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天然地基浅基础天然地基浅基础 如果地基中有软弱土层存在(通常指承载力低于100kPa的土层)，不适于做天然地基上的浅基础时，常用以下3种方法解决：1加固软弱土层，提高土层的承载力，再把基础做在经过人工加固后的土层上。这种地基叫做人工地基。地基基础类型 2在地基中打桩，把建筑物支撑在桩承台上，建筑物的荷载由桩传到地基深处较为坚实的土层。这种基础叫做桩基础 3 把基础做在地基深处在承载力较高的土层上。埋置深度大于5m或大于基础宽度，在计算基础时应该考虑基础侧壁摩擦力的影响。这类基础叫做深基础。地基基础类型二、地基的极限状态设计二、地基的极限状态设计 根据建筑地基基础设计规范(GBJ 789)(以下简称地基规范)，为保证建筑物的安全使用，地基必须满足两种极限状态的要求，即：1.承载力极限状态承载力极限状态 p f式中：p 基础底面处的平均压力设计值，kPa；在p的计算中，所采用的荷载是荷载的基本组合设计值。f 地基承载力设计值，kPa。2.正常使用极限状态正常使用极限状态 s s式中：s 建筑物地基的变形;在s的计算中，应采用荷载的长期效应组合不计入风荷载和地震荷载，且荷载用标准值；s 建筑物地基的变形容许值。从从表表面面来来看看，地地基基的的极极限限状状态态设设计计与与结结构构物物的的极极限限状状态态设设计计完完全全相相同同。旨旨先先满满足足承承载载力力极极限限状状态态，保保证证地地基基的的稳稳定定，其其次次满满足足正正常常使用极限状态，符合变形的要求。使用极限状态，符合变形的要求。但但从从已已有有大大量量地地基基事事故故分分析析表表明明，绝绝大大多多数数事事故故是是由由于于地地基基变变形形过过大大和和不不均均匀匀沉沉降降所所造造成成的的。根根据据地地基基载载荷荷试试验验和和地地基基承承载载力力理理论论可可知知，随随着着荷荷载载的的增增加加，地地基基先先产产生生压压密密变变形形，再再产产生生局局部部剪剪切切破破坏坏，最最后后产产生生整整体体剪剪切切破破坏坏。而而且且代代表表压压密密变变形形阶阶段段的的界界限限压压力力，即即临临塑塑荷荷载载p pcrcr远远小小于于整整体体剪剪切切破破坏坏的的极极限限荷荷载载p pu u。这这就就是是说说地地基基在在充充分分发发挥挥其其承承载载力力以以前前，通通常常都都产产生生较较大大的的变变形形，影影响响建建筑筑物物的正常使用，即地基设计实质上是受变形所控制。的正常使用，即地基设计实质上是受变形所控制。承载力特征值的含义承载力特征值的含义与材料强度计算值的内涵完全不一样。首先，地基土体的承载能力f 值不是土的强度，其值不仅与土的性质有关，而且与荷载的分布范围以及作用的深度等因素有关；其次，f 值在很大程度上仍然是反映建筑物对变形的限制。如上所述，地基发生失稳破坏的情况极为少见。变形验算的实质是控制地基内不要出现过大的塑性区，以免变形迅速发展，导致地基失稳。由此可见，地基的极限状态分析实际上是以验算变形为核心的分析。这点与结构的极限分析有所不同。三、地基的验算要求三、地基的验算要求 地基规范按由于地基的原因造成建筑物破坏后果的严重性，将建筑物分成3个安全等级，并相应地规定验算要求。不同的安全等级地基的验算要求不同的安全等级地基的验算要求 1.一级建筑物和下表所列范围以外的建筑物以及虽属于下表以内的建筑，但一级建筑物和下表所列范围以外的建筑物以及虽属于下表以内的建筑，但符合如下规定之一项者，均应进行地基变形验算，即除了应该满足承载力极限符合如下规定之一项者，均应进行地基变形验算，即除了应该满足承载力极限状态的要求外，还应满足正常使用极限状态的要求。状态的要求外，还应满足正常使用极限状态的要求。(1).地基承载力标准值小于地基承载力标准值小于130kPa且体型复杂的建筑；且体型复杂的建筑；(2).在在基基础础上上及及其其附附近近有有地地面面堆堆载载或或相相邻邻基基础础荷荷载载差差异异较较大大，引引起起地地基基不不均均匀沉降时；匀沉降时；(3).软弱地基上的相邻建筑物距离过近，可能发生倾斜时；软弱地基上的相邻建筑物距离过近，可能发生倾斜时；(4).地基内有厚度较大或厚度不均的填土，其自重固结未完成时。地基内有厚度较大或厚度不均的填土，其自重固结未完成时。2.不属于上述范围内的二级建筑物和三级建筑物只要求验算地基承载力，不属于上述范围内的二级建筑物和三级建筑物只要求验算地基承载力，可不再进行变形验算，即满足地基承载力的要求也就满足了变形的要求。可不再进行变形验算，即满足地基承载力的要求也就满足了变形的要求。