土力學(xué)與砌體結(jié)構(gòu) 第9章 天然地基上淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)

第九章淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)1、概述2、淺基礎(chǔ)類型3、基礎(chǔ)埋置深度的選擇4、地基承載力5、基礎(chǔ)底面尺寸的確定6、地基變形驗(yàn)算7、無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計(jì)8、擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計(jì)9、地基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的相互作用10、柱下條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)11、減輕不均勻沉降危害的措施本章內(nèi)容簡介第九章淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

本章主要使學(xué)生熟悉天然地基上淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)原則和基本規(guī)定，掌握天然地基上淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)步驟和相應(yīng)的內(nèi)容，包括基礎(chǔ)選型、基礎(chǔ)埋置深度的選擇、地基承載力特征值的確定、基礎(chǔ)底面積的確定、地基承載力（包括持力層和軟弱下臥層）和變形驗(yàn)算、擴(kuò)展基礎(chǔ)高度驗(yàn)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。了解地基與基礎(chǔ)的共同作用概念和地基模型，熟悉柱下條形基礎(chǔ)的簡化設(shè)計(jì)方法和步驟，了解筏板基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法，掌握減輕不均勻沉降危害的建筑、結(jié)構(gòu)和施工措施。學(xué)習(xí)目的和要求§9.1概述

整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分(構(gòu)件)超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，這一特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。（1）承載能力極限狀態(tài)

這種極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載大變形。（2）正常使用極限狀態(tài)

這種極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值。一、概率極限設(shè)計(jì)方法與極限狀態(tài)設(shè)計(jì)原則二、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)基本規(guī)定設(shè)計(jì)等級建筑和地基類型甲級重要的工業(yè)與民用建筑物30層以上的高層建筑體型復(fù)雜，層數(shù)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、運(yùn)動場等）對地基變形有特殊要求的建筑物復(fù)雜地質(zhì)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(fù)雜的一般建筑物位于復(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開挖深度大于15m的基坑工程周邊環(huán)境條件復(fù)雜、環(huán)境保護(hù)要求高的基坑工程乙級除甲級、丙級以外的工業(yè)與民用建筑物除甲級、丙級以外的基坑工程丙級場地和地基條件簡單、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

非軟土地區(qū)且場地地質(zhì)條件簡單、基坑周邊環(huán)境條件簡單、環(huán)境保護(hù)要求不高且開挖深度小于5.0m的基坑工程地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級計(jì)算要求

地基計(jì)算內(nèi)容

建筑物類型

地基承載力計(jì)算設(shè)計(jì)等級為甲、乙、丙級的建筑物

地基變形計(jì)算設(shè)計(jì)等級為甲、乙及部分丙級建筑物

地基穩(wěn)定性計(jì)算經(jīng)常受水平荷載的高層建筑物；高聳結(jié)構(gòu)、擋土墻；建造在斜坡上或邊坡附近的建筑物或構(gòu)筑物；基坑工程

抗浮驗(yàn)算當(dāng)?shù)叵滤癫剌^淺，建筑物地下室或地下構(gòu)筑物存在上浮問題荷載取值

計(jì)算內(nèi)容

荷載效應(yīng)最不利組合相應(yīng)的抗力及限值

圖示按地基承載力確定基底面積及基礎(chǔ)埋深正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合地基承載力特征值

fa(kPa)

計(jì)算地基變形正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久值組合（不計(jì)入風(fēng)荷載和地震作用）地基變形值

[S]計(jì)算擋土墻土壓力、地基和斜坡的穩(wěn)定、滑坡推力承載力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合，但分項(xiàng)系數(shù)均為1；確定基礎(chǔ)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；確定配筋或驗(yàn)算材料強(qiáng)度承載力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合，采用相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)；FMeF+G三、淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟

(1)充分掌握擬建場地的工程地質(zhì)條件和地質(zhì)勘察資料；（2）綜合考慮選擇基礎(chǔ)類型和平面布置方案；（3）選擇地基持力層和基礎(chǔ)埋置深度；（4）確定地基土的承載力；（5）確定基礎(chǔ)底面尺寸，必要時應(yīng)驗(yàn)算地基軟弱下臥層的強(qiáng)度。（6）進(jìn)行必要的地基變形驗(yàn)算，使地基的沉降不致引起結(jié)構(gòu)損壞、建筑傾斜與開裂；（7）進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和構(gòu)造設(shè)計(jì)；（8）繪制基礎(chǔ)施工圖，并提出必要的技術(shù)說明。§9.2淺基礎(chǔ)類型淺基礎(chǔ)的分類方法按基礎(chǔ)材料無筋基礎(chǔ)鋼筋混凝土基礎(chǔ)按基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)類型擴(kuò)展基礎(chǔ)柱下條形基礎(chǔ)柱下交叉條形基礎(chǔ)筏形基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ)巖層錨桿基礎(chǔ)無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)磚基礎(chǔ)毛石基礎(chǔ)灰土基礎(chǔ)素混凝土基礎(chǔ)

