第2章天然地基上淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本理論

1、第2章 天然地基上淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本理論02第2章 天然地基上淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本理論2.1 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)基本原則地基為受建筑物影響的那一部分地層，是支承基礎(chǔ)的土體或巖體。地基分為天然地基和人工地基。不需人工處理就可以直接建造建(構(gòu))筑物的地基稱為天然地基，需經(jīng)過(guò)人工處理后才能作為建(構(gòu))筑物地基的稱為人工地基?；A(chǔ)為將結(jié)構(gòu)所承受的各種作用傳遞到地基上的結(jié)構(gòu)組成部分?；A(chǔ)具有下列功能：通過(guò)擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積或深基礎(chǔ)將上部結(jié)構(gòu)荷載傳遞給地基土，滿足地基土的承載力要求；根據(jù)地基土的變形特征及上部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，利用基礎(chǔ)所具有的剛度，與上部結(jié)構(gòu)共同調(diào)整地基的不均勻沉降，使上部結(jié)構(gòu)不致產(chǎn)生過(guò)大的次生應(yīng)力；基礎(chǔ)具有一

2、定的抗滑和抗傾覆的作用，以抵抗水平荷載；作為振動(dòng)設(shè)備的基礎(chǔ)，還具有減振的功能。按埋置深度基礎(chǔ)可分為淺基礎(chǔ)與深基礎(chǔ)。淺基礎(chǔ)的埋置深度通常不大，一般只需采用普通基坑開(kāi)挖、敞坑排水的施工方法建造，施工條件和工藝都比較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)時(shí)基礎(chǔ)側(cè)面與土體之間的摩阻力忽略不計(jì)。深基礎(chǔ)埋深較大，要采用特殊的施工方法和施工機(jī)具建造，施工條件和工藝比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮基礎(chǔ)與土體之間的摩阻力作用。根據(jù)不同地基類型采用不同基礎(chǔ)形式，形成下列4種地基基礎(chǔ)方案：天然地基上的淺基礎(chǔ)；天然地基上的深基礎(chǔ)；人工地基上的淺基礎(chǔ)；人工地基上的深基礎(chǔ)。一般地說(shuō)，第種方案施工方便、技術(shù)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，應(yīng)該優(yōu)先選用。如果第種方案不能滿足工程要

3、求，應(yīng)該通過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，選擇第或第種方案。只有在極特殊的情況下，才考慮采用第種方案，即深基礎(chǔ)加局部地基處理。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)必須根據(jù)工程上部結(jié)構(gòu)、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)、施工、造價(jià)等各種條件，合理選擇地基基礎(chǔ)方案，因地制宜，精心設(shè)計(jì)，以確保建(構(gòu))筑物的安全和正常使用，做到安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、質(zhì)量可靠、保護(hù)環(huán)境。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中必須嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家與行業(yè)的相關(guān)規(guī)范。例如，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(gb 500072011)，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(gb 500092012)，建筑樁基技術(shù)規(guī)范(jgj 942008)，公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(jtg d632007)等。2.1.1 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)建筑

4、物的安全和正常使用，不僅取決于其上部結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備，更重要的是要求地基基礎(chǔ)有一定的安全度。因?yàn)榈鼗A(chǔ)是隱蔽工程，所以不論地基或基礎(chǔ)哪一方面出現(xiàn)問(wèn)題或發(fā)生破壞，均很難修復(fù)，輕者影響使用，重者還會(huì)導(dǎo)致建筑物被破壞甚至釀成災(zāi)害。因此，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)在建(構(gòu))筑物設(shè)計(jì)中舉足輕重。根據(jù)地基復(fù)雜程度、建筑物規(guī)模和功能特征以及由于地基問(wèn)題可能造成建筑物破壞或影響其正常使用的程度，將地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)分為三個(gè)等級(jí)，如表2.1所示。表2.1 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)設(shè)計(jì)等級(jí)建筑和地基類型甲 級(jí)(1) 重要的工業(yè)與民用建筑；(2) 30層以上的高層建筑；(3) 體型復(fù)雜，層數(shù)相差超過(guò)10層的高低層連成一體的建筑物；(4) 大面

5、積的多層地下建筑物(如地下車庫(kù)、商場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等)；(5) 對(duì)地基變形有特殊要求的建筑物；(6) 復(fù)雜地質(zhì)條件下的坡上建筑物(包括高邊坡)；(7) 對(duì)原有工程影響較大的新建建筑物；(8) 場(chǎng)地和施工條件復(fù)雜的一般建筑物；(9) 位于復(fù)雜地質(zhì)條件及軟土地區(qū)的二層及二層以上地下室的基坑工程；(10) 開(kāi)挖深度大于15m的基坑工程；(11) 周邊環(huán)境條件復(fù)雜、環(huán)境保護(hù)要求高的基坑工程乙 級(jí)(1) 除甲、丙級(jí)以外的工業(yè)與民用建筑物；(2) 除甲、丙級(jí)以外的基坑工程丙 級(jí)(1) 場(chǎng)地和地質(zhì)條件簡(jiǎn)單、荷載分布均勻的七層及七層以下民用建筑及一般工業(yè)建筑物；次要的輕型建筑物；(2) 非軟土地區(qū)且場(chǎng)地地質(zhì)條件簡(jiǎn)單

6、、基坑周邊環(huán)境條件簡(jiǎn)單、環(huán)境保護(hù)要求不高且開(kāi)挖深度小于5.0m的基坑工程2.1.2 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求根據(jù)建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)及長(zhǎng)期荷載作用下地基變形對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響程度，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定：(1) 所有建筑物的地基計(jì)算均應(yīng)滿足承載力計(jì)算的有關(guān)規(guī)定。(2) 設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)、乙級(jí)的建筑物，均應(yīng)按地基變形設(shè)計(jì)。(3) 設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)的建筑物有下列情況之一時(shí)，應(yīng)作變形驗(yàn)算。 地基承載力特征值小于130kpa，且體型復(fù)雜的建筑。 在基礎(chǔ)上及其附近有地面堆載或相鄰基礎(chǔ)荷載差異較大，可能引起地基產(chǎn)生過(guò)大的不均勻沉降時(shí)。 軟弱地基上的建筑物存在偏心荷載時(shí)。 相鄰建筑距離近，可能發(fā)生傾斜時(shí)。 地基內(nèi)有

