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

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)?；A(chǔ)底面離地面的深度稱為基礎(chǔ)的埋置深度。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)

基礎(chǔ)的埋置深度（4）地基土的凍結(jié)深度和地基土的濕陷地基土凍脹時(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1～2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)

基礎(chǔ)的類型與構(gòu)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、

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)礎(chǔ)是指柱下下鋼筋混混凝土獨(dú)獨(dú)立基礎(chǔ)礎(chǔ)和墻下下鋼筋混混凝土條條形基礎(chǔ)礎(chǔ)，見圖12.4。這種基基礎(chǔ)抗彎彎和抗剪剪性能良良好，特特別適用用于“寬寬基淺埋埋”或有有地下水水時(shí)。由于擴(kuò)展展基礎(chǔ)有有較好的的抗彎能能力，通通常被看看作柔性性基礎(chǔ)。。這種基基礎(chǔ)能發(fā)發(fā)揮鋼筋筋的抗彎彎性能及及混凝土土抗壓性性能，適適用范圍圍廣。二、擴(kuò)展基礎(chǔ)礎(chǔ)擴(kuò)展基礎(chǔ)礎(chǔ)應(yīng)滿足足以下構(gòu)構(gòu)造要求求：(1)錐形基礎(chǔ)礎(chǔ)的邊緣緣高度不不宜小于于200mm；階梯形形基礎(chǔ)的的每階高高度宜為為300～500mm。(2)墊層的厚厚度不宜宜小于70mm；墊層混混凝土強(qiáng)強(qiáng)度等級級應(yīng)為C10。(3)擴(kuò)展基礎(chǔ)礎(chǔ)底板受受力鋼筋筋的最小小直徑不不宜小于于10mm；間距不不宜大于于200mm，也不宜宜小于100mm。(4)鋼筋混凝凝土強(qiáng)度度等級不不應(yīng)小于于C20。(5)當(dāng)柱下鋼鋼筋混凝凝土獨(dú)立立基礎(chǔ)的的邊長和和墻下鋼鋼筋混凝凝土條形形基礎(chǔ)的的寬度大大于或等等于2.5m時(shí)，底板板受力鋼鋼筋的長長度可取取邊長或或?qū)挾鹊牡?.9倍，并宜宜交錯(cuò)布布置，如圖12.5(a)。(6)鋼筋混凝凝土條形形基礎(chǔ)底底板在T形及十字字形交接接處，底底板橫向向受力鋼鋼筋僅沿沿一個(gè)主主要受力力方向通通長布置置，另一一個(gè)方向向的橫向向受力鋼鋼筋可布布置到主主要受力力方向底底板寬度度的1／4處，如圖12.5(b)。在拐角角處底板板橫向受受力鋼筋筋應(yīng)沿兩兩個(gè)方向向布置，，如圖12.5(c)。圖12.4擴(kuò)展基礎(chǔ)礎(chǔ)（a）鋼筋混混凝土條條形基礎(chǔ)礎(chǔ)；（b）現(xiàn)澆獨(dú)獨(dú)立基礎(chǔ)礎(chǔ)；（c）預(yù)制杯杯形基礎(chǔ)礎(chǔ)圖12.5擴(kuò)展基礎(chǔ)礎(chǔ)底板受受力鋼筋筋布置示示意圖當(dāng)上部結(jié)結(jié)構(gòu)荷載載較大、、地基土土的承載載力較低低時(shí)，采采用無筋筋擴(kuò)展基基礎(chǔ)或擴(kuò)擴(kuò)展基礎(chǔ)礎(chǔ)往往不不能滿足足地基強(qiáng)強(qiáng)度和變變形的要要求。為為增加基基礎(chǔ)剛度度,防止由于于過大的的不均勻勻沉降引引起的上上部結(jié)構(gòu)構(gòu)的開裂裂和損壞壞，常采采用柱下下條形基基礎(chǔ)。