1、2 2 2.刚性基础与扩展基础基础结构构造要求基础结构构造要求 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择 地基承载力的确定方法地基承载力的确定方法 浅基础的设计计算（地基承浅基础的设计计算（地基承载力与变形验算）载力与变形验算）内容提要内容提要3 3 2.刚性基础与扩展基础n无筋扩展基础（或刚性基础）无筋扩展基础（或刚性基础）由素混凝土、砖、毛石、灰土和三合土等抗压性由素混凝土、砖、毛石、灰土和三合土等抗压性能好、而抗弯抗剪性能差的材料砌筑而成，通常能好、而抗弯抗剪性能差的材料砌筑而成，通常由台阶的由台阶的容许宽高比容许宽高比或或刚性角刚性角控制设计。控制设计。n钢筋混凝土扩展基础（或柔性基础）钢
2、筋混凝土扩展基础（或柔性基础）当不便于采用刚性基础或采用刚性基础不经济时当不便于采用刚性基础或采用刚性基础不经济时采用钢筋混凝土材料做成的基础采用钢筋混凝土材料做成的基础，如柱下钢筋混如柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础）。凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础）。4 4 2.刚性基础与扩展基础图图2-12-1图图2.1 2.1 刚性基础构造示意刚性基础构造示意 d柱中纵向钢筋直径柱中纵向钢筋直径ooo承重墙2o21o钢筋混凝土柱bHbbHbhbhbb5 5 2.刚性基础与扩展基础n砖基础砖基础 n毛石基础毛石基础 n素混凝土基础素混凝土基础 上述基础材料都要符合强上述基础材料都要符
3、合强 度等级要求度等级要求 n灰土基础灰土基础 石灰和土（粘性土）按其石灰和土（粘性土）按其 体积比体积比3：7或或2：8构成构成 n三合土基础三合土基础 由石灰：砂：碎砖（或碎由石灰：砂：碎砖（或碎 石）按石）按1：2：41：3：6配成配成n刚性角刚性角(宽高比宽高比)：bi 任一台阶宽度任一台阶宽度(m);Hi 相应台阶高度相应台阶高度(m);tan 台阶宽高比的允许台阶宽高比的允许值，参照下述规范表格经值，参照下述规范表格经验值选用验值选用 taniiHb 刚性角的定义见图刚性角的定义见图2-12-1。限制基础刚性角的主要目的是防止。限制基础刚性角的主要目的是防止基础发生基础发生弯曲破坏
4、弯曲破坏。7 7 2.刚性基础与扩展基础基础材料基础材料 质量要求质量要求 台阶宽高比允许值台阶宽高比允许值 pk100 100pk200 200pk300 混凝土基础混凝土基础 C15混凝土混凝土 11.00 11.00 11.25 毛石混凝土基础毛石混凝土基础 C15混凝土混凝土 11.00 11.25 11.50 砖基础砖基础 砖不低于砖不低于MU10,M15砂浆砂浆 11.50 11.50 11.50 毛石基础毛石基础 M15砂浆砂浆 11.25 11.50 灰土基础灰土基础 体积比为体积比为37或或28的灰土，其的灰土，其最小干密度：粉土最小干密度：粉土1.55 t/m3；粉；粉质粘
5、土：质粘土：1.50 t/m3；粘土：；粘土：1.45 t/m3 11.25 11.50 三合土基础三合土基础 体积比为体积比为124136（石（石灰灰砂砂骨料），每层约需铺骨料），每层约需铺220mm，夯至，夯至150mm 11.50 11.20 刚性基础台阶宽高比允许值刚性基础台阶宽高比允许值8 8 2.刚性基础与扩展基础图图2.2 2.2 砖基础剖面图砖基础剖面图 （a a）“两皮一收两皮一收”砌法；（砌法；（b b）“二一间隔收二一间隔收”砌法砌法9 9 2.刚性基础与扩展基础n刚性基础的特点刚性基础的特点 稳定性好，施工简便稳定性好，施工简便 用于用于6层的民用建筑、荷载较小的桥梁基
6、础及涵层的民用建筑、荷载较小的桥梁基础及涵洞等；洞等；n刚性基础的局限性刚性基础的局限性 当基础承受荷载较大时，用料多、自重大，埋深当基础承受荷载较大时，用料多、自重大，埋深也加大也加大 10 10 2.刚性基础与扩展基础n 墙下钢筋混凝土条形基础墙下钢筋混凝土条形基础 砌体承重墙体及挡土墙、涵洞下常采用砌体承重墙体及挡土墙、涵洞下常采用 的基础形式的基础形式n 柱下钢筋混凝土独立基础柱下钢筋混凝土独立基础 建筑物中的柱、桥梁中的墩常用基础形式建筑物中的柱、桥梁中的墩常用基础形式11 11 2.刚性基础与扩展基础图图2.3 2.3 墙下钢筋混凝土扩展基础墙下钢筋混凝土扩展基础 （a a）无肋；