7、厚度較大或厚薄不均的填土，其自重固結(jié)未完成時(shí)。 (4) 對(duì)經(jīng)常受水平荷載作用的高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)和擋土墻等，以及建造在斜坡上或邊坡附近的建(構(gòu))筑物，尚應(yīng)驗(yàn)算其穩(wěn)定性。(5) 基坑工程應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。(6) 建筑地下室或地下構(gòu)筑物存在上浮問(wèn)題時(shí)，尚應(yīng)進(jìn)行抗浮驗(yàn)算。表2.2所列范圍內(nèi)設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)的建筑物，可不作變形驗(yàn)算。表2.2 可不作地基變形驗(yàn)算、設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)的建筑物范圍 地基主要受力層情況地基承載力特征值 fak /kpa80fak100100fak130130fak160160fak200200fak300各土層坡度/% 510101010建筑類型砌體承重結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)(層數(shù))556

8、67單層排架結(jié)構(gòu)(6m柱距)單跨吊車額定起重量/t101515202030305050100廠房跨度/m1824303030多跨吊車額定起重量/t5101015152020303075廠房跨度/m1824303030煙囪 高度/m 405075100水塔高度/m 20303030容積/m3501001002002003003005005001000注： 地基主要受力層系指條形基礎(chǔ)底面下深度為3b(b為基礎(chǔ)底面寬度)，獨(dú)立基礎(chǔ)下深度為1.5b，且厚度均不小于5m的范圍(二層以下一般的民用建筑除外)。 地基主要受力層中如有承載力特征值小于130kpa的土層時(shí)，表中砌體承重結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)符合規(guī)范的有關(guān)

9、要求。 表中砌體承重結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)均指民用建筑，對(duì)于工業(yè)建筑，可按廠房高度、荷載情況折合成與其相當(dāng)?shù)拿裼媒ㄖ訑?shù)。 表中吊車額定起重量、煙囪高度和水塔容積的數(shù)值系指最大值。2.1.3 作用效應(yīng)組合與抗力取值在進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)建筑使用過(guò)程中可能同時(shí)出現(xiàn)的荷載或作用，按設(shè)計(jì)要求和使用要求，取各自最不利狀態(tài)分別進(jìn)行作用效應(yīng)組合，其中所采用的作用效應(yīng)與相應(yīng)的抗力限值應(yīng)符合下列規(guī)定。(1) 按地基承載力確定基礎(chǔ)底面積及埋深或按單樁承載力確定樁數(shù)時(shí)，傳至基礎(chǔ)或承臺(tái)底面上的作用效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下作用的標(biāo)準(zhǔn)組合，相應(yīng)的抗力應(yīng)采用地基承載力特征值或單樁承載力特征值。(2) 計(jì)算地基變形時(shí)，傳至

10、基礎(chǔ)底面上的作用效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下作用的準(zhǔn)永久組合，不應(yīng)計(jì)入風(fēng)荷載和地震作用；相應(yīng)的限值應(yīng)為地基變形允許值。 (3) 計(jì)算擋土墻土壓力、地基或滑坡穩(wěn)定以及基礎(chǔ)抗浮穩(wěn)定時(shí)，作用效應(yīng)應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下作用的基本組合，但其分項(xiàng)系數(shù)均為1.0。(4) 在確定基礎(chǔ)或樁承臺(tái)高度、支擋結(jié)構(gòu)截面，計(jì)算基礎(chǔ)或支擋結(jié)構(gòu)內(nèi)力，確定配筋和驗(yàn)算材料強(qiáng)度時(shí)，上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的作用效應(yīng)和相應(yīng)的基底反力、擋土墻土壓力以及滑坡推力應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下作用的基本組合，采用相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)；當(dāng)需要驗(yàn)算基礎(chǔ)裂縫寬度時(shí)，應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下作用的標(biāo)準(zhǔn)組合。(5) 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)安全等級(jí)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限、結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)應(yīng)按有關(guān)規(guī)范

11、的規(guī)定采用，但結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) g0不應(yīng)小于1.0。 正常使用極限狀態(tài)下，標(biāo)準(zhǔn)組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值為 (2.1)準(zhǔn)永久組合的效應(yīng)值為 (2.2)承載能力極限狀態(tài)下，由可變作用控制的基本組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值為 (2.3)式中：按永久作用標(biāo)準(zhǔn)值gk(基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上的土重)計(jì)算的效應(yīng)；第i個(gè)可變作用標(biāo)準(zhǔn)值qik的效應(yīng)；第i個(gè)可變作用qi的組合值系數(shù)，按gb 50009建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范取值，一般取0.50.9；第i個(gè)可變作用的準(zhǔn)永久值系數(shù)，按gb 50009建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范取值，一般取0.30.8；永久作用的分項(xiàng)系數(shù)，按gb 50009建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范取值，一般取1.2；第i個(gè)可變作用的分項(xiàng)系數(shù)，按gb 50

12、009建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范取值，一般取1.4。對(duì)于永久作用控制的基本組合，也可采用簡(jiǎn)化規(guī)則，其效應(yīng)設(shè)計(jì)值sd可按式(2.4)確定： (2.4)式中：sk標(biāo)準(zhǔn)組合的作用效應(yīng)設(shè)計(jì)值。2.1.4 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)步驟(1) 選擇地基基礎(chǔ)方案，確定基礎(chǔ)類型(包括材料和平面布置方式)。(2) 選擇地基持力層，確定基礎(chǔ)埋置深度。(3) 確定持力層的承載力。(4) 根據(jù)持力層承載力計(jì)算基礎(chǔ)底面尺寸。(5) 根據(jù)需要進(jìn)行穩(wěn)定性和變形驗(yàn)算。(6) 進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。(7) 繪制基礎(chǔ)施工圖，提出施工說(shuō)明。2.2 淺基礎(chǔ)的類型基礎(chǔ)類型較多，可以按埋深、受力特征、材料、構(gòu)造等因素進(jìn)行劃分。常用的基礎(chǔ)類型如表2.3所示。表2