根根據(jù)剛度度的需要要，柱下下條形基基礎(chǔ)可沿沿縱向設(shè)設(shè)置，也也可沿縱縱橫向設(shè)設(shè)置而形形成雙向向條形基基礎(chǔ)，稱稱為交梁梁基礎(chǔ)，，如圖12.7所示。如果柱網(wǎng)網(wǎng)下的地地基土較較軟弱，，土的壓壓縮性或或柱荷載載的分布布沿兩個(gè)個(gè)柱列方方向都很很不均勻勻，則可可采用交交梁基礎(chǔ)礎(chǔ)。該基基礎(chǔ)形式式多用于于框架結(jié)結(jié)構(gòu)。三、柱下條形形基礎(chǔ)構(gòu)造要求：①柱下條形基礎(chǔ)礎(chǔ)梁的高度宜宜為柱距的1／4～1／8。翼板厚度不不應(yīng)小于200mm。當(dāng)翼板厚度度大于250mm時(shí)，宜采用變變厚度翼板，，其坡度宜小小于或等于1∶3。②柱下條形基礎(chǔ)礎(chǔ)的兩端宜向向外伸出，其其長度宜為第第一跨度的0.25倍；既可增大大基礎(chǔ)底面積積，又可使基基底反力分布布比較均勻、、基礎(chǔ)內(nèi)力分分布比較合理理。③現(xiàn)澆柱與條形形基礎(chǔ)梁的交交接處，其平平面尺寸不應(yīng)應(yīng)小于圖12.8的規(guī)定。④條形基礎(chǔ)梁頂頂部和底部的的縱向受力鋼鋼筋除滿足計(jì)計(jì)算要求外，，頂部鋼筋按按計(jì)算配筋全全部貫通，底底部通長鋼筋筋不應(yīng)少于底底部受力鋼筋筋截面總面積積的1／3。⑤柱下條形基礎(chǔ)礎(chǔ)的混凝土強(qiáng)強(qiáng)度等級不應(yīng)應(yīng)低于C20⑥基礎(chǔ)墊層和鋼鋼筋保護(hù)層厚厚度、底板鋼鋼筋的部分構(gòu)構(gòu)造要求可參參考擴(kuò)展基礎(chǔ)礎(chǔ)的規(guī)定。圖12.7柱下條形基礎(chǔ)礎(chǔ)（a）柱下單向條條形基礎(chǔ)；（（b）交梁基礎(chǔ)圖12.8現(xiàn)澆柱與條形形基礎(chǔ)梁交接接處構(gòu)造當(dāng)?shù)鼗貏e軟軟弱，上部荷荷載很大，用用交梁基礎(chǔ)將將導(dǎo)致基礎(chǔ)寬寬度較大而又又相互接近時(shí)時(shí)，或有地下下室，可將基基礎(chǔ)底板聯(lián)成成一片而成為為筏形基礎(chǔ)。。筏形基礎(chǔ)可分分為墻下筏形基礎(chǔ)礎(chǔ)和柱下筏形基礎(chǔ)礎(chǔ)，如圖12.9所示。柱下筏形基基礎(chǔ)常有平板板式和梁板式式兩種。平板式筏形基基礎(chǔ)是在地基上做做一塊鋼筋混混凝土底板，，柱子通過柱柱腳支承在底底板上；梁板式筏形基基礎(chǔ)分為下梁板式式和上梁板式式，下梁板式式基礎(chǔ)底板上上面平整，可可作建筑物底底層地面。四、筏形基礎(chǔ)筏形基礎(chǔ)，特特別是梁板式式筏形基礎(chǔ)整整體剛度較大大，能很好地地調(diào)整不均勻勻沉降，常用用于高層建筑筑中。筏形基礎(chǔ)的混混凝土強(qiáng)度等等級不應(yīng)低于于C30。采用筏形基礎(chǔ)礎(chǔ)的地下室應(yīng)應(yīng)沿四周布置置鋼筋混凝土土外墻，外墻墻厚度不應(yīng)小小于250mm，內(nèi)墻厚度不不應(yīng)小于200mm。筏形基礎(chǔ)的鋼鋼筋間距不應(yīng)應(yīng)小于150mm，宜為200～300mm，受力鋼筋直直徑不宜小于于12mm。箱形基礎(chǔ)是由底板、頂頂板、鋼筋混混凝土縱橫隔隔墻構(gòu)成的整整體現(xiàn)澆鋼筋筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)，如圖12.11所示。箱形基礎(chǔ)具有有較大的基礎(chǔ)礎(chǔ)底面、較深深的埋置深度度和中空的結(jié)結(jié)構(gòu)形式，上上部結(jié)構(gòu)的部部分荷載可用用開挖卸去的的土的重量得得以補(bǔ)償。與與一般的實(shí)體體基礎(chǔ)比較，，它能顯著地地提高地基的的穩(wěn)定性，降降低基礎(chǔ)沉降降量。