3.对于经常受水平荷载作用的水工建筑物，挡土结构、高层建筑、高耸结对于经常受水平荷载作用的水工建筑物，挡土结构、高层建筑、高耸结构，以及建造在斜坡上的建筑物和构筑物，还应验算地基的稳定性构，以及建造在斜坡上的建筑物和构筑物，还应验算地基的稳定性。四、浅基础设计内容及步骤四、浅基础设计内容及步骤 天然地基上浅基础的设计内容和顺序如下：天然地基上浅基础的设计内容和顺序如下：1.阅读和分析建筑物场地的地质勘察资料和建筑物的设计资料，进行相应的阅读和分析建筑物场地的地质勘察资料和建筑物的设计资料，进行相应的现场勘察和调查；现场勘察和调查；2.选择基础的结构类型和建筑材料；选择基础的结构类型和建筑材料；3.选择持力层，决定合适的基础埋置深度；选择持力层，决定合适的基础埋置深度；4.根据地基的承载力和作用在基础上的荷载，计算基础的初步尺寸；根据地基的承载力和作用在基础上的荷载，计算基础的初步尺寸；5.进行地基计算，包括地基持力层和软弱下卧层进行地基计算，包括地基持力层和软弱下卧层(如果存在如果存在)的承载力验算的承载力验算，以及按规定需要进行的变形验算，根据验算结果修改基础尺寸；，以及按规定需要进行的变形验算，根据验算结果修改基础尺寸；6.进行基础的结构和构造设计；进行基础的结构和构造设计；7.绘制基础的设计图和施工图；绘制基础的设计图和施工图；8.编制工程预算书和工程设计说明书。编制工程预算书和工程设计说明书。浅基础：扩展基础浅基础：扩展基础 连续基础连续基础扩展基础：无筋扩展基础扩展基础：无筋扩展基础 钢筋混凝土扩展基础钢筋混凝土扩展基础浅基础分类浅基础分类浅基础的类型和基础材料浅基础的类型和基础材料 一、浅基础的结构类型一、浅基础的结构类型 基础的作用就是把建筑物的荷载安全可靠地传给地基，保证地基不会发基础的作用就是把建筑物的荷载安全可靠地传给地基，保证地基不会发生强度破坏或者产生过大变形，同时还要充分发挥地基的承载能力；因此，生强度破坏或者产生过大变形，同时还要充分发挥地基的承载能力；因此，基础的结构类型必须根据建筑物的持点基础的结构类型必须根据建筑物的持点(结构型式荷载性质和大小等结构型式荷载性质和大小等)和地和地基土层的情况来选定，浅基础基础的基本结构类型分下列四种：基土层的情况来选定，浅基础基础的基本结构类型分下列四种：1.单独基础单独基础：柱的基础一般都是单独基础。：柱的基础一般都是单独基础。2.条形基础条形基础：墙的基础通常是连续设置成长条形，称为条形基础；：墙的基础通常是连续设置成长条形，称为条形基础；如果柱子的荷载较大而土层的承载能力又较低，做单独基础需要很大的面积，在这种情况也可采用柱下条形基础柱下条形基础，甚至柱下的交叉梁基础交叉梁基础。相反当建筑物较轻，作用于墙上的荷载不大，基础又需要做在较深处的好土层上时，做条形基础可能不经济，这时可以在墙下加一根过梁，将过梁支在单独基础上，称为墙下单独基础墙下单独基础。3.筏形基础和箱形基础筏形基础和箱形基础 当柱子或墙传来的荷载很大，地基土较软弱，用单独基础或条形基础都不能满足地当柱子或墙传来的荷载很大，地基土较软弱，用单独基础或条形基础都不能满足地基承载力的要求时，或者地下水位常年在地下室的地坪以上，为了防止地下水渗入室基承载力的要求时，或者地下水位常年在地下室的地坪以上，为了防止地下水渗入室内时，往往需要把整个房屋底面内时，往往需要把整个房屋底面(或地下室部分或地下室部分)做成一片连续的钢筋混凝土板，作为房做成一片连续的钢筋混凝土板，作为房屋的基础、称为屋的基础、称为筏形基础筏形基础。为了增加基础板的刚度，以减小不均匀沉降，高层建筑物往往把地下室的底板、顶板、为了增加基础板的刚度，以减小不均匀沉降，高层建筑物往往把地下室的底板、顶板、侧墙及一定数量的内隔墙一起构成一个整体刚度很强的钢筋混凝土箱形结构，称为侧墙及一定数量的内隔墙一起构成一个整体刚度很强的钢筋混凝土箱形结构，称为箱箱形基础形基础。4.壳体基础壳体基础 为改善基础的受力性能，而做成各种形式的壳体，称为壳体基础。为改善基础的受力性能，而做成各种形式的壳体，称为壳体基础。壳体结构内主要是轴向压力，可以充分发挥钢筋和混凝土材料的受力特壳体结构内主要是轴向压力，可以充分发挥钢筋和混凝土材料的受力特点，具有节省材料、降低造价、加快施工速度等优点。点，具有节省材料、降低造价、加快施工速度等优点。高耸建筑物，如烟囱、水塔、电视塔等基础常做成壳体基础。高耸建筑物，如烟囱、水塔、电视塔等基础常做成壳体基础。二、刚性基础和扩展基础二、刚性基础和扩展基础 1.