地基與基礎(chǔ)課件

1第一章淺基礎(chǔ)設(shè)計的基本原理基本內(nèi)容淺基礎(chǔ)的類型基礎(chǔ)埋置深度地基基礎(chǔ)的設(shè)計原則地基承載力按地基承載力確定基礎(chǔ)底面尺寸防止不均勻沉降損害的措施2第一節(jié)概述建筑物地基可分為天然地基和人工地基，基礎(chǔ)可分為淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)。

深基礎(chǔ)埋深較大，其主要作用是把所承受的荷載相對集中地傳遞到地基深部；而淺基礎(chǔ)則是通過基礎(chǔ)底面、把荷載擴(kuò)散分布于淺部地層。3

淺基礎(chǔ)不同于深基礎(chǔ)主要表現(xiàn)在：

1.從施工角度看，開挖基坑過程中降低地下水位（當(dāng)?shù)叵滤惠^高時）和保證坑壁（或邊坡）穩(wěn)定的問題比較容易解決；

2.從設(shè)計角度來看，淺基礎(chǔ)的埋置深度一般較淺，因此可以只考慮基礎(chǔ)底面以下土的承載力，而忽略基礎(chǔ)側(cè)面土提供的豎向承載力。4

淺基礎(chǔ)的設(shè)計，不能離開地基條件孤立地進(jìn)行，故常稱為地基基礎(chǔ)設(shè)計。

地基基礎(chǔ)設(shè)計是建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要組成部分?；A(chǔ)的型式和布置，要合理地配合上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計，滿足建筑物整體的要求，同時要做到便于施工、降低造價。5

天然地基上結(jié)構(gòu)較簡單的淺基礎(chǔ)，最為經(jīng)濟(jì)，如能滿足要求，宜優(yōu)先選用。天然地基、人工地基上淺基礎(chǔ)設(shè)計的原則和方法基本相同，只是采用人工地基上的淺基礎(chǔ)方案時，尚需對選擇的地基處理方法進(jìn)行設(shè)計，并處理好人工地基與淺基礎(chǔ)的相互影響。

6

天然地基上淺基礎(chǔ)的設(shè)計，包括下述各項內(nèi)容：

1.選擇基礎(chǔ)的材料、類型和平面布置；

2.選擇基礎(chǔ)的埋置深度；

3.確定地基承載力；

4.確定基礎(chǔ)尺寸；

5.進(jìn)行地基變形與穩(wěn)定性驗算；

6.進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計；

7.繪制基礎(chǔ)施工圖，提出施工說明。78

上述淺基礎(chǔ)設(shè)計的各項內(nèi)容是相互關(guān)聯(lián)的，設(shè)計時可按上述順序，首先選擇基礎(chǔ)材料、類型和埋深，然后逐項進(jìn)行計算，如果發(fā)現(xiàn)前面的選擇不妥，則需修改設(shè)計，直至各項計算均符合要求，各數(shù)據(jù)前后一致為止。9

必須強(qiáng)調(diào)的是：地基基礎(chǔ)問題的解決，不宜單純著眼于地基基礎(chǔ)本身，按常規(guī)設(shè)計時，更應(yīng)把地基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)視為一個統(tǒng)一的整體，從三者相互作用的概念出發(fā)考慮地基基礎(chǔ)方案。10第二節(jié)淺基礎(chǔ)的類型※淺基礎(chǔ)分類按材料分類按構(gòu)造分類按受力性能分類11一﹑按材料分類毛石基礎(chǔ)砼及毛石砼基礎(chǔ)鋼筋砼基礎(chǔ)灰土及三合土基礎(chǔ)磚基礎(chǔ)12二﹑按構(gòu)造分類單獨基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)聯(lián)合基礎(chǔ):

當(dāng)為了滿足地基土的強(qiáng)度要求，必須擴(kuò)大基礎(chǔ)平面尺寸，而擴(kuò)大結(jié)果與相鄰的單個基礎(chǔ)在平面上相接甚至重疊時，則可將它們連在一起成為聯(lián)合基礎(chǔ)。1.十字交叉2.筏形3.箱形13毛石基礎(chǔ)：砌筑較方便，抗凍性好，適于6層及以下墻承重結(jié)構(gòu)。砌法：

≥MU20毛石

M5砂漿每階≥兩皮

≥40014砼與毛石砼基礎(chǔ)：強(qiáng)度、耐久性和抗凍性均較好，適于荷載大及地下水位以下結(jié)構(gòu)。摻入毛石要求：占體積20~30%，尺寸≤300。墻下砼基礎(chǔ)摻入毛石節(jié)約水泥柱下砼基礎(chǔ)15聯(lián)合基礎(chǔ)

相鄰兩柱距小或一柱在邊16條形基礎(chǔ)

條形基礎(chǔ)17柱下十字交叉基礎(chǔ)柱梁基礎(chǔ)底板18筏形基礎(chǔ)（板式與梁板式）梁柱底板19箱形基礎(chǔ)20箱型基礎(chǔ)21三﹑按受力性能分類剛性(無筋擴(kuò)展)基礎(chǔ)柔性(擴(kuò)展)基礎(chǔ)22※（有筋）擴(kuò)展基礎(chǔ)

（鋼筋砼基礎(chǔ)）

適用條件：在砼優(yōu)點的基礎(chǔ)上，更具良好的抗彎和抗剪性能。相同條件下基礎(chǔ)高度小，適于荷載大或土質(zhì)軟的情況下采用。23現(xiàn)澆柱下鋼筋砼單獨基礎(chǔ)：

臺階形:

施工支模、澆筑簡單，用材相對多。結(jié)構(gòu)柱基礎(chǔ)底板配筋結(jié)構(gòu)柱配筋24現(xiàn)澆柱下鋼筋砼單獨基礎(chǔ)：

錐形：受力與用材合理，施工澆注成型較難?；A(chǔ)底板配筋結(jié)構(gòu)柱配筋25鋼筋砼條形基礎(chǔ)：

墻下條形基礎(chǔ)：不帶肋與帶肋

柱下條形基礎(chǔ)：帶肋柱肋梁砼墊層翼板墻26預(yù)制柱下鋼筋砼單獨杯口基礎(chǔ)：

分為單支與雙支（視柱情況）；低杯口與高杯口。27第三節(jié)基礎(chǔ)埋置深度

確定基礎(chǔ)的埋置深度是地基基礎(chǔ)設(shè)計中的重要內(nèi)容，它涉及到結(jié)構(gòu)物建成后的牢固、穩(wěn)定及正常使用問題。在確定基礎(chǔ)埋置深度時，必須考慮把基礎(chǔ)設(shè)置在變形較小，而強(qiáng)度又比較大的持力層上，以保證地基強(qiáng)度滿足要求，而且不致產(chǎn)生過大的沉降或沉降差。28基礎(chǔ)埋置深度：指設(shè)計室外地坪至基礎(chǔ)底面的距離。原則：在滿足穩(wěn)定和變形要求的前提下應(yīng)淺埋?！?.00－0.45埋深d≥0.5m≥0.1m29影響因素

一、建筑物用途及基礎(chǔ)構(gòu)造地下室、設(shè)施及設(shè)備基礎(chǔ)無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)構(gòu)造要求基礎(chǔ)深埋二、作用在地基上的荷載大小與性質(zhì)荷載大小:大:選高承載力的作持力層小:承載力合適，宜淺埋相對比較荷載性質(zhì):水平荷載、上拔力作用深埋震動荷載避開細(xì)粉砂土層30三、水文地質(zhì)條件影響地下水水位宜在地下水水位以上地下水水質(zhì)防侵蝕性破壞地下水流動基坑排水防產(chǎn)生流砂與管涌3132四、相鄰建筑物影響新基礎(chǔ)原基礎(chǔ)ΔHL≥(1~2)ΔH新基礎(chǔ)埋深≤相鄰的否則：L≥(1~2)ΔH

否則：分段施工；加固。33五、工程地質(zhì)條件影響地基土層組成類型好軟好軟(A)(B)(C)A:考慮荷載情況，按最小埋深要求確定；B:考慮人工地基，按最小埋深要求確定；C:地基土分為兩層，上硬下軟:硬土層厚度滿足要求時，盡量淺埋；硬土層厚度很薄時（≤1/4b)，按B情況考慮；硬土層厚度較薄時，可提高室外設(shè)計地面。34六、地基土凍脹和融陷的影響地基土凍脹性分類《規(guī)范》將凍脹性分為如下五類：不凍脹強(qiáng)凍脹弱凍脹特強(qiáng)凍脹凍脹影響因素含水量土類型地下水位危害:降低承載力不均勻沉降35第四節(jié)

