1、 授课对象：授课对象：结构工程、地下工程本科生结构工程、地下工程本科生 参考教材：参考教材：土力学与地基基础土力学与地基基础 （第二版）（赵明华主编）（第二版）（赵明华主编） 学学 时：时：30学时学时 课程性质：课程性质：必修必修 制制 作：作：王敬林王敬林什么是基础工程？有关建筑物地基与基础方面的理论与技术本章要求: 掌握浅基础的类型和基础埋深的选择。 掌握地基承载力确定方法及按地基承载力确定基础底面尺寸。 掌握扩展基础设计(条基和独立柱基)。1.了解地基变形验算及防止不均匀沉降损害的措施。第七章 浅基础设计本章线路:基础设计基础设计地基基础设计的基本原则地基基础设计的基本原则浅基础的类型
2、浅基础的类型基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择如何确定地基承载力如何确定地基承载力3. 设计原则设计原则: 因地制宜、就地取材、保护环境因地制宜、就地取材、保护环境和节约资源；根据岩土工程勘察资料，综和节约资源；根据岩土工程勘察资料，综合考虑结构类型、材料情况与施工条件等合考虑结构类型、材料情况与施工条件等因素，精心设计。因素，精心设计。第七章 浅基础设计7.1 地基基础设计的基本原则地基基础设计的基本原则7.1.1 概述概述基基本本概概念念 地基地基: 天然地基与人工地基。天然地基与人工地基。2.基础基础: 浅基础与深基础。浅基础与深基础。 浅基础浅基础指一般埋深小于指一般埋深小于5m，不
3、需要专门，不需要专门的施工机械施工，只考虑基础底面以下土的施工机械施工，只考虑基础底面以下土的承载力的基础。的承载力的基础。目前没有明确的定义目前没有明确的定义。4. 设计规范设计规范:7.1 地基基础设计的基本原则地基基础设计的基本原则7.1.1 概述（续）概述（续）基本概念基本概念 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB 50007-2019 建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范 GB 5009-2019 混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范 GB 50010-2019 砌体结构设计规范砌体结构设计规范 GB 5003-2019第七章 浅基础设计5.7.1 地基基础设计的基本原则地基基础
4、设计的基本原则7.1.1 概述（续）概述（续）基本概念基本概念F M FF H F MH第七章 浅基础设计6、天、天然地基然地基上浅基上浅基础设计础设计的内容的内容及一般及一般步骤步骤地质条件、地勘资料、建筑物性质地质条件、地勘资料、建筑物性质确定各层地基土的承载力确定各层地基土的承载力地基承载力验算地基承载力验算基础类型、地基持力层和基础埋深基础类型、地基持力层和基础埋深确定基础尺寸确定基础尺寸验算软弱下卧层承载力验算验算软弱下卧层承载力验算沉降验算沉降验算基础结构的设计：基础结构的设计：刚性基础：尺寸、材料；刚性基础：尺寸、材料；扩展基础：尺寸、混凝土强度等级、配筋、冲切等验算扩展基础：尺
5、寸、混凝土强度等级、配筋、冲切等验算绘施工图绘施工图第七章 浅基础设计7.1.2 概率极限状态设计方法与极限状态概率极限状态设计方法与极限状态设计原则设计原则二个概念二个概念 承载能力极限状态承载能力极限状态: 对应于结构或构件达到最大承载能力或对应于结构或构件达到最大承载能力或 不适于继续承载大变形。如整体剪切破坏。不适于继续承载大变形。如整体剪切破坏。2.正常使用极限状态正常使用极限状态: 对应于结构或构件达到正常使用或耐久性对应于结构或构件达到正常使用或耐久性 能的某项规定限值。能的某项规定限值。 如地基变形过大导致如地基变形过大导致上部结构的损坏。上部结构的损坏。第七章 浅基础设计7.
