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1、基础工程基础工程Foundation engineering刘海龙刘海龙2016年年8月月建筑与地基类型建筑与地基类型甲级甲级重要的工业与民用建筑；重要的工业与民用建筑；30层以上的高层建筑；层以上的高层建筑；体型复杂，层数相差超过体型复杂，层数相差超过10层的高低层连成一体建筑物；层的高低层连成一体建筑物；大面积的多层地下建筑物大面积的多层地下建筑物(地下车库、商场、运动场等地下车库、商场、运动场等)；对地基变形有特殊要求的建筑物；对地基变形有特殊要求的建筑物；复杂地质条件下的坡上建筑物复杂地质条件下的坡上建筑物(包括高边坡包括高边坡)；对原有工程影响较大的新建筑物；对原有工程影响较大的新建
2、筑物；场地和地基条件复杂的一般建筑物；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位于复杂地质条件及软土地区的2层及层及2层以上地下室的基坑工程。层以上地下室的基坑工程。乙级乙级除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物。除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物。丙级丙级场地和地质条件简单、荷载分布均匀的场地和地质条件简单、荷载分布均匀的7层及层及7层以下民用建筑及一般工业建筑层以下民用建筑及一般工业建筑物；次要的轻型建筑物。物；次要的轻型建筑物。p建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范将将地基基础分为三个设计等级：地基基础分为三个设计等级：地基基础设计等级地基基础设计等级p所所有有建建筑
3、筑物物的的地地基基计计算算均均应应满满足足承承载载力力计计算算的的规规定定；（注注意意抗抗浮浮验验算算和和稳稳定定性性验验算算条件）条件）p甲级、乙级甲级、乙级建筑物均应按地基变形设计；建筑物均应按地基变形设计；p某些丙级某些丙级建筑物，仍应作变形验算建筑物，仍应作变形验算；p基础结构满足基础结构满足强度、刚度以及耐久性强度、刚度以及耐久性要求要求地基基础设计一般规定地基基础设计一般规定p按按地地基基承承载载力力确确定定基基础础底底面面面面积积及及埋埋深深或或按按单单桩桩承承载载力力确确定定桩桩数数时时，传传至至基基础础或或承承台台底底面面上上的的作作用用效效应应应应按按正正常常使使用用极极限
4、限状状态态下下荷荷载载效效应应的的标标准准组组合合。相相应应的的抗抗力力应应采用采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值地基承载力特征值或单桩承载力特征值。p计计算算地地基基变变形形时时，传传至至基基础础底底面面上上的的荷荷载载效效应应应应按按正正常常使使用用极极限限状状态态下下荷荷载载效效应应的的准准永永久久组组合合，不不应应计计入入风风荷荷载和地震作用。相应的限值应为载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值地基变形允许值。p计计算算挡挡土土墙墙土土压压力力、地地基基或或斜斜坡坡稳稳定定及及基基础础抗抗浮浮稳稳定定时时，荷荷载载效效应应应应按按承承载载能能力力极极限限状状态态下下荷荷载载效效