地基基礎(chǔ)設(shè)計的原則3637一﹑地基變形的分類(一)沉降量1.定義:基礎(chǔ)中心的沉降量2.計算方法:基礎(chǔ)中心點沉降量計算方法38(二)沉降差

1.定義:相鄰兩個單獨基沉降量的差2.計算方法:39（三）、傾斜1.定義:單獨基礎(chǔ)在傾斜方向兩端點的沉降差與其距離的比值2.計算方法:40（四）、局部傾斜1.定義:磚石承重墻結(jié)構(gòu)沿縱墻6-10m內(nèi)沉降差與其距離的比值2.計算方法:41二、地基允許變形值地基允許變形值的確定是一項十分復(fù)雜的工作，應(yīng)通過建筑物沉降觀測，并根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)類型及使用情況，從大量資料中加以總結(jié)，以及考慮地基和上部結(jié)構(gòu)的共同工作進(jìn)行全面分析研究確定的?！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計規(guī)范》對容許變形值的規(guī)定，見表1-7。4243三、地基基礎(chǔ)設(shè)計等級《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2002）規(guī)定：（考慮地基、建筑物規(guī)模與功能）甲級：重要的工業(yè)與民用建筑物、30層以上高層、體型復(fù)雜且高低層差超10、對沉降有特殊要求、場地與地質(zhì)條件復(fù)雜等。乙級：甲、丙以外的工業(yè)與民用建筑。丙級：場地與地基條件簡單7層及以下建筑、次要輕型建筑。44四、地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)定所有建筑地基均應(yīng)滿足承載力計算要求；設(shè)計為甲、乙級的建筑均按地基變形設(shè)計；丙級建筑物符合規(guī)范要求的可不驗算變形；經(jīng)常受水平荷載的高層建筑與結(jié)構(gòu)、擋土墻、斜坡上建筑與構(gòu)筑物尚應(yīng)驗算穩(wěn)定性；基坑工程應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性驗算；地下水位較淺，有上浮問題，應(yīng)驗算抗浮。45概述：第五節(jié)

地基承載力

地基承載力特征值是指在保證地基穩(wěn)定條件下，地基單位面積上所能承受的最大應(yīng)力。

影響因素：土性質(zhì)、基礎(chǔ)埋深與寬度、施工方法

地基承載力特征值應(yīng)按下列規(guī)定綜合考慮：

1.甲、乙級的建筑物采用載荷試驗、理論公式計算及其他原位試驗等方法綜合確定；

2.丙級的建筑物可按土的物理力學(xué)指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)貫入、輕便觸探等方法確定。

3.次要建筑物可根據(jù)鄰近建筑物的經(jīng)驗確定。

460sppcrpuabcp＜pcrpcr＜p＜pup≥pu塑性變形區(qū)連續(xù)滑動面oa段，荷載小，主要產(chǎn)生壓縮變形，荷載與沉降關(guān)系接近于直線，土中τ＜τf,地基處于彈性平衡狀態(tài)b.彈塑性變形階段ab段，荷載增加，荷載與沉降關(guān)系呈曲線，地基中局部產(chǎn)生剪切破壞，出現(xiàn)塑性變形區(qū)bc段，塑性區(qū)擴(kuò)大，發(fā)展成連續(xù)滑動面，荷載增加，沉降急劇變化一、平板載荷試驗確定地基承載力

（一）地基變形的三個階段

1．直線變形階段（壓密階段）：p≤pcr

2．局部剪切階段（塑性變形階段）：pcr＜p＜pu

3.失穩(wěn)階段(完全破壞階段）：p≥pu

47(二)地基的破壞形式

地基開始出現(xiàn)剪切破壞（即彈性變形階段轉(zhuǎn)變?yōu)閺椝苄宰冃坞A段）時，地基所承受的基地壓力稱為臨塑荷載pcr地基瀕臨破壞（即彈塑性變形階段轉(zhuǎn)變?yōu)槠茐碾A段）時，地基所承受的基地壓力稱為極限荷載pu1.整體剪切破壞a.p-s曲線上有兩個明顯的轉(zhuǎn)折點，可區(qū)分地基變形的三個階段b.地基內(nèi)產(chǎn)生塑性變形區(qū)，隨著荷載增加塑性變形區(qū)發(fā)展成連續(xù)的滑動面c.荷載達(dá)到極限荷載后，基礎(chǔ)急劇下沉，并可能向一側(cè)傾斜，基礎(chǔ)兩側(cè)地面明顯隆起482.局部剪切破壞a.p-s曲線轉(zhuǎn)折點不明顯，沒有明顯的直線段b.塑性變形區(qū)不延伸到地面，限制在地基內(nèi)部某一區(qū)域內(nèi)c.荷載達(dá)到極限荷載后，基礎(chǔ)兩側(cè)地面微微隆起3.沖剪破壞b.地基不出現(xiàn)明顯連續(xù)滑動面c.荷載達(dá)到極限荷載后，基礎(chǔ)兩側(cè)地面不隆起，而是下陷a.p-s曲線沒有明顯的轉(zhuǎn)折點49(三)平板載荷試驗確定地基承載力

由試驗結(jié)果可繪制p～s關(guān)系曲線，并推斷出地基的極限荷載與承載力特征值。

承載力特征值由載荷試驗p～s關(guān)系曲線確定荷載試驗p～s曲線

0spcr

pu

a

b

c

s1

p

50原位荷載試驗裝置荷載試坑支墩次梁主梁承壓板千斤頂百分表基準(zhǔn)梁51按地基載荷試驗確定地基的承載力特值

52香港國際機(jī)場53※地基承載力確定方法1.當(dāng)p～s曲線上有比例界限時，取該比例界限所對應(yīng)的荷載值；2.當(dāng)極限荷載小于對應(yīng)比例界限的荷載值的2倍時，取極限荷載值的一半；3.當(dāng)不能按上述要求確定時，當(dāng)壓板面積為0.25～0.50m2，可取s/b=0.01～0.015所對應(yīng)的荷載，但其值不應(yīng)大于最大加載量的一半。4.同一土層實驗不應(yīng)少于三點，當(dāng)試驗實測值的極差不超過其平均值的30%時，取此平均值作為該土層的地基承載力特征值fak。54(四)、地基承載力特征值的修正

當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3m或埋置深度大于0.5m時，從載荷試驗或其它原位測試、經(jīng)驗值等方法確定的地基承載力特征值，尚應(yīng)按下式修正：

式中fa—修正后的地基承載力特征值（kPa）；

fak—地基承載力特征值（kPa）；

γ—基礎(chǔ)底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度（kN／m3）；

55

γm

—基底以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取有效重度（kN／m3）；

b—基底寬度(m)，小于3m時按3m取值，大于6m按6m取值；

ηb、ηd

—基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)，按基底下土的類別取值；

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，但填土在上部結(jié)構(gòu)施工后完成時，應(yīng)從天然地面標(biāo)高算起。對于地下室，如采用箱形基礎(chǔ)或筏基時，基礎(chǔ)埋置深度自室外地面標(biāo)高算起；當(dāng)采用獨立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)時，應(yīng)從室內(nèi)地面標(biāo)高算起。

56二、理論公式確定地基承載力

塑性區(qū)范圍不超過一定限度，可采用一定深度的塑性區(qū)的基底壓力pcz作為地基承載力特征值。

當(dāng)偏心距e≤0.33倍基礎(chǔ)底面寬度時，通過抗剪強(qiáng)度指標(biāo)計算地基土承載力特征值。

57

fa—地基承載力特征值（kPa）；

γ—基礎(chǔ)底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度（kN／m3）；

γm—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（kN／m3）；

Mb、Md、Mc

—承載力系數(shù)，按表確定；

b—基底寬度（m），當(dāng)基底寬度大于6m按6m考慮，對于砂土小于3m時按3m考慮；

ck

—基底下一倍基礎(chǔ)底面短邊寬深度內(nèi)土的粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）。

58三、確定地基承載力的其它方法

（一）其它試驗方法確定地基承載力上述載荷試驗只能用來測定淺層土的承載力，如果需要測定的土層位于地下水位以下或位于比較深的地方，應(yīng)采用如下載荷試驗的方法：深層平板載荷試驗、旁壓試驗和螺旋壓板載荷試驗，適用于地下水位以下的土層和埋藏很深的土層，是較理想的原位測定地基承載力的方法。

591.間接原位測試的方法靜力觸探試驗和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗與載荷試驗結(jié)果對比分析，建立經(jīng)驗關(guān)系，間接確定地基承載力。2．規(guī)范推薦的地基承載力表應(yīng)注意這些承載力表的局限性。新版本的《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007—2002已將所有的承載力表取消，可以在本地區(qū)得到驗證的條件下，作為一種推薦性的經(jīng)驗方法使用。

