基礎工程 天然地基上的淺基礎設計的基本理論

根底工程

河北工業(yè)大學土木與交通學院

王貴君博士?教授

Email：1第2章天然地基上淺根底設計的根本理論22.1概述地基——受建筑物影響的那一局部地層稱為地基〔支承根底的土體或巖體〕天然地基——不需人工處理就可以直接建造建筑物的地基稱為天然地基人工地基——需經(jīng)過人工處理后才能作為建筑物地基的稱為人工地基3根底將結(jié)構(gòu)所承受的各種作用傳遞到地基上的結(jié)構(gòu)組成局部淺根底與深根底埋深小于5m；或者埋深大于5m，但是埋深小于根底寬度——兩側(cè)〔四周〕的摩阻力忽略不計。反之那么稱為深根底。淺根底可以采用比較簡便的施工方法來建造；而深根底那么需要采用特殊施工方法〔鉆孔灌注樁、壓入樁、動力打入樁、帷幕、地下連續(xù)墻、沉井等〕和裝備來建造。4根底的功能通過擴大根底底面積或深根底將上部結(jié)構(gòu)荷載傳遞給地基土，滿足地基土的承載力要求根據(jù)地基土的變形特征及上部結(jié)構(gòu)的特點，利用根底所具有的剛度，調(diào)整地基的不均勻沉降，使上部結(jié)構(gòu)不致產(chǎn)生過大的次生應力具有一定的抗滑和抗傾覆的作用具有減震的功能5地基根底方案天然地基上的淺根底天然地基上的深根底人工地基上的淺根底人工地基上的深根底天然地基人工地基淺基礎深基礎6地基根底設計時需考慮的因素根底所采用的材料、根底的結(jié)構(gòu)類型根底埋置深度地基承載力根底的形狀、平面布置方案，以及與相鄰根底、地下構(gòu)筑物和地下管道的關系上部結(jié)構(gòu)的特點和要求，對不均勻沉降的敏感性施工期限、施工方法7地基根底設計步驟選擇地基根底方案，確定根底類型〔包括材料和平面布置方式〕；確定根底埋置深度；確定持力層的承載力；根據(jù)持力層承載力計算根底底面尺寸；根據(jù)需要進行穩(wěn)定性和變形驗算；進行根底結(jié)構(gòu)的設計；繪制根底施工圖，提出施工說明。8地基根底設計根本原那么地基根底設計必須根據(jù)建〔構(gòu)〕筑物的用途和平安等級、建筑布置和上部結(jié)構(gòu)類型，充分考慮建筑場地和地基巖土條件，結(jié)合施工條件以及工期、造價等各方面要求，合理選擇地基根底方案，因地制宜、精心設計，以保證建〔構(gòu)〕筑物的平安和正常使用。9地基根底設計根本原那么〔續(xù)〕〔1〕對防止地基土體剪切破壞和喪失穩(wěn)定性方面，應具有足夠的平安度〔2〕應控制地基變形量，使之不超過建〔構(gòu)〕筑物的地基變形允許值，以免引起根底不利截面和上部結(jié)構(gòu)的損壞，或影響建〔構(gòu)〕筑物的使用功能和外觀〔3〕根底的型式、構(gòu)造和尺寸，除應能適應上部結(jié)構(gòu)、符合使用需要、滿足地基承載力〔穩(wěn)定性〕和變形要求外，還應滿足對根底結(jié)構(gòu)的耐久性的要求10地基根底設計等級建筑物的平安和正常使用，不僅取決于上部結(jié)構(gòu)的平安儲藏，更重要的是要求地基根底有一定的平安度。因為地基根底是隱蔽工程，所以不管地基或根底哪一方面出現(xiàn)問題或發(fā)生破壞均很難修復，輕者影響使用，重者還會導致建筑物破壞甚至釀成災害，因此，地基根底設計在建筑物設計中舉足輕重。根據(jù)地基根底損壞造成建筑物破壞后果〔危及人的生命、造成經(jīng)濟損失、造成社會影響及修復的可能性〕的嚴重程度，可將建筑物分為三個設計等級。