指由磚、塊石、毛石、素混凝土、三合土和灰土等材料組成的墻下條形基礎(chǔ)或柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)獨(dú)立柱基墻下條基

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)。鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)75階梯形杯口形錐臺形柱下條形基礎(chǔ)十字交叉條形基礎(chǔ):柱網(wǎng)下沿縱橫兩向分別設(shè)置的

鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。單向條形基礎(chǔ):同一軸線（或同一方向）上若干

柱下相連的鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。筏板基礎(chǔ)筏板基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ)巖石錨桿基礎(chǔ)§9.3基礎(chǔ)埋置深度的選擇1、基礎(chǔ)埋深的相關(guān)知識埋深定義下臥層持力層（受力層）FGd設(shè)計(jì)地面基礎(chǔ)底面基礎(chǔ)埋深選擇埋深的原則1）在滿足地基強(qiáng)度、穩(wěn)定和變形要求的前提下，基礎(chǔ)應(yīng)盡量淺埋；當(dāng)上層地基土的承載力大于下層土?xí)r，宜利用上層土作持力層；2）除巖石地基外，基礎(chǔ)埋深不宜小于0.5m。淺埋可節(jié)約材料，方便施工，縮短工期，降低造價2、選擇基礎(chǔ)埋深的影響因素1）上部結(jié)構(gòu)條件

在考慮建筑物用途、類型、規(guī)模、荷載大小與性質(zhì)的基礎(chǔ)上，以滿足地基穩(wěn)定和變形的要求為前提，基礎(chǔ)可以淺埋。但對高層建筑而言尚應(yīng)考慮下述要求：

（1）對一般天然地基，不宜小于H/15（H——建筑物室外地坪至檐口的高度），且不宜小于3m；

（2）對樁基，不宜小于H/18（埋深指室外地坪至承臺底）；

（3）對巖石地基，埋深不受第（1）款限值，但當(dāng)建筑物高寬比大于4時，應(yīng)驗(yàn)算傾覆，必要時可設(shè)置基礎(chǔ)錨桿。只有輕型建筑可用，否則采用連續(xù)基礎(chǔ)、人工處理或深基礎(chǔ)比較確定

上硬下軟盡量淺埋（寬基淺埋），但是如h1太小就按情況Ⅱ考慮

上軟下硬

h1<2m,基底置于下層好土h1=2m~4m高樓置于好土,低樓置于軟土h1>4m樁基或人工處理好土基礎(chǔ)條件由其它條件確定時，基礎(chǔ)盡可能淺埋2）工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)好土軟土(很深)軟土軟土好土

III IIIIVh1h1好土地基中有地下水時

1）基礎(chǔ)應(yīng)盡量置于地下水位以上；

2）當(dāng)基礎(chǔ)必須置于地下水位以下時，應(yīng)考慮排水、圍護(hù)及擾動，地下水有無侵蝕性，設(shè)計(jì)時還應(yīng)考慮地下室防滲、抗浮等問題；

3）有承壓水時，由避免基坑被承壓水沖破的條件確定。K>h00wggh3）地基凍融條件

在季節(jié)性凍土地區(qū)，冬季因溫度下降，地面下一定厚度范圍內(nèi)的地下水會發(fā)生凍結(jié)，體積膨脹，產(chǎn)生凍脹力，可使基礎(chǔ)與墻體上抬而開裂；春季氣溫回升解凍，凍土層不但體積縮小而且含水量顯著增加；強(qiáng)度大幅度下降而產(chǎn)生融陷。多次凍融會使建筑物遭致嚴(yán)重的破壞。根據(jù)地基土的的種類（土的粒徑大?。林泻康亩嗌僖约暗叵滤a(bǔ)給的可能性，地基土的凍脹性根據(jù)凍土層的平均凍脹率η的大小，劃分為不凍脹、弱凍脹、凍脹、強(qiáng)凍脹和特強(qiáng)凍脹五類?？紤]地基土的凍脹性，確定基礎(chǔ)埋深的時應(yīng)：（1）在季節(jié)性凍土地區(qū)，基礎(chǔ)應(yīng)埋在凍結(jié)深度以下。（2）對于弱凍脹、凍脹和強(qiáng)凍脹土的基礎(chǔ)最小埋深，按下式計(jì)算：Zddmin室內(nèi)地面hmax

dmin=zd–hmax4）場地環(huán)境條件d30cm

①為了保護(hù)基礎(chǔ)不受人類和其他生物活動等的影響，基礎(chǔ)的頂面宜低于室外設(shè)計(jì)地面0.10m，同時又要便于周圍排水溝的布置。

②當(dāng)土層分布明顯不均勻，或建筑物各部分荷載差別較大時，同一建筑物可采用不同的埋深來調(diào)整不均勻沉降。對于持力層頂面傾斜的墻下條形基礎(chǔ)可做成臺階狀。④對修建于坡高（H）和坡角（β）不太大的穩(wěn)定土坡坡頂?shù)幕A(chǔ)，當(dāng)垂直于坡頂邊緣線的基礎(chǔ)底面邊長b≤3m時，則基礎(chǔ)埋深符合下式要求：條形基礎(chǔ)：矩形基礎(chǔ)：③當(dāng)存在相鄰建筑物時，新基礎(chǔ)的埋深不宜超過原有建筑物基礎(chǔ)底面，否則應(yīng)有一定間距，即：§3.4地基承載力1.