7、（）无肋；（b b）有肋）有肋 12 12 锥形基础边缘高不宜锥形基础边缘高不宜200mm，坡度，坡度i1:3；小于；小于250mm时可时可做成等厚板。阶梯形基础每阶高宜为做成等厚板。阶梯形基础每阶高宜为300500mm。垫层厚度一般为垫层厚度一般为100mm。底板受力钢筋最小直径不宜底板受力钢筋最小直径不宜200mm和和100mm。有垫层时混凝土的净保护层厚不宜。有垫层时混凝土的净保护层厚不宜40mm，无垫层，无垫层时不宜时不宜(12)Hab d18 18 2.刚性基础与扩展基础场地环境条件场地环境条件n若满足图示（若满足图示（b3m，a2.5m）则）则 n条形基础条形基础 n矩形基础矩形基
8、础 n不满足要求时，应进行不满足要求时，应进行地基稳定性验算地基稳定性验算 tan/5.3dbatan/5.2dbad图图2.7 2.7 土坡坡顶处基础的埋深土坡坡顶处基础的埋深当墩台、挡土墙等结构当墩台、挡土墙等结构位于较陡的土坡上，在位于较陡的土坡上，在确定基础埋深时，还应确定基础埋深时，还应考虑土坡连同结构物基考虑土坡连同结构物基础一起滑动的稳定性。础一起滑动的稳定性。当地基为倾斜土坡时，应结合实际情况，对地基容许当地基为倾斜土坡时，应结合实际情况，对地基容许承载力适当折减。承载力适当折减。20 20 2.刚性基础与扩展基础n地基由多层土组成，上好下软，基础应尽量浅埋地基由多层土组成，上
9、好下软，基础应尽量浅埋 n地基上软下好，应具体分析，进行方案比较地基上软下好，应具体分析，进行方案比较 n地基在水平方向倾斜较大时，基础埋深如图处理地基在水平方向倾斜较大时，基础埋深如图处理工程地质条件工程地质条件图图2.8 2.8 台台 阶阶 形形 过过 渡渡 处处 理理保证持力层稳定所需的最小埋置深度保证持力层稳定所需的最小埋置深度地表土的性质是不稳定的。人类和动物的活动以及植物地表土的性质是不稳定的。人类和动物的活动以及植物的生长作用，也会影响其强度和稳定，所以一般地表土的生长作用，也会影响其强度和稳定，所以一般地表土不宜作为持力层不宜作为持力层.为了保证地基和基础的稳定性，基础的为了保
10、证地基和基础的稳定性，基础的埋置深度（除岩石地基外）应在天然地面或无冲刷河底埋置深度（除岩石地基外）应在天然地面或无冲刷河底以下不小于以下不小于1m1m。在确定基础埋置深度时，还应考虑相邻建筑物的影响在确定基础埋置深度时，还应考虑相邻建筑物的影响.若基础位于较陡的岩体上，可将基础做成台阶形，但要注若基础位于较陡的岩体上，可将基础做成台阶形，但要注意岩体的稳定性。意岩体的稳定性。22 22 2.刚性基础与扩展基础 水文地质条件水文地质条件n遇水时，基底应尽量放在遇水时，基底应尽量放在地下水位以上地下水位以上 n基底低于潜水面时，要考虑基坑排水、支护和地基底低于潜水面时，要考虑基坑排水、支护和地下
11、水水质问题下水水质问题 n若遇承压水时，应验算若遇承压水时，应验算基坑的稳定性基坑的稳定性 n桥墩基础应埋置在桥墩基础应埋置在最大冲刷线下一定深度最大冲刷线下一定深度 河流的冲刷深度河流的冲刷深度 冲刷的基本概念冲刷的基本概念:洪水冲刷后，整个河床面要下降，这叫洪水冲刷后，整个河床面要下降，这叫一般冲刷一般冲刷被冲下去的深度叫被冲下去的深度叫一般冲刷深度一般冲刷深度同时由于桥墩的阻水作用，使洪水在桥墩四周冲出一同时由于桥墩的阻水作用，使洪水在桥墩四周冲出一个深坑，这叫个深坑，这叫局部冲刷局部冲刷局部冲刷原河床面一般冲刷河流的冲刷作用河流的冲刷作用 在有冲刷的河流中，为了防止桥梁墩、台基础四周和
12、在有冲刷的河流中，为了防止桥梁墩、台基础四周和基底下土层被水流掏空冲走以致倒塌，基础必须埋置在设基底下土层被水流掏空冲走以致倒塌，基础必须埋置在设计洪水的计洪水的最大冲刷线以下不小于最大冲刷线以下不小于1m1m。特别是在山区和丘陵地区的河流，更应注意考虑季节特别是在山区和丘陵地区的河流，更应注意考虑季节性洪水的冲刷作用。性洪水的冲刷作用。26 26 2.刚性基础与扩展基础图图2.9 2.9 基坑下埋藏有承压含水层的情况基坑下埋藏有承压含水层的情况2.2 2.2 水文地质条件水文地质条件有承压含水层的情况：选择基础埋深时必须考虑承压水的作用，以免在有承压含水层的情况：选择基础埋深时必须考虑承压水
13、的作用，以免在开挖基坑时被承压水冲破，引起流砂现象，控制基坑开挖深度，保证承开挖基坑时被承压水冲破，引起流砂现象，控制基坑开挖深度，保证承压含水层顶部的净水压力小于该处由基坑土产生的总覆盖压力。压含水层顶部的净水压力小于该处由基坑土产生的总覆盖压力。27 27 2.刚性基础与扩展基础n冻胀机理冻胀机理 n冻胀现象冻胀现象 n影响冻胀的因素（土类、地下水位及气温）影响冻胀的因素（土类、地下水位及气温）n冻融条件考虑冻融条件考虑 先按规范进行地基土冻胀性的划分（五类），后再进行先按规范进行地基土冻胀性的划分（五类），后再进行最小埋深最小埋深dmin的计算的计算 dmin=zd-hmax 式中式中