11地基根底設計等級設計等級建筑和地基類型甲級重要的工業(yè)與民用建筑30層以上的高層建筑體型復雜，層數(shù)相差超過10層的高低層連成一體的建筑物大面積的多層地下建筑物（如地下車庫、商場、運動場等）對地基變形有特殊要求的建筑物復雜地質(zhì)條件下的坡上建筑物（包括高邊坡）對原有工程影響較大的新建建筑物場地和地基條件復雜的一般建筑物位于復雜地質(zhì)條件及軟土地區(qū)的二層及二層以上地下室的基坑工程開挖深度大于15m的基坑工程周邊環(huán)境條件復雜、環(huán)境保護要求高的基坑工程乙級除甲、丙級以外的工業(yè)與民用建筑物除甲、丙級以外的基坑工程丙級場地和地基條件簡單、荷載分布均勻的七層及七層以下民用建筑及一般工業(yè)建筑；次要的輕型建筑物非軟土地區(qū)且場地地質(zhì)條件簡單、基坑周邊環(huán)境條件簡單、環(huán)境保護要求不高且開挖深度小于5.0m的基坑工程12地基根底設計要求根據(jù)建筑物地基根底設計等級及長期荷載作用下地基變形對上部結(jié)構(gòu)的影響程度，地基根底設計應符合以下規(guī)定：〔1〕所有建筑物的地基計算均應滿足承載力計算的有關規(guī)定；〔2〕設計等級為甲級、乙級的建筑物，均應按地基變形設計；〔3〕設計等級為丙級的建筑物如有以下情況之一時，仍應作變形驗算：13地基承載力特征值小于130kPa，且體型復雜的建筑；在根底上及其附近有地面堆載或相鄰根底荷載差異較大，可能引起地基產(chǎn)生過大的不均勻沉降時；軟弱地基上的建筑物存在偏心荷載時；相鄰建筑距離近，可能發(fā)生傾斜時；地基內(nèi)有厚度較大或厚薄不均的填土，其自重固結(jié)未完成時。應進行變形驗算的丙級建筑物14地基根底設計要求〔續(xù)〕〔4〕對經(jīng)常受水平荷載作用的高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)和擋土墻等，以及建造在斜坡上或邊坡附近的建筑物和構(gòu)筑物，尚應驗算其穩(wěn)定性；〔5〕基坑工程應進行穩(wěn)定性驗算；〔6〕建筑地下室或地下構(gòu)筑物存在上浮問題時，尚應進行抗浮驗算。15可不作變形驗算的、設計等級為丙級的建筑物16根底上作用荷載為了按地某承載力確定根底底面積，必須分析傳到根底底面上的各種根本組合的荷載。作用在建筑物根底上的荷載有四種情況。17荷載組成靜荷載包括建筑物和根底的自重、固定設備的重量、土壓力和正常穩(wěn)定水位的水壓力。它是引起根底沉降的主要因素?；詈奢d又分為普通活荷載和特殊荷載〔又稱偶然荷載〕。由于特殊荷載〔例如地震作用、風力等〕發(fā)生的時機不多，作用的時間很短，故沉降計算只考慮普通活荷載。但在進行地基的穩(wěn)定性驗算時，那么要考慮特殊荷載。在進行地基根底設計時，應根據(jù)使用過程中可能同時出現(xiàn)的荷載，按設計要求和使用要求，取各自最不利狀態(tài)分別進行荷載效應(作用)組合。18作用效應組合取用原那么地基根底設計時，所采用的作用效應與相應的抗力限值應符合以下規(guī)定：〔1〕按地基承載力確定根底底面積及埋深或按單樁承載力確定樁數(shù)時，傳至根底或承臺底面上的作用效應應按正常使用極限狀態(tài)下作用的標準組合；相應的抗力應采用地基承載力特征值或單樁承載力特征值?！?〕計算地基變形時，傳至根底底面上的作用效應應按正常使用極限狀態(tài)下作用的準永久組合，不應計入風荷載和地震作用；相應的限值應為地基變形允許值。舊新標準用詞變化：荷載效應—作用效應；荷載效應的**組合—作用的**組合19作用效應組合取用原那么〔續(xù)〕〔3〕計算擋土墻、地基或滑坡穩(wěn)定以及根底抗浮穩(wěn)定時，作用效應應按承載能力極限狀態(tài)下作用的根本組合，但其分項系數(shù)均為1.0?！?〕在確定根底或樁基承臺高度、支擋結(jié)構(gòu)截面、計算根底或支擋結(jié)構(gòu)內(nèi)力、確定配筋和驗算材料強度時，上部結(jié)構(gòu)傳來的作用效應和相應的基底反力、擋土墻土壓力以及滑坡推力，應按承載能力極限狀態(tài)下作用的根本組合，采用相應的分項系數(shù)；當需要驗算根底裂縫寬度時，應按正常使用極限狀態(tài)下作用的標準組合。20作用效應組合取用原那么〔續(xù)〕