地基承載力的概念——地基承受荷載的能力。

極限承載力:地基即將喪失穩(wěn)定性時的

承載力;

地基承載力特征值:地基穩(wěn)定有足夠的安全

度且變形在允許范圍內(nèi)

時的承載力。2.

地基承載力特征值確定的方法根據(jù)地基載荷試驗(yàn)的曲線或其他原位試驗(yàn)結(jié)果確定;根據(jù)地基土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)以理論公式計(jì)算;根據(jù)當(dāng)?shù)毓こ虒?shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定。方法（1）按地基土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定地基承載力

當(dāng)偏心距時，《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》推薦以界限荷載為基礎(chǔ)的理論公式結(jié)合經(jīng)驗(yàn)給出計(jì)算地基承載力設(shè)計(jì)值的公式：承載力系數(shù)，按查表確定。（1）土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)、ck的取值

原狀土樣，三軸試驗(yàn)，每層土的試驗(yàn)數(shù)量≥6組；（2）地下水對地基承載力的影響基底上下土的重度γm、γ，在地下水位以下采用有效重度;（3）基礎(chǔ)寬度和埋深對地基承載力的影響對＞0的土，增大基礎(chǔ)寬度，地基承載力隨之增大；但b≥6m時，取b=6m；對砂土地基b<3m時，取b=3m。

（4）按此式確定fa時，尚應(yīng)進(jìn)行地基的變形驗(yàn)算。幾點(diǎn)說明：(2)按地基載荷試驗(yàn)確定地基承載力載荷板的測試范圍：在現(xiàn)場通過0.25～0.50m2的載荷板對擾動較少的地基土體直接施荷，所測得的成果一般能反映相當(dāng)于1～2倍荷載板寬度的深度以內(nèi)土體的平均性質(zhì)。

由載荷試驗(yàn)確定地基承載力特征值堆載千斤頂承壓板地基主梁百分表堆載平臺ps0“陡降型”

p~s曲線

地基承載力特征值取值：取pb對應(yīng)的荷載值為地基承載力特征值。

由載荷試驗(yàn)確定地基承載力特征值pupb

當(dāng)pb>

pu/2時，取

pu/2

為地基承載力特征值。密實(shí)砂土、硬塑粘土等低壓縮性土

地基承載力特征值的確定：

當(dāng)p~s曲線上無明顯的比例界限pb和極限荷載pu時，取沉降s=(0.01~0.015)b對應(yīng)的荷載值為地基承載力特征值；且其值不大于最大加載量的一半。pspufa（0.01~0.015）b0最大加載量由載荷試驗(yàn)確定地基承載力特征值“緩變型”

p~s曲線松砂、填土、可塑粘土等中、高壓縮性土

同一層土參加統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)點(diǎn)不少于三點(diǎn)，所得試驗(yàn)實(shí)測值的極差(最大值與最小值之差)不超過平均值的30%時，取此平均值為地基承載力特征值fak。即：

滿足：

Δf=famax

–

famin

≤0.3fam

有：fak

=fam

要求3.地基承載力特征值的深、寬修正修正原因:考慮增加基礎(chǔ)寬度和埋置深度時，地基承載力也將隨之提高，所以，應(yīng)將地基承載力對不同的基礎(chǔ)寬度和埋置深度進(jìn)行修正，才能供設(shè)計(jì)使用。適用條件:當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3m或埋置深度大于0.5m時，從現(xiàn)場載荷試驗(yàn)或其他原位測試等方法確定的地基承載力特征值應(yīng)進(jìn)行修正。修正公式:fa=fak

+ηb(b–3)+η

d

m(d–0.5)基礎(chǔ)寬度和埋深的地承力修正系數(shù)1、可按載荷試驗(yàn)確定。

2、根據(jù)室內(nèi)單軸抗壓試驗(yàn)強(qiáng)度計(jì)算：

fa=ψr

·frk

4.巖石地基承載力特征值的確定方法§9.5基礎(chǔ)底面尺寸的確定

建筑物確定了基礎(chǔ)類型和埋置深度后，就要確定基礎(chǔ)的底面尺寸?；A(chǔ)的底面尺寸，即基礎(chǔ)底面的長度和寬度。只有知道了基礎(chǔ)底面的尺寸，才可以進(jìn)行地基土持力層承載力驗(yàn)算。GkFkA1.