刚性基础刚性基础由砖、砌石、素混凝土和灰土等材料做成满足刚性角要求的基础称为由砖、砌石、素混凝土和灰土等材料做成满足刚性角要求的基础称为刚性基础刚性基础。工作条件：工作条件：像个倒置的两边外伸的悬臂梁。这种结构受力后，在靠柱边、像个倒置的两边外伸的悬臂梁。这种结构受力后，在靠柱边、墙墙边边或或断断面面高高度度突突然然变变化化的的台台阶阶边边缘缘处处容容易易产产生生弯弯曲曲破破坏坏。为为了了防防止止弯弯曲曲破破坏坏。对对于于用用砖砖、砌砌石石、素素混混凝凝土土和和灰灰土土等等抗抗拉拉性性能能很很差差的的材材料料所所做做成成的的基基础础，要要求求基基础础有有定的高度，使弯曲所产生的拉应力不会超过材料的抗拉强度。定的高度，使弯曲所产生的拉应力不会超过材料的抗拉强度。控制方法：控制方法：使基础的外伸长度使基础的外伸长度bt和基础高度和基础高度h的比值不超过规定的容许比值的比值不超过规定的容许比值。刚性角刚性角：容许的bt/h值相应的角度。满足刚性角要求的基础，各台阶的内缘应落在墙边或柱边铅垂线成 角的斜线上。应用范围应用范围刚性基础用于刚性基础用于6层和层和6层以下的一般民用建层以下的一般民用建筑和承重墙的轻型厂房，超过此范围时，必须筑和承重墙的轻型厂房，超过此范围时，必须验算基础强度，三合土的基础不宜用于验算基础强度，三合土的基础不宜用于4层以层以上的建筑。上的建筑。2.扩展基础扩展基础 当基础的高度不能满足刚性角要求时，可以做成钢筋混凝土基础。柱下钢筋混凝当基础的高度不能满足刚性角要求时，可以做成钢筋混凝土基础。柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础，统称为扩展基础。土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础，统称为扩展基础。三、基础材料三、基础材料基基础础埋埋在在土土中中、经经常常受受潮潮，容容易易受受侵侵蚀蚀，而而且且它它是是建建筑筑物物的的隐隐蔽蔽部部分分，破破坏坏了了不不容容易易发发发现，也不容易修复，所以必须保证基础的材料有足够的强度。发现，也不容易修复，所以必须保证基础的材料有足够的强度。1.砖砖 基基础础所所用用的的砖砖和和砂砂浆浆的的标标号号，根根据据地地基基土土的的潮潮湿湿程程度度和和地地区区的的寒寒冷冷程程度度而而有有不不同同的的要求。此外，用石灰及砂所制成的灰砂砖和其他轻质砖均不得用于基础。要求。此外，用石灰及砂所制成的灰砂砖和其他轻质砖均不得用于基础。2.石料石料 料石料石(经过加工，形状规则的石块经过加工，形状规则的石块)、毛石和大漂石有相当高的强度和抗冻性，、毛石和大漂石有相当高的强度和抗冻性，是基础的良好材料。是基础的良好材料。3.混混凝凝土土 混混凝凝土土的的耐耐久久性性、抗抗冻冻性性和和强强度度都都比比砖砖好好，且且便便于于机机械械化化施施工工和和预预制制，可可建建造造比比砖砖和和砌砌石石有有较较大大的的刚刚性性角角的的基基础础。因因此此，同同样样的的基基础础宽宽度度，用用混混凝凝土土时时，基基础础的的高高度度可可以以小小一一些些。但但是是混混凝凝上上基基础础造造价价稍稍高高，耗耗水水泥泥量量较较大大，较较多多用用于于地地下下水水位位以以下下的的基基础础及及垫垫层层。标标号号一一般般采采用用C7.5C10。为为节节约约水水泥泥用用量量，可可以以在在混混凝凝上上中中掺掺入入2030毛毛石石，称称为为毛毛石石混凝土。混凝土。4.钢钢筋筋混混凝凝土土 钢钢筋筋混混凝凝土土具具有有较较强强的的抗抗弯弯、抗抗剪剪能能力力，是是质质量量很很好好的的基基础础材材料料。用用于于荷荷载载大大、土土质质软软弱弱的的情情况况或或地地下下水水位位以以下下的的扩扩展展基基础础、筏筏形形基基础础、箱箱形形基基础础和和壳壳体体基基础础。对对于于一般的钢筋混凝土基础，混凝土的标号应不低于一般的钢筋混凝土基础，混凝土的标号应不低于C15。壳体基础的混凝土标号应不低于。壳体基础的混凝土标号应不低于C20。5.灰灰土土 我我国国在在1000多多年年以以前前就就采采用用灰灰土土作作为为基基础础垫垫层层，效效果果很很好好。基基础础砌砌体体下下部部受受力力不不大大时时，也也可可以以利利用用灰灰土土代代替替砖砖、石石或或混混凝凝土土。作作为为基基础础材材料料用用的的灰灰土土，一一般般为为三三七七灰灰土土，即即用用三三分分石石灰灰和和七七分分粘粘性性土土(休休积积比比)拌拌匀匀后后分分层层夯夯实实。若若在在灰灰土土中中加加入入适适量量的的水水泥泥做做成成三三合合土土，可以有更高的强度和抗水性可以有更高的强度和抗水性。