（二）經(jīng)驗方法確定地基承載力60第六節(jié)基礎(chǔ)底面尺寸的確定在基礎(chǔ)類型和埋置深度初步確定后,應(yīng)根據(jù)基礎(chǔ)上作用的荷載、埋置深度和地基承載力特征值進(jìn)行基礎(chǔ)底面尺寸的計算一、作用在基礎(chǔ)上的荷載（標(biāo)準(zhǔn)組合）

屋面:恒載+活載+各層結(jié)構(gòu)恒載+活載+墻柱自重+基礎(chǔ)自重61二、中心荷載作用下的基礎(chǔ)pk≤fapkl要求基底面積62條形基礎(chǔ)：取

l=1m或一個開間為計算單元矩形基礎(chǔ)：取l/b=n(1.5~2.0)l=n·b方形基礎(chǔ)：

l=b63【例7-2】某綜合樓370承重外墻，荷載與地基情況如圖示，試設(shè)計此墻基礎(chǔ)。Fk=280kN/m±0.00－0.751700填土γ=17kN/m3

fak=130kPa370粘土γ=18.5kN/m3fak=170kPaw=28%,wp=18%z0=1.6m（ηb=0.3、ηd=1.6）【解】①確定基礎(chǔ)類型：根據(jù)上部結(jié)構(gòu)形式、荷載及地基情況，初步擬設(shè)計為無筋擴(kuò)展毛石基礎(chǔ)，材料質(zhì)量要求：毛石≥MU20砂漿≥M564②確定基礎(chǔ)最小埋深，選擇持力層。根據(jù)地質(zhì)資料，w＞wp+9，屬強(qiáng)凍賬土，影響系數(shù)：ψzs=1.00(類別)，ψzw=0.85(凍脹性)，ψza=1.00(環(huán)境)凍土允許殘留深度：hmax=0.0m設(shè)計凍深：zd=z0·ψzs·ψzw·ψza=1.35m選擇持力層、確定基礎(chǔ)埋深：根據(jù)地質(zhì)條件，選黏土層為持力層，基礎(chǔ)埋深d=1.70m

65③求修正后的地基承載力特征值：假定b≤3m，則：b=1.8m④確定基底面寬度：取l=1m66三、偏心荷載作用下的基礎(chǔ)lepkminpkmaxFkVkMkGk要求pk≤fapkmax≤1.2fa設(shè)計上一般要求pkmin>067

偏心荷載下基礎(chǔ)底面積確定步驟（試算法）：pk≤fapkmax≤1.2fa1.假定基礎(chǔ)底寬b>3m進(jìn)行承載力修正，初步確定承載力特征值；2.按中心受壓估算基底面積A0,考慮偏心影響將A0擴(kuò)大10%~40%；

3.承載力驗算：取l/b=n(1.5~2.0)68kpmax=3laGk)2(Fk+afW2.1MK≤+kpmax=AGkFk+由：得：若：69※偏心荷載下的基底壓力7071四、軟弱下臥層承載力驗算

pcz---軟弱下臥層頂面處自重應(yīng)力；pz---軟弱下臥層頂面附加應(yīng)力；faz---軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后地基承載力特征值。當(dāng)?shù)鼗芰臃秶鷥?nèi)有軟弱下臥層時，下臥層頂面的附加應(yīng)力與自重應(yīng)力之和不超過下臥層的承載力

7273Pz---按壓力擴(kuò)散角法簡化計算（合力相等原則）p0=pk－

pc；pk

---基底面平均壓力值；pc

---基底面處自重應(yīng)力。θ---壓力擴(kuò)散角與

Es1/Es2、

z/b有關(guān)；l、b---基礎(chǔ)長短邊。條形基礎(chǔ)：矩形基礎(chǔ)：74【例】某柱下單獨基礎(chǔ)，荷載與地基情況如圖示，試確定基礎(chǔ)底面尺寸。

Fk=800kNGkVk=15kN±0.00－0.380013003500

Mk=200kN·m填土γ=16Es=2.5Mpa粘土γ=18.5kN/m3Es=10MPafak=175kPa（ηb=0.3、ηd=1.6）

淤泥質(zhì)土w=45%Es=2.0Mpafak=85kPa

（ηb=0、ηd=1.0）【解】①選擇持力層，如圖示。②求修正后的地基承載力特征值：假定b≤3m，則75③初步估算基底面積首先按軸心受壓估算

A0考慮偏心影響，將A0增大18%，則A=1.18A0=1.18×4.8=5.6m2

，b=1.7m，

l=3.4m。取l/b=2.0得：76④驗算地基承載力∑M=200+15×0.8=212kN·mpkmax=232.4kPa≤1.2fa=234.6kPapk=(pkmax+pkmin)/2=167.5kPa≤fa=195.48kPa滿足要求，故基底尺寸b=1.7m，

l=3.4m合適。77下臥層地基承載力特征值修正下臥層埋深：d+z=4.8m下臥層頂面上土的加權(quán)平均重度：pcz=γmzdz=17.82×4.8=85.5kPa下臥層頂面處自重應(yīng)力⑤軟弱下臥層驗算

78下臥層頂面處的附加壓力確定壓力擴(kuò)散角Es1/Es2=10/2=5，z/b=1.75＞0.5，則θ=25°計算基底平均壓力和土的自重壓力pk=(Fk+Gk)/A=(800+167.62)/(3.4×1.7)=167.4kPapcz1

=γ1d=16×1.3=20.8kPa驗算下臥層承載力

pz+pcz=111.1kPa＜faz=161.6kPa滿足要求。79第七節(jié)防止不均勻沉降損害的措施

地基的過量變形將使建筑物損壞或影響其使用功能。特別是高壓縮性土、膨脹土、濕陷性黃土以及軟硬不均等不良地基上的建筑物，如果考慮欠周，就更易因不均勻沉降而開裂損壞。如何防止或減輕不均勻沉降造成的損害，是設(shè)計中必須認(rèn)真考慮的問題。80一、建筑措施建筑形體力求簡單平面形狀簡單立面高差小81控制長高比合理布置縱橫墻增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體剛度82設(shè)置沉降縫設(shè)置位置建筑平面轉(zhuǎn)折部位；

高度或荷載差異大的部位；

長高比大的砌體與框架結(jié)構(gòu)；

地基土壓縮性有顯著差異處；

結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)類型不同處；

分期建造房屋交界處。設(shè)置要求結(jié)構(gòu)垂直斷開；

縫有足夠?qū)挾取?3相鄰建筑物間保持一定的凈距控制建筑物標(biāo)高根據(jù)預(yù)估沉降量設(shè)置標(biāo)高，預(yù)留凈空。

建筑物的荷載不僅使建筑物下面地土層受到壓縮，而且在建筑物以外的一定范圍內(nèi)的土層由于受到基底附加壓力的擴(kuò)散影響，也將產(chǎn)生壓宿變形。84二、結(jié)構(gòu)措施減輕結(jié)構(gòu)自重（輕型結(jié)構(gòu)與材料）；

設(shè)置圈梁；

減少或調(diào)整基底附加壓力；

采用非敏感性結(jié)構(gòu)。三、施工措施施工順序：先高、重，后輕、低，

先主體，后附屬；

防止基坑擾動；

基坑邊減少堆載。85本章小結(jié)本章主要介紹淺基礎(chǔ)的類型與適用條件，淺基礎(chǔ)的設(shè)計程序與方法。重點內(nèi)容：①基礎(chǔ)埋深確定：

建筑物用途及基礎(chǔ)構(gòu)造；

作用在地基上的荷載

大小與性質(zhì)；

水文地質(zhì)條件影響；

相鄰建筑物影響；

工程地質(zhì)條件影響；

地基土凍脹和融陷的影響?！?.00－0.45d≥0.5m

≥0.1m

第一節(jié)無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計1.材料：毛石、砼、毛石砼等2.特點：抗拉、抗剪強(qiáng)度低，抗壓性能相對高。3.受力與破壞：倒置短懸臂梁彎拉破壞4.強(qiáng)度保證：限制基礎(chǔ)臺階寬高比，增大剛度。5.設(shè)計要求：基礎(chǔ)臺階寬高比小于允許寬高比。允許寬高比：[b2/H0]=tanα基礎(chǔ)設(shè)計高度：其值與基底壓力、

