名师名校勘测设计注册工程师讲义土木工程材料考前复习指导第100讲第十八章第八节 浅基础.docx

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第八节浅基础

一、地基基础方案及其选择

建筑物可分为上部结构（地下部分）、下部结构（地下部分）-基础两部分。

而基础坐落在地基上。

地基作为支承建筑物的地层，如为自然状态则为天然地基，若经过人工处理则为人工地基。

基础又分为浅基础与深基础两大类，通常按基础的埋置深度划分。

一般埋深小于5m的

为浅基础，大予5m的为深基础。

也有建议按施工方法来划分的：

用普通基坑开挖和敞坑排水方法修建的基础统称为浅基础，如高层建筑箱型基础（埋深可能大于5m）也属此类，而用特殊施工方法将基础埋置于深层地基中的基础称为深基础，如桩基础、沉井、地下连续墙等。

设计建筑物的地基基础时，须将地基、基础视为一个整体，按照下述的组合关系（见表18-5），确定地基基础方案。

其受上部结构类型、使用荷载大小、施工等多种因素制约，对每一个具体工程，应综合考虑，通过经济技术比较，确定最佳方案。

不允许时，可比较天然地基上的深基础和人工地基上的浅基础两方案，选定其一，必要时才选用人工地基上的深基础。

地基与基础组合方案表18-5

地基种类

选择组合顺序

基础类型

天然地基

人工地基

浅基础

深基础

二、浅基础类型

浅基础有多种形式，是随上部结构类型的发展和荷载的增大、使用功能的要求、地基条件、建筑材料和施工方法的发展而演变的，形成了从独立的、条形的到交叉的、成片的乃至空间整体的基础系列。