按地基持力層承載力特征值確定基底面積1）中心荷載下的基礎(chǔ)計(jì)算假定:基底壓力均勻分布荷載組合：標(biāo)準(zhǔn)組合基底平均壓力標(biāo)準(zhǔn)值pk不超過持力層經(jīng)修正后的地基承載力特征值fa，即：

pk

≤fa

計(jì)算要求GkFk第3章天然地基上淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)GkFk計(jì)算公式dlb

（a）外墻、外柱基礎(chǔ)；（b）內(nèi)墻、內(nèi)柱基礎(chǔ)第3章天然地基上淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)

外墻、外柱基礎(chǔ)內(nèi)墻、內(nèi)柱基礎(chǔ)上式中有兩個未知數(shù)和，可能要通過反復(fù)試算確定。計(jì)算時，可先對地基承載力只進(jìn)行深度修正，計(jì)算值；然后按計(jì)算所得的，考慮是否需要進(jìn)行寬度修正，使得、間相互協(xié)調(diào)一致。①矩形基礎(chǔ)A=lb（一般l/b≤2）②方形基礎(chǔ)A=b2③條形基礎(chǔ)A=1×b=b沿基礎(chǔ)長度方向取1m的計(jì)算單元（l=1m）第3章天然地基上淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)【例題】某住宅承重墻厚240mm，采用墻下條形基礎(chǔ)；地基土表層為雜填土，厚度0.80m，重度17.5kN/m3，其下為粘土層，重度18.5kN/m，承載力特征值fak為170kPa，孔隙比0.86。地下水位在地表下1.0m處。若已知上部墻體傳來的豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值為195kN/m。試確定基礎(chǔ)底面尺寸。解:1.確定基礎(chǔ)埋深:為了便于施工，基礎(chǔ)宜建在地下水位以上，故選擇粘土層作為持力層，初步選擇基礎(chǔ)埋深d=1m。第3章天然地基上淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)3.取1m長的條基作計(jì)算單元基礎(chǔ)寬度：埋深范圍內(nèi)土的加權(quán)平均重度：

2.對持力層土進(jìn)行深度修正:第3章天然地基上淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)取該承重墻下條形基礎(chǔ)寬度b＝1.25m。4.驗(yàn)算:滿足要求。（2）偏心荷載作用下的基礎(chǔ)計(jì)算假定:基底壓力按直線分布荷載組合：標(biāo)準(zhǔn)組合pk

≤fa

pkmax

≤1.2fa

計(jì)算要求eF+GkFkMkblpkmaxpkminpke基底壓力計(jì)算基礎(chǔ)底面的抵抗矩矩形基礎(chǔ)Mk=(Fk+Gk)ee>l/6pkmin<0時偏心荷載作用點(diǎn)至最大壓力pkmax作用邊緣的距離(m):a=(b/2)-eexybla3aFk+Gke>l/6:出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)e計(jì)算偏心荷載作用下的基礎(chǔ)底面尺寸——逐次漸近試算法計(jì)算步驟1)按中心受壓初步計(jì)算基底尺寸：2)據(jù)偏心大小，增加基底尺寸10~40%，即：A1=（1.1~1.4）A0

3)初選l和b，一般取l/b=1.2~2，得實(shí)際基底尺寸：A≈A1承載力特征值只進(jìn)行深度修正若b＞3，則對地基承載力進(jìn)行寬度修正其中：Mk=M0k+VkH0上部結(jié)構(gòu)傳來的基底力矩標(biāo)準(zhǔn)值pkpkmax

4)計(jì)算基底應(yīng)力：注意：1）應(yīng)滿足e

≤

l／６

(即pkmin≥0)

2）對重要建筑物：pkmin／pkmax不宜過大，

以避免產(chǎn)生過大的不均勻沉降；

3）對個別情況可：e＞

l／6

(即pkmin<0）此時：5)驗(yàn)算

：pk≤fa

pkmax≤1.2fa如不滿足要求，應(yīng)修改尺寸，重復(fù)上述步驟，直到符合要求為止。【例題】柱截面尺寸300mm×400mm，作用在柱底的荷載標(biāo)準(zhǔn)值：中心垂直荷載700kN，力矩80kN.m，水平荷載13kN。其它參數(shù)見下圖。試根據(jù)持力層地基承載力確定基礎(chǔ)底面尺寸。此題為偏心荷載作用下的基礎(chǔ)，解題思路為:對地基承載力進(jìn)行深度修正，按中心荷載作用初定基礎(chǔ)底面積，考慮偏心荷載作用擴(kuò)大基礎(chǔ)面積，驗(yàn)算地基承載力，如不合適，調(diào)整基底面積重復(fù)按上述步驟計(jì)算?！窘狻?、求地基承載力特征值(以長度L方向偏心為例)根據(jù)粘性土e=0.7，IL=0.78查表2-6，得：ηb=0.3ηd=1.6.持力層承載力特征值fa（先只考慮對基礎(chǔ)進(jìn)行深度修正）：2、初步選擇基底尺寸計(jì)算基礎(chǔ)和回填土重Gk時的基礎(chǔ)埋深按中心受壓計(jì)算基底面積：由于偏心不大，基礎(chǔ)底面積按20%增大，即：初步選擇基礎(chǔ)底面積因不需再對fa進(jìn)行寬度修正。3、驗(yàn)算持力層地基承載力偏心距：即基底最大壓力：最后確定該柱基礎(chǔ)底面長L=2.4m,寬b=1.6m?；灼骄鶋毫Γ簼M足要求。基礎(chǔ)和回填土重：【解】1、求地基承載力特征值(以寬度B方向偏心為例)根據(jù)粘性土e=0.7，IL=0.78查表2-6，得：ηb=0.3ηd=1.6.持力層承載力特征值fa（先只考慮對基礎(chǔ)進(jìn)行深度修正）：2、初步選擇基底尺寸計(jì)算基礎(chǔ)和回填土重Gk時的基礎(chǔ)埋深按中心受壓計(jì)算基底面積：由于偏心不大，基礎(chǔ)底面積按20%增大，即：初步選擇基礎(chǔ)底面積因不需再對fa進(jìn)行寬度修正。3、驗(yàn)算持力層地基承載力偏心距：即基底最大壓力：最后確定該柱基礎(chǔ)底面長L=2.3m,寬b=1.7m?；灼骄鶋毫Γ簼M足要求。基礎(chǔ)和回填土重：