材料質(zhì)量有關(guān)αb0b

b1h1H0b2磚基礎(chǔ)：低層建筑墻下基礎(chǔ)。砌筑方便，強(qiáng)度低抗凍性差。砌法：二一間隔收（1/4磚）。≥MU10磚M5砂漿大放腳毛石基礎(chǔ)：砌筑較方便，抗凍性好，適于6層及以下墻承重結(jié)構(gòu)。砌法：錯縫搭接。≥MU20毛石M5砂漿每階≥兩皮≤200≥400

無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計方法與步驟1.選擇持力層、確定埋深；

2.確定基底尺寸；3.選擇材料類型；

4.首先按允許寬高比要求確定基礎(chǔ)理論要求的最小總高度；5.按構(gòu)造要求由基底向上逐級縮小尺寸，確定每一級臺階的寬度與高度。

（一般基礎(chǔ)頂面應(yīng)低于室外地面0.1m，否則應(yīng)修改尺寸或埋深，允許情況下也可將基礎(chǔ)上部做墻體處理。）【例】某綜合樓370承重外墻，荷載與地基情況如圖示，試設(shè)計此墻基礎(chǔ)?！窘狻竣俅_定基礎(chǔ)類型：

根據(jù)上部結(jié)構(gòu)形式、荷載及地基情況，初步擬設(shè)計為無筋擴(kuò)展毛石基礎(chǔ)，材料質(zhì)量要求：粘土γ=18.5kN/m3fak=170kPaw=28%,wp=18%z0=1.6m（ηb=0.3、ηd=1.6）Fk=280kN/m

±0.00－0.751700填土

γ=17kN/m3

fak=130kPa370毛石≥MU20砂漿≥

M5

②確定基礎(chǔ)最小埋深，選擇持力層。

根據(jù)地質(zhì)資料，

w＞wp+9，屬強(qiáng)凍賬土，影響系數(shù)：ψzs=1.00(類別)，ψzw=0.85(凍脹性)，

ψza=1.00(環(huán)境)凍土允許殘留深度：

hmax=0.0m設(shè)計凍深：

zd=z0·ψzs·ψzw·ψza=1.35m設(shè)計要求最小埋深：選擇持力層、確定基礎(chǔ)埋深：根據(jù)地質(zhì)條件，

選黏土層為持力層，基礎(chǔ)埋深

d=1.70m

③求修正后的地基承載力特征值：假定b≤3m，則：④確定基底面寬度：取

l=1m設(shè)計取基底寬度：b=1.8m⑤確定基礎(chǔ)允許寬高比：pk=(Fk+Gk)/A=197.05kPa＜200kPa[b2/H0]=tanα=1:1.5基礎(chǔ)允許寬高比：⑥按允許寬高比及構(gòu)造要求設(shè)計基礎(chǔ)剖面尺寸：毛石基礎(chǔ)需臺階數(shù)：n=(b－b0)／(2×200)=3.575基礎(chǔ)剖面設(shè)計為四級臺階：b1=115b2=200b3=200b4=200h=400驗算：200/400＜1/1.5滿足要求⑦繪基礎(chǔ)施工圖±0.00－0.751800900900185185－2.45第二節(jié)

擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計特點：抗彎和抗剪性能好一、擴(kuò)展基礎(chǔ)的

（一）現(xiàn)澆柱基礎(chǔ)砼強(qiáng)度等級≥C20受力鋼筋

直徑：≥φ10

間距：@100~2001005050現(xiàn)澆柱錐形基礎(chǔ)200錐形基礎(chǔ)構(gòu)造尺寸如圖示：構(gòu)造要求鋼筋保護(hù)層厚度：

有墊層：≥35無墊層：≥70階梯形基礎(chǔ)構(gòu)造尺寸：

每階高度：300~500；500＜

h≤900，宜兩階；

h＞900，宜三階；

尺寸變化宜50倍數(shù)階梯形基礎(chǔ)基礎(chǔ)墊層：厚度≥70；砼強(qiáng)度等級≥C10鋼筋錨固、布置等按結(jié)構(gòu)規(guī)范要求進(jìn)行。

底板受力鋼筋長度取相應(yīng)邊長的0.9倍，并交錯布置。laE—有抗震設(shè)防要求時縱向鋼筋最小錨固長度。四角插筋階梯形基礎(chǔ)施工質(zhì)量容易保證，優(yōu)先采用。柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)當(dāng)邊長≥2.5m時：（二）預(yù)制杯形基礎(chǔ)5075杯壁杯底構(gòu)造控制尺寸：

杯口深度

杯壁厚度

杯底厚度

杯壁配筋雙杯口基礎(chǔ)：

伸縮縫雙柱下用高杯口基礎(chǔ)：

局部基礎(chǔ)深埋時用帶有短柱的杯形基礎(chǔ)。構(gòu)造尺寸與形式基礎(chǔ)高度＞250時采用錐形；基礎(chǔ)高度≤250時采用平板式。

橫向受力鋼筋

直徑：φ8~16間距：@100~300縱向分布鋼筋

φ6~8，@100~300b構(gòu)造筋受力筋60505050（三）墻下鋼筋砼條形基礎(chǔ)保護(hù)層有墊層≥35無墊層≥70二、墻下鋼筋砼條形基礎(chǔ)的底板厚度和配筋計算（一）中心受壓基礎(chǔ)受力分析1.倒置懸臂梁；2.受地基凈反力作用；3.危險截面：墻根部Ⅰ-Ⅰ面彎矩與剪力最大。地基凈反力：

pj

上部結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計值F在基底產(chǎn)生的反力。baⅠⅠ(b-a)/2倒置懸臂梁pjF基礎(chǔ)底板厚度確定基礎(chǔ)底板有足夠厚度主要用于抵抗剪切破壞。沿墻長取單位長度1m分析：上部結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計值為F(kN/m)，則：基底凈反力設(shè)計值：pj=F/bⅠ-Ⅰ截面最大剪力：(b-a)/2pjⅠⅠⅠ-Ⅰ截面抗剪要求：h0—基礎(chǔ)底板有效高度；有墊層

h0=h－40無墊層

h0=h－75ft—砼軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計值，N/mm2；βhs—截面高度影響系數(shù)。h0

≤800時,取800h0

≥2000時,取2000基礎(chǔ)底板有效高度l—基礎(chǔ)底板計算長度，一般取l=1m；2.基礎(chǔ)底板配筋計算基礎(chǔ)底板配筋主要用于抵抗彎拉破壞。Ⅰ-Ⅰ截面彎矩設(shè)計值：基礎(chǔ)底板配筋面積As－受力筋面積,mm2；fy

－鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值，（二）偏心受壓基礎(chǔ)基底壓力分布為梯形。偏心距：e0=M/F基底最大、最小凈反力baⅠⅠpjminFMpjmaxpjⅠ將V、M代入前式中即可。①選擇確定基礎(chǔ)材料【解】砼：C20fy=210N/mm2鋼筋：HPB235ft=1.1N/mm2

；墊層：100厚素砼。506050502000φ14@120－0.45±0.00φ6@200【

例】試設(shè)計某教學(xué)樓370承重外墻鋼筋砼基礎(chǔ)，荷載標(biāo)準(zhǔn)值Fk=240kN/m，設(shè)計值F=300kN/m，埋深1.3m，地基fa=155kN/m2(修正值)。②確定基底面寬度：取

l=1m設(shè)計取基底寬度：b=2.0m③確定基礎(chǔ)底板厚度pj=F/b=300/2=150kN/m2

h≥

h0

+40=160+40=200mm底板厚度：設(shè)計底板厚度取

h=250mm(剖面等厚)h0=210mm④底板配筋計算基礎(chǔ)底板配筋面積選φ14@120(As=1283＞1271mm2)，分布筋選φ6@200（見上圖）。三、柱下鋼筋砼單獨基礎(chǔ)的

底板厚度和配筋計算

受力與破壞形式分析

1.倒置懸臂結(jié)構(gòu)；2.受地基凈反力作用。第一種破壞形式：

彎曲破壞危險截面：柱根截面處抵抗：基礎(chǔ)底板下部配筋抵

抗：基礎(chǔ)底板有足夠厚度。第二種破壞形式：沖切破壞：從柱根周邊開始沿45°斜面拉裂，

形成沖切破壞角錐體；沖切破壞錐體（一）中心受壓基礎(chǔ)底板厚度沖切錐體外地基凈反力產(chǎn)生的沖切力Fl應(yīng)小于沖切面上的抗沖切(砼的軸心抗拉)能力。即：Fl≤0.7βhp·ft·

AmFl=pj·

Al

pj=F/(b·

l)