14、hmax 基底下允许残留冻土层的最大厚度基底下允许残留冻土层的最大厚度 zd 设计冻深设计冻深 地基冻融条件地基冻融条件当地的冻结深度当地的冻结深度 为了保证建筑物不受地基土季节性冻胀的影响，除地为了保证建筑物不受地基土季节性冻胀的影响，除地基为非冻胀性土外，基础底面应埋置在天然最大冻结线以基为非冻胀性土外，基础底面应埋置在天然最大冻结线以下一定深度。下一定深度。公桥基规公桥基规规定，当上部结构为超静定结构时，基规定，当上部结构为超静定结构时，基底应埋置在最深冻结线以下不小于底应埋置在最深冻结线以下不小于0.25m0.25m；对静定结构的；对静定结构的基础，一般也按此要求，但在冻结较深地区，为
15、了减少基基础，一般也按此要求，但在冻结较深地区，为了减少基础埋深，有些类别的冻土经计算后也可将基底置于最大冻础埋深，有些类别的冻土经计算后也可将基底置于最大冻结线以上。结线以上。29 29 2.刚性基础与扩展基础n定义：定义：地基土单位面积上承受荷载的能力称为地地基土单位面积上承受荷载的能力称为地基承载力基承载力 n三个问题三个问题 地基承载力的基本概念及基本验算地基承载力的基本概念及基本验算 影响地基承载力大小的因素影响地基承载力大小的因素 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法重点30 30 2.刚性基础与扩展基础 建筑物因地基问题引起破坏的两种主要原因：建筑物因地基问题引起破坏的两种主
16、要原因：基础过大的沉降或沉降差基础过大的沉降或沉降差 地基产生滑动破坏地基产生滑动破坏地基承载力设计原则n总总安全系数安全系数设计原则设计原则 n容许承载力设计原则，容许承载力设计原则，同时满足强度（同时满足强度（ps）条件）条件 n概率概率极限状态设计原则极限状态设计原则,uppkk为安全系数31 31 2.刚性基础与扩展基础n建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范要求要求:akakfpfp2.1maxk相应于荷载效应标准组合时基底平均压力相应于荷载效应标准组合时基底平均压力 kmax相应于荷载效应标准组合时基底边缘最大压力相应于荷载效应标准组合时基底边缘最大压力 a修正后的地基承载力特征
17、值修正后的地基承载力特征值n 公路桥涵地基与基础设计规范公路桥涵地基与基础设计规范要求要求：max基底最大压应力基底最大压应力 修正后的地基承载力容许值修正后的地基承载力容许值max32 32 2.刚性基础与扩展基础 影响因素：影响因素：n 地基土的成因与堆积年代地基土的成因与堆积年代 n 地基土的物理力学性质地基土的物理力学性质 n 地下水地下水 n 上部结构情况上部结构情况冲（洪）积土冲（洪）积土 坡积土坡积土 33 33 2.刚性基础与扩展基础确定地基承载力的常用方法：确定地基承载力的常用方法：n按土的抗剪强度指标以理论公式计算按土的抗剪强度指标以理论公式计算 n按现场载荷试验或其它原位
18、试验确定按现场载荷试验或其它原位试验确定 n按有关规范提供的承载力或经验公式确定按有关规范提供的承载力或经验公式确定 Pcr、P1/4、Pu原则：不过分严格，也不随意简化34 34 2.刚性基础与扩展基础n公式公式 n来由来由 pu地基极限承载力，按魏锡克或汉森等地基极限承载力，按魏锡克或汉森等理论公式理论公式计算计算 A与土接触的有效基底面积与土接触的有效基底面积 A 基底面积基底面积 uuuappAKAfuapkfuapAKfA35 35 2.刚性基础与扩展基础cqucNdNbNp021245tan02taneNq1cotqcNNtgNNqr1236 36 2.刚性基础与扩展基础ccccc
19、cqqqqqqrrrubgidscNbgidsqNbgidsbNp21)245(tan2tan eNqcot)1(qcNN2tan8.1cNN 37 37 2.刚性基础与扩展基础图图2.11 2.11 载荷试验示意图（堆载）载荷试验示意图（堆载）规范规定规范规定必须进行必须进行 该法优点：成果可靠该法优点：成果可靠 该法缺点：费时、耗资该法缺点：费时、耗资38 38 2.刚性基础与扩展基础39 39 2.刚性基础与扩展基础同一土层参加统计的试验点不应少于三点，符合要求后，取同一土层参加统计的试验点不应少于三点，符合要求后，取该平均值作为地基承载力特征值该平均值作为地基承载力特征值fak图图2.