浅基础的类型划分按不同标准有不同形式。

按表18-6分类，可大致看出基础形式发展演变过程、材料及受力特点。

（一）独立基础（含扩展式基础）

独立基础是柱基础的主要类型，所用材料依柱的材料和荷载大小而定。

现浇柱下常采用

钢筋混凝土，此时称为扩展式基础。

基础截面可做成阶梯形或锥形，预制柱下一般采用杯形基础。

砌体柱下可采用无筋扩展基础，材料一般为砖、混凝土等。

有时墙下也可采用独立基础。

这时基础顶面应架设钢筋混凝土过梁（见图18-40a）或砌砖拱以传递竖向力（见图18-40b）。

（a）

（b）

a）设钢筋混凝土过梁．b）砌砖拱

图18-40墙下单独基础

（二）条形基础和联合基础

1．条形基础

墙下条形基础有刚性和钢筋混凝土（扩展式）两种。

后者一般做成无肋板式，若为了增强基础的整体性和抗弯能力，则可采用带肋式。

当荷载较大且地基承载力较低时，柱列下也常采用条形基础。

将同一排的柱基础相连成

为钢筋混凝土柱下条形基础（见图l8-41）。

但若仅是相邻两柱基础相连又称联合基础或=柱

联合基础。

2．联合基础

根据建筑物的荷载、地基及限制条件，可能有下列形式。

（1）矩形联合基础（见图18-42a）。

适用于相邻荷载差异不大且地基较为均匀的条件。

它整体性能好，可设计成变截面的形式。

（2）梯形联合基础（见图18-42b），。

．

边柱基础荷载较大或为偏心荷载，与内柱基础需要连接时，采用梯形形式可使基底压力接

近于均匀分布。

（3）连梁式联合基础（见图18-42c）

当基础间距较大，地基不均匀，可能产生较大的沉降差时，将联合基础做成连梁式，且设计成刚性梁，使不平衡剪力和弯矩得以传递和调整。

（三）交梁基础

当荷载较大，采用柱下条形基础不能满足地基承载力要求时，可采用交梁基础（或称“十字交叉基础”）。

这种基础在纵横两向均具有一定的刚度和调整不均匀沉降的能力。

（四）筏板基础

遇上部结构荷载大、地基软弱或地下防渗需要时，可采用筏板基础，俗称满堂基础。

由

基底面积大，故可减小地基单位面积上的压力，并能有效地增强基础的整体性。

筏板基础像倒置的钢筋混凝土楼盖，可分为平板式和梁板式两种类型。

它可用在柱网下，

亦可用在砌体结构下。

我国南方某些城市大量采用为多层住宅基础，并直接做在地表杂填土

上，称无埋深筏基。

但在北方应用时，必须考虑能否满足抗冻与采暖要求。

（五）箱形基础

由钢筋混凝土底板、顶板和纵横内外墙组成的整体空间结构，称为箱形基础。

其具有很大的抗弯刚度，整体性好，只会产生大致均匀的沉降或整体倾斜而不致产生挠曲，从而基本上消除了因地基变形而使建筑物开裂的可能性。

抗震性能较好，适用于软弱地基上高层、重型或对不均匀沉降有严格要求的建筑物。

可满足高层建筑对建筑功能与结构受力等方面的要求。

箱基的用料多、工期长、造价高、施工技术比较复杂，尤其当须进行深基坑开挖时要考虑人工降低地下水位1、坑壁支护和对邻近建筑物的影响问题。

此外，还要对箱基地下室的防水、通风采取周密的措施。

综上所述，箱基的采用与否，应该慎重地综合考虑各方面因素，通过方案比较后确定，才能收到技术和经济上的最大效益。

（六）壳体基础

当荷载较大时，柱下基础也可采用壳体基础。

这种基础使径向内力由以弯矩为主，变为以压力为主，通常可节省混凝土30~6～so%。

壳体基础常用作筒形构筑物（如烟囱、水塔、料仓、中小型高炉等）的基础，也可用作一般工业与民用建筑柱基。

壳体基础常用的结构形式为正圆锥壳、M形组合壳和内球外锥组合壳：

（七）动力机械基础

动力机械基础常采用大块式、墙式及框架式三种形式。

大块式基础应用最广，通常做成刚度很大的钢筋混凝土块体。

墙式基础则由承重的纵、横向墙组成。

基础中均预留有安装和操作机器所必需的沟槽和孔洞。

框架式基础一般用于平衡性较好的高频机器，其上部结构是由固定在一起连续底板或可靠基岩上的立柱以及与立柱上端刚性连接的纵、横梁组成的弹性体系，因而可按框架结构计算。

（八）基础选型示例

基础的选型，应根据地质条件、建筑体型、结构类型、荷载情况、有无地下室以及施工条件等，提出适用技术方案，进行经济效果对比。

一般按以下原则选型：

1．砖混结构

包括多层房屋，应优先选用刚性基础。

按就地取材和方便施工的原则，选择毛石基础、砖基础、灰土基础或三合土基础。

地下水位较高时选用混凝土基础，或有混凝土垫层的砖基础，一般做成条形基础。

基础宽度大于2.5m时，宜采用柔性钢觞混凝土基础。

上部地基土软弱，基础深度大于3m时，宜用墩式基础。

2．框架结构

无地下室，地基较好，荷载较小，柱网分布比较均匀时，宜选用单独柱基，纵横方向应用拉梁拉结，拉梁位置以设置在柱根为宜。

框架底层的砖墙和相邻砖混结构的墙体，宜结合拉梁设置地梁。

柱基埋深较浅时直接做条形墙基，此时圈梁与拉梁结合布置。

对于多层内框架结构，地基较差时，柱列宜选用柱下条形基础或条形刚性基础。

3．框架或剪力墙结构