βhp—截面高度影響系數(shù)；h≤800時取βhp=1.0h≥2000時取βhp=0.9Al—沖切力作用面積

Am—沖切破壞面水平投影面積(b)當(dāng)b＜b0+2h0時(a)當(dāng)b≥

b0+2h0時(a)當(dāng)b

≥

b0+2h0時(b)當(dāng)b

＜b0+2h0時提示：!!!計算方法：試算法即假定高度，驗算；有變階時，將上階視為下階的柱子。（二）中心受壓基礎(chǔ)底板配筋計算雙向配筋，危險截面在柱邊處；簡化計算：基礎(chǔ)底

板視為嵌固在柱子

周邊的四塊梯形懸

臂板組成。有變階時，將上階視為下階的柱子，計算變階處的彎矩與配筋量。45°l0lⅡⅠⅡⅠⅠ—Ⅰ、Ⅱ—Ⅱ截面彎矩設(shè)計值：Ⅰ—Ⅰ、Ⅱ—Ⅱ截面配筋面積：（三）偏心受壓基礎(chǔ)高度與配筋計算pjmaxpjminlpjⅠⅠⅠⅡⅡl045°基底最大、最小凈反力偏心距：e0=M/F上述公式中以pjmaxpj基礎(chǔ)高度計算：代基礎(chǔ)底板配筋計算：Ⅰ-Ⅰ截面：

將公式中的pj用pjmax與pjⅠ平均值代。Ⅱ—Ⅱ截面：將公式中的pj用pjmax與pjmin平均值代?！纠?-4】某柱下單獨基礎(chǔ)，荷載與地基情況如圖示，試設(shè)計此基礎(chǔ)。Fk=800kN

GkVk=15kN

±0.00－0.380013003500Mk=200kN·m

填土γ=16Es=2.5Mpa粘土γ=18.5kN/m3Es=10MPafak=175kPa（ηb=0.3、ηd=1.6）

淤泥質(zhì)土w=45%

Es=2.0Mpafak=85kPa

（ηb=0、ηd=1.0）【解】①選擇持力層，如圖示。②求修正后的地基承載力特征值：假定b≤3m，則③初步估算基底面積首先按軸心受壓估算

A0A=1.15A0=1.18×4.8=5.6m2

，取l/b=2.0得b=1.7m，

l=3.4m?？紤]偏心影響，將A0增大18%，則④驗算地基承載力Mk=200+15×0.8=212kN·mpkmax=232.4kPa≤1.2fa=234.6kPapk=(pkmax+pkmin)/2=167.5kPa≤fa=195.48kPa滿足要求，故基底尺寸b=1.7m，

l=3.4m合適。⑤確定基礎(chǔ)高度e0=M/F=212/1000=0.212m選擇確定基礎(chǔ)材料砼：C20，ft=1.1N/mm2

；墊層：100厚素砼；鋼筋：HPB235，fy=210N/mm2

。F=1000kNV=15kN±0.000－0.300M=200kN·m6003400初步選定基礎(chǔ)高度：

h=800mm，h0=h-40=760mm，=600mm，b0=400mm。bo+2h0=400+1520=1920mm＞b

=1700mmFl=pj·

Al=237.7×1.0795=256.6kN

Fl＜0.7βhp·ft·

Am=678.8kN滿足要求⑥基礎(chǔ)底板配筋計算Ⅰ-Ⅰ截面：Ⅱ—Ⅱ截面：Ⅰ-Ⅰ截面選φ14@120(As=1283＞1265mm2)；Ⅱ—Ⅱ截面選φ8@150(As=335＞318mm2)；基礎(chǔ)配筋見上圖。實際配筋※構(gòu)造與結(jié)構(gòu)設(shè)計：多層結(jié)構(gòu)承重墻下毛石條形基礎(chǔ)的設(shè)計αb0b

b1h1H0b2基礎(chǔ)設(shè)計高度按允許寬高比及構(gòu)造要求設(shè)計剖面尺寸。本章小結(jié)第一節(jié)概述

當(dāng)上部結(jié)構(gòu)荷載較大，地基土的承載力較低時，采用一般的基礎(chǔ)型式往往不能滿足地基變形和強(qiáng)度要求時，為增加基礎(chǔ)的剛度，防止由于過大的不均勻沉降引起上部結(jié)構(gòu)的開裂和損壞，常采用柱下條形基礎(chǔ)或交叉條形基礎(chǔ)（又稱交梁基礎(chǔ)）。以上兩者總稱為柱下條形基礎(chǔ)或梁式基礎(chǔ)。

梁式基礎(chǔ)的設(shè)計和擴(kuò)展基礎(chǔ)一樣，首先要確定基底反力，從而進(jìn)行地基計算及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計。工程實際中常用簡化計算方法。

簡化計算法計算簡單,能滿足一般工程的設(shè)計計算要求,但是由于其假設(shè)基礎(chǔ)絕對剛性,基底反力成直線分布,與實際情況不太相符,對于復(fù)雜工程中還可采用地基上梁的計算方法及考慮上部結(jié)構(gòu)參與工作的方法。

地基上梁的計算方法。將柱下條形基礎(chǔ)看成是地基上的梁，采用合適的地基計算模型，考慮地基與基礎(chǔ)的共同作用，即滿足地基與基礎(chǔ)之間的靜力平衡和變形協(xié)調(diào)條件，建立方程。這類方法適用于具有不同相對剛度的基礎(chǔ)、荷載分布和地基條件。由于沒有考慮上部結(jié)構(gòu)剛度的影響，計算結(jié)果一般偏于安全。

考慮上部結(jié)構(gòu)參與共同工作的方法。這種方法最符合條形基礎(chǔ)的實際工作狀態(tài),但由于計算過程相當(dāng)復(fù)雜，工作量很大，目前在設(shè)計中應(yīng)用尚不多。

第二節(jié)柱下條形基礎(chǔ)的構(gòu)造

柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)是由一根梁或交叉梁及其橫向伸出的翼板組成的。其橫斷面一般呈倒T形，基礎(chǔ)截面下部向兩側(cè)伸出部分叫翼板,中間梁腹部分叫肋梁，基構(gòu)造除了滿足一般擴(kuò)展基礎(chǔ)的要求外,還應(yīng)符合下條要求:(1)翼板厚度h不宜小于200mm，當(dāng)h=200~250mm時，翼板做成等厚度，當(dāng)h>250mm時，可做成坡度1：3的變厚翼板，當(dāng)柱荷載較大時，可在柱位處加腋，如圖1所示。圖1柱下條形基礎(chǔ)的構(gòu)造(a)平剖面圖(b)現(xiàn)澆注與條形基礎(chǔ)梁交接平面尺寸(2）肋梁的高度宜為柱距的，肋寬應(yīng)比該方向的柱或墻截面稍大些，翼板寬度b應(yīng)按地基承載確定。(3）為調(diào)整基礎(chǔ)底面形心的位置，條形基礎(chǔ)兩端應(yīng)伸出柱邊，其懸臂外伸部分長度宜為第一跨距的0.25倍。(4）條形基礎(chǔ)肋梁的縱向受力筋應(yīng)按計算確定，頂面鋼筋宜全部貫通，底面通長鋼筋不應(yīng)小于底面受力鋼筋總面積的1/3。翼板受力筋按計算確定，直徑不宜小于10mm，間距為100~200mm。箍筋直徑6~8mm，在距支座軸線0.25~0.30(為柱距)范圍內(nèi)箍筋應(yīng)加密布置。當(dāng)肋寬時用雙肢箍；當(dāng)時用四肢箍；當(dāng)時用六肢箍。(5)現(xiàn)澆柱與條形基礎(chǔ)梁交接處的平面尺寸如圖1(b)所示。(6)混凝土強(qiáng)度等級可采用C20。第三節(jié)簡化計算方法一、基礎(chǔ)截面尺寸的確定1、基礎(chǔ)梁高通常按抗彎剛度條件確定，取h=(1/4-1/3)L,L為柱距(梁跨)。2、基礎(chǔ)梁寬考慮基礎(chǔ)梁對柱固定約束的要求和便于立柱模，取b≥bz(或hz)+100mm。Bz、hz為與基礎(chǔ)相連的柱的寬度。3、底板的寬度和長度將條形基礎(chǔ)看作長度為l寬度為b的剛性矩形基礎(chǔ)，按地基承載力特征值確定底面尺寸。計算時先計算荷載合力的位置，然后調(diào)整基礎(chǔ)兩端的懸臂長度，使荷載合力重心盡可能與基礎(chǔ)形心重合，地基反力為均勻分布如圖2，并要求：式中—均布地基反力標(biāo)準(zhǔn)值，—上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向力標(biāo)準(zhǔn)值，—基礎(chǔ)自重標(biāo)準(zhǔn)值，—基礎(chǔ)的寬度和長度，—基礎(chǔ)持力層土的地基承載力特征值的修正值，圖2簡化計算法的基底反力分布如果荷載合力不可能調(diào)到與基底形心重合，或者偏心距超過基礎(chǔ)長度的3%，基底反力按梯形分布[見圖2b]，并按下式計算：式中—基底反力的最大值和最小值的標(biāo)準(zhǔn)值，—荷載合力在長度方向的偏心距，除滿足上式要求外，還要求：4、翼板的厚度先按下式計算基底沒寬度b反向的凈反力：然后按斜截面抗剪能力確定翼板的厚度，并將翼板作為懸臂按下式計算彎矩和剪力式中，M、V分別為柱或墻邊的彎矩和剪力，、、如圖3所示翼板厚度h1可根據(jù)不配箍筋的混凝土抗剪條件初步估算并適當(dāng)加大，即有效截面高度：