2.地基軟弱下臥層承載力驗(yàn)算

軟弱下臥層是指在持力層下，成層土地基受力層范圍內(nèi)，承載力顯著低于持力層的高壓縮性土層。Fk

Pkdzpcd軟土Es1Es2Gk

pcz軟臥層頂面處自重應(yīng)力驗(yàn)算要求：作用于下臥層頂面的全部壓力（自重應(yīng)力和附加應(yīng)力），不超過軟臥層的承載力。即：

當(dāng)持力層下有軟土?xí)r，可能在此層破壞，需要驗(yàn)算軟弱下臥層的地基承載力pz+pcz≤faz軟臥層頂面處的附加應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值軟弱下臥層頂面的附加應(yīng)力簡化計(jì)算---壓力擴(kuò)散角法假設(shè)基底處的附加應(yīng)力向下傳遞時按某一角度向外擴(kuò)散，并均勻分布于較大面積的軟弱下臥土層上。

條件矩形基礎(chǔ)：條形基礎(chǔ)軟臥層頂面處附加應(yīng)力=基底處附加應(yīng)力應(yīng)力擴(kuò)散后面積注意:擴(kuò)散角與Es1/Es2及z/b有關(guān)，持力層太薄不起作用Fk

Pkdz軟土Es1Es2Gk

軟弱下臥層地基承載力特征值faz計(jì)算faz=fak+ηdγm（d+z–0.5）對軟弱下臥層地基承載力只進(jìn)行深度修正，修正深度從地面到軟臥層頂面pz+pcz≤fazFk

Pkdzpcd軟土Es1Es2Gk

pcz當(dāng)上述驗(yàn)算不能滿足時可采取的措施1)采用“寬基淺埋”方案，盡量減少基礎(chǔ)埋深，

增加基底至軟弱下臥層的距離，使傳至軟弱下臥

層的附加應(yīng)力減?。?)增大基礎(chǔ)寬度，減小基底壓力，使傳至軟臥層的附加應(yīng)力減?。ǖ赡茉黾榆浫跖P層變形）;3)采用人工地基或采用深基礎(chǔ)避開軟弱下臥層

?！纠}】某承重墻厚，傳來軸力標(biāo)準(zhǔn)值基礎(chǔ)埋深，地基資料如下圖所示，試確定基底尺寸并驗(yàn)算軟弱下臥層。?！窘狻?/p>

1、持力層承載力驗(yàn)算：中心荷載作用，沿墻長方向取。埋深范圍內(nèi)土的加權(quán)平均重度先進(jìn)行深度修正：由于：不須進(jìn)行寬度修正。基底平均壓力標(biāo)準(zhǔn)值：確定基底尺寸：淤泥質(zhì)土承載力修正：2、軟弱下臥層驗(yàn)算：軟弱下臥層頂面處自重應(yīng)力則：滿足要求軟弱下臥層頂面處的附加應(yīng)力：軟弱下臥層頂面以上土的加權(quán)平均重度：

地基變形驗(yàn)算目的——保證建筑物安全、正常使用和外觀。變形驗(yàn)算的要求：建筑物的地基特征變形計(jì)算值，不應(yīng)大于地基特征變形允許值，即

s——

地基變形計(jì)算值

[s]——地基變形允許值。注：傳至基礎(chǔ)上的荷載應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合（不應(yīng)計(jì)入風(fēng)荷載和地震作用）。s≤[s]§9.6地基變形驗(yàn)算