（1）无地下室，地基较差，荷载较大时，为了增强整体性，减少不均匀沉降，可选用十字交叉条形基础。

如不满足变形条件要求，可考虑采用桩基础，或对地基进行处理。

仍不满足要求时，可选用钢筋混凝土筏板基础。

（2）有地下室，无特殊防水要求，柱网、荷载及墙间距比较均匀，地基较好时，可选用十字交叉刚性墙基础。

（3）有地下室，上部结构对不均匀沉降限制较严，防水要求较高时，可选用箱形基础。

当高层建筑层数较多，重量较大，地基较软弱时，宜采用复合式箱形基础。

上述事例说明，进行基础工程设计必须洞悉上部结构及地基的特点，发挥上部结构一基

础一地基的相互作用，才可能达到最佳效果。

三、浅基础工程设计的三项重要技术指标

（一）技术合理性

技术合理性是最重要的指标。

合理的地基基础设计是由许多因素经综合分析才能取得，

除了地基土本身以外，还包括建筑环境、工艺要求、建筑形式和水文气候等因素。

（二）施工可行性

基础设计的任务应根据地质条件及结构要求、现场条件、工期等选择可行的施工方案，因为在一定情况下，设计意图能否实现与施工可行性关系甚大。

（1）在城市建设中往往限制使用对环境有污染的施工方法。

例如，强夯法处理不均匀杂填土时振动的噪声较大，又如预制沉桩的噪声超过规定标准，这些在大城市中已禁止使用。

（2）施工方法对施工质量的保证率。

不同的基础形式有不同的施工方法、要求及需要注意的质量问题。

（三）经济性

当基础工程有多种方案可供选择时，则应比较造价，并注意各地劳动力价格及材料价格。

应当说明，基础造价不完全取决于基础设计本身，还与建筑体形的复杂性、场地工程地质条件、结构布局及工艺要求有关。

四、浅基础设计的基本规定

（一）建筑物的安全等级

地基与基础计算的内容和要求与建筑物的安全等级有关。

根据地基损坏造成建筑物的破

坏后果（危及人的生命、造成经济损失、造成社会影响及修复的可能性）的严重性，将建筑物地基基础设计分为三个等级，见表18-7。

地基基础设计等级表18-7

设计等级

建筑和地基类型

重要的工业与民用建筑物

30层以上的高层建筑

体型复杂，层数相差超过10层的高低层连成一体建筑物

大面积的多层地下建筑物（如地下车库、商场、运动场等）

对地基变形有特殊要求的建筑物

甲级

复杂地质条件下的坡上建筑物（包括高边坡）

对原有工程影响较大的新建建筑物

场地和地基条件复杂的一般建筑物

位于复杂地质条件及软土地区的二层及二层以上地下室的基坑工程

开挖深度大于15m的基坑工程

周边环境条件复杂。

环境保护要求高的基坑工程

设计等级

建筑和地基类型

乙级

除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物

除甲级、丙级以外的基坑工程

场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物

丙级

非软土地区且场地地质条件简单、基坑周边环境条件简单、环境保护要求不高且开挖深度小于5．Om的基坑工程

（二）对地基与基础设计的要求

根据建筑物地基基础设计等级及长期荷载作用下地基变形对上部结构的影响程度，地基基础设计应符合下列规定：

（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）表18-8上所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算，如有表18-8情况之一时，仍作变形验算。

（4）对经常受水平荷载作用的高层建筑、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）地基变形特征及允许值

沉降量、沉降差、倾斜和局部倾斜均称为地基变形特征，见图18-43。

从变形特征上可以看出最基本的变形计算是沉降计算，建筑物的地基变形计算值不应大

于地基变形允许值（见表18-9）。

不同结构类型、地质条件}其控制变形特征及容许值不同。

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值控制’；对于框架结构和单层排加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；必要时尚应控制平均沉降量。

（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，以例预留建筑物有关部分之间的净空，选择连接方法和施工顺序。

（四）地基稳定性计算

（1）地基稳定性可采用圆弧滑动面法进行验算。

最危险的滑动面上诸力对滑动中心所产生的抗滑力矩与滑动力矩应符合下式要求。

≥1.2（18-84）

式中：

Ms-滑动力矩（kN．m）；

MR-抗滑力矩（kN．m）。

（2）位于稳定土坡坡顶上的建筑，应符合下列规定。

①对于条形基础或矩形基础，当垂直于坡顶边缘线的基础底面边长小于或等于3m时，其基础底面外边缘线至坡顶的水平距离（见图18-44）应符合下式要求，且不得小于2.5m。