沿基礎(chǔ)長度方向取1m計算;當(dāng)為200～250mm，可將底板做成等厚度截面；當(dāng)大于250mm，可做成變厚度截面，坡度i≤1:3，其邊緣厚度應(yīng)不小于150mm。圖3翼板的計算示意圖二、基礎(chǔ)梁內(nèi)力分析(一)靜力平衡法1、適用范圍：柱荷載比較均勻、柱距相差不大，基礎(chǔ)與地基比較相對剛度較大時可以忽略柱子的不均勻沉降，滿足靜力平衡下梁的內(nèi)力計算。2、計算：地基反力以線性分布作用于梁底，用材料力學(xué)的截面法求解梁的內(nèi)力。用凈反力(由于基礎(chǔ)自重不引起基礎(chǔ)內(nèi)力)計算基礎(chǔ)梁任意截面的彎矩和剪力。圖4靜力平衡法示意、計算結(jié)果：此法由于未考慮地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的共同作用，因而在荷載和直線分布的反力作用下產(chǎn)生整體彎曲，所求得的基礎(chǔ)最不利截面上的彎矩絕對值往往偏大。此法適用于柔性的上部結(jié)構(gòu)，且基礎(chǔ)的剛度比較大的情況。例3-1某框架結(jié)構(gòu)彩柱下條形基礎(chǔ)，其荷載和柱距如圖所示，基礎(chǔ)埋深d=1.5m，持力層土經(jīng)修正后的承載力特征值。試確定基礎(chǔ)底面尺寸并用靜力平衡法計算基礎(chǔ)內(nèi)力。解:1、確定基礎(chǔ)底面尺寸各柱軸向力的合力離圖中A點的距離為為了荷載的合力與基礎(chǔ)底形心重合，條形基礎(chǔ)左端伸出懸臂為0.5m，則右端伸出的長度為故基礎(chǔ)總長度為基底面積于是條形基礎(chǔ)寬度為或圖5例3-1圖2、基礎(chǔ)梁內(nèi)力的計算基底凈反力設(shè)計值為返回根據(jù)靜力平衡條件計算各截面內(nèi)力：AB跨內(nèi)最大負(fù)彎矩的截面1距A點距離為BC跨內(nèi)最大負(fù)彎矩的截面2距B點距離為CD跨內(nèi)最大負(fù)彎矩的截面3距D點距離為彎矩和剪力如圖5(b)、(c)所示(二)倒梁法這種方法將地基反力視作為作用在基礎(chǔ)梁上的荷載，將柱子視作為基礎(chǔ)梁的支座這樣就可以將基礎(chǔ)梁作為一倒置的連續(xù)梁進(jìn)行計算，故稱為倒梁法。如圖6所示圖6倒梁法倒梁法把柱子看作基礎(chǔ)梁的不動支座，即認(rèn)為上部結(jié)構(gòu)是絕對剛性的。由于計算中不涉及變形，不能滿足變形協(xié)調(diào)節(jié)條件，因此計算結(jié)果存在一定的誤差。經(jīng)驗表明，倒梁法較適用于地基比較均勻，上部結(jié)構(gòu)剛度較好，荷載分布較均勻，且條形基礎(chǔ)梁的高度大于1/6柱距的情況。由于實際建筑物多發(fā)生盆形沉降，導(dǎo)致柱荷載和地基反力重新分布，研究表明，端柱和端地基反力均勻反力均勻增大。為此，宜在端跨適當(dāng)增加受力鋼筋，并且上下均勻配筋。倒梁法計算步驟如下：(1)根據(jù)初步選定的柱下條形基礎(chǔ)尺寸和作用荷載，確定計算如圖7(a)、(b)所示圖7倒梁法計算返回(2)計算基底凈反力分布。按剛性梁基底反力線性分布進(jìn)行計算。首先求出作用荷載的合力和合力作用點，然后按以下公式計算：式中符號意義同前。(3)用彎矩分配法或彎矩系數(shù)法計算彎矩和剪力。(4)調(diào)整不平衡力。由于上述假定不能滿足支座處靜力平衡條件，因此應(yīng)通過逐次調(diào)整消除不平衡力，如圖7(c)、(d)。首先由支座處柱荷載和支座處反力求出不平衡力式中其次，將各支座不平衡力均勻分布在相鄰的各1/3跨度范圍內(nèi)，如圖7(d)所示支座i處不平衡力，kN；支座i處截面左、右邊的剪力，kN；對邊跨支座：對中間支座：上二式中(5)繼續(xù)用彎矩分配法或彎矩系數(shù)法計算內(nèi)力，并重復(fù)步驟(4)直至不平衡力在計算容許精度范圍內(nèi)。一般不超過荷載的20%。(6)將逐次計算結(jié)果疊加，得到最終內(nèi)力分布。不平衡均布力，；邊跨長度，m；i支座左、右跨長度，m；一、基本假定

1、基本假定：（1）土體是彈性變形體，一點所受壓強(qiáng)與該點地基變形量成正比；（2）梁與土之間摩擦力和粘聚力均不予考慮；（3）梁與土始終密貼。

2、適用范圍：(1)地基的抗剪強(qiáng)度很低；(2)基底下塑性區(qū)相對較大的情況以及厚度不超過梁或板短邊寬度之半的薄壓縮層地基。第四節(jié)彈簧地基上梁的計算

文克爾認(rèn)為地基表面任一點豎向位移y(m)與該點的壓力p(kPa)成正比，即：

p=ky式中:k為基床系數(shù)(kN/m3)二、地基梁撓曲微分方程的建立文克爾地基上梁的計算從寬度為B的梁，取出長為dx為一小段梁元素，其上作用著分布荷載q和基底反力p以及截面上的彎矩M和剪力V。由梁上豎向的靜力平衡條件得化簡，得：

根據(jù)材料力學(xué)，梁撓度w的微分方程式為

式中:Ec

——梁材料的彈性模量（kPa）;

I

——截面慣性矩（m4）。(1)(2)將連續(xù)對x取兩次導(dǎo)數(shù)，利用關(guān)系得文克爾地基上梁的基本撓曲微分方程：

根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件，y=w得：p=kw

對梁的無荷載部分，q=0，式（3）可寫成：

(3)(4)令，則(4)式可以寫成：

式中:λ為柔度特征值（又稱地基梁的變形系數(shù)）式（5）的通解為：(c1、c2、c3、c4待定系數(shù))（6）（5）文克爾地基上的梁可按λl值劃分為三種類型短梁（或剛性梁）有限長梁（有限剛度梁）無限長梁（或柔性梁）注意：短梁或長梁指梁的剛度相對于地基的剛度來說的。短梁是指梁的剛度相對于地基的剛度來說很大的梁。無限長梁的撓度w、轉(zhuǎn)角、彎矩M、剪力V分布圖(a)集中力作用下；(b)集中力偶作用下(1)無限長梁的解答取F0作用點為坐標(biāo)原點，當(dāng)x→∞，則w→0，此時式（6）有c1=c2=0，對梁的右半部：

在x=0處，撓曲曲線的斜率為零，即得:(7)令，則式（7）變?yōu)?/p>

再在O點處緊靠F0的右邊（x=0+ε，ε為一無限小量）把梁切開，則作用于梁右半部截面上的剪力應(yīng)等于地基總反力之半，并指向下方，即：（8）得：代入式（8），得：（9）再將w對x依次取一階、二階和三階導(dǎo)數(shù)，求得梁截面的轉(zhuǎn)角θ≈dw/dx彎矩剪力將所得公式歸納如下：