〔5〕根底設計平安等級、結(jié)構(gòu)設計使用年限、結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)應按有關標準的規(guī)定采用，但結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)0不應小于1.0。21正常使用極限狀態(tài)下，標準組合的效應設計值Sk=SGkSQ1kψc2SQ2k···········ψcnSQnk準永久組合的效應設計值Sk=SGkψq1SQ1kψq2SQ2k···········ψqnSQnk承載能力極限狀態(tài)下，由可變作用控制的根本組合的效應設計值Sd=GSGkQ1SQ1kQ2ψc2SQ2k·······QnψcnSQnkSGk——永久作用標準值Gk的效應；SQik——第i個可變作用標準值Qik的效應；ψci——第i個可變作用Qi的組合值系數(shù) 0.7～0.9ψqi——第i個可變作用準永久值系數(shù) 0.3～0.8G——永久作用的分項系數(shù) 1.2/1.35Qi——第i個可變作用的分項系數(shù) 1.3/1.4查表22對永久作用控制的根本組合，也可采用簡化規(guī)那么，根本組合的效應設計值Sd可按下式確定：Sd＝1.35Sk式中Sk——標準組合的作用效應設計值。23對于承載能力極限狀態(tài)，應按荷載的根本組合或偶然組合計算荷載組合的效應設計值，并應采用以下設計表達式進行設計0Sd≤Rd式中0——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；Sd——荷載組合的效應設計值；Rd——結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的設計值，應按各有關建筑結(jié)構(gòu)設計標準的規(guī)定確定。荷載標準242.2淺根底的類型及其方案的選用根底類型較多，可以按埋深、受力特征、材料、構(gòu)造等因素進行劃分。常用的根底類型如后表所示。淺根底根據(jù)根底構(gòu)造可以分為獨立根底、條形根底、交叉梁根底、筏板根底、箱形根底、殼體根底等，按照根底受力及材料性能又可分為無筋擴展根底〔剛想根底〕、擴展根底〔柔性根底〕。25根底分類及定義分類依據(jù)名稱定義基礎埋深淺基礎只需經(jīng)過挖槽、排水等普通施工程序就可以建造的一般深度小于基底寬度的基礎深基礎采用樁、沉井等特殊施工方法建造的一般深度大于基底寬度的基礎受力及剛度特征無筋擴展基礎（剛性基礎）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，且不需配置鋼筋的墻下條形基礎或柱下獨立基礎。擴展基礎(柔性基礎)為擴散上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載，使作用在基底的壓應力滿足地基承載力的設計要求，且基礎內(nèi)部的應力滿足材料強度的設計要求，通過向側(cè)邊擴展一定底面積的基礎?；A材料磚基礎用磚砌筑的剛性基礎三合土基礎用三合土建造的剛性基礎灰土基礎用灰土建造的剛性基礎毛石基礎用強度較高且未風化的毛石砌筑的剛性基礎砼或毛石砼基礎用混凝土或毛石混凝土砌筑的剛性基礎鋼筋混凝土基礎用鋼筋混凝土砌筑的基礎基礎構(gòu)造獨立基礎柱下、塔下、筒式結(jié)構(gòu)物下的單個基礎條形基礎墻下條形基礎墻下的長條形基礎柱下條形基礎為減小基底壓力而將柱下獨立基礎聯(lián)成一起的條形基礎交叉梁基礎為減小基底壓力而將柱下獨立基礎聯(lián)成網(wǎng)格狀的基礎筏板基礎墻下筏板基礎大面積整體鋼筋混凝土板式基礎或梁板式基礎柱下筏板基礎箱形基礎由鋼筋混凝土頂板、底板、側(cè)墻、內(nèi)隔墻結(jié)構(gòu)組成，具有一定高度的整體性基礎，屬于補償性基礎其他補償性基礎建在地面以下足夠深度，挖除的基坑土重，可以明顯減少由結(jié)構(gòu)物引起的基底壓力，從而減少建筑物沉降的基礎26磚根底24024060560512012012060601205840840(a)“二一間隔收〞(b)“二皮一收〞27毛石根底28素混凝土根底(a)一個臺階(b)二個臺階(c)梯形截面29墻下鋼筋混凝土擴展根底30擴展根底形式31柱下獨立根底32柱下條形根底和交叉梁根底33筏板根底34箱形根底35殼體根底362.3根底埋置深度確實定1建筑物的用途〔有無地下室、設備根底和地下設施〕，根底的型式和構(gòu)造在滿足地基穩(wěn)定和變形要求的前提下，根底宜淺埋，當上層地基的承載力大于下層土時，宜利用上層土作持力層。除巖石地基外，根底埋深不宜小于0.5m天然地基上的箱形和筏形根底其埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15；樁箱或樁筏根底的埋置深度〔不計樁長〕不宜小于建筑物高度的1/18。37根底最小埋置深度382作用在地基上的荷載大小和性質(zhì)根底埋深應滿足地基承載力、變形和穩(wěn)定性要求。位于巖石地基上的高層建筑，其地基埋深應滿足抗滑要求。地基穩(wěn)定性可采用圓弧滑動面法進行驗算。最危險的滑動面上諸力對滑動中心所產(chǎn)生的抗滑力矩與滑動力矩應符合下式要求：MR／Ms≥1.2式中MR——抗滑力矩；Ms——滑動力矩。39必須根據(jù)荷載的大小、性質(zhì)與地層承載力及變形性質(zhì)給根底選擇可靠的持力層。根底宜埋置在地下水位以上，當必須埋在地下水位以下時，應采取地基土在施工時不受擾動的措施。當根底埋置在易風化的巖層上，施工時應在基坑開挖后立即鋪筑墊層。3工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件40地質(zhì)構(gòu)造與根底埋深41地下水位與根底埋深42基坑下有承壓水層時的根底埋深k——系數(shù)，取0.7~1〔基坑寬時取小值〕43橋梁受沖刷時基底最小埋深橋梁類型最大沖刷深度（m）0<3≥3≥8≥15≥20一般橋梁1.01.52.02.53.03.5技術復雜，修復困難的特大橋及其它重要大橋1.52.02.53.03.54.044土坡坡頂處根底的最小埋深條形根底矩形根底45當存在相鄰建筑物時，新建建筑物的根底埋深不宜大于原有建筑根底。當埋深大于原有建筑根底時，兩根底間應保持一定凈距，其數(shù)值應根據(jù)原有建筑荷載大小、根底形式和土質(zhì)情況確定。當上述要求不能滿足時，應采取分段施工，設臨時加固支撐，打板樁，地下連續(xù)墻等施工措施，或加固原有建筑物地基。4相鄰建筑物的根底埋深46相鄰根底的埋置深度新建基礎已建基礎47季節(jié)性凍土地基的設計凍深zd按下式計算：zd＝z0ψzsψzwψzezd——設計凍深；z0——標準凍深；ψzs——土的類別對凍深的影響系數(shù)ψzw——土的凍脹性對凍深的影響系數(shù)ψze——環(huán)境對凍深的影響系數(shù)當建筑根底底面之下允許有一定厚度的凍土層，可用下式計算根底的最小埋深：dmin=zd-hmaxhmax——根底底面下允許殘留凍土層的最大厚度。5地基土凍脹和融陷的影響48冰凍線與根底埋深49凍脹力的作用50凍脹、融陷對基底壓力及變形的影響51地面下土的溫度和凍脹量隨深度的變化52z0——標準凍深53ψzs——土的類別對凍深的影響系數(shù)土的類別影響系數(shù)ψzs土的類別影響系數(shù)ψzs粘性土1.00中、粗、礫砂1.30細砂、粉砂、粉土1.20碎石土1.40土的類別對凍深的影響系數(shù)54ψzw——土的凍脹性對凍深的影響系數(shù)凍脹性影響系數(shù)ψzw不凍脹1.00弱凍脹0.95凍脹0.90強凍脹0.85特強凍脹0.80土的凍脹性對凍深的影響系數(shù)55地基土的凍脹性分類56ψze——環(huán)境對凍深的影響系數(shù)環(huán)境對凍深的影響系數(shù)