13、.3 基礎(chǔ)分類及定義分類依據(jù)名 稱定 義基礎(chǔ)埋深淺基礎(chǔ)只需經(jīng)過(guò)挖槽、排水等普通施工程序就可以建造的一般埋置深度小于基底寬度的基礎(chǔ)深基礎(chǔ)采用樁、沉井等特殊施工方法建造的一般深度大于基底寬度的基礎(chǔ)受力及材料性能無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)(剛性基礎(chǔ))由磚、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料組成的，且不需配置鋼筋的墻下條形基礎(chǔ)或柱下獨(dú)立基礎(chǔ)擴(kuò)展基礎(chǔ)(柔性基礎(chǔ))將上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載通過(guò)向側(cè)邊擴(kuò)展成一定底面積，使作用在基底的壓應(yīng)力等于或小于地基土的允許承載力，而基礎(chǔ)內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)同時(shí)滿足材料本身的強(qiáng)度要求，這種起到壓力擴(kuò)散作用的基礎(chǔ)稱為擴(kuò)展基礎(chǔ) 基礎(chǔ)材料磚基礎(chǔ)用磚砌筑的剛性基礎(chǔ)三合土基礎(chǔ)用三合土建造的剛性基礎(chǔ)灰

14、土基礎(chǔ)用灰土建造的剛性基礎(chǔ)毛石基礎(chǔ)用強(qiáng)度較高且未風(fēng)化的毛石砌筑的剛性基礎(chǔ)混凝土或毛石混凝土基礎(chǔ)用混凝土或毛石混凝土砌筑的剛性基礎(chǔ)鋼筋混凝土基礎(chǔ)用鋼筋混凝土砌筑的基礎(chǔ)基礎(chǔ)構(gòu)造獨(dú)立基礎(chǔ)柱下、塔下、筒式結(jié)構(gòu)物下的單個(gè)基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)墻下條形基礎(chǔ)墻下的長(zhǎng)條形基礎(chǔ)柱下條形基礎(chǔ)為減小基底壓力而將柱下獨(dú)立基礎(chǔ)聯(lián)成一體的條形基礎(chǔ)交叉梁基礎(chǔ)為減小基底壓力而將柱下獨(dú)立基礎(chǔ)聯(lián)成網(wǎng)格狀的基礎(chǔ)筏板基礎(chǔ)墻下筏板基礎(chǔ)大面積整體鋼筋混凝土板式基礎(chǔ)或梁板式基礎(chǔ)柱下筏板基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ)由鋼筋混凝土頂板、底板、側(cè)墻、內(nèi)隔墻結(jié)構(gòu)組成，具有一定高度的整體性基礎(chǔ)，屬于補(bǔ)償性基礎(chǔ)其他補(bǔ)償性基礎(chǔ)建在地面以下足夠深度，挖除的基坑土重可以明顯減少由結(jié)構(gòu)

15、物引起的基底壓力，從而減少建筑物沉降的基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)根據(jù)基礎(chǔ)構(gòu)造可以分為獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、交叉梁基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)、殼體基礎(chǔ)等。按照基礎(chǔ)受力及材料性能又可分為無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)(剛性基礎(chǔ))和擴(kuò)展基礎(chǔ)(柔性基礎(chǔ))。2.2.1 無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)為由磚、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料組成的，且不需配置鋼筋的墻下條形基礎(chǔ)或柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)適用于多層民用建筑和輕型廠房。因?yàn)闊o(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)是由抗壓性能較好，而抗拉、抗剪性能較差的材料建造，需具有非常大的截面抗彎剛度，受荷后基礎(chǔ)不允許撓曲變形和開(kāi)裂，所以過(guò)去習(xí)慣稱其為“剛性基礎(chǔ)”。設(shè)計(jì)無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)時(shí)，必須規(guī)定基礎(chǔ)材料強(qiáng)度及質(zhì)量、限

16、制臺(tái)階寬高比、控制建筑物層高和一定的地基承載力，一般無(wú)須進(jìn)行繁雜的內(nèi)力分析和截面強(qiáng)度計(jì)算。磚基礎(chǔ)是工程中最常見(jiàn)的一種無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)，其各部分的尺寸應(yīng)符合磚的尺寸模數(shù)。磚基礎(chǔ)一般做成臺(tái)階式，俗稱“大放腳”。其砌筑方式有兩種：“二皮一收”，如圖2.1(a)所示；“二一間隔收”，但須保證底層為兩皮磚，即120 mm高，如圖2.1(b)所示。上述兩種砌法都能滿足臺(tái)階寬高比要求?！岸婚g隔收”較節(jié)省材料，同時(shí)又恰好能滿足臺(tái)階寬高比要求。關(guān)于無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)的寬高比要求詳見(jiàn)第3章。圖2.1 磚基礎(chǔ)剖面三合土基礎(chǔ)和灰土基礎(chǔ)構(gòu)造如圖2.2所示。三合土基礎(chǔ)是用石灰、砂、骨料(礦渣、碎磚或碎石)三合一材料加適量的水分充

17、分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，鋪在基槽?nèi)分層夯實(shí)而成。三合土基礎(chǔ)常用于地下水位較低的四層及四層以下的民用建筑工程中。灰土基礎(chǔ)由熟化后的石灰和黏性土按比例拌和并夯實(shí)而成。施工時(shí)每層虛鋪灰土220250mm，夯實(shí)至150mm，稱為“一步灰土”。根據(jù)需要可設(shè)計(jì)成二步灰土或三步灰土?；炷梁兔炷粱A(chǔ)的強(qiáng)度、耐久性與抗凍性都優(yōu)于磚基礎(chǔ)和灰土基礎(chǔ)。當(dāng)荷載較大或地下水位較高時(shí)，可考慮選用混凝土基礎(chǔ)(圖2.3)。在混凝土基礎(chǔ)中摻入20%30%(體積比)的毛石，以節(jié)約水泥用量，稱為毛石混凝土基礎(chǔ)。圖2.2 三合土基礎(chǔ)和灰土基礎(chǔ)構(gòu)造 圖2.3 混凝土基礎(chǔ)構(gòu)造2.2.2 擴(kuò)展基礎(chǔ)為擴(kuò)散建筑上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載，使作用在基底的壓

18、應(yīng)力滿足地基承載力的設(shè)計(jì)要求，且基礎(chǔ)內(nèi)部的應(yīng)力滿足材料強(qiáng)度的設(shè)計(jì)要求，通過(guò)向側(cè)邊擴(kuò)展一定底面積的基礎(chǔ)，稱為擴(kuò)展基礎(chǔ)。擴(kuò)展基礎(chǔ)系指柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)和墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。擴(kuò)展基礎(chǔ)具有壓力擴(kuò)散作用，具有較好的抗拉、抗剪和抗彎能力，因此又稱為“柔性基礎(chǔ)”。擴(kuò)展基礎(chǔ)的高度不受臺(tái)階寬高比的限制，其高度比無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)小，適于需要“寬基淺埋”的情況。鋼筋混凝土柱下獨(dú)立基礎(chǔ)可以是現(xiàn)澆階梯形基礎(chǔ)圖2.4(a)、現(xiàn)澆錐形基礎(chǔ)圖2.4(b)，也可以是預(yù)制基礎(chǔ)，又稱為杯口基礎(chǔ)圖2.4(c)。圖2.4 鋼筋混凝土柱下獨(dú)立基礎(chǔ)墻下擴(kuò)展基礎(chǔ)一般做成無(wú)肋的鋼筋混凝土條形板，如圖2.5(a)所示。為增強(qiáng)基礎(chǔ)的抗彎能力，

