建筑基礎(chǔ)基本知識(shí)及地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)培訓(xùn)講義(47頁)

1、所有建筑物都是修建在地表上，建筑物上部結(jié)構(gòu)的荷載通過下部結(jié)構(gòu)最終都會(huì)傳到地表的土層或巖層上，這部分起支撐作用的土體或巖體就是地基。將建筑物所承受的各種作用傳遞到地基上的下部承重結(jié)構(gòu)稱為基礎(chǔ)。基礎(chǔ)底面離地面的深度稱為基礎(chǔ)的埋置深度。 建筑基礎(chǔ)建筑基礎(chǔ)由室外設(shè)計(jì)地面到基礎(chǔ)底面的距離，叫做基礎(chǔ)的埋置深度。圖12.1為基礎(chǔ)的埋置深度?；A(chǔ)的埋深大于5m時(shí)，稱為深基礎(chǔ)?；A(chǔ)的埋深不超過5m時(shí)，稱為淺基礎(chǔ)。影響基礎(chǔ)埋置深度的因素主要包括：（1）工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件。（2）建筑物的用途和基礎(chǔ)構(gòu)造。（3）作用在地基上的荷載大小和性質(zhì)。第一節(jié)第一節(jié) 基礎(chǔ)的埋置深度基礎(chǔ)的埋置深度（4）地基土的凍結(jié)深度和地基土的

2、濕陷地基土凍脹時(shí)，會(huì)使基礎(chǔ)隆起，冰凍消失又會(huì)使基礎(chǔ)下陷，久而久之，基礎(chǔ)就會(huì)被破壞?；A(chǔ)最好深埋在冰凍線以下200mm。濕陷性黃土性地基遇水會(huì)使基礎(chǔ)下沉，因此基礎(chǔ)應(yīng)埋置深一些，避免被地表水浸濕。（5）相鄰建筑的基礎(chǔ)埋深基礎(chǔ)埋深最好小于原有建筑的基礎(chǔ)埋深。當(dāng)基礎(chǔ)深于原有建筑基礎(chǔ)時(shí)，則新舊基礎(chǔ)間的凈距一般為相鄰基礎(chǔ)底面高差的12倍。圖12.1 基礎(chǔ)的埋置深度 基礎(chǔ)按其埋置深度不同，可分為淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)?；A(chǔ)按受力特點(diǎn)分有剛性基礎(chǔ)和柔性基礎(chǔ)；按其使用材料分有磚基礎(chǔ)、毛石基礎(chǔ)、混凝土基礎(chǔ)、鋼筋混凝土基礎(chǔ)等；按構(gòu)造形式分有條形基礎(chǔ)、獨(dú)立基礎(chǔ)、整片基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)等。第二節(jié)第二節(jié) 基礎(chǔ)的類型與構(gòu)造基礎(chǔ)的類型與構(gòu)

3、造 無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)系指由磚、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料組成的墻下條形基礎(chǔ)或柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，如圖12.1所示。這些材料都是脆性材料，有較好的抗壓性能，但抗拉、抗剪強(qiáng)度往往很低。一、一、 無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)為保證基礎(chǔ)的安全，必須限制基礎(chǔ)內(nèi)的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力不超過基礎(chǔ)材料強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，通過基礎(chǔ)構(gòu)造的限制來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，即基礎(chǔ)的外伸寬度與基礎(chǔ)高度的比值應(yīng)小于規(guī)范規(guī)定的臺(tái)階寬高比的允許值。由于此類基礎(chǔ)幾乎不可能發(fā)生撓曲變形，所以常稱為剛性基礎(chǔ)或剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)。無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)可用于6層和6層以下（三合土基礎(chǔ)不宜超過4層）的民用建筑和輕型廠房。磚基礎(chǔ)一般做成臺(tái)階式，此階梯稱為“大放

4、腳”，大放腳的砌筑方式有兩種：“二皮一收”和 “二、一間隔收”砌法。墊層每邊伸出基礎(chǔ)底面50mm，厚度不宜小于100mm，如圖12.3所示。圖12.1 無筋擴(kuò)展基礎(chǔ) （a）磚基礎(chǔ)；（b）毛石基礎(chǔ)；（c）灰土基礎(chǔ)；（d）毛石混凝土基礎(chǔ)、混凝土基礎(chǔ) 圖12.3 基礎(chǔ)大放腳形式 （a）“二皮一收”砌法；（b）“二、一間隔收”砌法擴(kuò)展基礎(chǔ)是指柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)和墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，見圖12.4。這種基礎(chǔ)抗彎和抗剪性能良好，特別適用于“寬基淺埋”或有地下水時(shí)。由于擴(kuò)展基礎(chǔ)有較好的抗彎能力，通常被看作柔性基礎(chǔ)。這種基礎(chǔ)能發(fā)揮鋼筋的抗彎性能及混凝土抗壓性能，適用范圍廣。 二、二、 擴(kuò)展基礎(chǔ)擴(kuò)展基礎(chǔ)擴(kuò)