注：環(huán)境影響系數(shù)一項，當城市市區(qū)人口為20萬~50萬時，按城市近郊取值；當城市市區(qū)人口大于50萬小于或等于100萬時，只計入市區(qū)影響；當城市市區(qū)人口超過100萬時，除計入市區(qū)影響外，尚應考慮5km以內(nèi)的郊區(qū)近郊影響系數(shù)。

周圍環(huán)境影響系數(shù)ψze村、鎮(zhèn)、曠野1.00城市近郊0.95城市市區(qū)0.9057hmax——根底底面下允許殘留凍土層的最大厚度582.4地基承載力確實定原那么：地基承載力特征值可由載荷試驗或其它原位測試、公式計算、并結(jié)合工程實踐經(jīng)驗等方法綜合確定。59載荷試驗確定地基承載力特征值載荷試驗單樁載荷試驗地基載荷試驗單樁豎向載荷試驗單樁水平載荷試驗天然地基載荷試驗復合地基載荷試驗淺層載荷試驗深層載荷試驗60天然地基淺層平板載荷試驗?建筑地基根底設計標準?〔GB50007－2021〕試驗要求試驗終止條件地基極限承載力確實定地基承載力特征值確實定61s-t曲線和p-s曲線62公式計算確定地基承載力特征值用理論公式確定地基承載力特征值時，可用臨塑荷載公式或塑性區(qū)開展深度為根底寬度的四分之一的臨界荷載p1/4公式，也可以用各種理論公式計算極限承載力，再除以平安系數(shù)，得地基承載力特征值。63根據(jù)土的抗剪強度指標確定地基承載力特征值——標準當荷載偏心矩e小于或等于0.033倍根底寬度時，可根據(jù)土的抗剪強度指標確定地基承載力特征值：fa=Mbb+Mdmd+Mcck 式中，fa——由土的抗剪強度指標確定的地基承載力特征值；Mb、Md、Mc——承載力系數(shù)；64b——根底底面寬度〔m〕，大于6m按6m考慮，對于砂土小于3m時按3m考慮；ck——基底下一倍短邊寬深度范圍內(nèi)土的粘聚力標準值；——根底底面以下土的重度〔kN/m3〕，地下水位下取浮重度；m——根底底面以上土的加權平均重度〔kN/m3〕，位于地下水位以下的土層取有效重度。65Mb

b——滑動土體自重產(chǎn)生的抗力

Mc

ck——滑裂面上的粘聚力產(chǎn)生的抗力Md

m

d——覆蓋荷載m

d產(chǎn)生的抗力

fa

=Mb

b+Md

m

d+Mc

ck

famdMc

ckMdmdMbb物理含義：66承載力系數(shù)Mb、Md、Mck(°)MbMdMc02468101214161800.030.060.100.140.180.230.290.360.431.001.121.251.391.551.731.942.172.432.723.143.323.513.713.934.174.424.695.005.31注：k——基底下一倍短邊寬深度內(nèi)土的內(nèi)摩擦角標準值。k(°)MbMdMc20222426283032343638400.510.610.801.101.401.902.603.404.205.005.803.063.443.874.374.935.596.357.218.259.4410.845.666.046.456.907.407.958.559.229.9710.8011.7367抗剪強度指標c、

標準值根據(jù)室內(nèi)n組三軸壓縮試驗的結(jié)果，按以下公式計算某一土性指標的變異系數(shù)、試驗平均值和標準差：——變異系數(shù)；——試驗平均值；——標準差。68抗剪強度指標c、標準值〔續(xù)〕按以下公式計算內(nèi)摩擦角和粘聚力的統(tǒng)計修正系數(shù)、c：標準值為

cm、m為試驗平均值。69經(jīng)驗類比法確定地基承載力相鄰場地、類似工程的成功經(jīng)驗，可以為確定地基承載力提供可靠的經(jīng)驗。70地基承載力的修正當根底寬度大于3m或埋置深度大于0.5m時，從載荷試驗或其它原位測試、經(jīng)驗值等方法確定的地基承載力特征值，尚應按下式修正：fa=fak+b(b-3)+dm(d-0.5)fa——修正后地基承載力特征值，kPa；fak——由載荷試驗或其它原位測試、工程經(jīng)驗等方法確定的地基承載力特征值，kPa；b、d——根底寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)；——根底底面以下土的重度，kN/m3，地下水位下取浮重度；71b——根底底面的寬度〔m〕，當根底底面寬度小于3m時按3m取值，大于6m時按6m取值；m——根底底面以上土的加權平均重度，位于地下水位以下的土層取有效重度，kN/m3；d——根底埋置深度〔m〕，一般自室外地面標高算起。在填方整平地區(qū)，可自填土地面標高算起，但填土在上部結(jié)構(gòu)施工后完成時，應從天然地面標高算起。對于地下室，如采用箱形根底或筏基時，根底埋置深度自室外地面標高算起，當采用獨立根底或條形根底時，應從室內(nèi)地面標高算起。72承載力修正系數(shù)b、d注：1.強風化和全風化的巖石，可參照所風化成的相應土類取值；其他狀態(tài)下的巖石不修正；