19、可采用有肋梁的鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，如圖2.5(b)所示。圖2.5 鋼筋混凝土墻下條形基礎(chǔ)2.2.3 柱下條形基礎(chǔ)在鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中，當(dāng)?shù)鼗浫醵奢d較大時(shí)，若采用擴(kuò)展基礎(chǔ)，可能因基礎(chǔ)底面積很大而使基礎(chǔ)邊緣互相接近甚至重疊。為增加基礎(chǔ)的整體性并方便施工，可將同一排的柱下獨(dú)立基礎(chǔ)聯(lián)通成為柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)(圖2.6)。若僅是相鄰柱相連，又稱為聯(lián)合基礎(chǔ)。圖2.6 柱下條形基礎(chǔ)圖2.7 柱下交叉梁基礎(chǔ)當(dāng)上部荷載較大、地基土較弱，只靠單向柱下條形基礎(chǔ)已不能滿足地基承載力和地基變形的要求時(shí)，可采用沿縱、橫柱列設(shè)置交叉條形基礎(chǔ)，即十字交叉梁基礎(chǔ)(圖2.7)。這種基礎(chǔ)在縱橫兩個(gè)方向均具有一定的剛度，具

20、有良好的調(diào)整不均勻沉降的能力。2.2.4 筏形和箱形基礎(chǔ)筏形基礎(chǔ)(也稱筏板基礎(chǔ))是柱下或墻下連續(xù)平板式或梁板式鋼筋混凝土基礎(chǔ)。當(dāng)荷載很大且地基軟弱，采用交叉梁基礎(chǔ)仍不能滿足要求時(shí)，可采用筏形基礎(chǔ)。筏形基礎(chǔ)基底面積大，可減小基底壓力，增強(qiáng)基礎(chǔ)整體性。筏形基礎(chǔ)在構(gòu)造上好像倒置的鋼筋混凝土樓蓋，可分為平板式和梁板式兩種，如圖2.8所示。圖2.8 筏形基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ)是指為增大基礎(chǔ)剛度，或者要求建造地下室，可將基礎(chǔ)做成由鋼筋混凝土頂板、底板、側(cè)墻、內(nèi)隔墻結(jié)構(gòu)組成，具有一定高度的整體性基礎(chǔ)(圖2.9)，屬于補(bǔ)償性基礎(chǔ)。利用卸除大量地基土的自重應(yīng)力以抵消建筑物的荷載的基礎(chǔ)稱為補(bǔ)償性基礎(chǔ)。圖2.9 箱形基礎(chǔ)2.

21、2.5 殼體基礎(chǔ)殼體基礎(chǔ)為由正圓錐形殼體、m型圓錐殼體和內(nèi)球外錐組合殼及其組合型式構(gòu)成的薄殼結(jié)構(gòu)，如圖2.10所示。殼體基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)是可以充分利用基礎(chǔ)材料的抗壓性能，節(jié)省材料，具有良好的經(jīng)濟(jì)效果；缺點(diǎn)是施工工藝復(fù)雜。殼體基礎(chǔ)主要用于特種結(jié)構(gòu)，尤其是高聳建(構(gòu))筑物，如煙囪、水塔、電視塔等。圖2.10 殼體基礎(chǔ)2.3 基礎(chǔ)埋置深度的確定基礎(chǔ)埋置深度(簡(jiǎn)稱埋深)一般是指設(shè)計(jì)地面到基礎(chǔ)底面的距離。選擇合適的基礎(chǔ)埋置深度關(guān)系到地基的穩(wěn)定性、施工的難易、工期的長(zhǎng)短以及造價(jià)的高低，是地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)?；A(chǔ)埋置深度的合理確定必須考慮建筑物的用途、基礎(chǔ)的型式和構(gòu)造、作用在地基上的荷載大小和性質(zhì)、工程地質(zhì)

22、和水文地質(zhì)條件、相鄰建筑物的基礎(chǔ)埋深、地基土凍脹和融陷等因素的影響，綜合加以確定。確定淺基礎(chǔ)埋深的基本原則是：在滿足地基穩(wěn)定和變形要求及有關(guān)條件的前提下，基礎(chǔ)應(yīng)盡量淺埋?？紤]到地表一定深度內(nèi)，由于氣溫變化、雨水侵蝕、動(dòng)植物生長(zhǎng)及人為活動(dòng)的影響，除巖石地基外，基礎(chǔ)的最小埋置深度不宜小于0.5m，基礎(chǔ)頂面應(yīng)低于設(shè)計(jì)地面0.1m 以上，以避免基礎(chǔ)外露，如圖2.11 所示。圖2.11 基礎(chǔ)最小埋置深度2.3.1 建筑物的用途，有無(wú)地下室、設(shè)備基礎(chǔ)和地下設(shè)施，基礎(chǔ)的 型式和構(gòu)造基礎(chǔ)的埋置深度首先取決于建筑物的用途、有無(wú)地下室、設(shè)備基礎(chǔ)和地下設(shè)施等。對(duì)于必須設(shè)置地下室或設(shè)備層的建筑物、半埋式結(jié)構(gòu)物、須建造

23、帶封閉側(cè)墻的筏板基礎(chǔ)或箱形基礎(chǔ)的高層或重型建筑、帶有地下設(shè)施的建筑物、具有地下部分的設(shè)備基礎(chǔ)等，確定基礎(chǔ)埋置深度需綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)條件。建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(gb 500072011)要求，在抗震設(shè)防區(qū)，除巖石地基外，天然地基上的箱形和筏形基礎(chǔ)的埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15；樁箱或樁筏基礎(chǔ)的埋置深度(不計(jì)樁長(zhǎng))不宜小于建筑物高度的1/18。2.3.2 作用在地基上的荷載大小和性質(zhì)基礎(chǔ)埋深應(yīng)滿足地基承載力、變形和穩(wěn)定性要求。位于巖石地基上的高層建筑，其基礎(chǔ)埋深應(yīng)滿足抗滑穩(wěn)定性要求。高層建筑荷載大，尤其是位于抗震設(shè)防區(qū)時(shí)，基礎(chǔ)埋深應(yīng)足夠大。地基穩(wěn)定性可采用圓弧滑動(dòng)面法進(jìn)行驗(yàn)算。最危險(xiǎn)的滑動(dòng)

