天然地基上的浅基础设计Word格式文档下载.docx

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这种基础主要是柱下基础，其构造形式如图8-1所示，轴心受压柱下基础的底面形状为正方形。

而偏心受压柱下基础的底面图8-1　　钢筋混凝土独立基础

形状为矩形。

（a）台阶形基础；

（b）锥形基础；

（c）杯口形基础

2.钢筋混凝土条形基础

（1）墙下钢筋混凝土条形基础

其横截面根据受力条件可以分为不带肋和带肋两种。

若地基不均匀，为了加强基础的整体性和抗弯能力，可以采用有肋的墙下钢筋混凝土条形基础，肋部配置足够的纵向钢筋和箍筋。

（2）柱下钢筋混凝土条形基础

当地基承载力较低且柱下钢筋混凝土独立基础的底面积不能承受上部结构荷载的作用，常将若干柱基连成一条构成柱下条形基础（图8-4）。

图8-2不带肋墙下钢筋混凝土条形基础图8-3带肋墙下钢筋混凝上条形基础

（3）交叉钢筋混凝土条形基础

当单向条形基础的底面仍不能承受上部结构荷载的作用，可以将纵横柱基础均连在—起，成为十字交叉条形基础（图8-5）。

交叉条形基础可承担10层以下的民用建筑。

图8-4单向条形基础图8-5交叉条形基础

3.筏板基础

当地基承载力低，而上部结构的荷重又较大，以致交叉条形基础仍不能提供足够的底面积来满足地基承载力的要求时，可采用钢筋混凝土筏板基础。

筏板基础分为平板式和梁板式两种类型。

4.箱形基础

当地基承载力较低，上部结构荷载较大时采用交叉条形基础无法满足承载力要求，又不宜采用桩基时，可采用箱形基础。

图8-6筏板基础

（a）、（b）平板式；

（c）、（d）梁板式

箱形基础通常如图8-7（a）所示。

为了加大底板刚度，也可采用“套箱式”箱形基础，如图8-7（b）。

箱形基础具有比筏板基础更大的抗弯刚度，可视作绝对刚性基础。

图8-7箱形基础

（a）常规式；

（b）套箱式

在地基中引起的附加应力，故又称之为补偿基础。

在实际工作中，采用何种形式的浅基础，应根据建筑物的工程地质条件、技术经济和施工条件等因素加以综合确定。

一般遵循刚性基础→柱下独立基础、柱下条形基础→交叉条形基础→筏板基础→箱形基础的顺序来选择基础形式。

当然，在选择过程中应尽量做到经济、合理。

第二节浅基础的计算

一、地基基础设计等级

建筑物的安全和正常使用，不仅取决于上部结构的安全储备，更重要的是要求地基基础有一定的安全度。

《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度，将地基基础设计等级分为甲、乙、丙三个设计等级（《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）表3.0.1）。

二、对地基基础设计的要求

（1）所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定；

（2）设计等级为甲级、乙级的建筑物均应按地基变形设计；

（3）《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）表3．0．2所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算，但果如有下列情况之一时，仍应做变形验算：

1）地基承载力特征值小于130kPa，且体形复杂的建筑；

2）在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，可能引起地基产生过大的不均匀沉降时；

3）软弱地基上的建筑存在偏心荷载时；

4）相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；

5）地基内有厚度较大或厚薄不均匀的填土，其自重固结未完成时。

（4）对经常受水平荷载作用的高层建筑和高耸结构和挡土墙等，以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物，尚应验算其稳定性；