2.地基承載力特征值按標準附錄D深層平板載荷試驗確定時d取0；3.含水比是指土的天然含水量與液限的比值；4.大面積壓實填土是指填土范圍大于兩倍根底寬度的填土。土的類別b

d淤泥和淤泥質(zhì)土01.0人工填土

e或IL大于等于0.85的粘性土01.0紅粘土含水比w>0.8含水比

w≤0.800.151.21.4大面積壓實填土壓實系數(shù)大于0.95，粘粒含量c≥10%的粉土

最大干密度大于2100kg/m3的級配砂石001.52.0粉土粘粒含量c≥10%的粉土粘粒含量c<10%的粉土0.30.51.52.0e及IL均小于0.85的粘性土

粉砂、細砂(不包括很濕與飽和時的稍密狀態(tài))

中砂、粗砂、礫砂和碎石土0.32.03.01.63.04.473巖石地基承載力特征值對完整、較完整和較破碎的巖石地基承載力特征值，可根據(jù)室內(nèi)飽和單軸抗壓強度按下式計算：fa=ψr·frkfa——巖石地基承載力特征值〔kPa〕；frk——巖石飽和單軸抗壓強度標準值〔kPa〕，按標準附錄J確定；74ψr——折減系數(shù)。根據(jù)巖體完整程度以及結(jié)構(gòu)面的間距、寬度、產(chǎn)狀和組合，由地區(qū)經(jīng)驗確定。無經(jīng)驗時，對完整巖體可取0.5；對較完整巖體可取0.2～0.5；對較破碎巖體可取0.l～0.2。注：1上述折減系數(shù)值未考慮施工因素及建筑物使用后風化作用的繼續(xù)；

2對于粘土質(zhì)巖，在確保施工期及使用期不致遭水浸泡時，也可采用天然濕度的試樣，不進行飽和處理。75影響地基承載力的因素1.土的物理力學性質(zhì)，土的粘聚力c、內(nèi)摩擦角和重度越大，地基承載力越大；2.根底底面寬度b增加，一般地基承載力增加，尤其是值較大時；3.根底埋深d增大，地基承載力增大；4.在其他條件相同的情況下，地基承受中心荷載作用時比承受偏心荷載作用時承載力大。762.5根底底面尺寸確實定77中心荷載作用中心荷載下，基底平均壓力應不大于地基承載力特征值

fa——修正后的地基承載力特征值；pk——相應于荷載效應標準組合時，根底底面處的平均壓力值。78中心荷載作用下基底平均壓力的計算Fk——相應于荷載效應標準組合時傳至根底頂面的豎向力值，kN；A——根底底面積，m2Gk——為根底自重和根底上土重，G——根底及其上土的平均重度，一般取G=20kN/m3，地下水位以下取浮重度；d——為埋深，m。79基底面積矩形根底：按上式算出A后，先選定b〔或l〕，即可算出l〔或b〕方形根底：條形根底沿根底長度方向取1m作為計算單元，故基底寬度為：80偏心荷載作用除應滿足pkfa

外，尚應使最大基底壓力小于1.2倍的地基承載力特征值

pkmax1.2fa

偏心荷載作用下基底最大、最小壓力當el/6，eb/6時，81Wx=bl2/6，Wy=b2l/6，ex=Mkx/(Fk+Gk),ey=Mky/(Fk+Gk)Mk——相應于荷載效應標準組合時，作用于根底底面的力矩值；Wk——根底底面的抵抗矩；Pkmax——相應于荷載效應標準組合時，根底底面邊緣的最大壓力值；Pkmin——相應于荷載效應標準組合時，根底底面邊緣的最小壓力值。82當偏心距e＞b/6時，pkmax應按下式計算：l——垂直于力矩作用方向的根底底面邊長；a——合力作用點至根底底面最大壓力邊緣的距離。83偏心荷載作用下，確定根底底面尺寸的步驟〔1〕按中心荷載的公式計算底面積A1〔或b1〕；〔2〕考慮偏心作用，把底面積A1〔或b1〕適當提高10%~40%，作為偏心荷載作用下根底底面積〔或?qū)挾取车牡谝淮谓浦?，即A=〔1.1～1.4〕A184偏心荷載作用下，確定根底底面尺寸的步驟〔續(xù)〕〔3〕按假定的底面積A，按偏心受壓計算基底的最大邊緣壓力pkmax和最小的邊緣壓力pkmin，判斷是否滿足以下兩式:pk=(pkmaxpkmin)/2≤fapkmax≤1.2fa如不滿足要求，或應力過小，使地基承載力未能充分發(fā)揮，應調(diào)整根底尺寸，直至既滿足上式要求又能發(fā)揮地基承載力為止。85當?shù)鼗芰臃秶鷥?nèi)有軟弱下臥層時，要求軟弱下臥層頂面處的附加應力與自重應力之和不大于它的承載力特征值，按下式驗算：

pz

pcz

≤faz

pz

——相應于荷載效應標準組合時，軟弱下臥層頂面處的附加壓力值；

pcz——軟弱下臥層頂面處土的自重壓力值；

faz——軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后地基承載力特征值。軟弱下臥層驗算擴散角法86軟弱下臥層頂面附加應力計算

——壓力擴散角法87條形根底

矩形根底b——矩形根底或條形根底底邊的寬度；l——矩形根底底邊的長度；pc——根底底面處土的自重壓力值,kPa；z——根底底面至軟弱下臥層頂面的距離；——地基壓力擴散線與垂直線的夾角。88地基壓力擴散角注：1.Es1為上層土壓縮模量；Es2為下層土壓縮模量；