20、12 2.12 按载荷试验确定地基承载力按载荷试验确定地基承载力 (a)(a)低压缩性土；（低压缩性土；（b b）高压缩性土）高压缩性土 ss00.02bp10puppp1pu40 40 2.刚性基础与扩展基础(1)钻孔，贯入器放入孔底；钻孔，贯入器放入孔底；(2)63.5kg重锤以重锤以76cm高度自由下落将贯入器击入土中高度自由下落将贯入器击入土中15cm;(3)记录记录继续打入继续打入30cm的锤击数的锤击数N标贯试验得标贯试验得标贯击数标贯击数N NN修正后得标准贯入击数修正后得标准贯入击数N查查表得：表得：承载力标准值承载力标准值 76cm15cm30cm图图2.13 2.13 标准
21、贯入器构造图标准贯入器构造图41 41 2.刚性基础与扩展基础按静力触探试验确定地基承载力按静力触探试验确定地基承载力 AQQAQpfcs比贯入阻力比贯入阻力：根据比贯入阻力查经验根据比贯入阻力查经验表格或由经验公式计算表格或由经验公式计算 确定承载力特征值确定承载力特征值 图图2.14 2.14 静力触探示意图静力触探示意图42 42 2.刚性基础与扩展基础nGB50007(建规建规)推荐的公式推荐的公式(P1/4)n 条件：荷载偏心距条件：荷载偏心距e3m,d0.5m；修正后的地基承载力特征值修正后的地基承载力特征值fa为为：fak从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定从载荷试验或其他
22、原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值的地基承载力特征值 h hb、h hd分别为基础宽度和埋分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，查规范表格深的地基承载力修正系数，查规范表格(3)(0.5)aakbdmffbdh h 44 44 2.刚性基础与扩展基础 当当b2m,d3m，且，且h/b4，则容许承载力为：，则容许承载力为：0当基础宽度当基础宽度b2m，埋深，埋深h3m时的容许承载时的容许承载力，查规范表确定（见下述步骤）力，查规范表确定（见下述步骤）k1、k2分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，查规范表系数，查规范表)3222110hkbk
23、（）（45 45 2.刚性基础与扩展基础查表确定查表确定 0 0 的步骤的步骤：定名Dr、N 查表得0 IL 定态修正？前公式粘性土Ip砂类土（粒径级配）砂类土（粒径级配）Y=0N46 46 2.刚性基础与扩展基础各种地基规范承载力公式区别：各种地基规范承载力公式区别：n建筑地基规范建筑地基规范与与公路桥涵地基规范公路桥涵地基规范的区别：的区别：前者无表，但容许制定地方性经验表格或规范；后前者无表，但容许制定地方性经验表格或规范；后者仍然保留全国统一的承载力表格者仍然保留全国统一的承载力表格 n港口工程地基规范港口工程地基规范采用极限承载力除以抗力分采用极限承载力除以抗力分项系数的方法项系数的
24、方法 1dkRfF F Fk k地基极限承载力的竖向分力标准值地基极限承载力的竖向分力标准值 R R抗力分项系数抗力分项系数47 47 2.刚性基础与扩展基础【例例 题题 1 1】n某桥梁基础，基础埋置深度某桥梁基础，基础埋置深度(一般冲刷线以下一般冲刷线以下)h5.2m，基础底面短边尺寸，基础底面短边尺寸b2.6m。地基土为一般。地基土为一般粘性土，天然孔隙比粘性土，天然孔隙比e0.85，液性指数，液性指数IL0.7，土在水面以下的重度土在水面以下的重度(饱和状态饱和状态)027kNm3。n要求按要求按公路桥涵地基规范公路桥涵地基规范：查表确定地基土的容许承载力；查表确定地基土的容许承载力；
25、计算对基础宽度、埋深修正后的地基容许承载力。计算对基础宽度、埋深修正后的地基容许承载力。48 48 2.刚性基础与扩展基础【例例 题题 2】n 某大学某大学4幢教职工住宅楼，均为幢教职工住宅楼，均为6层建筑。经岩土层建筑。经岩土工程勘察结果，该住宅楼地基分为下列工程勘察结果，该住宅楼地基分为下列4层：层：表层为人工填土，层厚表层为人工填土，层厚1.0m2.7m；第层为粉土层，层厚第层为粉土层，层厚0m2.7m；第层为粉砂层，层厚第层为粉砂层，层厚1.3m2.9m；第层为粉质粘土，层厚超过第层为粉质粘土，层厚超过6m。对此粉质粘土层进行了标准贯入试验与轻型动力对此粉质粘土层进行了标准贯入试验与轻