式中:上式是對梁的右半部（x＞0）導(dǎo)出。對F0左邊的截面，x取距離的絕對值，w和M的正負(fù)號與式（10）相同，但θ與V則取相反的符號。(10)

若在O點受集中力偶M0作用時，同樣可導(dǎo)得無限長梁的解答如下：

式中系數(shù)Ax、Bx、Cx和Dx與式（11）相同。計算承受若干個集中荷載的無限長梁上任意截面的w、θ、M和V時，可按式（10）或（11）分別計算各荷載單獨作用時在該截面引起的效應(yīng)，然后迭加得到共同作用下的總效應(yīng)。(11)（2）半無限長梁的解答梁端為坐標(biāo)原點O，并作用有集中力P0和力偶M0，當(dāng)x→∞，w=0，則由式（6）可知c1=c2=0；當(dāng)

x=0，有：將式（6）對x求導(dǎo)并代入上述邊界條件，可求得:將c3、c4代回式（6），得半無限長梁無限長梁（3）有限長梁的計算有限長梁通?？捎脽o限長梁的解答并利用迭加原理來求解。式中:Al、Cl、Dl分別為梁的x=l時的Ax、Cx、Dx值。解這個方程組得：式中:三、基床系數(shù)k的確定(一)影響因素:土的類型、基底面積的大小與形狀、基礎(chǔ)的埋置深度、基礎(chǔ)的剛度及荷載作用的時間。(二)確定方法1、按靜載試驗結(jié)果確定靜荷載實驗是現(xiàn)場的一種原位實驗，對荷載板分級施加荷載，測出在各級荷載p作用下的穩(wěn)定沉降量，繪制荷載—沉降曲線(p—s曲線)如圖所示在p—s曲線的近似直線段，求得相應(yīng)的沉降值后，按下式計算k值：式中基底的接觸壓力和土自重壓力,相應(yīng)于和的穩(wěn)定沉降量,m由于實際工程中基礎(chǔ)的底面積比靜荷載實驗中的載荷板面積大得多,因此k值應(yīng)考慮底面積的因素予以折減。太沙基對基床系數(shù)作了深入的研究后指出，k值隨基礎(chǔ)寬度b的增加而減少，可以按下式修正：粘性土砂性土式中寬度0.305m的長板或邊長為0.305m的方板的基床系數(shù)；基礎(chǔ)的寬度2、估算法式中壓縮層范圍內(nèi)地基土的平均附加應(yīng)力壓縮層范圍內(nèi)地基土的平均沉降量用公式估算k值。的取值：(1)地基可壓縮土層的厚度H不超過基礎(chǔ)底面積寬度的1/2時，取基底平均附加應(yīng)力，為土層的平均壓縮模量。(2)地基和基礎(chǔ)條件一定，已探明土層情況和測得土的壓縮性指標(biāo)時，取基底附加應(yīng)力。將其作為均布于基底的荷載并用分層總和法或規(guī)范法算得基底中點沉降量，求平均值即得。(3)若在基底范圍內(nèi)地基土的變化不大，可只計算基底中點的沉降量，然后按求出平均值。按基礎(chǔ)底面長度a與寬度b查表得出。3、按經(jīng)驗確定對于基床系數(shù)的確定，國內(nèi)外的學(xué)者和工程技術(shù)人員根據(jù)試驗資料和工程實踐都積累了不少經(jīng)驗如表所示供參考?；蚕禂?shù)k的經(jīng)驗值注本表適用于建筑物面積大于10的情況柱下十字交叉條形基礎(chǔ)是沿柱列兩個方向都設(shè)置條形基礎(chǔ)，增大了基礎(chǔ)底面積及基礎(chǔ)剛度，減少基底附加應(yīng)力和基礎(chǔ)不均勻沉降。第五節(jié)柱下十字交叉條形基礎(chǔ)十字交叉條形基礎(chǔ)是一種空間結(jié)構(gòu)，應(yīng)用半彈性半無限空間體理論計算十分麻煩，一般采用簡化計算方法。十字交叉條形基礎(chǔ)的交叉節(jié)點上，將柱子傳來的荷載在兩個方向條形基礎(chǔ)上進(jìn)行分配，分配荷載時應(yīng)滿足形協(xié)調(diào)條件，也就是說，經(jīng)過分配后的荷載，分別作用于縱向及橫向基礎(chǔ)梁上時，兩個條形基礎(chǔ)在各節(jié)點外的變位應(yīng)相等。一、計算模型計算模型采用文克爾地基模型，要求滿足靜力平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件。(1)靜力平衡條件式中任意點i上的作用荷載，kN分配于x方向和y方向上的荷載，kN(2)變形協(xié)調(diào)條件節(jié)點上兩個方向的力矩分別由相應(yīng)的縱梁和橫梁承擔(dān)，故只考慮節(jié)點處的豎向位移協(xié)調(diào)條件。（二）荷載分配

a、中柱節(jié)點在F作用下，可分解為Fx和Fy作用下的兩個方向的無限長梁來計算解上兩式，得式中:μx、μy分別為節(jié)點荷載在x和y方向上的分配系數(shù)：式中地基土的基床系數(shù)，x、y方向的基底寬度，mx、y方向的梁的剛度特征值，mb．邊柱節(jié)點可分解成沿x方向的無限長梁和沿y方向的半無限長梁來計算，即:

解上式可得節(jié)點荷載在x方向的分配系數(shù)節(jié)點荷載在y方向的分配系數(shù)

對端部有伸出懸臂長度的情況,懸臂長度節(jié)點的分配荷載可按以下公式計算：值查表可得c．角柱節(jié)點角柱節(jié)點可按兩個半無限長梁來分配解上式可得當(dāng)角柱節(jié)點僅在一方向伸出懸臂時，節(jié)點荷載分配公式如下：值表值查表可得例如圖所示的十字交叉基礎(chǔ)，混凝土等級C20，。已知節(jié)點集中荷載=1500kN，=2100kN,==2400kN,=1700kN，地基系數(shù)=4000。試求各節(jié)點荷載的分配800080008000000900091400850400400200200400200200400解：第一步剛度計算梁梁第二步：荷載分配角柱：一、片筏基礎(chǔ)的使用范圍

當(dāng)上部結(jié)構(gòu)荷載較大，地基土質(zhì)軟弱又不均勻，以致單獨基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)不能滿足地基承載力要求時。片筏基礎(chǔ)具有減少基底壓力，提高地基承載力和調(diào)整地基不均勻沉降的能力，可以避免結(jié)構(gòu)物發(fā)生明顯不均勻不沉降。第一節(jié)概述二、片筏基礎(chǔ)的類型

片筏基礎(chǔ)是地基上整體的連續(xù)的鋼筋混凝土板式基礎(chǔ)。又可分為柱下片筏基礎(chǔ)和墻下片筏基礎(chǔ)，或者為兩者情況的組合。為了適當(dāng)增加筏板的整體剛度，可在板下或板底設(shè)置連續(xù)肋梁。三、常用計算方法

(1)簡化計算方法。假定基底壓力呈直線分布，適用于筏板相對地基剛度較大的情況。當(dāng)上部結(jié)構(gòu)剛度很大時可用倒梁法或倒樓蓋法。當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為柔性結(jié)構(gòu)時可用靜定分析法。

(2)考慮地基與基礎(chǔ)共同工作的方法。用地基上的梁板分析方法求解，一般用在地基比較復(fù)雜、上部結(jié)構(gòu)剛度較差，或柱荷載及柱間距變化較大時。

(3)各慮地基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)三者共同作用的方法。第二節(jié)片筏基礎(chǔ)的設(shè)計內(nèi)容

片筏基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)遵循天然地基上淺基礎(chǔ)設(shè)計原則。設(shè)計內(nèi)容與鋼筋混凝土單獨基礎(chǔ)基本相同，但有其特點。一、確定基礎(chǔ)底面積1、滿足地基持力層上的地基承載力要求基底反力應(yīng)滿足以下要求2、荷載合力重心與筏基底面形心重合當(dāng)永久荷載與可變荷載準(zhǔn)永久組合下，偏心矩宜符合下式要求---與偏心距方向一致的基礎(chǔ)底面邊緣的抵抗矩---基礎(chǔ)底面積如果偏心較大，或者不能滿足上式要求時，為減少偏心距和擴(kuò)大基底面積，可將筏板外伸懸挑，對于肋梁不外伸的懸挑筏板，挑出長度不宜大于2m，如做成坡度，其邊緣厚度不小于200mm。3、如有軟弱下臥層，應(yīng)驗算下臥層強(qiáng)度，驗算方法與天然地基上淺基礎(chǔ)相同。二、筏板厚度的確定