条形基础

图18-44基础底面外边缘线至坡

（18-85）

矩形基础

（18-86）

式中：

a-基础底面外边缘线至坡顶的水平距离（m）；

b-垂直于坡顶边缘线的基础底面边长（m）；

d-基础埋置深度（m）；

β一边坡坡角（。

）。

②当基础底面外边缘线至坡顶的水平距离不满足式（18-85）、式（18-86）的要求时，可根据基底平均压力按公式（18-84）确定基础距坡顶边缘的距离和基础埋深。

③当边坡坡角大于45。

、坡高大于8m时，尚应按式（18-84）验算坡体稳定性。

（3）建筑物基础存在浮力作用时应进行抗浮稳定性验算，并应符合下列规定。

1对于简单的浮力作用情况，基础抗浮稳定性应符合下式要求

（18-87）

式中：

Gk-建筑物自重及压重之和（kN）；

Nw,k-浮力作用值（kN）；

Kw—抗浮稳定安全系数，一般情况下可取1.05。

②抗浮稳定性不满足设计要求时，可采用增加压重或设置抗浮构件等措施。

在整体满足

抗浮稳定性要求而局部不满足时，也可采用增加结构刚度的措施。

五、浅基础的设计步骤

（1）根据就地取材原则，考虑上部结构荷载和地基条件，确定基础形式和埋深。

（2）确定地基承载力特征值，并根据持力层承载力初步确定基础底面积，并确定其形状。

（3）剖面设计。

①若为刚性基础：

需根据容许宽高比设计剖面形状及尺寸，同时考虑构造要求。

验算基础顶面或两种材料接触面上的抗压强度。

②若为钢筋混凝土基础：

需根据构造要求确定剖面尺寸，求内力并进行配筋，验算剖面尺寸。

（4）如有软弱下卧层，尚需进行下卧层承载力验算；

（5）根据规定计算地基的变形量，并控制在允许范围内；

（6）绘制基础施工图。

下面将分别叙述有关内容。

（一）基础埋置深度的选择

基础埋置深度的大小，对工程造价、施工技术、工期以及保证建筑物的安全都有密切

关系。

（1）基础的埋置深度，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，基础的形式和构造；

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。

（2）在满足地基稳定和变形要求的前提下，当上层地基的承载力大于下层土时，宜利用上层土作持力层。

除岩石基础埋深不宜小于0.5m。

（3）高层建筑基础的埋置深度应满足地基承载力、变形和稳定性要求。

位于岩石地基上的高层建筑，其基础埋深应满足抗滑稳定性要求。

（4）在抗震设防区，除岩石地基外，天然地基上的箱形和筏形基础其埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15；桩箱或桩筏基础的埋置深度（不计桩长）不宜小于建筑物高度的1/18。

（5）基础宜埋置在地下水位以上，当必须埋在地下水位以下耐，应采取地基土在施工时不受扰动的措施。

当基础埋置在易风化的岩层上，施工时应在基坑开挖后立即铺筑垫层。

（6）当存在相邻建筑物时，新建建筑物的基础埋深不宜大于原有建筑基础。

当埋深大于原有建筑基础时，两基础间应保持一定净距，其数值应根据建筑荷载大小、基础形式和土质情况确定。

（7）季节性冻土地区基础埋置深度宜大于场地冻结深度。

对于深厚季节冻土地区，当建筑

基础底面土层为不冻胀、弱冻胀、冻胀土时，基础埋置深度可以小于场地冻结深度，基底允许冻土层最大厚度应根据当地经验确定。

没有地区经验时可按《地基基础设计（DGJ08-11-2010）规范》附录G查取。

此时，基础最小埋深dm,。

可按下式计算：

（18-88）

式中：

Zd-场地冻结深度（m）

Hmax-基础底面下允许冻土层的最大厚度（m）。

【例18-19】在保证安全可靠的前提下，浅基础埋深设计时应考虑：

A.尽量浅埋

B．尽量埋在地下水位以下

C．尽量埋在冻结深度以上

D．尽量采用人工地基

解：

浅基础，如条件允许，宜尽量浅埋。

答案：

A