沉降量沉降差傾斜局部傾斜《建筑地基規(guī)范》將地基變形依其特征分為以下四種：§9.7無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計(jì)無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)(剛性基礎(chǔ)）材料：磚、石、灰土、三合土及混凝土工作條件：猶如一倒置的承受地基反力的兩端外伸的懸臂梁。特點(diǎn)：磚、石、灰土，素混凝土材料抗壓強(qiáng)度較高，抗拉和抗剪強(qiáng)度很低，受彎后易剪切破壞。設(shè)計(jì)方法：采用限制基礎(chǔ)外伸寬度與高度之比（臺階寬高比）即剛性角不超過允許值的構(gòu)造措施。此時，剛性基礎(chǔ)按剛性角設(shè)計(jì)一般具有足夠的剛度，不需要再做抗彎、抗剪驗(yàn)算。定義剛性基礎(chǔ)：用磚、石抗拉和抗剪強(qiáng)度較低的材料建造，在構(gòu)造上受剛性角限制，受力后不發(fā)生撓曲變形的基礎(chǔ)。應(yīng)用范圍：

一般用于六層及六層以下（三合土不超過四層）的民用建筑和輕型廠房。類型：柱下獨(dú)立基礎(chǔ)和墻下條形基礎(chǔ)受力模型：倒置的懸臂梁。主要問題：彎曲，剪切，沖切。擴(kuò)展基礎(chǔ)適用范圍

適用于上部結(jié)構(gòu)荷載較大，有時為偏心荷載或承受彎矩、水平荷載的建筑物基礎(chǔ)。在地基表層土質(zhì)較好、下層土質(zhì)軟弱的情況，利用表層好土層設(shè)計(jì)淺埋基礎(chǔ)，最適宜采用擴(kuò)展基礎(chǔ)。§9.8擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一、擴(kuò)展基礎(chǔ)的構(gòu)造要求(地基基礎(chǔ)規(guī)范)1、墻下條基的構(gòu)造要求：

2、獨(dú)立柱基的構(gòu)造要求：

錐形基礎(chǔ)階形基礎(chǔ)獨(dú)立基礎(chǔ)地板配筋長度減短10％構(gòu)造二、擴(kuò)展基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算

進(jìn)行擴(kuò)展基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)計(jì)算，確定基礎(chǔ)配筋和驗(yàn)算材料強(qiáng)度時，上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載效應(yīng)組合應(yīng)按荷載效應(yīng)的基本組合值；相應(yīng)的基底反力為凈反力。確定基底面積時，傳至基礎(chǔ)底面上的荷載效應(yīng)組合應(yīng)按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合值。比較不計(jì)基礎(chǔ)及其上覆土自重時的基底反力（一）墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)計(jì)算1、軸心荷載作用下簡化計(jì)算：2、偏心荷載作用基底邊緣處的最大和最小凈反力計(jì)算基底偏心距：懸臂支座處Ⅰ-Ⅰ截面的地基凈反力Ⅰ-Ⅰ截面處的彎距M和剪力V：（二）柱下鋼筋混凝土單獨(dú)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)計(jì)算（1）基礎(chǔ)底板厚度

柱下鋼筋混凝土單獨(dú)基礎(chǔ)的底板厚度（即基礎(chǔ)高度）主要由受沖切承載力計(jì)算決定。1、軸心荷載作用下：對矩形截面柱的矩形基礎(chǔ)，應(yīng)驗(yàn)算柱與基礎(chǔ)交接處以及基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力；a.當(dāng)沖切破壞錐體在基礎(chǔ)底面以內(nèi)時，受沖切承載力應(yīng)按下列公式驗(yàn)算：中心受壓柱下獨(dú)立基礎(chǔ)沖切破壞驗(yàn)算（沖切破壞錐體在基礎(chǔ)底面以內(nèi)）b.當(dāng)沖切破壞錐體在基礎(chǔ)底面以外時，柱與基礎(chǔ)（或階形基礎(chǔ)上階與下階）交接處不存在受沖切問題，僅需對基礎(chǔ)進(jìn)行斜截面受剪承載力驗(yàn)算，基礎(chǔ)高度由受剪切承載力控制，按以下公式驗(yàn)算：

階形或錐形基礎(chǔ)截面的折算寬度和截面的有效高度計(jì)算方法對于階梯形基礎(chǔ)截面A2—A2錐形基礎(chǔ)A—A截面（2）基礎(chǔ)底板配筋

基礎(chǔ)底板在地基凈反力作用下，如同固定于臺階根部或柱邊的倒置懸臂板，基礎(chǔ)沿柱的周邊向上彎曲。當(dāng)?shù)鼗鶅舴戳Ξa(chǎn)生的彎矩超過基礎(chǔ)的截面抗彎強(qiáng)度時，就會發(fā)生彎曲破壞，呈井字形?；A(chǔ)底板的配筋，應(yīng)按受彎承載力確定。1）獨(dú)立柱基礎(chǔ)底面長短邊之比