24、面上諸力對(duì)滑動(dòng)中心所產(chǎn)生的抗滑力矩與滑動(dòng)力矩應(yīng)符合式(2.5)要求：mrms 1.2(2.5)式中：mr抗滑力矩；ms滑動(dòng)力矩。對(duì)于抵抗上拔力的建筑物及構(gòu)筑物(如輸電塔)基礎(chǔ)，也要求有較大的埋深，以滿足抗拔要求。2.3.3 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件為了保護(hù)建筑物的安全，必須根據(jù)荷載的大小、性質(zhì)與工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件選擇可靠的持力層。在滿足地基穩(wěn)定和變形要求的前提下，當(dāng)上層土的承載力大于下層土?xí)r，宜利用上層土作持力層，采用淺埋基礎(chǔ)可降低造價(jià)。若持力層下有軟弱土層時(shí)，則應(yīng)驗(yàn)算軟弱下臥層的承載力是否滿足，并盡可能增大基底至軟弱下臥層的距離。當(dāng)上層土的承載力低于下層土?xí)r，如果取下層土作為持力層，所需的

25、基礎(chǔ)底面積較小，但埋深較大；若取上層土作為持力層，則基礎(chǔ)埋深較淺，但底面積較大。必要時(shí)，還可以考慮人工地基上淺基礎(chǔ)的方案，即對(duì)軟弱地基處理后再淺埋基礎(chǔ)。在工程應(yīng)用中，這種情況下的基礎(chǔ)埋深應(yīng)根據(jù)承載力、變形和穩(wěn)定性要求、施工難易程度、材料用量、造價(jià)等進(jìn)行方案比較后確定。對(duì)于墻基礎(chǔ)，如果地基持力層頂面傾斜，可沿墻長(zhǎng)將基礎(chǔ)底面分段做成高低不同的臺(tái)階狀。分段長(zhǎng)度不宜小于相鄰兩段面高差的12倍，且不宜小于1 m。位于穩(wěn)定土坡坡頂上的建筑，當(dāng)垂直于坡頂邊緣線的基礎(chǔ)底面邊長(zhǎng)小于或等于3m時(shí)，其基礎(chǔ)底面外邊緣線至坡頂?shù)乃骄嚯x應(yīng)符合式(2.6)要求，但不得小于2.5m(圖2.12)。圖2.12 土坡坡頂處基礎(chǔ)

26、的最小埋深條形基礎(chǔ) (2.6a)矩形基礎(chǔ)(2.6b)式中：a基礎(chǔ)底面外邊緣線至坡頂?shù)乃骄嚯x；b垂直于坡頂邊緣線的基礎(chǔ)底面邊長(zhǎng)；d基礎(chǔ)埋置深度；b邊坡坡角。當(dāng)基礎(chǔ)底面外邊緣線至坡頂?shù)乃骄嚯x不滿足式(2.6)的要求時(shí)，可根據(jù)式(2.6)確定基礎(chǔ)至坡頂邊緣的距離及埋深。當(dāng)邊坡坡角大于45、坡高大于8m時(shí)，尚應(yīng)按式(2.5)驗(yàn)算坡體穩(wěn)定性?；A(chǔ)宜埋置在地下水位以上；當(dāng)必須埋在地下水位以下時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮采取保護(hù)地基土不受擾動(dòng)的措施，如基坑排水，坑壁圍護(hù)，在易風(fēng)化、易受擾動(dòng)巖土層中及時(shí)鋪筑墊層等；還要考慮可能出現(xiàn)的其他與地下水有關(guān)的設(shè)計(jì)與施工問(wèn)題，如出現(xiàn)管涌、流土的可能性，地下水對(duì)基礎(chǔ)材料的化學(xué)腐蝕作用

27、，地下室防滲，地下水的浮力作用及其對(duì)基礎(chǔ)底板內(nèi)力的影響等。建筑物基礎(chǔ)受浮力作用，或者持力層下埋藏有承壓含水層時(shí)，確定基礎(chǔ)埋深必須控制基坑開(kāi)挖深度，滿足抗浮穩(wěn)定性要求，防止坑底突涌。規(guī)范要求，建筑物自重及壓重之和與浮力作用值之應(yīng)大于等于抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)，即滿足式(2.7)的要求。(2.7)式中：gk建筑物自重及壓重之和；nwk浮力作用值；kw抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)，一般可取1.05。在施工階段，工程上一般根據(jù)承壓含水層頂面處土的自重應(yīng)力與水壓力平衡的原則按式(2.8)確定基底至承壓含水層頂面間保留土層厚度(槽底安全厚度)h0(圖2.13)。(2.8)式中：h承壓水位高度(m，從承壓含水層頂板算起)；槽

28、底安全厚度范圍內(nèi)土的加權(quán)平均重度(kn/m3)，地下水位以下取飽和重度；水的重度(kn/m3)。圖2.13 基坑下有承壓水層時(shí)的基礎(chǔ)埋深對(duì)于橋梁基礎(chǔ)，應(yīng)考慮沖刷作用，其最小埋深應(yīng)滿足表2.4的要求。表2.4 橋梁受沖刷時(shí)基底最小埋深橋梁類型最大沖刷深度/m01.0h1不凍脹1.01h3.5弱凍脹12 1.01.03.5180.50.561.0h1不凍脹1.01h3.5弱凍脹14 1.01.03.5h6凍脹19 1.01.06 23不考慮h 12特強(qiáng)凍脹續(xù)表土的名稱凍前天然含水量w / %凍結(jié)期間地下水位距凍結(jié)面的最小距離 hw /m平均凍脹率h /%凍脹等級(jí)凍脹類別粉土w 191.5h1不凍脹