2.z/b<0.25時取

=0°，必要時，宜由試驗確定；z/b>0.50時值不變；

3.z/b在0.25與0.50之間可插值使用。Es1/Es2z/b0.250.5035106°10°20°23°25°30°89【例】某柱根底地基為均質(zhì)粘性土層；地基土的物理力學性質(zhì)指標如右圖所示結(jié)構(gòu)傳至根底頂面的荷載分別為：試確定該柱下獨立根底的底面積和尺寸分析：此題屬于偏心受壓1.先確定地基承載力特征值特征值按根底埋深進行修正90土的類別

b

d淤泥和淤泥質(zhì)土01.0人工填土e或IL大于等于0.85的粘性土01.0紅粘土含水比w

>0.8含水比w≤

0.800.151.21.4大面積壓實填土壓實系數(shù)大于0.95,粘粒含量c≥10%的粉土最大干密度大于2100kg/m3的級配砂石001.52.0粉土粘粒含量c10%的粉土粘粒含量c<10%的粉土0.30.51.52.0e及IL均小于0.85的粘性土粉砂、細砂（不包括很濕與飽和時的稍密狀態(tài)）中砂、粗砂、礫砂和碎石土0.32.03.01.63.04.491922.根據(jù)中心受壓持力層強度條件確定根底底板面積3.考慮偏心影響，將底板增大20%4.初步確定底板尺寸設935.驗算地基持力層的強度條件Gk＝G

Ad=202.41.61.15=88.3kNpkmax=261.7kPa<1.2fa=1.2240=288.0kPapkmin=148.8Pa>0pk=(261.7+149)/2=205.3kPa<fa=240.0kPa〔適宜〕。94【例】某住宅承重墻厚240mm，地基土表層為雜填土，厚0.5m，重度17.2kN/m3。其下為粉質(zhì)粘土，承載力特征值170kPa，重度18.0kN/m3，液性指數(shù)0.90，孔隙比0.88。地下水位在地表下0.8m處。上部墻體傳來豎向荷載標準值190kN/m。確定根底底面尺寸；設計墻下剛性條形根底。95【解】(1)確定根底底面尺寸初步選定粉土層為持力層，埋深初取d=0.8m。埋深范圍內(nèi)土的加權平均重度由e=0.88、IL=0.90>0.85，查表10.11b=0，d=1.0。那么修正后的地基承載力特征值fa=170+1.017.5(0.8-0.5)=175.3kPa根底寬度b<3m，不需寬度修正。取b=1.2m。96〔2〕設計墻下剛性條形根底如果全部用磚根底做大放腳，根底埋深不滿足要求。故采用素混凝土墊層上做磚大放腳。采用MU10磚和M5砂漿，C15素混凝土，厚300mm?；讐毫Σ楸?0.4得混凝土臺階寬高比允許值為1.0，所以混凝土臺階最大縮進300mm。磚放腳所需階數(shù)97相應的根底高度H=1202+60+300=600mm根底頂面埋深驗算800-600=200mm>100mm〔適宜〕。根底寬度驗算3002+240+606=1200mm恰好適宜。繪制根底施工圖。如果豎向荷載標準值為200kN/m，結(jié)果會有何差異？b=1.4m，混凝土臺階高0.4m。98【解】(1)確定根底底面尺寸初步選定粉土層為持力層，埋深初步取d=0.8m。埋深范圍內(nèi)土的加權平均重度由e=0.88、IL=0.90>0.85，查表10.11b=0，d=1.0。那么修正后的地基承載力特征值fa=170+1.017.5(0.8-0.5)=175.3kPa根底寬度b<3m，不需寬度修正。取b=1.4m。99〔2〕設計墻下剛性條形根底如果全部用磚根底做大放腳，根底埋深不滿足要求。故采用素混凝土墊層上做磚大放腳。采用MU10磚和M5砂漿，C15素混凝土，厚400mm?；讐毫Σ楸?0.4，得混凝土臺階寬高比允許值為1.0，所以混凝土臺階最大縮進400mm。磚放腳所需階數(shù)取n=3。100相應的根底高度H=1202+60+400=700mm根底頂面埋深驗算800-700=100mm〔適宜〕。根底寬度驗算4002+240+606=1400mm恰好適宜。繪制根底施工圖。如果取基底寬度b=1.3m，會如何？101【例】柱根底荷載標準值Fk=1100kN，Mk=140kNm，根底底面尺寸3.6m2.6m，驗算地基承載力。102【解】(1)持力層承載力驗算埋深范圍內(nèi)土的加權平均重度由e=0.8、IL=0.82，查表10.11得b=0.3，d=1.6。那么修正后的地基承載力特征值fa=135+1.613.5(2-0.5)=167.4kPa根底及填土重Gk＝(201.2+100.8)3.62.6=299.5kN偏心距e=140/(1100+299.5)=0.10m基底平均壓力pk=(1100+299.5)/(3.62.6)=149.5kPa<fa(適宜)基底最大最小壓力103pkmax=174.4kPa<1.2fa=200.9kPa(滿足)pkmin=124.6kPa>0(適宜)〔2〕軟弱下臥層承載力驗算軟弱下臥層頂面處自重應力pcz=16.51.2+(19-10)3.8=54kPa此面以上土的加權平均重度z=54/5=10.8kN/m3由淤泥質(zhì)土，查表10.11得d=1.0，那么修正后的軟弱下臥層承載力特征值faz=85+1.010.8(5-0.5)=133.6kPa由Es1/Es2=7.5/2.5=3，z/b=3/2.6>0.5，查表10.12得壓力擴散角=23104軟弱下臥層頂面處的附加應力