基础的埋置深度基础的埋置深度 基础底面埋在地面基础底面埋在地面(一般指设计地面一般指设计地面)下的深度，称为基础的埋置深度。为下的深度，称为基础的埋置深度。为了保证基础安全，同时减少基础的尺寸，要尽量把基础放在良好的上层上。了保证基础安全，同时减少基础的尺寸，要尽量把基础放在良好的上层上。但是基础埋置过深不但施工不方便，并且提高基础的造价。但是基础埋置过深不但施工不方便，并且提高基础的造价。合理的埋置深度选择原则：在保证安全可靠的前提下，尽量浅埋。但不合理的埋置深度选择原则：在保证安全可靠的前提下，尽量浅埋。但不应浅于应浅于0.5m，因为表土一般都松软，易受雨水及外界影响，不宜作为基础的，因为表土一般都松软，易受雨水及外界影响，不宜作为基础的持力层。另外，基础顶面应低于设计地面持力层。另外，基础顶面应低于设计地面100mm以上避免基础外露，遭受以上避免基础外露，遭受外界的破坏。外界的破坏。影响基础埋置深度的因素很多，其中最主要的有以下几方面：影响基础埋置深度的因素很多，其中最主要的有以下几方面：一、一、建筑物的用途、结构类型和荷载性质与大小建筑物的用途、结构类型和荷载性质与大小 基础的埋置深度首先决定于建筑物的用途、如有无地下室、设备基础和地基础的埋置深度首先决定于建筑物的用途、如有无地下室、设备基础和地下设施，基础的型式和构造条件。对于由砖石材料砌筑的刚性基础，因要满下设施，基础的型式和构造条件。对于由砖石材料砌筑的刚性基础，因要满足刚性角的构造要求，基础埋深就由基础构造高度决定。因地基条件或使用足刚性角的构造要求，基础埋深就由基础构造高度决定。因地基条件或使用上的要求，基础埋置深度有不同时，应将基础做成台阶形，由浅到深逐步过上的要求，基础埋置深度有不同时，应将基础做成台阶形，由浅到深逐步过渡渡,台阶高宽比例为台阶高宽比例为1:2。二、相邻建筑物基础的影响二、相邻建筑物基础的影响如如果果与与邻邻近近建建筑筑物物的的距距离离很很近近时时，为为保保证证相相邻邻原原有有建建筑筑物物的的安安全全和和正正常常使使用用。基基础础理理设设深深度度宜宜浅浅于于或或等等于于相相邻邻建建筑筑物物的的埋埋置置深深度度。如如果果基基础础深深于于原原有有建建筑筑物物基基础础时时，要要使使二二基基础础之之间间保保持持一一定定距距离离，其其净净距距L一一般般为为相相邻邻两两基基础础底底面面高高差差 H的的12倍倍。以以免免开开挖挖基基坑坑时时，坑坑壁壁塌塌落落，影影响响原原有有建建筑筑物物地地基基的的稳稳定定。如如不不能能满满足足这这一一要要求求时时，应应采采取取施施工工措措施施，如如分分段段施施工工、设设临时加固支撑或板桩支撑等。临时加固支撑或板桩支撑等。对对荷荷载载较较大大的的高高层层建建筑筑和和对对不不均均匀匀沉沉降降要要求求严严格格的的建建筑筑物物设设计计中中，为为减减少少沉沉降降，取取得得较较大大的的承承载载力力，需需把把基基础础埋埋置置在在较较深深的的良良好好土土层层上上。此此外外，承承受受水水平平荷荷载载较较大大的的基基础础，应应有有足足够够大大的的埋埋置置深深度度，以以保保证证地基的稳定性。地基的稳定性。三、工程地质和水文地质条件三、工程地质和水文地质条件直接支承基础的土层称为持力层，其下的各土层称为下卧层。为了保证直接支承基础的土层称为持力层，其下的各土层称为下卧层。为了保证建建筑筑物物的的安安全全必必须须根根据据荷荷载载的的大大小小和和性性质质给给基基础础选选择择可可靠靠的的持持力力层层。上上层层土土的的承承载载力力大于下层土时，尽可能取上层土作为持力层，以减少基础的埋深。大于下层土时，尽可能取上层土作为持力层，以减少基础的埋深。当当上上层层土土的的承承载载力力低低于于下下层层土土时时，如如果果取取下下层层土土为为持持力力层层，所所需需的的基基础础底底面面积积较较小小、但但基基础础埋埋深深较较大大，若若取取上上层层土土为为持持力力层层，则则情情况况适适相相反反。哪哪一一种种方方案案较较好好，要要从从施施工工难难易易、材材料料用用量量等等方方面面作作方方案案比比较较后后才才能能肯肯定定。当当基基础础存存在在软软弱弱下下卧卧层层时时，基基础础宜尽量浅埋，以便加大基底至软弱层的距离。宜尽量浅埋，以便加大基底至软弱层的距离。基础应尽量埋置在地下水位以上，基础应尽量埋置在地下水位以上，避避免免施施工工时时要要进进行行基基槽槽排排水水。如如果果地地基基中中有有承承压压水水存存在在，则则要要校校核核开开挖挖基基槽槽后后，承承压压水水层层以以上上的的基基底底隔隔水水层层是是否否会会因因承承压压力力水水的的浮浮托托作作用用而而发发生生流流土土破破坏坏的的危危险险。