5、应应的的基基本本组组合合，但其分项系数但其分项系数均为均为1.0。地基基础设计荷载取值及抗力限值地基基础设计荷载取值及抗力限值p在在确确定定基基础础或或桩桩台台高高度度、支支挡挡结结构构截截面面、计计算算基基础础或或支支挡挡结结构构内内力力、确确定定配配筋筋和和验验算算材材料料强强度度时时，上上部部结结构构传传来来的的荷荷载载效效应应组组合合和和相相应应的的基基底底反反力力等等，应应按按承承载载能能力力极极限限状状态态下下荷荷载载效效应应的的基基本本组组合合，采采用用相相应应的的分分项项系系数数。当当需需要要验验算算基基础础裂裂缝缝宽宽度度时时，应应按按正正常常使使用用极极限限状状态态下下荷载
6、效应荷载效应标准组合标准组合。p基基础础设设计计安安全全等等级级、结结构构设设计计使使用用年年限限、结结构构重重要要性性系系数数应应按按有有关关规规范范的的规规定定采采用用，但但结结构构重重要要性性系系数数0 0不不应应小于小于1.01.0。地基基础设计荷载取值及抗力限值地基基础设计荷载取值及抗力限值p无无筋扩展基础筋扩展基础砖、毛石、混凝土、毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成的条形基础或柱下独立基础适用于多层民用建筑和轻型厂房基础内不配筋浅基础类型浅基础类型按基础刚度分类按基础刚度分类（a）砖基础）砖基础，（b）毛石基础，）毛石基础，（c）毛石或毛石混凝土基础，）毛石或毛石混凝土基础，（d）
7、灰土或三合土基础）灰土或三合土基础墙下条形基础柱下独立基础p无无筋扩展基础筋扩展基础浅基础类型浅基础类型按基础刚度分类按基础刚度分类p无无筋扩展基础筋扩展基础浅基础类型浅基础类型按基础刚度分类按基础刚度分类抗压性能好，而抗拉抗剪性能较差需要基础具有很大的抗弯刚度，受荷后基础不允许挠曲变形和开裂，因此也称为“刚性基础”设计时必须规定基础材料强度及质量，要求基础台阶宽高比满足一定条件，控制层高一般不需要进行内力分析和截面强度计算基础基础高度需满足：高度需满足：刚性基础高度刚性基础高度：基础的刚性角，取决于材料的特性：基础的刚性角，取决于材料的特性：基础底面宽度：基础底面宽度：柱或者墙的宽度：柱或者
8、墙的宽度无筋扩展基础台阶宽高比的允许值无筋扩展基础台阶宽高比的允许值p无无筋扩展基础筋扩展基础浅基础类型浅基础类型按基础刚度分类按基础刚度分类tan 1:1.0 1:2.0p无无筋扩展基础筋扩展基础浅基础类型浅基础类型按基础刚度分类按基础刚度分类对基础底面平均压力超过对基础底面平均压力超过300kPa300kPa的的混凝土混凝土基础，需基础，需要验算墙（柱）边缘或变阶处的要验算墙（柱）边缘或变阶处的抗剪抗剪承载力承载力VsVs：剪力设计值，基本组合（对应承载力极限状态）：剪力设计值，基本组合（对应承载力极限状态）下地基土平均净反力产生剪力下地基土平均净反力产生剪力ftft：混净土轴心抗拉强度设
9、计值：混净土轴心抗拉强度设计值A A：沿墙（柱）边缘或变阶处基础垂直截面积：沿墙（柱）边缘或变阶处基础垂直截面积p无无筋扩展基础筋扩展基础浅基础类型浅基础类型按基础刚度分类按基础刚度分类对采用无筋扩展基础的钢筋混凝土柱，要求：对采用无筋扩展基础的钢筋混凝土柱，要求：当柱纵向钢筋在柱脚内竖向当柱纵向钢筋在柱脚内竖向锚固锚固长度不满足锚固要长度不满足锚固要求时，可水平弯折，弯折后锚固长度不应小于求时，可水平弯折，弯折后锚固长度不应小于10d10d也也不应大于不应大于20d20dp常见无筋扩展基础形式常见无筋扩展基础形式二一间隔收二一间隔收（省材料）（省材料）毛石基础毛石基础灰土基础灰土基础浅基础类