pz

+pcz

=36.2+54=90.2kPa<faz=133.6kPa(滿足)。1052.6地基變形驗算建筑物地基變形計算值s應不超過相應的容許值[s]，即，

s

[s]106地基變形特征沉降量——指根底中心點的沉降值；沉降差——指相鄰單獨根底中心或根底兩點的沉降量之差；傾斜——指單獨根底傾斜方向兩端點的沉降差與其距離的比值；局部傾斜——指砌體承重結(jié)構(gòu)沿縱墻6m~10m內(nèi)根底兩點的沉降差與其距離的比值。107地基變形特征的分類ss1s2s1s2s1s2lll沉降量沉降差傾斜局部傾斜108地基變形特征的控制對于長高比不太大的砌體承重結(jié)構(gòu)房屋，導致局部出現(xiàn)斜裂縫，應由局部傾斜控制。對于高聳結(jié)構(gòu)以及長高比很小的高層建筑，應由建筑物的整體傾斜值控制?？蚣芙Y(jié)構(gòu)主要因柱基的不均勻沉降使構(gòu)件受剪扭曲而破壞，故要求驗算框架結(jié)構(gòu)相鄰柱基的沉降差。對于以屋架、柱和根底為主體的排架結(jié)構(gòu)，應該限制單層排架結(jié)構(gòu)柱基的沉降量、相鄰柱基的沉降差以及磚石墻砌體所填充的邊排樁的沉降差。109建筑物地基變形的允許值

注：

1.本表數(shù)值為建筑物地基最終變形允許值；

2.有括號者僅適用于中壓縮性土；

3.l為相鄰柱基的中心距〔mm〕，Hg為自室外地面起算的建筑物高度〔m〕；

4.傾斜指根底傾斜方向兩端點的沉降差與其距離之比；

5.局部傾斜指砌體承重結(jié)構(gòu)沿縱向6m～10m內(nèi)根底兩點的沉降差與其距離的比值。110建筑物地基變形的允許值〔續(xù)〕111地基變形的計算薄壓縮層地基沉降

式中，h為薄壓縮層厚度；e1為根據(jù)薄壓縮層中部自重應力值cz〔即初始壓力p1〕從土的壓縮曲線上查得的相應的孔隙比；e2為根據(jù)自重應力值cz與壓縮層內(nèi)附加應力z之和〔即p2〕從土的壓縮曲線上查得的相應的孔隙比，Es為薄壓縮層土的壓縮模量。112單向分層總和法?建筑地基根底設計標準?推薦的分層總和法

113地基土回彈變形量計算當建筑物地下室根底埋置較深時，需要考慮開挖基坑地基土的回彈，該局部回彈變形量可按下式計算：式中

sc為地基的回彈變形量；c為考慮回彈影響的沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，c取1.0；pc為基坑底面以上土的自重壓力(kPa)，地下水位以下應扣除浮力；Eci為土的回彈模量，按?土工試驗方法標準?〔GB/T50123-1999〕確定。114地基穩(wěn)定性可采用圓弧滑動面法進行驗算。最危險的滑動面上諸力對滑動中心所產(chǎn)生的抗滑力矩與滑動力矩應符合下式要求：

MR／Ms≥

1.2

式中

MR——抗滑力矩；

Ms——滑動力矩。2.7地基穩(wěn)定性驗算115位于穩(wěn)定土坡坡頂上的建筑，當垂直于坡頂邊緣線的根底底面邊長小于或等于3m時，其根底底面外邊緣線至坡頂?shù)乃骄嚯x應符合下式要求，但不得小于2.5m：條形根底矩形根底

a——根底底面外邊緣線至坡頂?shù)乃骄嚯x；b——垂直于坡頂邊緣線的根底底面邊長；d——根底埋置深度；——邊坡坡角。116根底底面外邊緣線至坡頂?shù)乃骄嚯x條形根底矩形根底117當根底底面外邊緣線至坡頂?shù)乃骄嚯x不滿足要求時，可根據(jù)基底平均壓力確定根底距坡頂邊緣的距離和根底埋深。當邊坡坡角大于45、坡高大于8m時，尚應驗算坡體穩(wěn)定性。118根底抗浮穩(wěn)定性驗算對于簡單的浮力作用情況，根底抗浮穩(wěn)定性驗算應滿足式中Gk——建筑物自重及壓重之和，kN；Nwk——浮力作用值，kN；Kw——抗浮穩(wěn)定平安系數(shù)，一般取1.05?？垢》€(wěn)定性不滿足設計要求時，可采用增加壓重或設置抗浮構(gòu)件等措施。在整體滿足而局部不滿足抗浮穩(wěn)定性要求時，也可采用增加結(jié)構(gòu)剛度的措施。1192.8減輕不均勻沉降危害的措施120一般原那么為減少不均勻沉降造成的危害，對于軟弱或軟硬不均地基上的建筑物，在選擇地基根底方案時，可采取以下措施：〔1〕采用整體剛度較大的淺根底〔如柱下條形根底、筏基和箱基等〕；〔2〕采用樁根底及其它深根底；〔3〕對不良地基進行處理；〔4〕從地基、根底、上部結(jié)構(gòu)相互作用的觀點出發(fā)，在建筑、結(jié)構(gòu)、施工方面采取措施〔應優(yōu)先考慮〕。121建筑措施1.建筑物體型應力求簡單在滿足使用和其他要求的前提下，建筑體型應力求簡單。當建筑體型比較復雜時，宜根據(jù)其平面形狀和高度差異情況，在適當部位用沉降縫將其劃分成假設干個剛度較好的單元；當高度差異或荷載差異較大時，可將兩者隔開一定距離，當拉開距離后的兩單元必須連接時，應采用能自由沉降的連接構(gòu)造。122磚承重結(jié)構(gòu)房屋的沉降123E形平面建筑物的不均勻沉降124工字形建筑物的裂縫125單層廠房受生活間的影響126建筑物的長高比是建筑物長度或沉降縫分隔的單元長度L與自根底底面標高算起的建筑物高度Hf之比。建筑物的長高比是作為磚墻承重結(jié)構(gòu)物的剛度主要指標。長高比小，那么其整體剛度好，調(diào)整不均勻沉降的能力強。過長的建筑物，縱墻將會因較大撓曲出現(xiàn)開裂。2.控制長高比及合理布置墻體127