要要考考虑虑地地下下水水对对基基础础材材料料的的腐腐蚀蚀作作用。用。四、地基冻胀和融陷条件四、地基冻胀和融陷条件 地地下下一一定定范范围围内内，土土层层的的温温度度随随气气候候而而变变化化，在在寒寒冷冷地地区区，冬冬季季地地表表附附近近土土层层中中，水水因因温温度度降降低低而而冻冻结结。土土冻冻结结后后，含含水水量量增增加加，体体积积膨膨胀胀，地地面面隆隆起起这这种种现现象象称称为为土土的的冻冻胀胀现现象象。春春季季气气温温回回升升土土层层解解冻冻，冻冻土土层层体体积积缩缩小小，而而含含水水量量显显著著增增加加，土土的的强强度度大大幅幅度度下下降降而而产产生生融融陷陷现现象象。冻冻胀胀和和融融陷陷都都是是不不均均匀匀的的。如如果果基基底底下下面面有有冻冻土土层层，就就将将产产生生难难以以预预估估的的冻冻胀胀和和融融陷陷变变形形，影影响响建建筑筑物的正常使用，甚至导致建筑物破坏。物的正常使用，甚至导致建筑物破坏。对对于于埋埋置置于于可可冻冻胀胀土土中中的的基基础础，其其最最小小埋埋深深dmin应由下式确定应由下式确定式式中中 zo(标标准准冻冻结结深深度度)；t(采采暖暖对对冻冻深深的的影影响响系系数数)和和dfr(残留冻土层厚度残留冻土层厚度)。建建筑筑地地基基基基础础设设计计规规范范规规定定对对于于冻冻胀胀地地基上的建筑物应采取防冻害措施。基上的建筑物应采取防冻害措施。一、地基承载力验算一、地基承载力验算 1.持力层的承载力验算持力层的承载力验算 直接支承基础的地基土层称为持力层。对于所有等级的建筑物都必须进行地基承载力验算。当基础只承受轴心荷载时，要求满足式pk fa式中 pk 基础底面的压力。基底压力均简化为按直线分布，用材料力学方法求得式中 Fk 相应荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面竖向力，kN；Gk 基础自重和基础上的土重，kN；A 基础底面积，m2。地地 基基 计计 算算 采采用用极极限限状状态态设设计计方方法法，结结合合地地基基土土的的特特点点和和长长期期积积累累的的工工程程经经验验，地地基基计计算包括地基承强力验算、地基变形验算、地基稳定验算三个方面内容。算包括地基承强力验算、地基变形验算、地基稳定验算三个方面内容。当基础受偏心荷载作用时，除要求满足上式外，还应满足式中 pmax 基础底面边缘最大压力值，kPa；pmin 基础底面边缘最小压力值，kPa；M 作用于基础底面的力矩值，kNM；W 基础底面的抵抗矩，m3；e 偏心矩，m。当偏心矩eb6时，pmin0，基础底面与地基土脱开。这种情况下，基底压力pmax可表示为：式中 l 垂直于力矩方向的基础底面边长，m；a 合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离，m。pmin/pmax 值过小，表示基底压力分布很不均匀，容易引起过大的不均匀沉降应尽量避免。对高层建筑的箱形和筏形基础。要求pmin 0。若考虑地震组合，则允许基础底面可以局部与地基土脱开，但零应力区的面积不应超过基础底面积的25，即3a 0.75b。2.2.地基承载力设计值地基承载力设计值 地基承载力设计值是满足土的强度条件和变形要求时的地基单位面积上的承载能力。因此承载力验算可以认为是控制地基中塑性区域的发展以免导致地基失稳。地基承载力特征值确定方法：1按建筑地基基础设计规范提供的承载力表，由室内土工试验和原位测试指标确定地基承载力特征值fak。2按土的抗剪强度指标，以理论公式fa=Mb b+Md 0d+Mcck 计算地基承载力设计值fa。地基承载力设计值确定地基承载力设计值确定 fafak b (b3)d (d0.5)式中 fa 修正后的地基承载力特征值，kPa；fak 地基承载力特征值，kPa；基底以下土的天然容重，地下水位以下用浮容重，kNm3；b 基础宽度，当宽度小于3m时按3m计，大于6m时按6m计；d 基础埋置深度m；一般基础自室外地面标高起算。在填方整平地区，可自填土面标高算起，但填土在上部结构施工完成后进行，应从天然地面标高算起。对于地下室，如采用箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起，当采用独立基础或条形基础时应从室内地面标高算起。地下室的外墙基础埋深，可按下式计算 d=(d1+d2)/2。在其他情况下，从室内地面标高起算；b、d 基础宽度和埋置深度的承载力修正系数。