5、展基礎(chǔ)應(yīng)滿足以下構(gòu)造要求：(1)錐形基礎(chǔ)的邊緣高度不宜小于200mm；階梯形基礎(chǔ)的每階高度宜為300500mm。(2)墊層的厚度不宜小于70mm；墊層混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)為C10。(3)擴(kuò)展基礎(chǔ)底板受力鋼筋的最小直徑不宜小于10mm；間距不宜大于200mm，也不宜小于100mm。(4)鋼筋混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)小于C20。(5)當(dāng)柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)的邊長和墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)的寬度大于或等于2.5m時(shí)，底板受力鋼筋的長度可取邊長或?qū)挾鹊?.9倍，并宜交錯(cuò)布置，如圖12.5(a)。(6)鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)底板在T形及十字形交接處，底板橫向受力鋼筋僅沿一個(gè)主要受力方向通長布置，另一個(gè)方向的橫向受力鋼

6、筋可布置到主要受力方向底板寬度的14處，如圖12.5(b)。在拐角處底板橫向受力鋼筋應(yīng)沿兩個(gè)方向布置，如圖12.5(c)。圖12.4 擴(kuò)展基礎(chǔ) （a）鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)；（b）現(xiàn)澆獨(dú)立基礎(chǔ)；（c）預(yù)制杯形基礎(chǔ)圖12.5 擴(kuò)展基礎(chǔ)底板受力鋼筋布置示意圖當(dāng)上部結(jié)構(gòu)荷載較大、地基土的承載力較低時(shí)，采用無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)或擴(kuò)展基礎(chǔ)往往不能滿足地基強(qiáng)度和變形的要求。為增加基礎(chǔ)剛度,防止由于過大的不均勻沉降引起的上部結(jié)構(gòu)的開裂和損壞，常采用柱下條形基礎(chǔ)。根據(jù)剛度的需要，柱下條形基礎(chǔ)可沿縱向設(shè)置，也可沿縱橫向設(shè)置而形成雙向條形基礎(chǔ)，稱為交梁基礎(chǔ)，如圖12.7所示。如果柱網(wǎng)下的地基土較軟弱，土的壓縮性或柱荷載的分布

7、沿兩個(gè)柱列方向都很不均勻，則可采用交梁基礎(chǔ)。該基礎(chǔ)形式多用于框架結(jié)構(gòu)。三、柱下條形基礎(chǔ)三、柱下條形基礎(chǔ)構(gòu)造要求：柱下條形基礎(chǔ)梁的高度宜為柱距的1418。翼板厚度不應(yīng)小于200mm。當(dāng)翼板厚度大于250mm時(shí)，宜采用變厚度翼板，其坡度宜小于或等于1 3。柱下條形基礎(chǔ)的兩端宜向外伸出，其長度宜為第一跨度的0.25倍；既可增大基礎(chǔ)底面積，又可使基底反力分布比較均勻、基礎(chǔ)內(nèi)力分布比較合理。現(xiàn)澆柱與條形基礎(chǔ)梁的交接處，其平面尺寸不應(yīng)小于圖12.8的規(guī)定。條形基礎(chǔ)梁頂部和底部的縱向受力鋼筋除滿足計(jì)算要求外，頂部鋼筋按計(jì)算配筋全部貫通，底部通長鋼筋不應(yīng)少于底部受力鋼筋截面總面積的13。柱下條形基礎(chǔ)的混凝土強(qiáng)