對于砌體承重結(jié)構(gòu)的房屋，宜采用以下措施增強整體剛度和強度：〔1〕對于三層和三層以上的房屋，其長高比L/Hf宜小于或等于2.5；當房屋的長高比為2.5<L/Hf≤3.0時，宜做到縱墻不轉(zhuǎn)折或少轉(zhuǎn)折，并應控制其內(nèi)橫墻間距或增強根底剛度和承載力。當房屋的預估最大沉降量小于或等于120mm時，其長高比可不受限制。〔2〕墻體內(nèi)宜設置鋼筋混凝土圈梁或鋼筋磚圈梁；〔3〕在墻體上開洞過大時，宜在開洞部位配筋或采用構(gòu)造柱及圈梁加強。128合理布置縱橫墻是增強砌體結(jié)構(gòu)房屋整體剛度的重要措施之一。因此，應盡量使內(nèi)外縱墻貫穿，不轉(zhuǎn)折或少轉(zhuǎn)折，內(nèi)橫墻間距不宜過大，內(nèi)橫墻與縱墻的聯(lián)結(jié)應牢靠，必要時還應增強根底的剛度和強度。129長高比過大〔7.6〕的建筑物縱墻開裂130

1313.設置沉降縫建筑物的以下部位，宜設置沉降縫：

〔1〕建筑平面的轉(zhuǎn)折部位；

〔2〕高度差異或荷載差異處；

〔3〕長高比過大的砌體承重結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的適當部位；〔4〕地基土的壓縮性有顯著差異處；〔5〕建筑結(jié)構(gòu)或根底類型不同處；

〔6〕分期建造房屋的交界處。132沉降縫位置

133房屋沉降縫的寬度房屋層數(shù)沉降縫寬度(mm)二～三50～80四～五80～120五層以上不小于120134沉降縫構(gòu)造

a〕、b〕適用于砌體結(jié)構(gòu)房屋；c〕適用于框架結(jié)構(gòu)房屋c)135沉降縫構(gòu)造1364.控制相鄰建筑物根底間的凈距當兩根底相鄰過近時，由于地基附加應力擴散和疊加影響，會使兩根底的沉降比各自單獨存在時增大很多。因此，在軟弱地基上，兩建筑物根底間凈距太小，相鄰影響引起的附加不均勻沉降，可能造成建筑物的開裂或互傾：同期建造的兩建筑物輕〔低〕重〔高〕差異較大時，輕者受重者影響較大；原有建筑物受臨近新建重型或高大建筑物影響。137兩石灰窯相對傾斜+32.4300.000-3.0308236391227北南138五層教學大樓對二層實驗室的影響139七層大樓對附屬鍋爐房的影響140相鄰建筑物根底間的凈距(m)

被影響建筑

的長高比影響建筑的預估平均沉降量s

(mm)2.0≤L/Hf<3.03.0≤L/Hf<5.070~150160~250260~400>4002~33~66~99~123~66~99~12≥12注：1.表中L為建筑物長度或沉降縫分隔的單元長度(m)；Hf為自根底底面標高算起的建筑物高度(m)；

2.當被影響建筑的長高比為1.5<L/Hf<2.0時，其間凈距可適當縮小。141相鄰高聳結(jié)構(gòu)或?qū)A斜要求嚴格的構(gòu)筑物的外墻間隔距離，應根據(jù)傾斜允許值計算確定。142建筑物的沉降改變了原有各組成局部的標高，嚴重時將影響建筑物的使用功能，應根據(jù)可能產(chǎn)生的不均勻沉降采取以下相應措施：

〔1〕室內(nèi)地坪和地下設施的標高，應根據(jù)預估沉降量予以提高。建筑物各局部〔或設備之間〕有聯(lián)系時，可將沉降較大者標高提高；〔2〕建筑物與設備之間，應留有凈空。當建筑物有管道穿過時，應預留孔洞，或采用柔性的管道接頭等。5.調(diào)整建筑物標高143結(jié)構(gòu)措施1．減輕建筑物的自重在地基承受的荷載中，建筑物自重〔包括根底自重及上覆土重〕所占比例很大，民用建筑約占60%~70%，工業(yè)建筑約占40%~50%，故對軟弱地基敏感的建筑物，應采取措施減輕自重，主要措施為：〔1〕減少墻體重量。應采用輕質(zhì)高強墻體材料，如空心砌塊、多孔磚、混凝土墻板等。此外，某些非承重墻可用輕質(zhì)隔墻代替。1441．減輕建筑物的自重〔續(xù)〕〔2〕選用輕型結(jié)構(gòu)。例如可采用預應力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、輕鋼結(jié)構(gòu)和各種輕型空間