時

當(dāng)基礎(chǔ)臺階的寬高比小于或等于2.5時，圖中各種情況的最大彎矩可按下列公式計(jì)算：2）獨(dú)立柱基礎(chǔ)底面長短邊之比

時

基礎(chǔ)底板以長邊受力為主?；A(chǔ)底板短向鋼筋應(yīng)按下述方法布置：將短向全部鋼筋面積乘以λ后求得的鋼筋，均勻分布在與柱中心線重合的寬度等于基礎(chǔ)短邊的中間帶寬范圍內(nèi)。其余的短向鋼筋則均勻分布在中間帶寬的兩側(cè)。長向配筋應(yīng)均勻分布在基礎(chǔ)全寬范圍內(nèi)。1）基礎(chǔ)高度

偏心荷載作用下，基礎(chǔ)底面凈反力呈梯形分布。為保證基底反力呈線性分布且基礎(chǔ)底面與地基土之間不出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)，必須使基礎(chǔ)臺階的寬高比小于或等于2.5且偏心距小于或等于1/6基礎(chǔ)長度，此時，基礎(chǔ)邊緣處的最大和最小地基凈反力為：2、偏心荷載作用下：偏心受壓基礎(chǔ)高度計(jì)算與軸心受壓情況基本相同。只需在基礎(chǔ)受沖切和剪切驗(yàn)算時，將公式

中的

用

代替即可。2）基礎(chǔ)底板配筋§3.9地基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的相互作用常規(guī)設(shè)計(jì)法是把上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基三者作為彼此離散的獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行力學(xué)分析，

不難看出常規(guī)設(shè)計(jì)法有不合理之處，因?yàn)榈鼗?、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)沿接觸面分離后，雖然滿足靜力平衡但卻完全忽略了三者之間受荷前后的變形連續(xù)性。一、地基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)相互作用的概念

其實(shí)，地基、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)三者是相互聯(lián)系成整體來承擔(dān)荷載而發(fā)生變形的。這時，三部分都將按各自的剛度對變形產(chǎn)生相互制約的作用，從而使整個體系的內(nèi)力（包括柱腳和基底的反力）和變形（包括基礎(chǔ)沉降）發(fā)生變化。顯然，當(dāng)?shù)鼗浫?、結(jié)構(gòu)物對不均勻沉降敏感時，上述常規(guī)分析結(jié)果與實(shí)際情況的差別就愈大。由此可見，合理的分析方法，原則上應(yīng)該以地基、基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)之間必須同時滿足靜力平衡和變形協(xié)調(diào)兩個條件為前提。只有這樣，才能揭示它們在外荷作作用下相互制約、彼此影響的內(nèi)在聯(lián)系，從而達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)目的。二、地基和基礎(chǔ)的相互作用（一）基底反力的分布規(guī)律

1.柔性基礎(chǔ)柔性基礎(chǔ)的抗彎剛度很小。它好比放在地上的柔軟薄膜，可以隨著地基的變形而任意彎曲?；A(chǔ)上任意一點(diǎn)的荷載傳遞到基底時不可能向旁邊擴(kuò)散分布，象直接作用在地基上一樣?；追戳Ψ植寂c作用于基礎(chǔ)上的荷載分布完全一致，均布荷載下柔性基礎(chǔ)的基底沉降是中部大、邊沿小。(a)(b)2.剛性基礎(chǔ)

剛性基礎(chǔ)具有非常大的抗彎剛度，受荷后基礎(chǔ)不撓曲，因此，原來是平面的基底，沉降后仍然保持平面。此處把剛性基礎(chǔ)能跨越基底中部，將所承擔(dān)的荷載相對集中地傳至基底邊緣的現(xiàn)象叫做基礎(chǔ)的“架越作用”。圖3-59基礎(chǔ)相對剛度與架越作用（a）基礎(chǔ)剛度大；（b）基礎(chǔ)剛度適中；（c）基礎(chǔ)剛度適中小結(jié)論：基礎(chǔ)相對剛度越大，架越作用越明顯，基底壓力分布與上部荷載分布越不一致。

3.基礎(chǔ)相對剛度的影響（二）地基非均質(zhì)性的影響當(dāng)?shù)鼗鶋嚎s性顯著不均勻時，按常規(guī)設(shè)計(jì)法求得的基礎(chǔ)內(nèi)力可能與實(shí)際情況相差很大。地基壓縮性不均勻時的情況二、地基變形對上部結(jié)構(gòu)的影響（1）柔性結(jié)構(gòu)

對基礎(chǔ)的不均勻沉陷有很大的自適應(yīng)性，故基礎(chǔ)間的沉降差不會在主體結(jié)構(gòu)中引起多少附加應(yīng)力。（2）敏感性結(jié)構(gòu)

對基礎(chǔ)間的不均勻沉降較敏感，很小的沉降差異就足以引起可觀的附加應(yīng)力，因此，若結(jié)構(gòu)本身的強(qiáng)度儲備不足，就很容易發(fā)生開裂現(xiàn)象。（3）剛性結(jié)構(gòu)

當(dāng)?shù)鼗痪鶆蚧蛟卩徑ㄖ锖奢d或地面大面積堆載的影響下，有可能出現(xiàn)基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動傾斜，但幾乎不會發(fā)生相對撓曲。三、上部結(jié)構(gòu)剛度對基礎(chǔ)受力的影響整體彎曲局部彎曲