8、度等級(jí)不應(yīng)低于C20基礎(chǔ)墊層和鋼筋保護(hù)層厚度、底板鋼筋的部分構(gòu)造要求可參考擴(kuò)展基礎(chǔ)的規(guī)定。 圖12.7 柱下條形基礎(chǔ) （a）柱下單向條形基礎(chǔ)；（b）交梁基礎(chǔ)圖12.8 現(xiàn)澆柱與條形基礎(chǔ)梁交接處構(gòu)造當(dāng)?shù)鼗貏e軟弱，上部荷載很大，用交梁基礎(chǔ)將導(dǎo)致基礎(chǔ)寬度較大而又相互接近時(shí)，或有地下室，可將基礎(chǔ)底板聯(lián)成一片而成為筏形基礎(chǔ)。筏形基礎(chǔ)可分為墻下筏形基礎(chǔ)和柱下筏形基礎(chǔ)，如圖12.9所示。柱下筏形基礎(chǔ)常有平板式和梁板式兩種。平板式筏形基礎(chǔ)是在地基上做一塊鋼筋混凝土底板，柱子通過柱腳支承在底板上；梁板式筏形基礎(chǔ)分為下梁板式和上梁板式，下梁板式基礎(chǔ)底板上面平整，可作建筑物底層地面。四、四、 筏形基礎(chǔ)筏形基礎(chǔ)筏形

9、基礎(chǔ)，特別是梁板式筏形基礎(chǔ)整體剛度較大，能很好地調(diào)整不均勻沉降，常用于高層建筑中。筏形基礎(chǔ)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30。采用筏形基礎(chǔ)的地下室應(yīng)沿四周布置鋼筋混凝土外墻，外墻厚度不應(yīng)小于250mm，內(nèi)墻厚度不應(yīng)小于200mm。筏形基礎(chǔ)的鋼筋間距不應(yīng)小于150mm，宜為200300mm，受力鋼筋直徑不宜小于12mm。 箱形基礎(chǔ)是由底板、頂板、鋼筋混凝土縱橫隔墻構(gòu)成的整體現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，如圖12.11所示。箱形基礎(chǔ)具有較大的基礎(chǔ)底面、較深的埋置深度和中空的結(jié)構(gòu)形式，上部結(jié)構(gòu)的部分荷載可用開挖卸去的土的重量得以補(bǔ)償。與一般的實(shí)體基礎(chǔ)比較，它能顯著地提高地基的穩(wěn)定性，降低基礎(chǔ)沉降量。五、五、 箱形

10、基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30。箱形基礎(chǔ)外墻宜沿建筑物周邊布置，內(nèi)墻沿上部結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)或剪力墻位置縱橫均勻布置，墻體水平截面總面積不宜小于箱形基礎(chǔ)外墻外包尺寸的水平投影面積的1/10。 無人防設(shè)計(jì)要求的箱基，基礎(chǔ)底板不應(yīng)小于300mm，外墻厚度不應(yīng)小于250mm，內(nèi)墻厚度不應(yīng)小于200mm，頂板厚度不應(yīng)小于200mm。圖12.11 箱形基礎(chǔ)當(dāng)?shù)鼗辽喜繛檐浫跬?，且荷載很大，采用淺基礎(chǔ)已不能滿足地基強(qiáng)度和變形的要求，可利用地基下部比較堅(jiān)硬的土層作為基礎(chǔ)的持力層設(shè)計(jì)成深基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)是最常見的深基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)與民用建筑中。樁基礎(chǔ)是由樁和承臺(tái)兩部分組成，如圖12.12所示。

11、樁在平面上可以排成一排或幾排，所有樁的頂部由承臺(tái)聯(lián)成一個(gè)整體并傳遞荷載。六、樁基礎(chǔ)六、樁基礎(chǔ)（1） 按施工方式分類按施工方法的不同可分為預(yù)制樁和灌注樁兩大類。（2）按樁身材料分類混凝土樁混凝土樁又可分為混凝土預(yù)制樁和混凝土灌注樁（簡(jiǎn)稱灌注樁）兩類。 6.1 樁的分類樁的分類鋼樁常見的是型鋼和鋼管兩類。鋼樁的優(yōu)點(diǎn)是抗壓抗彎強(qiáng)度高，施工方便；缺點(diǎn)是價(jià)格高，易腐蝕。組合樁即采用兩種材料組合而成的樁。例如，鋼管樁內(nèi)填充混凝土，或上部為鋼管樁、下部為混凝土樁。 （3） 按樁的承載性狀分類摩擦型樁摩擦樁：在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載由樁側(cè)阻力承受。端承摩擦樁：在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載主要由樁側(cè)阻力承受