26、型动力触探试验等原位测试，并取原状土进行了物理力触探试验等原位测试，并取原状土进行了物理力学性试验。有关试验数据如下表所示学性试验。有关试验数据如下表所示 n要求：计算此粉质粘土的地基承载力。要求：计算此粉质粘土的地基承载力。49 49 2.刚性基础与扩展基础 测试项目测试项目 数数 据据 样本数样本数n 平均值平均值 标准贯入试标准贯入试验验N 8.3，11.7，12.0，10.5，10.2，7.2 6 9.98 轻型触探试轻型触探试验验N10 26，56，49，39，53，47，45，43，72，26，33，37，33，35，49 15 42.9 孔隙比孔隙比e 0.466，0.602，0
27、.773，0.796，0.671，0.808 6 0.716 液性指数液性指数IL 0.47，0.58，0.72，0.78，0.66，0.76 6 0.66 50 50 2.刚性基础与扩展基础方方 法法 依依 据据 fak或或fa(kPa)标准贯入试验标准贯入试验 修正后的锤击数修正后的锤击数N=6.83 186 轻型动力触探试验轻型动力触探试验 修正后的锤击数修正后的锤击数N10=23 172 物理性试验指标物理性试验指标 e=0.716,IL=0.66 194 理论公式理论公式 k=20，ck=8 kPa fa=276.3 51 51 2.刚性基础与扩展基础52 52 2.刚性基础与扩展基
28、础 akfpakkkkfAAdFAGFp0dfFAGak 要求：要求：53 53 2.刚性基础与扩展基础 方形基础方形基础 矩形基础矩形基础 （需先选定（需先选定b或或l，一般取，一般取l/b 1.02.0）条形基础条形基础 沿长度方向取沿长度方向取l m计算，则：计算，则：dfFAAGKk dfFAlbGKk dfFAbak0154 54 2.刚性基础与扩展基础n 偏心受荷基础偏心受荷基础)0(62.1minmaxkaaakplefpfp或)661minmaxminmaxlebeAGFpWMWMAGFpxykkkkyykxxkkkkk（或Wx、Wy基底对基底对x和和y轴的截面抵抗矩，轴的截面
29、抵抗矩，m3 ex、ey荷载对荷载对x轴和轴和y轴的偏心距，轴的偏心距，m 要求：要求：图图2.16 2.16 偏心荷载作用下的基础偏心荷载作用下的基础GkxlbpypkminkmaxMkQkFkd偏心竖直力作用在任意点偏心竖直力作用在任意点基底应力分布图基底应力分布图bk maxpkminpbkmaxpe6be 6be bd0e kpkGkFkGkFkMkkGF 大偏心荷载大偏心荷载 （el/6）kkkkkmax2()2()33()2FGFGplb abe讨论讨论:对公路桥梁，一般由顺桥向控制基底应力计算。对公路桥梁，一般由顺桥向控制基底应力计算。但对通航河流或河流中有漂流物时，应计算撞击力
30、但对通航河流或河流中有漂流物时，应计算撞击力在横桥向产生的基底应力，并与顺桥向基底应力比在横桥向产生的基底应力，并与顺桥向基底应力比较，取其大者控制设计。较，取其大者控制设计。对于曲线桥，计算基底应力时，应按下式计算对于曲线桥，计算基底应力时，应按下式计算：maxmin ykkkxkxyMFGMpAWWmax3kkFGpbamin0p58 58 2.刚性基础与扩展基础 先按中心荷载作用下的公式预估先按中心荷载作用下的公式预估A中中 取取A偏偏=（1.11.4）A中中 据据A偏偏初选边长初选边长l和和b 验算偏心距验算偏心距e和基底边缘最大压力和基底边缘最大压力 调整调整l 和和b 59 59
31、2.刚性基础与扩展基础【例例2.1】柱截面柱截面300mm400mm，作用在柱底，作用在柱底的荷载标准值：中心垂直荷载的荷载标准值：中心垂直荷载700kN，力矩，力矩80kNm，水平荷载，水平荷载13kN。其他参数见图。其他参数见图2.17。试根据持力层地基承载力确定基础底面尺寸。试根据持力层地基承载力确定基础底面尺寸。60 60 2.刚性基础与扩展基础图图2.17 2.17 例例 题题 题题 图图61 61 2.刚性基础与扩展基础【解解】求地基承载力特征值求地基承载力特征值 根据粘性土根据粘性土e0.7，IL0.78,查规范表得：查规范表得：b0.3，d1.6。持力层承载力特征值持力层承载力