6、1.3 地基基础设计基本规定地基基础设计基本规定地基基础设计等级地基基础设计等级 表表71设计设计等级等级建筑和地基类型建筑和地基类型甲级甲级重要的工业和民用建筑物重要的工业和民用建筑物30层以上的高层建筑层以上的高层建筑体型复杂，层数相差超过体型复杂，层数相差超过10层的高低层连成一体建筑物层的高低层连成一体建筑物大面积的多层地下建筑物（如地下车库、商场、运动场）等大面积的多层地下建筑物（如地下车库、商场、运动场）等对地基变形有特殊要求的建筑物对地基变形有特殊要求的建筑物复杂地质条件下的坡上建筑物（包括高边坡）复杂地质条件下的坡上建筑物（包括高边坡）对原有工程影响较大的新建建筑物对原有工程影
7、响较大的新建建筑物场地和地基条件复杂的一般建筑物场地和地基条件复杂的一般建筑物位于复杂地质条件及软土地区的二层及以上地下室的基坑工程位于复杂地质条件及软土地区的二层及以上地下室的基坑工程乙级乙级除甲、丙级以外除甲、丙级以外丙级丙级场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用建场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物；次要的轻型建筑物筑及一般工业建筑物；次要的轻型建筑物第七章 浅基础设计7.1.3 地基基础设计基本规定地基基础设计基本规定2. 设计计算规定设计计算规定: 1）基础本身（强度、刚度、）基础本身（强度、刚度、耐久性、抗裂耐久性、抗裂）。）。2）
8、地基承载力）地基承载力3）地基变形（平均沉降量，）地基变形（平均沉降量，局部倾斜，沉降差，整局部倾斜，沉降差，整体倾斜体倾斜4）稳定性验算）稳定性验算受水平力受水平力作用、坡顶建筑物等。作用、坡顶建筑物等。fp ss pGdF地基地基主要主要受力受力层情层情况况fak(kPa)608080-100100-130130-160160-200200-300土层坡度土层坡度 5 5 10 10 10 10建筑建筑类型类型砌体、框砌体、框架层数架层数 5 5 5 6 6 7可不作地基变形计算设计等级为可不作地基变形计算设计等级为丙级丙级的的建筑物范围（部分）建筑物范围（部分）条形基础：条形基础：h 3
9、b; 独立基础：独立基础：h 1.5b且且h 5m（二（二层以下民用建筑物除外）。层以下民用建筑物除外）。第七章 浅基础设计7.1.3 地基基础设计基本规定地基基础设计基本规定(续续)3.荷载规定荷载规定 按地基承载力按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时桩数时，传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用，传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的极限状态下荷载效应的标准组合标准组合。 计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，
10、不应计入风荷载和用极限状态下荷载效应的准永久组合，不应计入风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值。地震作用。相应的限值应为地基变形允许值。 计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷载计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷载效应按承载能力极限状态下荷载效应的效应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合基本组合，但其，但其分分项系数均为项系数均为1.0。 在在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构的内力、确定配筋和验算材料强度时结构的内力、确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来，上部结构传来的荷载效应组合和相应的