12、，部分樁頂荷載由樁端阻力承受。端承型樁端承樁：在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載由樁端阻力承受。摩擦端承樁：在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載主要由樁端阻力承受，部分樁頂荷載由樁側(cè)阻力承受。（4） 按成樁方法分類根據(jù)成樁方法和成樁過程中的擠土效應(yīng)將樁分為以下幾種：擠土樁這類樁在設(shè)置過程中，樁周土被擠開，土體受到撓動(dòng)，使土的工程性質(zhì)與天然狀態(tài)相比發(fā)生較大變化。這類樁主要包括擠土預(yù)制樁（打入或靜壓）、擠土灌注樁（如振動(dòng)、錘擊沉管灌注樁，爆擴(kuò)灌注樁）。部分?jǐn)D土樁這類樁在設(shè)置過程中由于擠土作用輕微，故樁周土的工程性質(zhì)變化不大。主要有打入截面厚度不大的I字型和H型鋼樁、沖擊成孔灌注樁和開口鋼管樁、預(yù)鉆孔打入式灌注樁

13、等。非擠土樁這類樁在設(shè)置過程中將相應(yīng)于樁身體積的土挖出。這類樁主要是各種形式的鉆孔樁、挖孔樁等。(1)摩擦型樁的中心距不宜小于樁身直徑的3倍；擴(kuò)底灌注樁的中心距不宜小于擴(kuò)底直徑的1.5倍，當(dāng)擴(kuò)底直徑大于2m時(shí)，樁端凈距不宜小于1m。在確定樁距時(shí)還應(yīng)考慮施工工藝中的擠土效應(yīng)對(duì)相鄰樁的影響。(2)擴(kuò)底灌注樁的擴(kuò)底直徑不宜大于樁身直徑的3倍。(3)預(yù)制樁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30；灌注樁不應(yīng)低于C20；預(yù)應(yīng)力樁不應(yīng)低于C40。6.2 基樁的構(gòu)造規(guī)定基樁的構(gòu)造規(guī)定(4)打入式預(yù)制樁的最小配筋率不宜小于0.8%；靜壓預(yù)制樁的最小配筋率不宜小于0.6%；灌注樁的最小配筋率不宜小于0.2%0.65%(小

14、直徑取大值)。(5)樁頂嵌入承臺(tái)的長度不宜小于50mm。樁頂主筋應(yīng)伸入承臺(tái)內(nèi)，其錨固長度對(duì)HPB235級(jí)鋼筋不宜小于30倍主筋直徑。 承臺(tái)有多種形式，如柱下獨(dú)立樁基承臺(tái)、箱形承臺(tái)、筏形承臺(tái)、柱下梁式承臺(tái)和墻下條形承臺(tái)等。承臺(tái)的作用是將樁聯(lián)成一個(gè)整體，并把建筑物的荷載傳到樁上，因而承臺(tái)要有足夠的強(qiáng)度和剛度。 以下主要介紹板式承臺(tái)的構(gòu)造要求。(1)承臺(tái)的寬度不應(yīng)小于500mm。6.3 承臺(tái)構(gòu)造承臺(tái)構(gòu)造(2)承臺(tái)厚度不應(yīng)小于300mm。(3)承臺(tái)的配筋，對(duì)于矩形承臺(tái)其鋼筋應(yīng)按雙向均勻通長配筋，鋼筋直徑不宜小于10mm，間距不宜大于200mm（圖12.13(a)；對(duì)于三樁承臺(tái)，鋼筋應(yīng)按三向板帶均勻配置

15、，且最里面的三根鋼筋圍成的三角形應(yīng)在柱截面范圍內(nèi)（圖12.13(b) 。(4)承臺(tái)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C20。 單樁承臺(tái)宜在兩個(gè)相互垂直的方向上設(shè)置連系梁；兩樁承臺(tái)宜在其短向設(shè)置連系梁；有抗震要求的柱下獨(dú)立承臺(tái)宜在兩個(gè)主軸方向設(shè)置連系梁。連系梁頂面宜與承臺(tái)位于同一標(biāo)高。連系梁的寬度不應(yīng)小于250mm，梁的高度可取承臺(tái)中心距的110115。連系梁內(nèi)上下縱向鋼筋直徑不應(yīng)小于12mm且不應(yīng)少于2根，并按受拉要求錨入承臺(tái)。6.4 承臺(tái)之間的連接承臺(tái)之間的連接圖12.12 樁基礎(chǔ)圖12.13 承臺(tái)配筋示意(a)矩形承臺(tái)配筋；(b)三樁承臺(tái)配筋；(c)承臺(tái)梁 第三節(jié)第三節(jié) 無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介無筋擴(kuò)展