32、特征值fa(先不考虑对基础宽度进行先不考虑对基础宽度进行修正修正)：(0.5)226 1.6 17.5(1.0 0.5)240aakd maffdkPh62 62 2.刚性基础与扩展基础 初步选择基底尺寸初步选择基底尺寸 计算基础和回填土重计算基础和回填土重Gk时的基础埋深时的基础埋深 d=1/2(1.0+1.3)=1.15m 由公式：由公式：由于偏心不大，基础底面积按由于偏心不大，基础底面积按20%增大，即增大，即 初步选择基底尺寸初步选择基底尺寸 A=lb=2.41.6=3.84m2(3.88m2)，且，且 b=1.6m3m，不需再对，不需再对fa进行修正。进行修正。207003.2324
33、0201.15Am201.21.2 3.23 3.88AAm63 63 2.刚性基础与扩展基础 验算持力层地基承载力验算持力层地基承载力 基础和回填土重基础和回填土重 偏心距偏心距 满足。满足。kNAdGGk3.8884.315.120aakkkfkPAGFp3.2050),24.06/(11.03.887006.01380minpmlmGFMekkkk即64 64 2.刚性基础与扩展基础基底最大压应力基底最大压应力：（满足）（满足）最后，确定该柱基础底面长最后，确定该柱基础底面长l=2.4m，宽，宽b=1.6m。max670088.36 0.11(1)(1)3.842.4 2621.2288
34、kkkaaaFGepAlkPfkP65 65 2.刚性基础与扩展基础传递到软弱下卧层顶面处的附加应力传递到软弱下卧层顶面处的附加应力与与自自重应力重应力之和不超过软弱下卧层的承载力，即：之和不超过软弱下卧层的承载力，即：pz软弱下卧层顶面处的软弱下卧层顶面处的附加应力值附加应力值 pcz软弱下卧层顶面处土的软弱下卧层顶面处土的自重应力值自重应力值 fa软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基 承载力特征值承载力特征值 azczzfpp66 66 2.刚性基础与扩展基础图图2.18 2.18 软弱下卧层顶面附加应力计算软弱下卧层顶面附加应力计算P Pz z计算计算压力
35、扩散角法压力扩散角法()(2 tan)(2 tan)kmzlb pdplzbztan2)(zbdpbpmkz矩形基础矩形基础：条形基础：条形基础：地基压力扩散角，查地基压力扩散角，查规范表确定规范表确定tanztanzmd0kmppddzczpczp 线p pk k相应于荷载组合时基底平均应力相应于荷载组合时基底平均应力软 弱 下 卧 层kcppzpb持 力 层zd土自重应力线软弱下卧层附加应力线A1(h+z）2hp0=-2hhzP069 69 2.刚性基础与扩展基础【例例2.22.2】图中柱基础荷载标准值图中柱基础荷载标准值，若基础底面寸，若基础底面寸，。试根据图中资试根据图中资料验算基础底
36、面是否满足地基承载力要求。料验算基础底面是否满足地基承载力要求。mkNMkNFKk140,11003.6m2.6mlb70 70 2.刚性基础与扩展基础图图2.19 2.19 例题题图例题题图71 71 2.刚性基础与扩展基础n 抗水平滑动的稳定性验算抗水平滑动的稳定性验算n 整体滑动稳定验算整体滑动稳定验算图图2.20 2.20 地基抗水平滑动地基抗水平滑动图图2.21 2.21 贯入软土层深处的圆弧滑动面贯入软土层深处的圆弧滑动面HfGFK)(安全系数：安全系数：基础倾覆稳定性验算基础倾覆稳定性验算 基础稳定性验算基础稳定性验算 基础滑动稳定性验算基础滑动稳定性验算地基稳定性验算地基稳定性
37、验算（整体滑动）地基稳定性验算要求地基稳定性验算要求 HfGFK)(0eyK 抗水平滑动抗水平滑动 抗倾覆抗倾覆 整体滑动稳定性整体滑动稳定性RsMKM 斜坡上的基础斜坡上的基础1.2 1.41.5(1.11.3)1.2(1.3)基础滑动稳定性验算基础滑动稳定性验算 基础在水平推力作用下沿基础底面滑动的可能性基础在水平推力作用下沿基础底面滑动的可能性即基础抗滑动安全度的大小，可用基底与土之间的摩即基础抗滑动安全度的大小，可用基底与土之间的摩擦阻力和水平推力的比值擦阻力和水平推力的比值K K来表示，来表示，K K称为抗滑动稳定称为抗滑动稳定系数。即系数。即 KcKc为抗滑动稳定系数必须大于规范规
38、定的设计为抗滑动稳定系数必须大于规范规定的设计容许值，一般根据荷载性质，容许值，一般根据荷载性质，Kc1.2Kc1.21.41.4。HfGFK)(安全系数：安全系数：75 75 2.刚性基础与扩展基础n 抗水平滑动的稳定性验算抗水平滑动的稳定性验算图图2.20 2.20 地基抗水平滑动地基抗水平滑动基础倾覆稳定性验算基础倾覆稳定性验算 基础倾覆稳定性与合力的偏心距有关。合力偏基础倾覆稳定性与合力的偏心距有关。合力偏心距愈大，则基础抗倾覆的安全储备愈小，如下图心距愈大，则基础抗倾覆的安全储备愈小，如下图所示，因此，在设计时，可以用限制合力偏心距所示，因此，在设计时，可以用限制合力偏心距e e0