29、1.51h3.5弱凍脹19 1.51.53.5h6凍脹22 1.51.56h12強(qiáng)凍脹26 1.51.5h 12特強(qiáng)凍脹w 30不考慮黏性土w w p+ 22.0h1不凍脹2.01h3.5弱凍脹w p+ 2 2.02.03.5h6凍脹w p+ 5 2.02.06h12強(qiáng)凍脹w p+ 9 2.02.0h 12特強(qiáng)凍脹w w p+ 15不考慮注： wp為塑限含水量(%)；w為土在凍土層內(nèi)凍前天然含水量的平均值(%)。 鹽漬化凍土不在表列。 塑性指數(shù)大于22時(shí)，凍脹性降低一級(jí)。 粒徑小于0.005mm的顆粒含量大于60%時(shí)，為不凍脹土。 碎石類土當(dāng)充填物其質(zhì)量大于全部質(zhì)量的40%時(shí)，其凍脹性按充填物

30、土的類別判斷。 碎石土、礫砂、粗砂、中砂(粒徑小于0.075mm的顆粒含量不大于15%)、細(xì)砂(粒徑小于0.075mm的顆粒含量不大于10%)均按不凍脹考慮。季節(jié)性凍土地基的場(chǎng)地凍結(jié)深度zd按式(12.9)計(jì)算：zd = z0 y zs yzw yze(2.9)式中：zd 場(chǎng)地凍結(jié)深度，當(dāng)有實(shí)測(cè)資料時(shí)，按zd = h - dz計(jì)算，h為最大凍深出現(xiàn)時(shí)場(chǎng)地最大凍土層厚度；dz為最大凍深出現(xiàn)時(shí)場(chǎng)地地表凍脹量；z0 標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度，系采用在地下水位與凍結(jié)鋒面的距離大于2m、不凍脹黏性土、地表平坦裸露、城市之外的空曠場(chǎng)地中不少于10年實(shí)測(cè)最大凍深的平均值，當(dāng)無(wú)實(shí)測(cè)資料時(shí)按建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(gb 50

31、0072011)采用；yzs土的類別對(duì)凍深的影響系數(shù)，按表2.6取值；yzw土的凍脹性對(duì)凍深的影響系數(shù)，按表2.7取值；yze環(huán)境對(duì)凍深的影響系數(shù)，按表2.8取值。表2.6 土的類別對(duì)凍深的影響系數(shù)yzs土的類別黏性土細(xì)砂、粉砂、粉土中、粗、礫砂碎石土影響系數(shù)yzs1.001.201.301.40表2.7 土的凍脹性對(duì)凍深的影響系數(shù)yzw凍脹性 不凍脹弱凍脹凍脹強(qiáng)凍脹特強(qiáng)凍脹影響系數(shù)yzw 1.000.950.900.850.80表2.8 環(huán)境對(duì)凍深的影響系數(shù)yze周圍環(huán)境村、鎮(zhèn)、曠野城市近郊城市市區(qū)影響系數(shù)yze1.000.950.90注：環(huán)境影響系數(shù)一項(xiàng)，當(dāng)城市市區(qū)人口為20萬(wàn)50萬(wàn)時(shí)，按

32、城市近郊取值；當(dāng)城市市區(qū)人口大于50萬(wàn)小于或等于100萬(wàn)時(shí)，只計(jì)入市區(qū)影響；當(dāng)城市市區(qū)人口超過(guò)100萬(wàn)時(shí)，除計(jì)入市區(qū)影響外，尚應(yīng)考慮5km以內(nèi)的郊區(qū)近郊影響系數(shù)。季節(jié)性凍土地區(qū)基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)大于場(chǎng)地凍結(jié)深度。對(duì)于季節(jié)凍土深厚的地區(qū)，當(dāng)建筑基礎(chǔ)底面土層為不凍脹、弱凍脹、凍脹土?xí)r，基礎(chǔ)深度可以小于場(chǎng)地凍結(jié)深度，基礎(chǔ)底面以下允許凍土層最大厚度應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定，沒(méi)有地區(qū)經(jīng)驗(yàn)時(shí)可按表2.9查取。此時(shí)基礎(chǔ)的最小埋置深度可用式(2.10)計(jì)算：dmin = zd - hmax(2.10)式中：hmax基礎(chǔ)底面下允許殘留凍土層的最大厚度。表2.9 建筑基底允許凍土層最大厚度hmax m基底平均壓力 /kpa

33、 基 礎(chǔ) 形 式采 暖 情 況 凍脹性 110130150170190210弱凍脹土方形基礎(chǔ)采暖0.900.951.001.101.151.20不采暖0.700.800.951.001.051.10條形基礎(chǔ)采暖2.502.502.502.502.502.50不采暖2.202.502.502.502.502.50凍脹土方形基礎(chǔ)采暖0.650.700.750.800.85不采暖0.550.600.650.700.75條形基礎(chǔ)采暖1.551.802.002.202.50不采暖1.151.351.551.751.95注： 本表只計(jì)算法向凍脹力，如果基側(cè)存在切向凍脹力，應(yīng)采取防切向力措施。 基礎(chǔ)寬度小于

34、0.6m時(shí)不適用，矩形基礎(chǔ)取短邊尺寸按方形基礎(chǔ)計(jì)算。 表中數(shù)據(jù)不適用于淤泥、淤泥質(zhì)土和欠固結(jié)土。 計(jì)算基底平均壓力時(shí)取永久作用的標(biāo)準(zhǔn)組合值乘以0.9，可以內(nèi)插。2.4 地基承載力為了滿足地基強(qiáng)度和變形的要求，必須控制基礎(chǔ)底面壓力不大于某一界限值，即地基承載力。建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(gb 500072011)采用了地基承載力特征值的概念。地基承載力特征值是指由荷載試驗(yàn)測(cè)定的地基土壓力變形曲線線性變形段內(nèi)規(guī)定的變形所對(duì)應(yīng)的壓力值，其最大值為比例界限值。采用“特征值”用以表示正常使用極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)采用的地基承載力，其含義即為在發(fā)揮正常使用功能時(shí)所允許采用的抗力設(shè)計(jì)值，實(shí)際上是允許承載力。地基承載力特