10、型浅基础类型按基础刚度分类按基础刚度分类砖基础砖基础两皮一收两皮一收p无无筋扩展基础筋扩展基础浅基础类型浅基础类型按基础刚度分类按基础刚度分类砖基础施工时，常在基础底面以下做垫层砖基础施工时，常在基础底面以下做垫层垫层材料可选择灰土、三合土和混凝土垫层材料可选择灰土、三合土和混凝土垫层边缘伸出基础地面垫层边缘伸出基础地面50-100mm50-100mm，厚度一般为，厚度一般为100mm100mm作为构造层，不加入基础宽度和埋深计算作为构造层，不加入基础宽度和埋深计算p扩展扩展基础基础浅基础类型浅基础类型按基础刚度分类按基础刚度分类刚性角的要求导致荷载越大、土质越差的条件下无刚性角的要求导致荷载
11、越大、土质越差的条件下无筋扩展基础的尺寸越大，施工不便，成本高筋扩展基础的尺寸越大，施工不便，成本高扩展扩展基础：基础：钢筋混凝土独立基础或者墙下钢筋混凝钢筋混凝土独立基础或者墙下钢筋混凝土条形基础土条形基础。柱下钢筋混凝土独立基础柱下钢筋混凝土独立基础（a）阶梯型基础，（）阶梯型基础，（b）锥形基础，）锥形基础，（c）杯口基础）杯口基础p扩展扩展基础基础浅基础类型浅基础类型按基础刚度分类按基础刚度分类抗抗弯性能和抗剪性能良好弯性能和抗剪性能良好，适用于多种类型的地基，适用于多种类型的地基及上部结构荷载，与无筋扩展基础相比，埋置深度及上部结构荷载，与无筋扩展基础相比，埋置深度可以可以较较浅（宽
12、基浅埋）浅（宽基浅埋）。该类型基础应用该类型基础应用广泛广泛在考虑地基与土相互作用时，需要考虑基础的挠曲在考虑地基与土相互作用时，需要考虑基础的挠曲变形（混凝土受压钢筋受拉）（变形（混凝土受压钢筋受拉）（柔性基础柔性基础）。）。条形基础箱形基础独立基础筏板基础十字交叉基础壳体基础构造类型浅基础类型浅基础类型按基础构造分类按基础构造分类浅基础类型浅基础类型按基础构造分类按基础构造分类p独立独立基础基础（单独基础）（单独基础）独立基础的主要受力层深度 1.5b。立柱立柱式结构常采用（柱、烟囱、水塔、高炉式结构常采用（柱、烟囱、水塔、高炉）是是柱柱基础中基础中最常用最经济最常用最经济的形式的形式纵剖
13、截面为纵剖截面为阶梯形状阶梯形状浅基础类型浅基础类型按基础构造分类按基础构造分类p柱下条形基础柱下条形基础当当地基较为软弱、柱荷载较大或者分布不均匀，基础可能产生地基较为软弱、柱荷载较大或者分布不均匀，基础可能产生较大沉降较大沉降时，时，将若干个柱下独立基础连成整体将若干个柱下独立基础连成整体。抗弯性能和抗剪性能良好抗弯性能和抗剪性能良好，具有较大调节不均匀沉降的能力。，具有较大调节不均匀沉降的能力。该类型基础应用广泛该类型基础应用广泛。p 柱下交叉条形基础柱下交叉条形基础：两个方向均为条形基础，双向抗弯刚：两个方向均为条形基础，双向抗弯刚度均较大，抵抗双向不均匀沉降能力强。度均较大，抵抗双向
14、不均匀沉降能力强。p连梁式交叉条形基础连梁式交叉条形基础：一个方向为条形基础，另一个方向为：一个方向为条形基础，另一个方向为联系梁，联系梁用于提高基础的整体刚度。联系梁，联系梁用于提高基础的整体刚度。浅基础类型浅基础类型按基础构造分类按基础构造分类浅基础类型浅基础类型按基础构造分类按基础构造分类p 筏板基础筏板基础：将建筑物的柱子和墙体下方做成满堂的基础。：将建筑物的柱子和墙体下方做成满堂的基础。基础底面积大，刚度大，抵抗不均匀沉降能力强，整体性好。基础底面积大，刚度大，抵抗不均匀沉降能力强，整体性好。地下空间可以充分利用，功能布局容易。地下空间可以充分利用，功能布局容易。作为软弱地基上重要结
15、构物的基础型式。作为软弱地基上重要结构物的基础型式。根据基础刚度的要求，可以分为平板式筏板（等厚度）和梁板根据基础刚度的要求，可以分为平板式筏板（等厚度）和梁板式筏板（下翻地梁）。式筏板（下翻地梁）。造价相对较高造价相对较高。多多用于框架、框架剪力墙、剪力墙等高层结构用于框架、框架剪力墙、剪力墙等高层结构烟囱的圆形变厚度筏板基烟囱的圆形变厚度筏板基础础p 箱形基础箱形基础：由钢筋混凝土底板、顶板、外墙和内隔墙组成：由钢筋混凝土底板、顶板、外墙和内隔墙组成的有一定高度的整体空间结构。的有一定高度的整体空间结构。基础整体刚度很大，抵抗不均匀沉降能力非常强，一般基础基础整体刚度很大，抵抗不均匀沉降能