39、0来保证基础的倾覆稳定性。来保证基础的倾覆稳定性。00eyKiiiiiPhTePe0K0K0为抗倾覆稳定系数为抗倾覆稳定系数,一般对主要荷载一般对主要荷载组合组合K01.5K01.5，在各种附加荷载组合在各种附加荷载组合时，时，K01.1K01.11.31.3。e2p1e1p2p1T1T2e0ye0yN1h1h2ye0Aooe0ya)b）c)基础倾覆稳定性验算基础倾覆稳定性计算基础倾覆稳定性计算a)hi斜坡上的基础tgdba5.3条形基础条形基础矩形基础矩形基础tgdba5.2地 面dab基础抗倾覆措施基础抗倾覆措施 地基稳定性验算地基稳定性验算 位于软土地基上较高的桥台需验算桥台沿滑位于软土
40、地基上较高的桥台需验算桥台沿滑裂曲面滑动的稳定性，基底下地基如在不深处有软裂曲面滑动的稳定性，基底下地基如在不深处有软弱夹层时，在台后土推力作用下，基础也有可能沿弱夹层时，在台后土推力作用下，基础也有可能沿软弱夹层土的层面滑动；在较陡的土质斜坡上的桥软弱夹层土的层面滑动；在较陡的土质斜坡上的桥台、挡土墙也有滑动的可能。台、挡土墙也有滑动的可能。2.刚性基础与扩展基础n刚性（无筋扩展基础）基础设计刚性（无筋扩展基础）基础设计 刚性（无筋扩展基础）基础设计刚性（无筋扩展基础）基础设计 三合土三合土砖砖灰土灰土混凝土混凝土毛石混凝土毛石混凝土无筋扩展无筋扩展 基础基础无筋扩展基础砖基础灰土基础混凝土
41、基础砌石基础002tanbbH确定基础高度 设计内容设计内容:确定基础高度确定基础高度2.刚性基础与扩展基础 确定确定基础高度基础高度：抗抗 剪剪 （墙下条基）（墙下条基）抗抗 冲冲 切切 （独立基础）（独立基础）配配 筋：筋：抗抗 弯弯 基底净反力基底净反力p pj j:仅由基础顶面标高以上部分荷载仅由基础顶面标高以上部分荷载所产生的地基反力为地基净反力。所产生的地基反力为地基净反力。基底反力基底反力:由作用于基础上的总荷载（包括墙或由作用于基础上的总荷载（包括墙或柱传下的荷载及基础自重）除以基底面积。柱传下的荷载及基础自重）除以基底面积。87 87 图图2.22 2.22 墙下钢筋混凝土条
42、基受力墙下钢筋混凝土条基受力V 图M 图n 墙下钢筋混凝土条形基础墙下钢筋混凝土条形基础条形基础条形基础 墙墙 下下柱柱 下下加肋加肋不加肋不加肋加肋加肋加 肋不加肋平面斜面 钢筋混凝土条形基础钢筋混凝土条形基础89 轴心荷载下基础结构设计轴心荷载下基础结构设计 (1)地基净反力地基净反力pj 仅由基顶荷载设计值所产生仅由基顶荷载设计值所产生的地基反力，沿墙长取的地基反力，沿墙长取1m计算计算图图2.22 2.22 墙下钢筋混凝土条基受力墙下钢筋混凝土条基受力bFlbFpj p pj j作用下，图中作用下，图中-截面弯矩与剪截面弯矩与剪力力：21121apMapVjjV 图M 图90 90 2
43、.刚性基础与扩展基础 (2)(2)基础底板高度基础底板高度 由于基础内不配箍筋和弯筋，故基础底板高度由砼的由于基础内不配箍筋和弯筋，故基础底板高度由砼的抗剪切条件确定：抗剪切条件确定：hfVhhfVthth7.07.000或 ft砼轴心抗拉强度设计值砼轴心抗拉强度设计值 h截面高度影响系数截面高度影响系数ImaxminI(2)()2()jjjaVba papbVap偏心不偏心地 面bFMamaxjpminjp22IImaxmin23jjjaaMppp（-）弯弯 矩矩 (3)(3)基础底板配筋基础底板配筋 21121apMapVjj92 92 每米墙长的受力钢筋截面面积：每米墙长的受力钢筋截面面
44、积：fy 钢筋抗拉强度设计值；钢筋抗拉强度设计值；h0基础有效高度基础有效高度,0.9h0为截面内力臂的近似值。为截面内力臂的近似值。ysfhMA09.0配配 筋筋93 93 2.刚性基础与扩展基础图图2.23 2.23 墙下钢筋混凝土条形基础的验算截面墙下钢筋混凝土条形基础的验算截面Imaxmin(2)2jjaVba papb基础高度验算基础高度验算 验算截面处的剪力验算截面处的剪力：a验算截面验算截面-距基础边缘距离距基础边缘距离n确定剪力后，基础有效高度确定剪力后，基础有效高度h0由混凝土抗剪条件确定由混凝土抗剪条件确定。基础底板配筋基础底板配筋 由验算截面处的弯矩由验算截面处的弯矩M决