二、中心荷载作用下基础的计算二、中心荷载作用下基础的计算 在基础的设计中，通常假定基础底面压力是直线分布，受中心荷载作用时，则为均匀分布，基础采用对称形式，使荷载作用线通过基底形心。计算步骤如下：(一一)计算基础底面积计算基础底面积A(矩形矩形)或基础底面宽或基础底面宽度度b(条形、正方形条形、正方形)中心荷载作用下的基础，按承载力设计值计算，应满足条件：初步估算时，可假定基础与土的平均容重 为19.6kN/m3(工程计算中，常简化取为 20 kN/m3)即GG dA。在实际计算时G则为基础自重的设计值和基础上土重的标准值，地下水位以下部分均用浮容重计算。三、偏心荷载作用下基础的计算三、偏心荷载作用下基础的计算 偏心荷载作用下，基础底面的尺寸一般用逐次渐近法进行计算。计算步骤如下：1.先不考虑偏心，用条形基础公式或矩形基础公式计算出基础的底面积A1(对于单独基础)或基础宽度b1(对于条形基础)。2.根据偏心大小，把底面积A1(或b1)适当提高1040，作为偏心荷载作用下基础底面积(或宽度)的第一次近似值，即：A(1.11.4)A1 3.按假定的基础底面积A，用下式计算基底的最大和最小的边缘压力。如不满足要求，或应力过小，地基承载力未能充分发挥，应调整基础尺寸，直到既满足要求又能发挥地基承载力为止。基础高度的确定方法与受中心荷载作用的方法相同。若地基中有软弱下卧层时，应进行软弱下卧层的承载力验算。若建筑物属于必需进行变形验算的范围，应按要求进行变形验算。必要时还要对尺寸进行调整，并重新进行各项验算。3.软弱下卧层承载力验算软弱下卧层承载力验算 持力层以下存在承载力明显低于持力层的土层，称为软弱下卧层。如果软弱下卧层埋藏不够深，扩散到下卧层的应力大于下卧层的承载力时，地基仍然有失效的可能，因此需要进行软弱下卧层的承载力验算。当地基受力层范围内有软弱下卧层时，应按下式验算：pzpczfaz 式中 pz软弱下卧层顶面处的附加压力设计值；pcz软弱下卧层顶面处土的自重压力标准值；faz 软弱下卧层顶面处经深度修正后地基承载力设计。当持力层与下卧软弱土层的压缩模量比值大于或等于3时，对条形基础和矩形基础，pz值可按简化公式计算。自重应力标准值 附加压力设计值 Es1/Es2 pzpczczfaz 自重应力标准值 附加压力设计值 Es1/Es2 三、地基稳定性验算三、地基稳定性验算 对经常受水平荷载作用的高层建筑和高耸结构以及建在斜坡上的建筑物，尚应验算地基地稳定性。地基稳定性可用圆弧滑动面法进行验算。稳定安全系数为最危险的滑动面上诸力对滑动中心所产生的抗滑力矩与滑动力矩的比值，其值应符合下式要求：若考虑深层滑动时，滑动面可为软弱土层界面，即为一平面时，稳定安全系数应提高1.3。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3m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2.5m。当边坡坡角大于45o、坡高大于8m时，尚应进行坡体稳定性验算。二、地基变形验算二、地基变形验算 建筑物的地基变形计算值，不应大于地基变形允许直。地基变形必须满足 s s 1.地基变形量计算 采用规范提供的分层总和法。参见土力学中的阐述。2.地基的允许变形(参见书p47)3.地基变形特征可分为 沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜 沉降量指基础某一点的沉降量，通常指基础中点的沉降量。沉降量若过大，将影响建筑物的正常使用，如造成室内外上下水管、煤气管道的断裂等等。沉降差一般指相邻柱基中点的沉降量之差。相邻柱基沉降差过大，就会导致上部结构产生额外的应力，严重时，建筑物将发生裂缝、倾斜甚至破坏。对于框架结构和排架结构，设计时应由相邻柱基的沉降差控制。倾斜指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值。对于高耸结构及长高比很小的高层建筑，其地基的主要特征变形是建筑物的整体倾斜。局部倾斜指砌体承重结构沿纵墙610m内基础两点的沉降差与其距离的比值。墙体局部倾斜大时，将会使其挠曲变形、开裂，影响正常使用。对于不同建筑物应选用对其影响最大的地基变形特征作为地基允许变形的控制依据。对于砌体承重结构应由局部倾斜控制；对于框架结构和单层排架结构应由相邻柱基的沉降差控制；对于多层或高层建筑和高耸结构应由倾斜值控制。由砖、毛石、灰土、混凝土等材料按台阶逐级向下扩展(大放脚)形成的无筋扩展基础，也称为刚性基础刚性基础。其优点是施施工工技技术术简简单单，材料可就地取材。