五、箱形基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ)的混混凝土強(qiáng)度等等級不應(yīng)低于于C30。箱形基礎(chǔ)外墻墻宜沿建筑物物周邊布置，，內(nèi)墻沿上部部結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)網(wǎng)或剪力墻位位置縱橫均勻勻布置，墻體體水平截面總總面積不宜小小于箱形基礎(chǔ)礎(chǔ)外墻外包尺尺寸的水平投投影面積的1/10。無人防設(shè)計(jì)要要求的箱基，，基礎(chǔ)底板不不應(yīng)小于300mm，外墻厚度不不應(yīng)小于250mm，內(nèi)墻厚度不不應(yīng)小于200mm，頂板厚度不不應(yīng)小于200mm。圖12.11箱形基礎(chǔ)當(dāng)?shù)鼗辽喜坎繛檐浫跬粒?，且荷載很大大，采用淺基基礎(chǔ)已不能滿滿足地基強(qiáng)度度和變形的要要求，可利用用地基下部比比較堅(jiān)硬的土土層作為基礎(chǔ)礎(chǔ)的持力層設(shè)設(shè)計(jì)成深基礎(chǔ)礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)是是最常見的深深基礎(chǔ)，廣泛泛應(yīng)用于各種種工業(yè)與民用用建筑中。樁基礎(chǔ)是由樁和承臺(tái)臺(tái)兩部分組成成，如圖12.12所示。樁在平面上上可以排成一一排或幾排，，所有樁的頂頂部由承臺(tái)聯(lián)聯(lián)成一個(gè)整體體并傳遞荷載載。六、樁基礎(chǔ)（1）按施工方式分分類按施工方法的的不同可分為為預(yù)制樁和灌注樁兩大類。（2）按樁身材料分分類①混凝土樁混凝土樁又可可分為混凝土預(yù)制樁樁和混凝土灌注樁樁（簡稱灌注樁樁）兩類。6.1樁的分類②鋼樁常見的是型鋼和鋼管兩類。鋼樁的的優(yōu)點(diǎn)是抗壓壓抗彎強(qiáng)度高高，施工方便便；缺點(diǎn)是價(jià)價(jià)格高，易腐腐蝕。③組合樁即采用兩種材材料組合而成成的樁。例如如，鋼管樁內(nèi)內(nèi)填充混凝土土，或上部為為鋼管樁、下下部為混凝土土樁。（3）按樁的承載性性狀分類①摩擦型樁樁摩擦樁：在極限承載載力狀態(tài)下下，樁頂荷荷載由樁側(cè)側(cè)阻力承受受。端承摩擦樁樁：在極限承載載力狀態(tài)下下，樁頂荷荷載主要由由樁側(cè)阻力力承受，部部分樁頂荷荷載由樁端端阻力承受受。②端承型樁樁端承樁：在極限承載載力狀態(tài)下下，樁頂荷荷載由樁端端阻力承受受。摩擦端承樁樁：在極限承載載力狀態(tài)下下，樁頂荷荷載主要由由樁端阻力力承受，部部分樁頂荷荷載由樁側(cè)側(cè)阻力承受受。（4）按成樁方法法分類根據(jù)成樁方方法和成樁樁過程中的的擠土效應(yīng)應(yīng)將樁分為為以下幾種種：①擠土樁這類樁在設(shè)設(shè)置過程中中，樁周土土被擠開，，土體受到到撓動(dòng)，使使土的工程程性質(zhì)與天天然狀態(tài)相相比發(fā)生較較大變化。。這類樁主主要包括擠擠土預(yù)制樁樁（打入或或靜壓）、、擠土灌注注樁（如振振動(dòng)、錘擊擊沉管灌注注樁，爆擴(kuò)擴(kuò)灌注樁））。②部分?jǐn)D土土樁這類樁在設(shè)設(shè)置過程中中由于擠土土作用輕微微，故樁周周土的工程程性質(zhì)變化化不大。主主要有打入入截面厚度度不大的I字型和H型鋼樁、沖沖擊成孔灌灌注樁和開開口鋼管樁樁、預(yù)鉆孔孔打入式灌灌注樁等。。③非擠土樁樁這類樁在設(shè)設(shè)置過程中中將相應(yīng)于于樁身體積積的土挖出出。這類樁樁主要是各各種形式的的鉆孔樁、、挖孔樁等等。(1)摩擦型樁的的中心距不不宜小于樁樁身直徑的的3倍；擴(kuò)底灌灌注樁的中中心距不宜宜小于擴(kuò)底底直徑的1.5倍，當(dāng)擴(kuò)底底直徑大于于2m時(shí)，樁端凈凈距不宜小小于1m。