底面的距离。底面的距离。1 1、确保持力层稳定的最小埋深、确保持力层稳定的最小埋深在满足承载力、变形的条件下尽量浅埋。省工省时省在满足承载力、变形的条件下尽量浅埋。省工省时省料，但是有如下基本要求：料，但是有如下基本要求：1 1） 基础埋深不宜小于基础埋深不宜小于0.5m0.5m2) 2) 基础顶距离表土大于基础顶距离表土大于10cm10cm，3) 3) 桥台基础考虑冲刷深度桥台基础考虑冲刷深度DD0.5m0.5m大于大于10cm在在满足其他满足其他要求下尽量要求下尽量浅埋浅埋只有低层房只有低层房屋可用屋可用, ,否否则处理则处理尽量浅埋但尽量浅埋但是如是如h h1 1太小太小就为就为IIIIh h1 1 2m 4 m 4 m 桩桩基基或或处理处理2 2、 地基及地质水文条件地基及地质水文条件好土好土软土软土( (很深很深) )好土好土软土软土软土软土好土好土 I II III IVh1h1一般基础尽量设置在地下水位一般基础尽量设置在地下水位以上以上, ,否则开挖降水否则开挖降水, ,费用大扰费用大扰动动 3 3、建筑物的用途、建筑物的用途 地下室，地下管道（上下水，煤气电缆）地下室，地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便于维修。应在基底以上，便于维修。 F 基础埋深和尺寸基础埋深和尺寸一般要求新建筑物基础的一般要求新建筑物基础的平时埋深小于原有基础的平时埋深小于原有基础的埋深，并考虑新加荷载的埋深，并考虑新加荷载的影响影响当新基础深于旧基础时，当新基础深于旧基础时，新旧相邻建筑物有一定距新旧相邻建筑物有一定距离离L/ L/ H=12H=12否则要求支护以确保安全否则要求支护以确保安全4 4、相邻建筑物基础埋深的影响、相邻建筑物基础埋深的影响LH基础埋深和尺寸基础埋深和尺寸5 5、季节性冻土的影响、季节性冻土的影响n季节性冻土是冬季冻结，天暖解冻的季节性冻土是冬季冻结，天暖解冻的土层。土层。n 对于埋置于可冻胀土中的基础，其对于埋置于可冻胀土中的基础，其最小埋深最小埋深d d应由下式确定：应由下式确定：dmin z0 t dfrZ0 标准冻深；dfr残留冻土层厚度（二）初步确定基础底面尺寸（二）初步确定基础底面尺寸n1 1、按地基持力层的承截力计算基底尺寸、按地基持力层的承截力计算基底尺寸n 设计浅基础时，一般先确定埋深设计浅基础时，一般先确定埋深d d，得出，得出承载力特征值承载力特征值fafa（暂不做宽度修正）（暂不做宽度修正），可初步选择底面尺寸，可初步选择底面尺寸np pk k f fa aF-F-基础上的外荷载基础上的外荷载( (kNkN) )， -为基础及回填土的平均重度，为基础及回填土的平均重度， =20kN=20kNm3)m3)， 但在地下水位以下部分应扣去浮力。但在地下水位以下部分应扣去浮力。对条形基础，对条形基础，F F为基础每米长度上的外荷载为基础每米长度上的外荷载( (kNkNm)m)， 此时，沿基础长度方向取单位长度此时，沿基础长度方向取单位长度(1m)(1m)计算，故上式可计算，故上式可改写为改写为GkFk( (三）必要的地基验算（稳定和变形）；三）必要的地基验算（稳定和变形）；n1 1、偏心荷载下、偏心荷载下n2 2、验算地基软弱下卧层承载力、验算地基软弱下卧层承载力n3 3、地基变形计算、地基变形计算n规范对必须做变形计算的建筑物有规定规范对必须做变形计算的建筑物有规定（四）确定基础的构造尺寸；（四）确定基础的构造尺寸；单独无筋扩展基础单独无筋扩展基础 b bl l A A, , 满足宽高比要求满足宽高比要求 b b b b0 0+2htg+2htg , , l l l l0 0+2htg+2htg 满足满足d d h+0.1m h+0.1m =45o (1:1) 30o (1:2)Fll0b0bbth条基单位长度，确定基础宽度条基单位长度，确定基础宽度Fhb b b b0 0+2htg+2htg 确定确定h h砖墙砖墙: :两皮一收或二一间隔收两皮一收或二一间隔收 一一 砖基础构造要求砖基础构造要求240560240560二二 砖石基础砖石基础30030030080 150 150素混凝土基础素混凝土基础一层台阶一层台阶120200240 60 170240 60 150 150两层台阶两层台阶北京地区，居民住宅，北京地区，居民住宅，条形基础，无地下室条形基础，无地下室，案例题案例题F=200kN/m素填土素填土 17.0kN/m30.00-1.100-2.600-10.6008.6kN/m3; sat9.7kN/m3 ;e=0.85;Es=9.6MPa; fak=170 kpa 粘土粘土-0.6002m8m6.5kN/m3; sat8.5kN/m3 ;e=1.2;Es=3.2MPa; fak=80 kpa 淤泥质土淤泥质土n解解：n1 1、埋深确定、埋深确定：根据地基情况，地下水位比较浅，基础：根据地基情况，地下水位比较浅，基础宜浅埋，基础埋深宜浅埋，基础埋深D D取取0.8m.0.8m.n2 2、承载力特征值修正：、承载力特征值修正：承载力标准值承载力标准值79.0kPa79.0kPa , d d=1.1=1.1， m m=17.4=17.4kN/m3kN/m3承载力设计值承载力设计值f fa a170+17.4X1.1X170+17.4X1.1X（0.8-0.8-0.50.5）=176kPa=176kPan3 3、计算基底宽度、计算基底宽度：nb200b200（176-20X0.8)=1.25m176-20X0.8)=1.25mn取取b=1.30mb=1.30mn4 4、进行必要验算、进行必要验算n（1 1）软弱下卧层地基承载力）软弱下卧层地基承载力n （2 2）变形：由于是）变形：由于是4 4层混合结构，经查规范，层混合结构，经查规范，不必验算地基变形量。不必验算地基变形量。n5 5、基础材料和构造、基础材料和构造n由于地下水位比较高，故基础下部采用毛石混凝土由于地下水位比较高，故基础下部采用毛石混凝土基础，查规范宽高比为基础，查规范宽高比为1 1：1.251.25，240 60 220 250两层台阶两层台阶300350概念题：概念题：n1 下面哪一种措施可以提高地基承载力并下面哪一种措施可以提高地基承载力并减少沉降？减少沉降？A加大基础埋深，并加作一层地下室加大基础埋深，并加作一层地下室nB加大基础宽度，同时荷载也按比例增加加大基础宽度，同时荷载也按比例增加nC建筑物建成以后，在室外填高地坪高程建筑物建成以后，在室外填高地坪高程概念题：概念题：n2下面哪种情况，不能提高地基的极限承载下面哪种情况，不能提高地基的极限承载力力?nA加大基础宽度加大基础宽度nB增加基础埋深增加基础埋深nC增加基础材料的强度增加基础材料的强度概念题概念题n3 哪一个正确：在刚性基础中，其它条件哪一个正确：在刚性基础中，其它条件相同时：相同时：nA基底压力越小，允许刚性角越大基底压力越小，允许刚性角越大nB允许刚性角只与基础材料有关，与基底压允许刚性角只与基础材料有关，与基底压力无关力无关nC基底的设计深度越大，允许刚性角越小基底的设计深度越大，允许刚性角越小