1.天然地基上的浅基础
1、 天然地基上的浅基础
设计为六层住宅楼,砖混结构，拟采用天然地基上的浅基础,最大线荷载F K =300kN/m 。根椐场地地质条件对浅基础进行评价：
①、属先确定持力层，根椐场地地质条件，第②层可做为基础的持力层，其承载力特征值f ak =150kPa 。基础埋深d=2.0m 。
②、求持力层修正后的承载力特征值f a (深度修正)： 根椐5.2.4公式： f a =f ak +ηd γm (d-0.5)
式中：f ak ---持力层承载力特征值 =150kPa
ηd =1.6, (根椐基底下土的类别，查表5.2.4：e=0.821, I L =0.35)若为湿陷性黄土或新近堆积黄土（Q 42）应按GBJ25-90规范表3.0.4确定。
γm -----基础底面以上土的加权平均重度=16.5kN/m 3, d----基础埋深=2.0m
代入计算为：f a =150+1.6×16.5×(2-0.5)=189.6kPa 。 ③、计算基础宽度b:
根椐基础面积计算公式代入计算：
A=Lb ≥γd f F a k
-=0.220*26.189300=-m 取2.2m
式中: F K ---基础顶面的竖向力=300kN/m
f a ----修正后的地基承载力特征值=189.6kPa L 、b---基础的长度和宽度（条基时，L 取1.0米）
γ---基础及上伏土的平均重度=20.0kN/m 3
④、求基底压力P K ：
根椐5.2.2-1 公式 A G F P K K K
+= 式中：F k =300kN/m
G k =L b d γ=1×2.2×2.0×20=88kN
A=1×2.2m
将参数代入计算后得p k =176.4kN/m 2(kPa)
⑤、根椐5.2.1-1式：f a ≥p k 判定地基强度是否滿足要求。以上计算的f a =189.6kPa, p k =176.4kPa,
滿足5.2.1-1式f a ≥p k ,地基强度滿足要求。
⑥、验算下卧层的承载力
⒈已知下卧层的f ak =100kPa
⒉下卧层顶面以上地基土的加权平均重度为
： γm =
11+=+∑i i n
i i i h h h γ=3.184
22.19*45.16*2=++kN/m 3
⒊求下卧层（第③层粉土）修正后的地基承载力特征值f a :
f a =f ak +ηd γm(d-0.5)
式中：f ak =100kPa
ηd =1.5 （第③层粉土I p =8.1 ρw >10%）查表5.2.4。 d=6.0m(第①层2.0m,第②层4.0m) γm=18.3kN/m 3 代入计算得：f az =100+1.5×18.3×
(6-0.5)=250.98kPa=251kPa
⒋求软弱下卧层顶面以上土的自重压力值p cz ：
p cz =2×16.5+4×19.2=109.8kPa ⒌求软弱下卧层顶面处的附加压力p z-：
本例为条形基础应采用5.2.7-2公式计算: p z =θtan 2)(z b p p b c k +-，首先
根椐表5.2.7求应力扩散角θ值：已知E S1=16.0MPa (软层之上，第②层) E S2=3.5MPa （下卧层第③层）
E S1/ E S2=16.0/3.5=4.75，取5.0。﹙注：当E S1/E S2＜3时，不能用规范中5.2.7-2和5.2.7-3式计算﹚z=4.0m ﹙基础底面至软弱下卧层顶面的距离﹚， b=2.2m ，z/
b=4/2.2=1.8>0.5查5.2.7表 得θ=250。 P K =176.4kPa P c =γd=16.5×2=33.0kPa﹙P c 为基础底面处土的自重压力值﹚ 代入公式得：p z =52.93kPa 。
p z + p cz =52.93+109.8=162.73kPa ＜ f az =251kPa 符合公式: p z +p cz ≤f az 下卧层强度满足要求。
1.天然地基上的浅基础