在上部結(jié)構(gòu)為絕對剛性和完全柔性這兩種極端情況下，條形基礎(chǔ)的撓曲形式及相應(yīng)的內(nèi)力圖形差別很大。但絕大多數(shù)建筑物的實(shí)際剛度介于絕對剛度和完全柔性之間，實(shí)踐中可以定性地判斷其比較接近哪一種極端情況。四、地基模型1.文克爾地基模型假定單位面積上所受到的壓力與相應(yīng)的地基沉降S成正比。K為基床系數(shù)，也稱為墊層系數(shù)（MN/m3）。K的物理意義是產(chǎn)生單位沉降量所需要施加的壓力，通常由載荷試驗(yàn)確定。

適用條件：抗剪強(qiáng)度很低的半液態(tài)土（如淤泥、軟粘土等）地基或塑性區(qū)相對較大土層上的柔性基礎(chǔ)文克勒地基模型（a）連續(xù)的地基梁

（b）將地基分割成離散的彈簧，在荷載下的變形

（c）基底壓力分布，與沉降曲線有相同的分布形式2.彈性半無限空間地基模型

彈性半空間地基模型將地基視為均質(zhì)的線性變形半空間，并用彈性力學(xué)公式求解地基中的附加應(yīng)力或位移。它具有能夠擴(kuò)散應(yīng)力和變形的優(yōu)點(diǎn)，可以反映鄰近荷載的影響，但它的擴(kuò)散能力往往超過地基的實(shí)際情況，所以計(jì)算所得的沉降量和地表的沉降范圍，常較實(shí)測結(jié)果為大，同時該模型未能考慮到地基的成層性、非均質(zhì)性以及土體應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的非線性等重要因素。3.有限壓縮層地基模型

有限壓縮層地基模型是把計(jì)算沉降的分層總和法應(yīng)用于地基上梁和板的分析，地基沉降等于沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)各計(jì)算分層在側(cè)限條件下的壓縮量之和。這種模型能夠較好地反映地基土擴(kuò)散應(yīng)力和應(yīng)變的能力，可以反映鄰近荷載的影響，考慮到土層沿深度和水平方向的變化，但仍無法考慮土的非線性和基底反力的塑性重分布?！?.10柱下條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

（1）多層與高層建筑，或上部結(jié)構(gòu)傳下的荷載較大，地基土的承載力較低，采用各種形式的單獨(dú)基礎(chǔ)不能滿足設(shè)計(jì)要求時；

（2）當(dāng)采用單獨(dú)基礎(chǔ)所需的底面積由于鄰近建筑物或設(shè)備基礎(chǔ)的限制而無法擴(kuò)展時；

（3）當(dāng)?shù)鼗浫?，承載力較低，而荷載較大，或地基中有局部軟弱土層時；

（4）各柱荷載差異過大，會引起基礎(chǔ)之間較大的相對沉降差異時；

（5）需要增加基礎(chǔ)的剛度，以減少地基變形，防止過大的不均勻沉降量時。1、柱下條基的適用范圍2、柱下條基的構(gòu)造要求2、柱下條基的構(gòu)造要求2、柱下條基的構(gòu)造要求3、柱下條基的計(jì)算步驟4、柱下條基的內(nèi)力計(jì)算方法(1)彈性地基梁法

可以用解析法、近似解析法和數(shù)值分析方法等直接或近似求解基礎(chǔ)內(nèi)力。計(jì)算比較麻煩，計(jì)算工作量大。(2)簡化的內(nèi)力計(jì)算方法——倒梁法倒梁法適用條件：在比較均勻的地基上，上部結(jié)構(gòu)剛度較好，荷載分布較均勻，且條形基礎(chǔ)梁的高度不小于1/6柱距時，基底反力可按直線分布，條形基礎(chǔ)梁的內(nèi)力可按連續(xù)梁計(jì)算。否則，按彈性地基梁算。倒梁法基本假定：基礎(chǔ)與地基土相比是絕對剛性的，基礎(chǔ)的彎曲撓度不致改變地基壓力；地基壓力分布呈直線或平面分布，豎向荷載的合力重心與基礎(chǔ)的形心重合，兩者的偏心矩不大于基礎(chǔ)長度的3%。倒梁法的計(jì)算步驟：§9.11筏形基礎(chǔ)當(dāng)上部結(jié)構(gòu)荷載較大,地基土壓縮性較高,采用人工地基或樁基不經(jīng)濟(jì)時,可采用筏形基礎(chǔ)。這種基礎(chǔ)可降低基底壓力,增加整個基礎(chǔ)剛度,調(diào)整地基不均勻沉降。因此,筏形基礎(chǔ)廣泛用于高層建筑,特別是需要設(shè)置地下停車場的高層建筑中1、筏形基礎(chǔ)的適用范圍第3章天然地基上淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)建筑物開裂、傾斜、甚至破壞均勻沉降影響建筑物的功能和正常使用不均勻沉降主要危害對