45、定决定22IImaxmin()23jjaaMppp p计算截面的地基净反力计算截面的地基净反力n确定弯矩后，可计算确定弯矩后，可计算基础底板的配筋面积。基础底板的配筋面积。偏心偏心 荷载荷载 MM1ppjmaxjmin1jmaxpppjminpFFb1ahobhobaMM1ppjmaxjmin1jmaxpppjminpFFb1ahobhoba94 94 2.刚性基础与扩展基础n 柱下钢筋混凝土独立基础柱下钢筋混凝土独立基础图图2.24 2.24 冲切破坏示意图冲切破坏示意图现浇现浇预制预制台阶形台阶形锥形锥形高杯口高杯口低杯口低杯口双肢双肢单肢单肢独立基础独立基础 钢筋混凝土独立基础现浇基础
46、台阶型 锥型 预制基础 单肢双肢低杯口基础高杯口基础（a）冲切破坏检算确定基础高度确定基础高度45lF99 99 基础底板厚度基础底板厚度由抗冲切验算定由抗冲切验算定 中心中心荷载作用荷载作用：图图2.24 2.24 冲切破坏示意图冲切破坏示意图07.0hafFmthplFj地基净反力设计值，地基净反力设计值，Fj=PjAl 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 偏心偏心荷载作用时，将上式中的荷载作用时，将上式中的Pj换成换成Pjmax则可。则可。2/)(btmaaaAl Al 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 Al 的计算的计算20
47、0()()2222ccllblbAhbh 02btaahl0()22clllAhb02btaahbal2/)(btmaaa102 102 2.刚性基础与扩展基础基础底板配筋基础底板配筋由抗弯验算定由抗弯验算定轴心或偏心荷载作用下，轴心或偏心荷载作用下，对矩形基础，当满足：对矩形基础，当满足：台阶宽高比台阶宽高比2.5 偏心距偏心距el/6 图图2.25 2.25 矩形基础底板计算矩形基础底板计算2I1maxImaxI2Imaxmin1(2)()()121(2)()48jjjjMalapppp lMlabbpp（）求出求出M后，由此可计算底板长、后，由此可计算底板长、短边方向受力钢筋面积短边方向
48、受力钢筋面积As和和As。n 柱下钢筋混凝土独立基础柱下钢筋混凝土独立基础103 103 2.刚性基础与扩展基础要求要求 s s s地基变形特征值地基变形特征值，包括：包括：沉降量、沉降差、倾沉降量、沉降差、倾 斜、局部倾斜。斜、局部倾斜。按土力学中的方法计算按土力学中的方法计算 s相应的允许地基变形特征值，根据建筑物的结相应的允许地基变形特征值，根据建筑物的结构特征、使用条件和地基土的类别查规范确定构特征、使用条件和地基土的类别查规范确定n 基本概念基本概念104 104 2.刚性基础与扩展基础 地基变地基变形指标形指标图图 例例计算方法计算方法结构特点结构特点沉沉 降降 量量s1基础中点基
49、础中点沉降值沉降值单层排架单层排架结构柱基结构柱基 沉沉 降降 差差两相邻独两相邻独立基础沉立基础沉降量之差降量之差 s=s1 s2框架结构框架结构105 105 2.刚性基础与扩展基础bss21tanlss21tan 地基地基变形变形指标指标图图 例例计算方法计算方法结构特点结构特点倾倾 斜斜高耸结构以高耸结构以及长高比很及长高比很小的高层建小的高层建筑筑局局 部部 倾倾 斜斜砌体承重结砌体承重结构构 106 106 2.刚性基础与扩展基础建筑物的地基变形允许值建筑物的地基变形允许值变形特征 地基土类别 中、低压缩性土 高压缩性土 砌体承重结构基础的局部倾斜结构 0.002 0.003 工业
50、与民用建筑相邻柱基的沉降差 1.框架结构 2.砌体墙填充的边排柱 3.当基础不均匀沉降时不产生附加应力的结构 0.002 L 0.0007 L 0.005 L 0.003 L 0.001 L 0.005 L 单排排架结构（柱距为6m）柱基沉降量（mm）(120)200 桥式吊车轨面的倾斜（按不调整轨道考虑）纵向 横向 0.004 0.003 多层和高层建筑的整体倾斜 Hg 24 24Hg 60 60Hg 100 Hg 100 0.004 0.003 0.0025 0.002 提体型简单的高层建筑基础的平均沉降量(mm)200 高耸结构基础的倾斜 Hg 20 20Hg 50 50Hg 100 1