1、 天然地基上的浅基础 设计为六层住宅楼,砖混结构，拟采用天然地基上的浅基础,最大线荷载F K =300kN/m 。根椐场地地质条件对浅基础进行评价： ①、属先确定持力层，根椐场地地质条件，第②层可做为基础的持力层，其承载力特征值f ak =150kPa 。基础埋深d=2.0m 。 ②、求持力层修正后的承载力特征值f a (深度修正)： 根椐5.2.4公式： f a =f ak +ηd γm (d-0.5) 式中：f ak ---持力层承载力特征值 =150kPa ηd =1.6, (根椐基底下土的类别，查表5.2.4：e=0.821, I L =0.35)若为湿陷性黄土或新近堆积黄土（Q 42）应按GBJ25-90规范表3.0.4确定。 γm -----基础底面以上土的加权平均重度=16.5kN/m 3, d----基础埋深=2.0m 代入计算为：f a =150+1.6×16.5×(2-0.5)=189.6kPa 。 ③、计算基础宽度b: 根椐基础面积计算公式代入计算： A=Lb ≥γd f F a k -=0.220*26.189300=-m 取2.2m 式中: F K ---基础顶面的竖向力=300kN/m f a ----修正后的地基承载力特征值=189.6kPa L 、b---基础的长度和宽度（条基时，L 取1.0米） γ---基础及上伏土的平均重度=20.0kN/m 3
④、求基底压力P K ： 根椐5.2.2-1 公式 A G F P K K K += 式中：F k =300kN/m G k =L b d γ=1×2.2×2.0×20=88kN A=1×2.2m 将参数代入计算后得p k =176.4kN/m 2(kPa) ⑤、根椐5.2.1-1式：f a ≥p k 判定地基强度是否滿足要求。以上计算的f a =189.6kPa, p k =176.4kPa, 滿足5.2.1-1式f a ≥p k ,地基强度滿足要求。 ⑥、验算下卧层的承载力 ⒈已知下卧层的f ak =100kPa ⒉下卧层顶面以上地基土的加权平均重度为 ： γm = 11+=+∑i i n i i i h h h γ=3.184 22.19*45.16*2=++kN/m 3 ⒊求下卧层（第③层粉土）修正后的地基承载力特征值f a : f a =f ak +ηd γm(d-0.5) 式中：f ak =100kPa ηd =1.5 （第③层粉土I p =8.1 ρw >10%）查表5.2.4。 d=6.0m(第①层2.0m,第②层4.0m) γm=18.3kN/m 3 代入计算得：f az =100+1.5×18.3× (6-0.5)=250.98kPa=251kPa ⒋求软弱下卧层顶面以上土的自重压力值p cz ：
2第二章 天然地基上浅基础的设计复习题
第二章天然地基上浅基础的设计复习题答案 2.1单选题 1.浅基础埋置深度不超过（ A ） A、5m； B、＞5m； C、＜5m； D、≠5m； 2. 深基础埋置深度超过（ A ） A、5m； B、＞5m； C、＜5m； D、≠5m； 3. 当Z＞O或R＞S时，结构处于（ B ）； A、失效状态； B、可靠状态； C、极限状态； D、平衡状态。 4.可靠指标β（ B ）失效概率P f越低，可靠度越高 A、越大； B、越小； C、=0； D、＞0。 5.建筑结构荷载可分（B ） A、永久荷载、静荷载、偶然荷载； B、永久荷载、可变荷载、偶然荷载； C、临时荷载、可变荷载、偶然荷载； D、永久荷载、不变荷载、偶然荷载。 6. 石块基础的厚度不宜小于（ B ） A、100mm； B、150mm； C、200mm； D、250mm； 7.一般的钢筋混凝土基础，混凝土的强度等级应不低于（ B ）。 A、C15； B、C20； C、C25； D、C30； 8. 宁夏银川标准冻结深度为（ B ） A、1.0m ； B、1.03m ； C、1.2m ； D、1.5m ； 9. 地基计算主要有三项内容为（ B ） A、承载力验算、地基变形验算、地基裂缝性验算； B、承载力验算、地基变形验算、地基稳定性验算； C、承载力验算、地基长度验算、地基稳定性验算； B、承载力验算、地基宽度验算、地基稳定性验算。 10. 扩展基础破坏形式（ B ） A、弯切破坏、弯曲破坏； B、冲切破坏、弯曲破坏； C、冲切破坏、拉曲破坏；D拉出破坏、弯曲破坏； 11. 在进行浅基础内力计算时，应采用下述何种基底压力。（ A ） A 、基底净反力 B 、基底总压力 C、基底附加压力 12. 当建筑物长度较大时，，或建筑物荷载有较大差异时，设置沉降缝，其原理是（ C ） A、减少地基沉降的措施；B 、一种施工措施；C、减轻不均匀沉降的建筑措施。 13. 高耸结构物的地基允许变形值除了要控制绝对沉降量外，还要由下列何种性质控制。 （ C） A、平均沉降； B、沉降差； C、倾斜；