16、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 基礎(chǔ)尺寸設(shè)計(jì)包括：基礎(chǔ)基礎(chǔ)尺寸設(shè)計(jì)包括：基礎(chǔ)底面的長度底面的長度、寬度寬度與基礎(chǔ)的與基礎(chǔ)的高高度度。根據(jù)已經(jīng)確定的根據(jù)已經(jīng)確定的基礎(chǔ)類型基礎(chǔ)類型、埋置深度埋置深度，計(jì)算，計(jì)算地基承載力地基承載力特征值特征值和作用在基礎(chǔ)底面的和作用在基礎(chǔ)底面的荷載值荷載值，進(jìn)行基礎(chǔ)尺寸設(shè)計(jì)。，進(jìn)行基礎(chǔ)尺寸設(shè)計(jì)。 一、確定基礎(chǔ)尺寸一、確定基礎(chǔ)尺寸（一）中心荷載作用下基礎(chǔ)尺寸（一）中心荷載作用下基礎(chǔ)尺寸 1 1）計(jì)算基礎(chǔ)底面積）計(jì)算基礎(chǔ)底面積A（矩形）或基礎(chǔ)底面寬度（矩形）或基礎(chǔ)底面寬度b（條形、正方形）（條形、正方形）afAGFpdAGGdfFAGa基礎(chǔ)及其上填土的平均容重，基礎(chǔ)及其上填土的平均容重

17、，20kN/m20kN/m3 3。G剛性基礎(chǔ)尺寸確剛性基礎(chǔ)尺寸確定定（1 1）獨(dú)立基礎(chǔ)）獨(dú)立基礎(chǔ)通常中心荷載作用下采用正方形基礎(chǔ)，即通常中心荷載作用下采用正方形基礎(chǔ)，即dfFAGablAdfFbGa如因場(chǎng)地等原因有必要采用矩形基礎(chǔ)時(shí)，可如因場(chǎng)地等原因有必要采用矩形基礎(chǔ)時(shí)，可查應(yīng)力系數(shù)表，選擇合適的查應(yīng)力系數(shù)表，選擇合適的l l/ /b b，以使應(yīng)力與，以使應(yīng)力與沉降計(jì)算方便。沉降計(jì)算方便。（2 2）條形基礎(chǔ)）條形基礎(chǔ)當(dāng)基礎(chǔ)長度當(dāng)基礎(chǔ)長度 l l/ /b b1010時(shí)，為條形基礎(chǔ)，時(shí)，為條形基礎(chǔ)，取取l l=1.0m=1.0m ，則則 dfFAGabA1dfFbGa當(dāng)用前述公式得到的基礎(chǔ)寬度（指

18、短邊）大當(dāng)用前述公式得到的基礎(chǔ)寬度（指短邊）大于于3m3m時(shí)，需要修正承載力時(shí)，需要修正承載力f fa a，再重新計(jì)算。，再重新計(jì)算。2 2）確定基礎(chǔ)高度）確定基礎(chǔ)高度按剛性角要求，確定基礎(chǔ)高度。按剛性角要求，確定基礎(chǔ)高度。tanhbttan2tan0tbbbh0d剛性基礎(chǔ)高度剛性基礎(chǔ)高度（二）偏心荷載作用下基礎(chǔ)尺寸（二）偏心荷載作用下基礎(chǔ)尺寸（1 1）先按中心荷載作用下的公式，初算基底面積）先按中心荷載作用下的公式，初算基底面積A A1 1。（2 2）考慮偏心不利的影響，加大基底面積）考慮偏心不利的影響，加大基底面積10% 40%10% 40%。偏。偏心小時(shí)可用心小時(shí)可用10%10%，偏心大時(shí)可用，偏心大時(shí)可用40%40%。 g 偏心荷載作用下，基礎(chǔ)底面受力不均勻，偏心荷載作用下，基礎(chǔ)底面受力不均勻，需要加大基礎(chǔ)底面面積，通常采用需要加大基礎(chǔ)底面面積，通常采用逐次漸近逐次漸近試算法試算法進(jìn)行計(jì)算。進(jìn)行計(jì)算。（2 2）考慮偏心不利的影響，加大基底面積）考慮偏心不利的影響，加大基底面積10% 10% 40%40%。偏心小時(shí)可用。偏心小時(shí)可用10%10%，偏心大時(shí)可用，偏心大時(shí)可用40%40%。則。則偏心荷載作用下的基礎(chǔ)底面積為偏心荷載作用下的基礎(chǔ)底面積為。（3）計(jì)算基底邊緣最大與最小應(yīng)力。計(jì)算基底邊緣最大