16、力非常强，一般基础只会发生均匀沉降及倾斜变形。只会发生均匀沉降及倾斜变形。由于众多内墙存在，地下空间功能布局较困难。由于众多内墙存在，地下空间功能布局较困难。作为软弱地基上重要结构物的基础型式。作为软弱地基上重要结构物的基础型式。造价较高。造价较高。浅基础类型浅基础类型按基础构造分类按基础构造分类浅基础类型浅基础类型按基础构造分类按基础构造分类p壳壳体体基基础础：适适用用于于水水塔塔、烟烟囱囱、料料仓仓和和中中小小型型高高炉炉等等高高耸耸的的构构筑筑物物的的基基础础。使使基基础础径径向向内内力力转转变变为为压压应应力力为为主主，可以节省用料。可以节省用料。p岩岩层层锚锚杆杆基基础础：适适用用于
17、于直直接接建建造造在在基基岩岩上上的的柱柱基基以以及及成成水拉力和水平力较大的结构物。水拉力和水平力较大的结构物。基础埋深选择基础埋深选择p确定基础埋深即为选择合适的地基持力层确定基础埋深即为选择合适的地基持力层p结合建筑自身条件以及所处环境共同确定结合建筑自身条件以及所处环境共同确定p基础埋深影响建筑物的安全和正常使用、基础施工技术及工基础埋深影响建筑物的安全和正常使用、基础施工技术及工期、工程造价。期、工程造价。结构荷载结构荷载基底压力基底压力直接支撑建筑直接支撑建筑物基础的土层物基础的土层持力层下部的持力层下部的土层土层基础埋深选择基础埋深选择p基础的埋置深度设计原则基础的埋置深度设计原
18、则基础应尽量置于基础应尽量置于良好的土层良好的土层（持力层），以减小尺寸。（持力层），以减小尺寸。在满足地基稳定和变形要求（保证安全可靠）的前提下，在满足地基稳定和变形要求（保证安全可靠）的前提下，尽量尽量浅埋浅埋。p影响基础埋置深度的因素影响基础埋置深度的因素u建筑物用途建筑物用途u作用在地基上的荷载大小和性质作用在地基上的荷载大小和性质u工程地质和水文地质条件工程地质和水文地质条件u地基冻融条件地基冻融条件u相邻建筑物埋深相邻建筑物埋深埋置深度埋置深度D D天然地面天然地面0.00m0.00mP P基础埋深选择基础埋深选择p建筑结构条件建筑结构条件建筑物的功能和使用要求：有无地下室、设备基
19、础和地建筑物的功能和使用要求：有无地下室、设备基础和地下设施，基础的型式和构造。下设施，基础的型式和构造。高层建筑由于竖向荷载大，为满足稳定性要求，基础埋高层建筑由于竖向荷载大，为满足稳定性要求，基础埋深应随建筑物高度适当增大深应随建筑物高度适当增大,对于岩石上的高层建筑，基对于岩石上的高层建筑，基础埋深还应满足抗滑要求。础埋深还应满足抗滑要求。u承受上拔力的建筑（输电塔）要求较大埋深提供抗拔阻力承受上拔力的建筑（输电塔）要求较大埋深提供抗拔阻力u承受动荷载的基础（铁路路基）不宜选择饱和疏松的粉细沙承受动荷载的基础（铁路路基）不宜选择饱和疏松的粉细沙做为持力层，避免震动液化导致的基础失稳做为持
20、力层，避免震动液化导致的基础失稳基础埋深选择基础埋深选择p建筑结构条件建筑结构条件箱形和筏形基础的埋深不宜小于建筑物高度的箱形和筏形基础的埋深不宜小于建筑物高度的1/151/15；桩箱和桩筏基础的埋深（不计桩长）不宜小于建筑物高度桩箱和桩筏基础的埋深（不计桩长）不宜小于建筑物高度的的1/18-1/201/18-1/20H HD DD/H 1/15D/H 1/15H HD DD/H 1/18-1/20D/H 1/18-1/20u抗震设防区抗震设防区(有效抵抗地震水平力）有效抵抗地震水平力）桩桩基础埋深选择基础埋深选择p场地环境条件场地环境条件气候、生物活动等气候、生物活动等基础应埋置于地表以下，