第7章 天然地基上的浅基础设计 (土力学与地基基础教案)讲解
第7章天然地基上的浅基础设计 一、知识点： 7.1 概述 7.2 地基、基础与上部结构相互作用的概念 7.2.1 基本概念 7.2.2 地基与基础的相互作用 7.2.3 上部结构刚度的影响 7.3 浅基础的若干类型 7.3.1 刚性基础 7.3.2 扩展基础 7.3.3 柱下条形基础 7.4 基础埋置深度的选择 7.4.1 与建筑物有关的条件 7.4.2 工程地质条件 7.4.3 水文地质条件 7.4.4 地基冻融条件 7.4.5 场地环境条件 7.5 地基承载力设计值 7.5.1 按土的抗剪强度指标确定 7.5.2 按地基载荷试验确定 7.5.3 按规范承载力表确定 7.6 浅基础的设计与计算 7.6.1 轴心荷载作用下基础底面积的确定 7.6.2 偏心荷载作用下基础底面积的确定 7.6.3 软弱下卧层的验算7.6.4地基变形验算7.7防止不均匀沉降损害的措施 7.7.1 建筑措施 7.7.2 结构措施 7.7.3 施工措施 二、重点难点： 一、重点： 常用的刚性基础、扩展基础的设计方法。 理解地基、基础与上部结构相互作用的概念。掌握浅基础的类型及适用条件；基础埋置深度的选择；地基承载力设计值；基础底面尺寸的确定；软弱下卧层地基承载力的验算方法。 掌握刚性基础剖面尺寸确定及扩展基础的配筋计算。 二、难点： 地基、基础与上部结构相互作用的概念。 地基承载力设计值；基础底面尺寸的确定；软弱下卧层地基承载力的验算方法。 三、本章内容： §7.1概述按旧书204页讲，第一节全部讲完 §7.2 地基、基础与上部结构相互作用的概念 7.2.1 基本概念按旧书205页讲，讲到“以便阐明有关概念” 7.2.2 地基基础与上部结构的关系按新书206页讲，讲到“更好地设计地基基础方案” 7.2.3 基础刚度地影响 建筑物基础的沉降、内力以及基底反力的分布，除了与地基因素有关外，还受基础及上部结构的制约。此处只限于考虑基础本身刚度的作用而忽略上部结构的影响。为了建立基本概念，以下先讨论柔性基础和刚性基础两种极端情况。 一、柔性基础 柔性基础的抗弯刚度很小。它好比放在地上的柔软薄膜，可以随着地基的变形而任意弯曲。基础上任一点的荷载传递到基底时不可能向旁扩散分布，就象直接作用在地基上一样；所以，柔性基础的基底反力分布与作用于基础上的荷载分布完全一致。 如果假设地基是均质的弹性半空间，则可利用角点法求得柔性基础底面任意点的沉降。所得的计算结果以及工程实践经验都表明，均布荷载下柔性基础的基底沉降是中部大，边缘小[图7-14(b)]。 由此可见，缺乏刚度的基础，由于无力调整基底的不均匀沉降，就不可能使传至基底的荷载改变其原来的分布情况。如果要使柔性基础底面的沉降趋于均匀，显然就得增大基础边缘的荷载，并使中部的相应减少，这样，荷载和反力就应该变成如图7-14(a)所示的非均布的形状了。 二、刚性基础 刚性基础具有非常大的抗弯刚度，受荷后基础不挠曲，因此，原来是平面的基底，沉降后仍然保持平面。如基础的荷载合力通过基底形心，则沿基底的沉降处处相同。这样，根据以上柔性基础沉降均匀时基底反力分布不均匀的论述，可以推断，中心荷载下刚性基础基底反力的分布也应该是边缘大，
天然地基上浅基础的设计例题
天然地基上浅基础的设计例题 一、地基承载力计算 【例题3-1】某粘土地基上的基础尺寸及埋深如例图3-1所示，试按强 二、地基承载力验算（基底尺寸确定） 【例题3-2】试确定例图3-2所示某框架柱下基础底面积尺寸。