11、基底反力，应按的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载能力极限状承载能力极限状态下态下荷载效应的荷载效应的基本组合基本组合，采用相应的分项系数。当需要，采用相应的分项系数。当需要验算基础裂缝宽度时，应按验算基础裂缝宽度时，应按正常使用极限状态下正常使用极限状态下荷载效应荷载效应的的标准组合标准组合。类别类别标准值标准值(kN/m2)组合值系组合值系数数 c频遇值系频遇值系数数 f准永久值准永久值系数系数 q住宅、宿舍、办公楼住宅、宿舍、办公楼教室、实验室、会议室教室、实验室、会议室2.00.70.50.60.40.5食堂、餐厅食堂、餐厅2.50.70.60.5礼堂、剧场、影院礼堂、剧场、影院3
12、.00.70.50.5商店、车站、机场大厅商店、车站、机场大厅3.50.70.60.3健身房、舞厅健身房、舞厅4.00.70.60.5书库、档案库书库、档案库5.00.90.90.8F btb0h0第七章 浅基础设计1、定义：由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、定义：由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成的且灰土和三合土等材料组成的且不需配置钢筋不需配置钢筋的墙下条形基础或柱下独立基础。的墙下条形基础或柱下独立基础。2、特点特点：抗压性能较好，：抗压性能较好，而抗拉和抗剪性能较差。而抗拉和抗剪性能较差。F第七章 浅基础设计1、定义：指柱下钢筋混凝土独立基础和墙下、定义：指柱下钢筋混
13、凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础。钢筋混凝土条形基础。2、特点特点：抗弯（拉）和：抗弯（拉）和抗剪性能均较好。抗剪性能均较好。第七章 浅基础设计独立基础独立基础：也叫单：也叫单独基础，指局部或独基础，指局部或整个结构物下的无整个结构物下的无筋或配筋的单个基筋或配筋的单个基础。础。条形基础条形基础：指基：指基础长度远远大于础长度远远大于其宽度的一种基其宽度的一种基础形式。础形式。Strip foundation第七章 浅基础设计当地基软弱或上部结构传下来的荷载较大时采用。是当地基软弱或上部结构传下来的荷载较大时采用。是柱下单独基础的推广。柱下单独基础的推广。 柱下条形基础柱下条形基础柱下交梁
14、基础柱下交梁基础第七章 浅基础设计当上部结构传下来的荷载很大而且地基软弱，当采当上部结构传下来的荷载很大而且地基软弱，当采用柱下交梁基础也不能满足需要时。是柱下交梁基用柱下交梁基础也不能满足需要时。是柱下交梁基础的推广。础的推广。 底板底板筏筏(板板)形基础形基础底板底板外墙外墙内墙内墙箱形基础箱形基础第七章 浅基础设计由正圆锥形及其组合形式构成，由正圆锥形及其组合形式构成，以承受压应力为主以承受压应力为主的基础。的基础。 施工困难。施工困难。第七章 浅基础设计直接建在基岩上的基础。目的是为了使基础与基岩直接建在基岩上的基础。目的是为了使基础与基岩连成整体，提高抗倾能力。连成整体，提高抗倾能力
15、。P159,图图7.11常用浅基础类型比较（按材料分类）常用浅基础类型比较（按材料分类）类型类型所用材料所用材料优点优点缺点缺点适用性适用性砖基础砖基础砖砖就地取材、价格较就地取材、价格较低、施工方便低、施工方便强度及抗冻性强度及抗冻性较差较差用于干燥和温暖用于干燥和温暖地区地区三合土三合土基础基础石灰：砂：碎石灰：砂：碎砖或碎石砖或碎石就地取材、价格较就地取材、价格较低、施工方便低、施工方便不宜浸水不宜浸水地下水位较低的地下水位较低的=4层民用建筑层民用建筑灰土基灰土基础础石灰：粘性土石灰：粘性土就地取材、价格较就地取材、价格较低、施工方便低、施工方便不宜浸水不宜浸水地下水位较低的地下水位较