35、征值可由載荷試驗(yàn)或其他原位測(cè)試、公式計(jì)算，并結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等方法綜合確定。采用靜力觸深、動(dòng)力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等原位測(cè)試方法確定地基承載力時(shí)，必須有地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，即當(dāng)?shù)氐膶?duì)比資料。當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)和乙級(jí)時(shí)，應(yīng)結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)成果綜合分析，不宜單獨(dú)應(yīng)用。2.4.1 荷載試驗(yàn)確定地基承載力特征值在施工現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)一定尺寸的載荷板對(duì)擾動(dòng)較少的地基土體直接施加荷載，所測(cè)得的成果比較可靠。下面介紹利用淺層平板載荷試驗(yàn)得到的p-s曲線確定地基承載力特征值的方法。承載力特征值的確定應(yīng)符合下列規(guī)定(圖2.15)。(1) 當(dāng)p-s曲線上有比例界限(圖2.15中曲線1上的a點(diǎn))時(shí)，取該比例界限所對(duì)應(yīng)的荷載值pcr。

36、(2) 當(dāng)極限荷載(圖2.15中曲線1上的b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載)pu小于對(duì)應(yīng)比例界限的荷載值的2倍時(shí)，取極限荷載值的一半pu /2。(3) 當(dāng)不能按上述兩款要求確定時(shí)，如圖2.15中曲線2為緩變型曲線，沒(méi)有明顯的直線段和陡降段，當(dāng)壓板面積為0.250.50m2時(shí)，可取s/b=0.010.015所對(duì)應(yīng)的荷載，但其值不應(yīng)大于最大加載量的一半。圖2.15 由p-s曲線確定地基承載力特征值同一土層參加統(tǒng)計(jì)的試驗(yàn)點(diǎn)不應(yīng)少于三點(diǎn)，當(dāng)試驗(yàn)實(shí)測(cè)值的極差不超過(guò)其平均值的30%時(shí)，取此平均值作為該土層的地基承載力特征值fak。 2.4.2 公式計(jì)算確定地基承載力特征值 根據(jù)工程具體要求，可采用由極限平衡理論得到的地基土

37、臨塑荷載pcr和塑性臨界荷載p1/4、p1/3計(jì)算公式確定地基承載力特征值，也可以采用普朗特爾(prandtl)、雷斯諾(reissner)、太沙基(terzaghi)、斯肯普頓(skempton)、魏西克(vesic)、漢森(hanson)等地基極限承載力公式除以安全系數(shù)確定地基承載力特征值。對(duì)于太沙基極限承載力公式，安全系數(shù)取23；對(duì)于斯肯普頓公式，安全系數(shù)取1.11.5。建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(gb 500072011)采用塑性臨界荷載的概念，并參考普朗特爾、太沙基的極限承載力公式，規(guī)定了按地基土抗剪強(qiáng)度確定地基承載力特征值的方法。 當(dāng)偏心距e小于或等于0.033倍基礎(chǔ)底面寬度時(shí)，根據(jù)土的

38、抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定地基承載力特征值可按式(2.11)計(jì)算，并應(yīng)滿足變形要求： (2.11)式中：f a由土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定的地基承載力特征值；mb，md，mc承載力系數(shù)，按表2.10確定；b基礎(chǔ)底面寬度，大于6m時(shí)按6m取值，對(duì)于砂土小于3m時(shí)按3m取值；ck基底下一倍短邊寬深度內(nèi)土的黏聚力標(biāo)準(zhǔn)值；g基礎(chǔ)底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度；g m基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取有效重度；d基礎(chǔ)埋置深度(m)，一般自室外地面標(biāo)高算起。在填方整平地區(qū)，可自填土地面標(biāo)高算起，但在上部結(jié)構(gòu)施工后完成時(shí)，填土應(yīng)從天然地面標(biāo)高算起。對(duì)于地下室，如采用箱形基礎(chǔ)或筏基，基礎(chǔ)埋置深度自室外地面標(biāo)

39、高算起，當(dāng)采用獨(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)從室內(nèi)地面標(biāo)高算起。表2.10 承載力系數(shù)mb、md、mc土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值j k / ()mbmdmc土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值j k /()mbmdmc0 01.003.14220.613.44 6.0420.031.123.32240.803.87 6.4540.061.253.51261.104.37 6.9060.101.393.71281.404.93 7.4080.141.553.93301.905.59 7.95100.181.734.17322.606.35 8.55120.231.944.42343.407.21 9.22140.292.174

40、.69364.208.25 9.97160.362.435.00385.009.44 2.80180.432.725.31405.802.8411.73200.513.065.66注：j k為基底下一倍短邊寬深度內(nèi)土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值。2.4.3 地基承載力的修正 考慮增加基礎(chǔ)寬度和埋置深度，地基承載力也隨之提高，應(yīng)將地基承載力對(duì)不同的基礎(chǔ)寬度和埋置深度進(jìn)行修正，才適于應(yīng)用。建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(gb 500072011)規(guī)定，當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3m或埋置深度大于0.5m時(shí)，通過(guò)載荷試驗(yàn)或其他原位測(cè)試、經(jīng)驗(yàn)值等方法確定的地基承載力特征值還應(yīng)按式(2.12)修正：(2.12)式中：f a修正后的地基承

41、載力特征值(kpa)。f ak通過(guò)載荷試驗(yàn)或其他原位測(cè)試、經(jīng)驗(yàn)值等方法確定的地基承載力特征值(kpa)。h b、hd基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)，按基底下土類別查表2.11取值。b基礎(chǔ)底面寬度(m)，當(dāng)基礎(chǔ)底面寬度小于3m時(shí)按3m取值，大于6m時(shí)按6m取值。其他符號(hào)含義同前。表2.11 承載力修正系數(shù)hb、 hd土的類別hbhd淤泥和淤泥質(zhì)土01.0人工填土e或il大于等于0.85的黏性土01.0紅黏土含水比aw 0.8含水比a w 0.800.151.21.4大面積壓實(shí)填土壓實(shí)系數(shù)大于0.95，黏粒含量rc10%的粉土最大干密度大于2100kg/m3的級(jí)配砂石001.52.0粉土黏粒含

42、量rc10%的粉土黏粒含量rc 10%的粉土0.30.51.52.0e及il均小于0.85的黏性土粉砂、細(xì)砂(不包括很濕與飽和時(shí)的稍密狀態(tài))中砂、粗砂、礫砂和碎石土0.32.03.01.63.04.4注： 強(qiáng)風(fēng)化和全風(fēng)化的巖石，可參照所風(fēng)化成的相應(yīng)土類取值；其他狀態(tài)下的巖石不修正。 地基承載力特征值按規(guī)范深層平板載荷試驗(yàn)確定時(shí)hd取0。 含水比是指土的天然含水量與液限的比值。 大面積壓實(shí)填土是指填土范圍大于兩倍基礎(chǔ)寬度的填土。 2.4.4 影響地基承載力的因素 (1) 土的物理力學(xué)性質(zhì)。土的黏聚力c、內(nèi)摩擦角j 和重度g 越大，地基承載力越大。(2) 基礎(chǔ)底面寬度b增加，一般地基承載力增加，尤