（5）基坑工程应进行稳定性验算；

（6）当地下水埋藏较浅，建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时，尚应进行抗浮验算。

三、地基承载力计算

1．地基承载力的确定方法

地基承载力的计算是地基基础设计计算的关键,地基承载力的确定方法详见第7章。

2．承载力计算的有关规定

基础底面的压力，应符合下式要求：

轴心荷载P≤（8-1）

偏心荷载Pmax≤1.2（8-2）

（Pmax+Pmin）/2≤（8-3）

式中P—相应于荷载效应标准组合时，地基底面处的平均压力，kPa；

—修正后地基承载力特征值，kPa；

Pmax、Pmin—相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最大值、最小值，kPa。

四、基础埋置深度及底面尺寸的确定

1.基础埋置深度

基础的埋置深度一般是指室外设计地面至基础底面的距离。

设计浅基础时，一般先确定基础埋置深度d。

基础埋置深度，应按下列条件确定　：

（1）建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地下设施，基础的形式与构造；

（2）作用在地基上的荷载大小和性质；

（3）工程地质和水文地质条件；

（4）相邻建筑物的基础埋深　；

（5）地基土冻胀和融陷的影响。

为了保护基础不受人类和生物活动的影响，基础的最小埋深为0.5m,基础顶面至少低于设计地面0.1m，还要便于建筑物周围排水沟的布置。

2.基础底面尺寸的确定

在确定基础埋深后，初步选择底面尺寸，求得基底以下持力层的承载力设计值，再按式（8-1）验算并调整尺寸直至满足下式要求为止。

基底平均压力设计值按下式计算

（8-4）

式中F—上部结构传至基础顶面的竖向力设计值，kPa；

G—基础自重设计值和基础上的土重标准值，kPa；

对一般实体基础，可近似地取（为基础及回填土的平均重度，可取=20kN/m3），但在地下水位以下部分应扣去浮力；

A—基础底面面积，m2。

由于式（8-1）、（8-4）中的P和都与基底尺寸有关，所以只有预选尺寸并通过反复试算修改尺寸才能取得满意的结果。

以下分两种情况予以说明。

（1）对轴心荷载作用下的基础，将式（8-4）代入式（8-1），可得：

≥（8-5）

对条形基础，F为基础每米长度上的外荷载（kN/m），此时，沿基础长度方向取单位长度（1m）计算，故上式可改写为

b≥（8-6）

（2）对偏心荷载作用下的基础，基础底面边缘最大压力设计值pmax与最小压力设计值pmin按偏心受压公式计算有

（8-8）

式中M—作用于基础底面的力矩设计值，kPa；

A—基础底面面积，一般有A=b·

，m2；

—垂直于力矩作用方向的基础底面边长，m；

b—力矩作用方向的基础底面边长，m。

偏心荷载的偏心距

若荷载偏心,通常要求偏心距e应满足下式：

（8-9）

偏心荷载作用下，基础底面受力不均匀，需加大基础底面的面积，通常采用逐次渐近试算法进行计算。

先按中心荷载作用下的公式（8-5），初算基础底面积A1，再加大基础底面积10%～40%，计算出Pmax、Pmin，代入（8-2）、（8-3）进行验算，直到满足要求为止。

五、软弱下卧层承载力验算

土层一般是成层的，其承载力随深度而增加，而外荷载引起的附加应力则随深度而衰减，因此，一般情况下只要基底持力层承载力满足设计要求即可以了。

但也有不少情况，持力层不厚，在持力层以下受力层范围内存在软弱土层（即软弱下卧层），软弱下卧层的承载力比持力层小得多。

如我国沿海地区表层“硬壳层”下有很厚一层（厚度在20m左右）软弱的淤泥质土层，这时，只满足持力层承载力的要求是不够图8-8软弱下卧层顶面附加应力计算

的，还须验算软弱下卧层的承载力。

要求传递到软弱下卧层顶面的附加应力和土的自重应力之和不超过软弱下卧层的承载力设计值，即:

≤（8-10）

式中软弱下卧层顶面处的附加应力设计值，kPa；

软弱下卧层顶面处的自重应力标准值，kPa；

软弱下卧层顶面处经深宽修正后的地基承载力设计值，kPa。

当上层土与软弱下卧层的压缩模量比值大于或等于3时，用均匀的半无限直线变形体理论计算的土中附加应力的误差太大，应该按双层地基理论计算。

在实用上．还是按照简单的应力扩散角原理计算，如图8-8所示，作用在基础底面处的附加应力以扩散角θ向下传递均匀地分布在软弱下卧层上。

根据扩散后作用在下卧层顶面处的合力与扩散前在基底处的合力相等的条件，即：

　　　　　　　　　　（8-11）

矩形基础：

　（8-12）

条形基础：

（8-13）

式中b，—分别为基础的宽度（m）和长度（m），若为条形基础，取lm，长度方向应力不扩散；

—基础底面处土的自重应力，kPa；

—基础底面到软弱下卧层顶面的距离，m；

—地基应力扩散角，可按表8-1采用。

表8-1地基应力扩散角θ

Es1/Es2

Z/b

0.25

0.50

3

5

10

6°

10°

20°

23°

25°

30°

注：

1.Esl为上层土压缩模量；

Es2为下层土压缩模量。

2.z<

0.25b时取θ=0°

，必要时宜用试验确定；

z>

0.5b时θ值不变；

从上式可见表层若有“硬壳”能起到应力扩散的作用，因此，当存在软弱下卧层时，基础应尽量浅埋，以增加基底到软弱下卧层顶面的距离。

六、地基变形计算

软土地基上建造房屋，在强度和变形两个条件中，变形条件显得比较重要。

地基在荷载或其他因素的作用下必将发生变形（均匀沉降或不均匀沉降），变形过大时可能危害到建筑物结构的安全，或影响建筑物的正常使用。

为防止建筑物因地基变形或不均匀沉降造成建筑物的开裂与损坏不能正常使用，必须对地基的变形特性及不均匀沉降加以控制。

对于较为次要的建筑物以及《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）表3．0．2所列范围内设计等级为丙级的建筑物，按地基承载力设计值计算时，已满足地基变形的要求可不进行沉降计算。

设计等级为甲级、乙级的建筑物及《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）表3．0．2所列范围以外的丙级建筑，除必须进行地基承载力的计算外，还应进行地基变形的验算，须确保地基的变形值S在容许的范围内，即：

S≤[S]（8-14）

式中[S]—地基的容许变形值。

它是根据建筑物的结构特点、使用条件和地基土的类型而确定的。

地基容许变形值按变形特征可分以下几种：

（1）沉降量—独立基础或刚性特大的基础中心的沉降量；

（2）沉降差—相邻两个柱基的沉降量之差；

（3）倾斜—沿倾斜方向基础两端点的沉降差与其距离的比值；

（4）局部倾斜—砖石承重结构沿纵墙6-10m内基础两点的沉降差与其距离的比值；

（5）平均沉降——由三个以上独立基础（或条形基础的几个地方）的沉降量按基底面积加权所得沉降；

（6）相对弯曲——砖石承重结构和基础板的弯曲部分的矢高与其长度之比值。

地基变形允许值[S]的确定涉及的因素很多，它除了要考虑各类建筑物对地基不均匀沉降反应的敏感性以及结构强度储备等有关情况外，还与建筑物的具