造价低廉，在地基条件许可的情况下，是多层民用建筑和轻型厂房适用的浅基础类型浅基础类型。刚性基础所用材料的抗抗压压强强度度较较高高，抗抗拉拉、抗抗剪剪强度低，稍有挠曲变形，基础内拉拉应应力力就会超过材料的抗拉强度而产生裂缝裂缝。无筋扩展基础 为保证基础不发生弯曲破坏或剪切破坏，通常都是限制台阶的宽高比以满足一定的刚度和强度要求，即满足如下要求：式中:无筋扩展基础的刚性角，而tan即为台阶宽高比的允许值。基础底面宽度b应符合下式要求：采用无筋扩展基础的钢筋混凝土柱其柱脚高度h1 不得小于b1并不应小于300mm 且不小于20d(d 为柱中的纵向受力钢筋的最大直径)当柱纵向钢筋在柱脚内的竖向锚固长度不满足锚固要求时可沿水平方向弯折弯折后的水平锚固长度不应小于10d 也不应大于20d。基础大放脚采用等高式或二一间隔式砌法，每收一次其两边各收1/4砖长。(a)、(b)灰土基础;(c)毛石基础;(d)毛石混凝土基础无筋扩展基础设计无筋扩展基础设计 基础类型和埋置深度确定以后就可以根据地基土层的承载力和作用在基础上的荷载，计算基础底面积和基础的高度。一、作用在基础上的荷载计算一、作用在基础上的荷载计算 基础的受力情况可分四种，一般房屋建筑物的基础主要是承受竖向荷载。水平荷载如土压力、风压力等所占的比例很小。作用在基础底面上的竖向荷载包括上部结构的自重结构的自重、屋面荷载屋面荷载、楼面荷载楼面荷载和基础的自重基础的自重(包括基础台阶上的填土)等。活荷载应按规范折减活荷载应按规范折减。荷载的计算方法应按规范要求进行。二二 确定刚性基础的高度确定刚性基础的高度 刚性基础在宽度确定后刚性基础在宽度确定后(满足承载力要求满足承载力要求)，应该，应该按刚性角的要求，确定刚性基础的高度。按刚性角的要求，确定刚性基础的高度。若墙或柱的宽度为若墙或柱的宽度为bo，基础的宽度为，基础的宽度为b，刚基础两，刚基础两侧的外伸长度为侧的外伸长度为bt(bbo)/2，按，按刚性角的要求刚性角的要求:为了保护基础不受外力的破坏，基础的顶面必须埋在设计地面以下为了保护基础不受外力的破坏，基础的顶面必须埋在设计地面以下 100 150mm，所以基础的埋置深度众必须大于基础的高度，所以基础的埋置深度众必须大于基础的高度A加上保护层的厚度。不满足这项要求加上保护层的厚度。不满足这项要求时，必须加大基础的埋深或者采取其他措施。时，必须加大基础的埋深或者采取其他措施。三、基础的构造三、基础的构造 刚性基础经常做成台阶形断面，有时也可做成梯形断面。确定构造尺寸时最主要的是要保证断面各处都能满足刚性角的要求，同时断面又必须经济合理，便于施工。(一一)砖基础砖基础 砖的尺寸规则容易砌成各种形状的基础。砖基础大放脚的砌法有两种，一种按台阶的宽高比为1/1.5；另种按台阶的宽高比为l/2。在槽底可先浇注100200mm厚的素混凝土垫层。对于低层房屋也可在槽底打两步(300mm)三七灰土，代替混凝土垫层。为防止土中水分沿砖基础上升、可在砖基础中，在室内地面以下50mm左右处铺设防潮层。防潮层可以是掺有防水剂的 l:3水泥砂浆，厚2030mm；也可以铺设沥青油毡。(二二)砌石基础砌石基础 砌石基础每台阶至少有两层砌石，每个台阶的高度要求不小于 300 mm。为了保证上一层砌石的边能压紧下一层砌石的边块，每个台阶伸出的长度不应大于150mm，实际的刚性角小于允许的刚性角。因此往往要求基础要有比较大的高度。为了减少基础的高度，可以把断面做成梯形。(三三)素混凝土基础素混凝土基础 素混凝土基础可以做成台阶形或梯形断面。做成台阶形时，总高度在素混凝土基础可以做成台阶形或梯形断面。做成台阶形时，总高度在350 mm 以以内作一层台阶；总高度为内作一层台阶；总高度为350mmH900mm时，作成二层台阶；总高度大于时，作成二层台阶；总高度大于 900mm时、作成三层台阶。每个台阶的高度不宜大于时、作成三层台阶。每个台阶的高度不宜大于500mm。(四四)灰土基础灰土基础 灰土基础一般与砖、砌石、混凝土等材料配合使用，厚度通常用灰土基础一般与砖、砌石、混凝土等材料配合使用，厚度通常用300至至450 mm(2步或步或3步步)，台阶宽高比为，台阶宽高比为1/1.5。由于基槽边角处灰土不容易夯实。所以用灰土基础。由于基槽边角处灰土不容易夯实。所以用灰土基础时，实际的施工宽度应该比计算宽度每边各放出时，实际的施工宽度应该比计算宽度每边各放出50mm以上。以上。某砖混结构山墙基础，传到基础顶面的荷载，室内外高差为0.45m，墙厚0.37m，地质条件如例图所示，试设计条形基础。【例题3-5】某砖混结构山墙基础，传到基础顶面的荷载，室内外高差为0.45m，墙厚0.37m，地质条件如例图所示，试设计条形基础。