2 12~5.90.22075.2241600 )4.1~1.1()4.1~1.1(75.22475.24200)5.02(5.160.1200)5.0(m d f F A kPa d f f G a k m d ak a =?-?=-==+=-??+=-+=γγη 由于力矩较大，底面尺寸可取大些，取b=3.0m ，l =4.0m 。 （2）计算基底压力 kPa W M P P kPa d bl F P k k k G k k 8.358 .3106/4321208603.1733.1732204 31600 2 min max =??+±=±==?+?=+=γ （3）验算持力层承载力 不满足KPa KPa f KPa P KPa f KPa P a k a k 8.2698.2242.12.18.3108.2243.173max =?=>==<= （4）重新调整基底尺寸，再验算，取=l 4.5m
kPa f kPa P P kPa f KPa P a k k a k 2.2692.11.2676.1085.1586/5.432 1208608.2245.1582205 .431600 2 max =<=+=??++==<=?+?= 则 所以 取b=3.0m ，l =4.5m ，满足要求。 对带壁柱的条形基础底面尺寸的确定，取壁柱间距离l 作为计算单元长度（图3-16）。通常壁柱基础宽度和条形基础宽度一样，均为b ；壁柱基
天然地基上浅基础设计
天然地基上浅基础设计 第一节基础设计的原则 一、一般原则 1.地基应有足够的强度、刚度和耐久性。 2.地基应有足够的强度和稳定性。 3.基础沉降量应小于地基的允许变形值。 二、地基变形特征及允许变形值 地基变形特征可分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。 在计算地基变形时，应符合下列规定： 1.由于建筑地基不均匀、荷载差异很大、体型复杂等因素引起的地基变形，对于砌体承重结构应由局部倾斜控制；对于框架结构和单层排架结构应由相邻柱基的沉降差控制；对于多层或高层建筑和高耸结构应由倾斜值控制； 2.在必要情况下，需要分别预估建筑物在施工期间和使用期间的地基变形值，以便预留建筑物有关部分之间的净空，考虑连接方法和施工顺序。此时，一般建筑物在施工期间完成的沉降量，对于砂土可认为其最终沉降量已基本完成80%以上，对于低压缩粘性土可认为已完成最终沉降量的50%-80%，对于中压缩粘性土可认为已完成20%-50%,对于高压缩粘性土可认为已完成5%-20%。 建筑物的地基变形允许值，可按表5.3.4规定采用。对表中未包括的其他建筑物的地基变形允许值，可根据上部结构对地基变形的适应能力和使用上的要求确定。 建筑物的地基变形允许值表5.3.4
24 第7章 天然地基上的浅基础设计 §7.1 概述 工程设计都是从选择方案开始的。地基基础设计方案有：天然地基或人工地基上的浅基础；深基础；深浅结合的基础（如桩-筏、桩-箱基础等）。上述每种方案中各有多种基础类型和做法，可根据实际情况加以选择。 地基基础设计是建筑物结构设计的重要组成部分。基础的型式和布置，要合理的配合上部结构的设计，满足建筑物整体的要求，同时要做到便于施工、降低造价。天然地基上结构比较简单的浅基础最为经济，如能满足要求，宜优先选用。本章将讨论天然地基上浅基础设计的各方面的问题。这些问题与土力学、工程地质学、砌体结构和钢筋混凝土结构以及建筑施工课程关系密切。天然地基上浅基础设计的原则和方法，也适用于人工地基上的浅基础，只是采用后一种方案时，尚需对所选的地基处理方法（见 第9章）进行设计，并处理好人工地基与浅基础的相互影响。 7.1.1 浅基础设计的基础设计方法 基础的上方为上部结构的墙、柱，而基础底面以下则为地基土体。基础承受上部结构的作用并对地基表面施加压力（基底压力），同时，地基表面对基础产生反力（地基反力）。两者大小相等，方向相反。基础所承受的上部荷载和地基反力应满足平衡条件。地基土体在基底压力作用下产生附加应力和变形，而基础在上部结构和地基反力的作用下则产生内力和位移，地基与基础互相影响、互相制约。进一步说，地基与基础之间，除了荷载的作用外，还与它们抵抗变形或位移的能力有着密切关系。