在確定樁樁距時(shí)還應(yīng)應(yīng)考慮施工工工藝中的的擠土效應(yīng)應(yīng)對相鄰樁樁的影響。。(2)擴(kuò)底灌注樁樁的擴(kuò)底直直徑不宜大大于樁身直直徑的3倍。(3)預(yù)制樁的混混凝土強(qiáng)度度等級不應(yīng)應(yīng)低于C30；灌注樁不不應(yīng)低于C20；預(yù)應(yīng)力樁樁不應(yīng)低于于C40。6.2基樁的構(gòu)造造規(guī)定(4)打入式預(yù)制制樁的最小小配筋率不不宜小于0.8%；靜壓預(yù)制制樁的最小小配筋率不不宜小于0.6%；灌注樁的的最小配筋筋率不宜小小于0.2%～0.65%(小直徑取大大值)。(5)樁頂嵌入承承臺(tái)的長度度不宜小于于50mm。樁頂主筋筋應(yīng)伸入承承臺(tái)內(nèi)，其其錨固長度度對HPB235級鋼筋不宜宜小于30倍主筋直徑徑。承臺(tái)有多種種形式，如如柱下獨(dú)立立樁基承臺(tái)臺(tái)、箱形承承臺(tái)、筏形形承臺(tái)、柱柱下梁式承承臺(tái)和墻下下條形承臺(tái)臺(tái)等。承臺(tái)的作用用是將樁聯(lián)成一一個(gè)整體，，并把建筑筑物的荷載載傳到樁上上，因而承承臺(tái)要有足足夠的強(qiáng)度度和剛度。。以下主要介介紹板式承承臺(tái)的構(gòu)造造要求。(1)承臺(tái)的寬度度不應(yīng)小于于500mm。6.3承臺(tái)構(gòu)造(2)承臺(tái)厚度不不應(yīng)小于300mm。(3)承臺(tái)的配筋筋，對于矩矩形承臺(tái)其其鋼筋應(yīng)按按雙向均勻勻通長配筋筋，鋼筋直直徑不宜小小于10mm，間距不宜宜大于200mm（圖12.13(a))；對于三樁樁承臺(tái)，鋼鋼筋應(yīng)按三三向板帶均均勻配置，，且最里面面的三根鋼鋼筋圍成的的三角形應(yīng)應(yīng)在柱截面面范圍內(nèi)（（圖12.13(b))。(4)承臺(tái)混凝土土的強(qiáng)度等等級不宜低低于C20。單樁承臺(tái)宜宜在兩個(gè)相相互垂直的的方向上設(shè)設(shè)置連系梁梁；兩樁承承臺(tái)宜在其其短向設(shè)置置連系梁；；有抗震要要求的柱下下獨(dú)立承臺(tái)臺(tái)宜在兩個(gè)個(gè)主軸方向向設(shè)置連系系梁。連系系梁頂面宜宜與承臺(tái)位位于同一標(biāo)標(biāo)高。連系系梁的寬度度不應(yīng)小于于250mm，梁的高度度可取承臺(tái)臺(tái)中心距的的1／10～1／15。連系梁內(nèi)內(nèi)上下縱向向鋼筋直徑徑不應(yīng)小于于12mm且不應(yīng)少于于2根，并按受受拉要求錨錨入承臺(tái)。。6.4承臺(tái)之間的的連接圖12.12樁基礎(chǔ)圖12.13承臺(tái)配筋示示意(a)矩形承臺(tái)配配筋；(b)三樁承臺(tái)配配筋；(c)承臺(tái)梁第三節(jié)無筋擴(kuò)展基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)簡簡介基礎(chǔ)尺寸設(shè)設(shè)計(jì)包括：：基礎(chǔ)底面的長度度、寬度與基礎(chǔ)的高度。根據(jù)已經(jīng)確確定的基礎(chǔ)類型、埋置深度，計(jì)算地基承載力力特征值和作用在基基礎(chǔ)底面的的荷載值，進(jìn)行基礎(chǔ)礎(chǔ)尺寸設(shè)計(jì)計(jì)。一、確定基基礎(chǔ)尺寸（一）中心心荷載作用用下基礎(chǔ)尺尺寸1）計(jì)算基礎(chǔ)礎(chǔ)底面積A（矩形）或或基礎(chǔ)底面面寬度b（條形、正正方形）——基礎(chǔ)及其上上填土的平平均容重，，20kN/m3。剛性基礎(chǔ)尺寸確定（1）獨(dú)立基礎(chǔ)礎(chǔ)通常中心荷荷載作用下下采用正方方形基礎(chǔ)，，即如因場地