16、低的=400,尺寸相对较大尺寸相对较大=7层建筑层建筑（毛石）（毛石）砼基础砼基础（+30%毛毛石）石）混凝土混凝土强度耐久性抗冻性强度耐久性抗冻性都较好都较好水泥用量较大水泥用量较大,造价相对较高造价相对较高=7层建筑层建筑钢筋砼钢筋砼基础基础钢筋钢筋+混凝混凝土土强度大，抗弯性能强度大，抗弯性能良好，尺寸较小良好，尺寸较小造价相对较高造价相对较高荷载较大或持力荷载较大或持力层较软弱层较软弱常用浅基础类型比较（按构造分类）常用浅基础类型比较（按构造分类）类型类型所用材料所用材料优点优点缺点缺点适用性适用性单独基单独基础础砖石、砼、钢砖石、砼、钢筋砼筋砼施工方便，造价较施工方便，造价较低低抗变
17、形较差，抗变形较差，承载力较低承载力较低用于低层建筑用于低层建筑条形基条形基础础砖、毛石、三砖、毛石、三合土和灰土；合土和灰土；柱下用钢筋砼柱下用钢筋砼施工方便，造价较施工方便，造价较低低抗变形较差，抗变形较差，承载力较低承载力较低用于低层建筑用于低层建筑柱下十柱下十字形基字形基础础钢筋砼钢筋砼整体刚度较大，抗整体刚度较大，抗变形较好，可减少变形较好，可减少不均匀沉降不均匀沉降水泥和钢材用水泥和钢材用量较大，造价量较大，造价较高较高用于荷载较大的用于荷载较大的高层建筑高层建筑片筏基片筏基础础钢筋砼钢筋砼整体刚度更大，抗整体刚度更大，抗变形更好，可减少变形更好，可减少不均匀沉降，不均匀沉降，水泥
18、和钢材用水泥和钢材用量较大，造价量较大，造价较高较高地基软弱，受荷地基软弱，受荷较大的高层建筑较大的高层建筑箱形基箱形基础础钢筋砼钢筋砼整体刚度很大，抗整体刚度很大，抗变形很好，可有效变形很好，可有效减少不均匀沉降减少不均匀沉降水泥和钢材用水泥和钢材用量大，造价高量大，造价高地基软弱，受荷地基软弱，受荷很大的高层（超很大的高层（超高层）建筑高层）建筑第七章 浅基础设计第七章 浅基础设计埋深埋深dF地基地基基础基础天然地面天然地面第七章 浅基础设计地下管道（上下水，地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底煤气电缆）应在基底以上，便于维修以上，便于维修当遇有地下室，设备当遇有地下室，设备基础时，需局部
19、或整基础时，需局部或整体加深体加深F地下管道地下管道第七章 浅基础设计LL/ H=12H第七章 浅基础设计新建筑物基础的埋新建筑物基础的埋深宜不大于旧建筑深宜不大于旧建筑物基础的埋深；物基础的埋深；如不满足第如不满足第1条要条要求则求则L/ H=12否则要求支护，并否则要求支护，并且要严格限制支护且要严格限制支护的水平位移的水平位移LH第七章 浅基础设计好土好土软土软土(很深很深)好土好土软土软土软土软土好土好土在满足其在满足其他要求下他要求下尽量浅埋尽量浅埋只有低层只有低层房屋可用房屋可用,否则处理否则处理尽量浅埋尽量浅埋但是如但是如h1太小就为太小就为II I II III IVh1 4m
20、宜采宜采用桩基或处用桩基或处理理h1第七章 浅基础设计土坡坡顶处基础的最小埋深土坡坡顶处基础的最小埋深a45dtgdba5 .3条形基础条形基础tgdba5 .2矩形基础矩形基础mb0.3mh0.8第七章 浅基础设计第七章 浅基础设计冻胀产生的上抬力大于作用在基底的竖向力，冻胀产生的上抬力大于作用在基底的竖向力，会引起建筑物发裂甚至破坏；会引起建筑物发裂甚至破坏；土层解冻时，土中的冰晶体融化，使土软化，土层解冻时，土中的冰晶体融化，使土软化，含水量增加，强度降低，将产生附加沉降含水量增加，强度降低，将产生附加沉降规范上把冻胀性分为五类：不冻胀规范上把冻胀性分为五类：不冻胀 ；弱；弱冻胀冻胀 ；