而且，基础及地基也与上部结构的荷载和刚度138 有关。即：地基、基础和上部结构都是互相影 响、互相制约的。它们原来互相连接或接触的 部位，在各部分荷载、位移和刚度的综合影响 下，一般仍然保持连接或接触，墙柱底端位移、 该处基础的变位和地基表面的沉降相一致，满 足变形协调条件。上述概念。可称为地基-基础 -上部结构的相互作用。 为了简化计算，在工程设计中，通常把上部 结构、基础和地基三者分离开来，分别对三者进 行计算：视上部结构底端为固定支座或固定铰支 座，不考虑荷载作用下各墙柱端部的相对位移， 并按此进行图7-1 常规设计法计算简图础和墙柱布置均匀、作用荷载对称且大小相近的 上部结构来说是可行的。在这些情况下，按常规设计法计算的结果，与进行地基-基础-上部结构相互作用分析的差别不大，可满足结构设计可靠度的要求，并已经过大量工程实践的检验。 基底压力一般并非呈直线（或平面）分布，它与土的类别性质、基础尺寸和刚 图2－1 基础类型 并且当持力层为软弱土时，由于扩大基础面积有一定限制，需要对地 否则会因所受的荷载压力超过地基强度而影响建筑物的正常所以对于荷载大或上部结构对沉降差较敏感的建筑物，当持力层的土质较差又较厚时， 个别情况下柱下基础用钢筋混凝土浇注时，其剖面也 条形基础分为墙下和柱下条形基础，墙下条形基础是挡土墙下或涵洞下常用的基础形 如挡土墙很长，为了避免在沿墙长方向因沉 降不匀而开裂，可根据土质和地形予以分段，设置沉降缝。有时为了增强桥柱下基础的承载 图2-3 单独和联合基础 图2-4 挡土墙下条形基础 能力，将同一排若干个柱子的基础联合起来，也 就成为柱下条形基础（图2-5）。其构造与倒置的T 形截面梁相类似，在沿柱子的排列方向的剖面可 以是等截面的，也可以如图那样在柱位处加腋的。 在桥梁基础中，一般是做成刚性基础，个别的也 可做成柔性基础。 如地基土很软，基础在宽度方向需进一步扩 大面积，同时又要求基础具有空间的刚度来调整 不均匀沉降时，可在柱下纵、横两个方向均设置条形基础，成为十字型基础。这是房屋建筑 常用的基础形式，也是一种交叉条形基础。 图2-5 柱下条形基础 图2－2 刚性扩大基础 （四）筏板和箱形基础（图2-6、图2-7） 筏板和箱形基础都是房屋建筑常用的基础形式。 当立柱或承重墙传来的荷载较大，地基土质软弱又不均匀，采用单独或条形基础均不能满足地基承载力或沉降的要求时，可采用筏板式钢筋混凝土基础，这样既扩大了基底面积又增加了基础的整体性，并避免建筑物局部发生不均匀沉降。 筏板基础在构造上类似于倒置的钢筋混凝土楼盖，它可以分为平板式（图2-6a）和梁板式（图2-6b）。平板式常用于柱荷载较小而且柱子排列较均匀和间距也较小的情况。 为增大基础刚度，可将基础做成由钢筋混凝土顶板、底板及纵横隔墙组成的箱形基础（图2-7），它的刚度远大于筏板基础，而且基础顶板和底板间的空间常可利用作地下室。它适用于地基较软弱,土层厚，建筑物对不均匀沉降较敏感或荷载较大而基础建筑面积不太大的高层建筑。 图2-6 筏板基础图2-7 箱形基础 第二节刚性扩大基础施工 注意事项：刚性扩大基础的施工可采用明挖的方法进行基坑开挖，开挖工作应尽量在枯水或少雨季节进行，且不宜间断。基坑挖至基底设计标高应立即对基底土质及坑底情况进行检验，验收合格后应尽快修筑基础，不得将基坑暴露过久。基坑可用机械或人工开挖，接近基底设计标高应留30cm高度由人工开挖，以免破坏基底土的结构。基坑开挖过程中要注意排水，基坑尺寸要比基底尺寸每边大0.5m～1.0m，以方便设置排水沟及立模板和砌筑工作。基坑开挖时根据土质及开挖深度对坑壁予以围护或不围护，围护的方式有多种多样。水中开挖基坑还需先修筑防水围堰。 一、旱地上基坑开挖及围护 （一）无围护基坑 适用于基坑较浅，地下水位较低或渗水量较少，不影响坑壁稳定时，此时可将坑壁挖成竖直或斜坡形。竖直坑壁只适宜在岩石地基或基坑较浅又无地下水的硬粘土中采用。在一般土质条件下开挖基坑时，应采用放坡开挖的方法。 （二）有围护基坑 1．板桩墙支护 板桩是在基坑开挖前先垂直打入土中至坑底以下一定深度，然后边挖边设支撑，开挖基天然地基上的浅基础设计
第二章天然地基上的浅基础