筏板厚度應(yīng)根據(jù)抗沖切、抗剪切要求確定。一般不小于柱網(wǎng)較大跨度的1/20，并不得小于200mm。也可根據(jù)樓層數(shù)，按每層50mm確定。對于有肋梁的筏基，板厚不應(yīng)小于300mm。對高層建筑的筏基，可采用筏板，厚度可取1~3m。三、片筏基礎(chǔ)配筋的確定

片筏基礎(chǔ)的配筋應(yīng)根據(jù)內(nèi)力計算結(jié)果確定。筏板配筋率一般在0.5%~1.0%為宜。對于平板式片筏基礎(chǔ)，按柱上板帶的正彎矩配置板內(nèi)下面鋼筋，用跨中板帶的負(fù)彎矩配置板內(nèi)上面鋼筋。受力鋼筋最小直徑不宜小于8mm，一般不小于12mm，間距100~200mm。分布鋼筋直徑取8~10mm，間距200~300mm，當(dāng)板厚h250mm時，取分布鋼筋直徑8mm，當(dāng)h>250mm時，取直徑10mm，間距200mm。筏板配筋除按計算要求外，縱橫方向支座鋼筋沿應(yīng)分別為0.15%和0.10%配筋率連通，跨中鋼筋應(yīng)按實際配筋率全部連通。四、地下室底層柱、剪力墻與梁板式筏基以基礎(chǔ)梁連接的構(gòu)造要求柱、墻的邊緣至基礎(chǔ)梁邊緣的距離不應(yīng)小于50mm，如圖所示地下室底層柱或剪力墻與基礎(chǔ)梁連接的構(gòu)造要求五、混凝土強(qiáng)度等級的確定

混凝土強(qiáng)度等級可采用C20，地下水位以下的地下室底板應(yīng)考慮抗?jié)B，并進(jìn)行抗裂度驗算。六、基礎(chǔ)的沉降

基礎(chǔ)的沉降不應(yīng)小于建筑物的允許沉降值，可按分層總和法或按GB5007《建筑地基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的計算方法，如果基礎(chǔ)埋置較深，應(yīng)適當(dāng)考慮由于基坑開挖引起的回彈變形。一、假設(shè)1、上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的剛度足夠大時，基礎(chǔ)看作絕對剛性2、基底反力成直線分布第三節(jié)剛性板條法二、計算1、計算過程：基礎(chǔ)的內(nèi)力計算，可以將筏基在x、y方向從跨中分成若干條帶，取出每一條帶按獨立的條形基礎(chǔ)計算基礎(chǔ)內(nèi)力；2、修正：由于以上方法計算時，沒有考慮條帶之間的剪力，因此每一條帶荷載的總和與基底反力的總和不平衡，因此需進(jìn)行調(diào)整。以如圖所示的板條為例：柱荷載總和為式中和為A點和B點的基底凈反力。如果該板條的寬度為b，則基底凈反力的總和為，其值不等于柱荷載總和，兩者的平均值為基底反力的平均值為柱荷載和基底反力都按其平均值進(jìn)行修正,柱荷載的修正系數(shù)為各柱荷載的修正值分別為。修正的基底凈反力可按下式計算例4-1某框架結(jié)構(gòu)片筏基礎(chǔ)平面尺寸為,厚1.0m，柱距和柱荷載如圖所示。計算基礎(chǔ)內(nèi)力。解：將片筏基礎(chǔ)在x方向劃分為三條板帶，如圖所示1、計算基底凈反力（1）筏基底面積對x、y軸的慣性矩為（2）筏基合力作用點位置為故2、計算平均凈反力

據(jù)公式可得各點凈反力如下：（3）基底凈反力為A點：B點：C點：D點：I點：J點：3、計算板帶的內(nèi)力3、計算板帶的內(nèi)力（1）ABIH板帶：基底平均凈反力為基底總反力=柱荷載總和=基底反力與柱荷載的平均值為柱荷載修正系數(shù)為各柱荷載的修正值如圖所示ABHI板帶ABHI板帶修正的基底平均凈反力為單位長度基底平均凈反力為最后按柱下條形基礎(chǔ)計算內(nèi)力，采用凈力平衡法計算各截面的彎矩和剪力，同理可得其他板帶的內(nèi)力。（2）EFGH板帶：彎矩和剪力如圖所示EFGH板帶（2）EFGH板帶：210第六章樁基礎(chǔ)第1節(jié)概述第2節(jié)樁的分類第3節(jié)單樁豎向承載力的確定第4節(jié)樁基礎(chǔ)計算第5節(jié)樁基礎(chǔ)設(shè)計211第一節(jié)概述

樁基礎(chǔ)：（樁基）樁體（基樁）低承臺：其底面低于地面高承臺：其底面高于地面工業(yè)與民用建筑中常用低承臺樁基礎(chǔ)

樁基礎(chǔ)作用：將荷載通過樁傳給埋藏較深的堅硬土層，或通過樁身周圍的摩擦力傳給地基，以滿足承載力、穩(wěn)定性和變形的要求。承臺212上部結(jié)構(gòu)承臺樁堅硬土層(a)低承臺樁基礎(chǔ)213(b)高承臺樁基礎(chǔ)(b)高承臺樁基礎(chǔ)214一、樁基礎(chǔ)的適用范圍當(dāng)建筑場地淺層地基土比較軟弱，不能滿足地基承載力和變形要求時，又不宜采用地基處理措施時可考慮選擇樁基礎(chǔ)，利用深層堅實的巖土層作持力層；樁基可承受大而復(fù)雜的荷載，適宜各種地質(zhì)條件；減少沉降與不均勻沉降，適于沉降要求嚴(yán)格的高層建筑、重型工業(yè)廠房、高聳構(gòu)筑物等；抗震性好，平面布置靈活，對結(jié)構(gòu)體系適應(yīng)性強(qiáng)；造價高，施工復(fù)雜，有噪音、衛(wèi)生等環(huán)境問題。一、樁基礎(chǔ)的適用范圍及特點

215二、樁基礎(chǔ)的類型(一)按樁基礎(chǔ)承載性狀分類按樁側(cè)與樁端阻力大小及分擔(dān)比例差異，分為如下兩大類：摩擦端承樁：荷載主要由樁端阻力承擔(dān)，樁側(cè)阻力承擔(dān)部分荷載；端承樁：（l/d≤10）荷載絕大部分由樁端阻力承擔(dān)，樁側(cè)阻力不計。端承摩擦樁：荷載主要由樁側(cè)阻力承擔(dān)，樁端阻力承擔(dān)部分荷載；摩擦樁：（l/d較大）荷載絕大部分由樁側(cè)阻力承擔(dān)，樁端阻力不計。216較堅硬土層(a)摩擦樁(b)端承摩擦樁217較堅硬土層堅硬土層(c)摩擦端承樁(d)端承樁218(二)按樁基礎(chǔ)使用功能分類豎向抗壓樁：主要承受豎向荷載；2.豎向抗拔樁：主要承受上拔荷載；3.水平受荷樁：主要承受水平荷載；4.復(fù)合受荷樁：承受豎向、水平荷載均較大。(三)按樁徑大小類1.小樁徑：d≤250mm，基礎(chǔ)加固，復(fù)合基礎(chǔ)；2.中等樁徑：250mm＜d＜800mm，工業(yè)與民用建筑工程中應(yīng)用較多；3.大樁徑：d≥800mm，用于單獨基礎(chǔ)。219(四)按樁基礎(chǔ)成樁方法分類成樁過程中對地基土結(jié)構(gòu)有擾動，并產(chǎn)生擠土效應(yīng)，引發(fā)施工環(huán)境問題。1.非擠土樁：取土成孔，干作業(yè)法、泥漿護(hù)壁法、套管護(hù)壁法施工；2.擠土樁：未取土成孔，沉管灌注樁、錘擊等法施工的實心預(yù)制樁，樁位處土完全被擠土結(jié)構(gòu)受破壞；3.部分?jǐn)D土樁：部分取土，如預(yù)鉆孔打入式預(yù)制樁、灌注樁及打入式敞口預(yù)制（管）樁等。

提示：成樁方法應(yīng)根據(jù)地基土特性，視擠土后對地基與樁身結(jié)構(gòu)是否有利，一般飽和軟土不宜，松散砂土宜。220(五)按樁基礎(chǔ)樁身材料分類1.混凝土樁：預(yù)制樁：工廠或現(xiàn)場預(yù)制成型（預(yù)應(yīng)力）灌注樁：現(xiàn)場挖孔就地澆筑配筋：可配筋；可不配筋；預(yù)應(yīng)力（預(yù)制）；截面形式：圓形、方形、