43、其是j 值較大時(shí)。(3) 基礎(chǔ)埋深d增大，地基承載力增大。(4) 在其他條件相同的情況下，地基承受中心荷載作用時(shí)比承受偏心荷載作用時(shí)承載力大。2.5 基礎(chǔ)底面尺寸的確定確定基礎(chǔ)底面尺寸時(shí)，根據(jù)“所有建筑物的地基計(jì)算均應(yīng)滿足承載力”的基本原則，首先應(yīng)滿足地基承載力要求，包括持力層土的承載力計(jì)算和軟弱下臥層承載力的驗(yàn)算；其次，對(duì)于部分建(構(gòu))筑物，仍需考慮地基變形對(duì)其的影響，驗(yàn)算建(構(gòu))筑物的變形特征值，并對(duì)基礎(chǔ)底面尺寸作必要的調(diào)整。2.5.1 按持力層承載力計(jì)算1. 中心荷載作用中心荷載作用時(shí)，基底壓力應(yīng)滿足式(2.13)的要求：(2.13)式中：f a修正后的地基承載力特征值；pk相應(yīng)于荷載效

44、應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，基礎(chǔ)底面處的平均壓力值。(2.14)式中：fk相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向力值；a基礎(chǔ)底面積；圖2.16 中心荷載作用下基底壓力的計(jì)算gk基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上土重，一般按計(jì)算；gg為基礎(chǔ)及其上土的平均重度，一般取gg =20kn/m3，地下水位以下取浮重度；d為基礎(chǔ)埋深。一般采用式(2.13)進(jìn)行地基承載力驗(yàn)算，即先給定基礎(chǔ)底面積a，驗(yàn)算基底壓力是否滿足承載力要求。在基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)時(shí)，往往要根據(jù)地基承載力要求確定基礎(chǔ)底面積。此時(shí)，在中心荷載作用下，基底面積a的計(jì)算公式為(2.15)如果是矩形基礎(chǔ)，因?yàn)閍 = b l(l和b分別為矩形基底的長(zhǎng)度和寬度)，按式(2.15)算出

45、a后，先選定b(或l)，即可算出l(或b)，如圖2.16所示。如果是方形基礎(chǔ)，因?yàn)閍 = b2，則很容易確定b。如果是荷載沿長(zhǎng)度方向均勻分布的條形基礎(chǔ)(長(zhǎng)度大于寬度的10倍)，則沿基礎(chǔ)長(zhǎng)度方向取1m作為計(jì)算單元，故基底寬度為(2.16)此時(shí)式(2.14)和式(2.16)中的fk和gk 為1m長(zhǎng)度范圍內(nèi)作用的荷載值。必須指出，在按式(2.15)計(jì)算a時(shí)，需要先確定修正后的地基承載力特征值fa，而fa值又與基礎(chǔ)底面尺寸a有關(guān)，也就是式(2.15)中的a與fa都是未知數(shù)，因此，可能要通過(guò)反復(fù)試算確定。計(jì)算時(shí)，可先對(duì)地基承載力只進(jìn)行深度修正，計(jì)算fa值；然后按計(jì)算所得的a = b l考慮是否需要進(jìn)行寬

46、度修正，使得a、fa間相互協(xié)調(diào)一致。2. 偏心荷載作用在偏心荷載作用下，除應(yīng)滿足 pk fa 外，還應(yīng)使最大基底壓力小于1.2倍的地基承載力特征值，即 pk max 1.2 fa (2.17)對(duì)于偏心荷載作用下的矩形基礎(chǔ)，可假定在基礎(chǔ)的長(zhǎng)度方向偏心，在寬度方向不偏心，此時(shí)沿長(zhǎng)度方向基礎(chǔ)邊緣的最大壓力pkmax與最小壓力pkmin按偏心受壓公式計(jì)算，即(2.18)圖2.17 偏心荷載作用下基底壓力的計(jì)算式中：mk相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，作用于 基礎(chǔ)底面的力矩值；w基礎(chǔ)底面的抵抗矩，w = bl2/6；l 力矩作用方向的基礎(chǔ)底面邊長(zhǎng)；b垂直于力矩作用方向的基礎(chǔ)底面邊長(zhǎng)；e荷載偏心矩，e = mk

47、 / (fk +gk)。 按荷載偏心矩e的大小，基底壓力的分布可能出現(xiàn)下述三種情況(圖2.17)。(1) 當(dāng)e l/6時(shí)，稱為大偏心，按式(2.18)計(jì)算，得基底壓力一端為負(fù)值，也即產(chǎn)生拉應(yīng)力。實(shí)際上，由于基底與地基土之間不能承受拉應(yīng)力，此時(shí)基底將部分與地基土脫離，而使基底壓力重分布圖2.17(c)。因此，根據(jù)偏心荷載應(yīng)與基底反力相平衡的條件，荷載合力應(yīng)通過(guò)三角形反力分布圖形的形心。由此可得基底邊緣的最大壓應(yīng)力為 (2.19)式中：l力矩作用方向的基礎(chǔ)底面邊長(zhǎng)；b垂直于力矩作用方向的基礎(chǔ)底面邊長(zhǎng)；a合力作用點(diǎn)至基礎(chǔ)底面最大壓力邊緣的距離。如果基礎(chǔ)所受荷載是雙向偏心，計(jì)算基底壓力時(shí)要考慮兩個(gè)方向彎矩的作用，基底最大壓力pmax與最小壓力pmin為 (2.20)式中：mx，my作用于基底x和y軸的力矩；wx，wy基礎(chǔ)底面x和y軸的抵抗矩。2.5.2 軟弱下臥層承載力的驗(yàn)算當(dāng)持力層以下、地基土受力層范圍內(nèi)存在軟弱下臥層(指承載力顯著低于持力層的高壓縮性土層)時(shí)，還應(yīng)驗(yàn)算軟弱下臥層的承載力，保證軟弱下臥層頂面處的附加應(yīng)力與自重應(yīng)力之和不大于該處地基土的承載力特征值(圖2.18)，按式(2.21)驗(yàn)算：pz pcz faz (2.21)式中：pz相應(yīng)于作用的標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)軟弱下臥層頂面處的附加壓力值；p