【例题3-5】扩展基础的设计 扩扩展展基基础础系指柱下钢钢筋筋混混凝凝土土独独立立基基础础和墙墙下钢筋混凝土条形基础下钢筋混凝土条形基础。特特点点：不受刚性角的限制，设计上可以做到宽基潜埋，充分利用表层好土层作为持力层。与刚性基础相比，混凝土基础具有较较大大的的抗抗拉拉、抗抗弯弯能能力力，能承承受受较较大大的的竖竖向向荷荷载载和和弯弯矩矩。广泛使用在单层和多层结构中。扩展基础的构造要求锥形基础的边缘高度不宜小于锥形基础的边缘高度不宜小于200mm；阶梯形基础的每阶高度宜为阶梯形基础的每阶高度宜为300。垫层的厚度不宜小于垫层的厚度不宜小于70mm；垫层混凝土强度等级应为垫层混凝土强度等级应为C10。扩展基础底板受力钢筋的最小直径不宜小于扩展基础底板受力钢筋的最小直径不宜小于10mm；间距不宜大于间距不宜大于200mm。也不宜小于也不宜小于100mm。墙下钢筋混凝土条形基础纵向分布钢筋的直径不小于墙下钢筋混凝土条形基础纵向分布钢筋的直径不小于8mm 间距不大于间距不大于300mm；每延米分布钢筋的面积应不小于受力钢筋面积每延米分布钢筋的面积应不小于受力钢筋面积的的1/10。当有垫层时钢筋保护层的厚度不小于。当有垫层时钢筋保护层的厚度不小于40mm；无垫层时不小于无垫层时不小于70mm。混凝土强度等级不应低于混凝土强度等级不应低于C20。扩展基础的构造要求当柱下钢筋混凝土独立基础当柱下钢筋混凝土独立基础的边长和墙下钢筋混凝土条的边长和墙下钢筋混凝土条形基础的宽度大于或等于形基础的宽度大于或等于2.5m 时，底板受力钢筋的长时，底板受力钢筋的长度可取边长或宽度的度可取边长或宽度的0.9 倍并倍并宜交错布置。宜交错布置。扩展基础的构造要求钢筋混凝土条形基础底板在钢筋混凝土条形基础底板在T 形及十字形交接处，底板形及十字形交接处，底板横向受力钢筋仅沿一个主要横向受力钢筋仅沿一个主要受力方向通长布置，另一方受力方向通长布置，另一方向的横向受力钢筋可布置到向的横向受力钢筋可布置到主要受力方向底板宽度主要受力方向底板宽度1/4 处。在拐角处底板横向受力处。在拐角处底板横向受力钢筋应沿两个方向布置。钢筋应沿两个方向布置。钢筋混凝土单独基础 单独基础的结构计算主要包括冲冲切切、局局部部受受压压计算(当基础混凝土强度小于柱时)和受受弯弯。由冲冲切切强强度度条条件件控制柱边处基基础础高高度度和和变变阶阶处处高高度度；由基基础础底底板板弯矩决定配筋量弯矩决定配筋量。钢筋混凝土单独基础钢筋混凝土单独基础1 1基础高度的确定基础高度的确定 基础在柱荷载作用下，如果沿柱周边的基础高度不够，就会发生冲切破坏，即沿沿柱柱边边4545 方方向向斜斜面面拉拉裂裂。为保证基础不发生冲切破坏，必须使冲切面外的地地基基净净反反力力产生的冲切荷载应小于或等于冲切面上混凝土的抗冲切强度，即Fl相应于荷载效应基本组合时作用在相应于荷载效应基本组合时作用在Al上上地基土的净反力地基土的净反力设计值；设计值；b bhp 受冲切承载力截面高度影响系数，当受冲切承载力截面高度影响系数，当h800mm时，时，b bhp1.0；h2000mm时，时，bhp0.9，其间按线性内插法取用；，其间按线性内插法取用；ft 混凝土轴心抗拉设计强度；混凝土轴心抗拉设计强度；am冲切破坏锥体最不利一侧计算长度，冲切破坏锥体最不利一侧计算长度，am(atab)2；at 冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长，当计算柱与基础交接处的受冲切冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长，当计算柱与基础交接处的受冲切承载力承载力 时，取柱宽；当计算基础变阶处的受冲切承载力时，取上阶宽；时，取柱宽；当计算基础变阶处的受冲切承载力时，取上阶宽；ab 冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长，当冲切破坏冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长，当冲切破坏锥体的底面落在基础底面以内时，计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，锥体的底面落在基础底面以内时，计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽加两倍基础有效高度；计算基础变阶处的受冲切承