21、冻胀；冻胀 ；强冻胀；强冻胀 ；特强；特强冻胀冻胀冻胀丘Pingo冬季季节融化层，由上而下和由下而上冻结，过水断面缩小，冻结层上水处于承压状态，同时冻结过程中水分发生迁移产生聚冰层。随冻结面向下发展，当冻结层上水的压力大于上覆土层强度时，地表就发生隆起，便形成冻胀丘。dmin zd -hmaxZd设计冻深设计冻深； hmax容许残留冻土层最大深度容许残留冻土层最大深度。第七章 浅基础设计 hmax容许残留冻土层最大深度容许残留冻土层最大深度Zo 标准冻深标准冻深dmin基础最小埋深基础最小埋深dminzdz0hmax第七章 浅基础设计zd=z0 zs zw ze Z0：标准冻深标准冻深 zs：
22、土类别的影响系数土类别的影响系数； zw：土冻胀性的影响系数土冻胀性的影响系数； ze： 环境影响系数。环境影响系数。第七章 浅基础设计 是地区多年实测最大冻结深度的平均值是地区多年实测最大冻结深度的平均值 地形地理条件：洼地，岗地；干湿（含水量）；地形地理条件：洼地，岗地；干湿（含水量）；土的类型，冻结深度有差别土的类型，冻结深度有差别 城市热岛效应，管线与地下工程。城市热岛效应，管线与地下工程。北京北京 1.0m哈尔滨哈尔滨 2.0m满洲里满洲里2.53.0m第七章 天然地基上浅基础我国标准冻深图土的类别土的类别土的类别影响系数土的类别影响系数 zs粘性土粘性土1.00细砂、粉砂、细砂、粉
23、砂、粉土粉土1.20中、粗、砾砂中、粗、砾砂1.30碎石土碎石土1.40zs土的类别影响系数土的类别影响系数由于粘性土孔隙比大，含水量高，热容量高，冻深小。由于粘性土孔隙比大，含水量高，热容量高，冻深小。地基土的冻胀性地基土的冻胀性土冻胀性影响系数土冻胀性影响系数 zw 不冻胀不冻胀1.00弱冻胀弱冻胀0.95冻胀冻胀0.90强冻胀强冻胀0.85特强冻胀特强冻胀0.80zw：土冻胀性的影响系数土冻胀性的影响系数（1）强冻胀土水分转移及冻结热使冻深减小；强冻胀土水分转移及冻结热使冻深减小；（2）强冻胀土在同样冻结厚度时，冻结深度小：）强冻胀土在同样冻结厚度时，冻结深度小：zhzd周围环境周围环境
24、环境影响系数环境影响系数 z 村、镇、旷野村、镇、旷野1.00城市近郊城市近郊0.95城市市区城市市区0.90环境影响系数环境影响系数 ze由于城市的由于城市的“热岛热岛”效应。效应。 基底平均压力 （kPa)冻胀 基础性 形状 采暖90110130150170190210弱冻胀土方形基础采暖0.940.991.041.111.151.20不采暖0.780.840.910.971.041.10条形基础采暖2.52.52.52.52.52.5不采暖2.202.502.52.52.52.5冻胀土0.55-1.550.60-1.790.85-2.030.69-2.260.74-2.50强冻胀土0.3
25、6-0.740.40-0.880.43-1.000.43-1.13特强冻胀土0.24-0.430.27-0.520.31-0.610.34-0.70hmax：容许残留冻土层最大深度容许残留冻土层最大深度 G.0.2在满足承载力的条件下尽量浅埋。省工省时省在满足承载力的条件下尽量浅埋。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：除岩基外，除岩基外，D大于大于50cm。表土扰动，植。表土扰动，植物，冻融，冲蚀；物，冻融，冲蚀；基础顶距离表土大于基础顶距离表土大于10cm，保护作用；，保护作用；桥要求在冲刷深度以下；桥要求在冲刷深度以下；1. 天然地基（土基）上的箱基和筏基埋深不天然地基（土基）上的箱基和筏基埋深不宜小于建筑物高度宜小于建筑物高度1/15；桩箱和桩筏；桩箱和桩筏1/18-1/20。第七章 浅基础设计谢谢你的阅读v知识就是财富v丰富你的人生