21、基础应埋置于地表以下，不应浅于不应浅于0.5m0.5m，且基础且基础顶面宜低于室外设计地面顶面宜低于室外设计地面0.1m0.1m相邻建筑物存在时，新建筑基础埋深相邻建筑物存在时，新建筑基础埋深不宜大于不宜大于原有建筑基础原有建筑基础如不能满足上述要求，应采取分段施工，临时加固支撑，打板桩，地下如不能满足上述要求，应采取分段施工，临时加固支撑，打板桩，地下连续墙等施工措施，或加固原有建筑物地基。连续墙等施工措施，或加固原有建筑物地基。不同埋深的相邻基础不同埋深的相邻基础原因？基础埋深选择基础埋深选择p工程地质条件工程地质条件土层上硬下软土层上硬下软：基础基础尽量浅埋尽量浅埋注意持力层厚度注意持力
22、层厚度；基础埋深浅，底面积较大基础埋深浅，底面积较大土层上软下硬：土层上软下硬：软弱土较厚，采用宽基浅埋或人工地基软弱土较厚，采用宽基浅埋或人工地基；基础埋深大，底面积小基础埋深大，底面积小基底面做成台阶形，台阶的高宽比为基底面做成台阶形，台阶的高宽比为1212。软弱土较薄，将基础置于下层坚实土上；软弱土较薄，将基础置于下层坚实土上；地基持力层顶面倾斜较大：地基持力层顶面倾斜较大：a.a.土质对基础埋深影响不大，埋深由其他因素和最小埋深确定。土质对基础埋深影响不大，埋深由其他因素和最小埋深确定。b.b.考虑连续基础、人工基础或深基础方案。考虑连续基础、人工基础或深基础方案。c.c.软土厚在软土
23、厚在2m2m以内时，基础宜埋置到下层的好土上。软弱土较厚时按情以内时，基础宜埋置到下层的好土上。软弱土较厚时按情况（况（b b）处理）处理d.d.采用采用“宽基浅埋宽基浅埋”方案，增大基础至软弱土层的距离（软弱地基下卧方案，增大基础至软弱土层的距离（软弱地基下卧层承载力和沉降验算）。层承载力和沉降验算）。基础埋深选择基础埋深选择p工程地质条件工程地质条件基础埋深选择基础埋深选择p工程地质条件工程地质条件条形基础条形基础 d d(3.5b-a)tan(3.5b-a)tan位于位于坡高坡高H8mH8m，坡角，坡角4545稳定边坡之上的拟建工稳定边坡之上的拟建工程，当程，当b3mb3m，a2.5ma
24、2.5m时，基础埋深时，基础埋深d d应符合下列条件应符合下列条件:矩形基础矩形基础d d(2.5b-a)tan(2.5b-a)tan基础埋深选择基础埋深选择p水文地质条件水文地质条件基础应尽量埋置在地下水位以上，以避免地下水对基坑基础应尽量埋置在地下水位以上，以避免地下水对基坑开挖、基础施工和使用期间的影响。开挖、基础施工和使用期间的影响。地下水位以下时，要考虑基坑排水、坑壁围护以及可能地下水位以下时，要考虑基坑排水、坑壁围护以及可能出现的涌土、流砂问题。出现的涌土、流砂问题。持力层下有承压水时要校核坑底土是否会因压力水的浮持力层下有承压水时要校核坑底土是否会因压力水的浮托作用而发生流土破坏
25、。（基坑抗隆起）托作用而发生流土破坏。（基坑抗隆起）h h承压水水头承压水水头hwhw承压含水层承压含水层隔水层隔水层k一般取1.0，对宽基坑0.7若冻胀产生的上抬力超过基础荷载，可能导致基础若冻胀产生的上抬力超过基础荷载，可能导致基础上浮上浮土土体解冻时强度降低，可能发生地基融陷体解冻时强度降低，可能发生地基融陷基础埋深选择基础埋深选择基础埋深选择基础埋深选择p地基冻融条件地基冻融条件冻胀丘热融破坏土体基础埋深选择基础埋深选择p地基冻融条件地基冻融条件冻土冻土地区地区场地冻结深度场地冻结深度：冻土地区基础的最小埋深为：冻土地区基础的最小埋深为：作业作业p简答题简答题教材教材P207 思考题思考题7.1、7.2、7.4下下周一上交，手写周一上交，手写