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1、2023/3/15基础工程-浅基础11.1 1.1 概概 述述 浅基础设计内容 基础设计方法 对地基计算的要求 关于荷载取值的规定返回第1页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础2(1)(1)基础基础类型类型、材料、材料，基础平面分布基础平面分布(2)(2)选择选择埋深埋深(d)(d)(3)(3)确定确定地基承载力特征值地基承载力特征值(f(fakak)(4)(4)确定确定基础的底面尺寸基础的底面尺寸(b(b、l)l)(5)(5)必要时必要时，变形与稳定性验算变形与稳定性验算(6)(6)基础结构设计基础结构设计(内力分析、截面计算（基础尺寸与砼强度、配筋内力分析、截面计算（基础尺寸与砼
2、强度、配筋)(7)(7)绘制基础施工图绘制基础施工图1.1.1 1.1.1 浅基础设计内容浅基础设计内容第2页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础31.1.2 1.1.2 地基基础设计方法地基基础设计方法 一、合理设计法（相互作用分析设计法）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)，同时地表面对基础产生反力(地基反力)，两者大小相等，方向相反，三者间应满足平衡条件。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的作用下则产生内力与位移。地基与基础互相影响、互相制约。合理设计法常规设计法第3页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础4 地基与基
3、础两者之间，除了荷载的作用外，还与它们抵抗变形或位移的能力(刚度)有着密切的关系，并且也与上部结构的荷载和刚度有关，也就是地基、基础和上部结构都是互相影响、互相制约的,即:地基基础上部结构的相互作用。在这种相互作用下，三者间原来相互连接、接触的部位，在荷载、位移和刚度的综合影响下，仍然保持这种连接与接触，并满足变形协调（即墙桩底的位移，基础的变形和地基表面的变形一致）上述分析设计方法称合理设计。但目前尚处于研究发展阶段。1.1.2 地基基础设计方法 第4页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础5二、常规设计法为了简化，工程设计中常把三者分离开考虑：视上部结构底端固定支座或固定铰支座，不
4、考虑荷载作用下各墙、柱端的相对位移，并按此进行内力分析；对基础与地基，则假定地基反力与基底压力呈直线分布，分别计算基础的内力与地基沉降。这种方法称为常规设计方法。对于良好均质地基、刚度大的基础，和作用荷载布置均匀对称,且大小相近的上部结构来说是可行的，差别不大，可满足结构设计要求。1.1.2 地基基础设计方法 第5页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础6地基基础设计等级：甲级、乙级、丙级。依据：地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度。1.1.3 1.1.3 对地基计算的要求对地基计算的要求第6页/共276页2023/3/15基础工程-
5、浅基础7丙级甲级乙级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除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物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；次要的轻型建筑物第7页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础8 地基基础设计应符合下列规定：地基基础设计应符合下列规定：1.1.所有建筑物地基计算均应满足承载力计算的的关规定
6、；所有建筑物地基计算均应满足承载力计算的的关规定；2.2.设计等级为甲、乙级的建筑物，均应按地基变形设计；设计等级为甲、乙级的建筑物，均应按地基变形设计；3.3.下表下表1-21-2所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不作变形所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算，如有下列情况之一时，仍应作变形验算：验算，如有下列情况之一时，仍应作变形验算：(1)(1)地基承载力特征值小于地基承载力特征值小于130kPa130kPa，且体型复杂的建筑；，且体型复杂的建筑；(2)(2)在在基基础础上上及及其其附附近近有有地地面面堆堆载载或或相相邻邻基基础础荷荷载载差差异异较较大大，可可能能引引起起地地基产
7、生过大的不均匀沉降时；基产生过大的不均匀沉降时；(3)(3)软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时；软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时；(4)(4)相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；(5)(5)地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成时。地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成时。第8页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础9 地基主要受力层：指条形基础底面下深度为3b，独立基础下为1.5b，且厚度均不小于5m的范围。结构第9页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础10 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
8、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。第10页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础11地基基础设计前应进行岩土工程勘察：地基基础设计前应进行岩土工程勘察：1.1.1.1.岩土工程勘察报告应提供：岩土工程勘察报告应提供：岩土工程勘察报告应提供：岩土工程勘察报告应提供：（1 1 1 1）有有有有无无无无影影影影响响响响建建建建筑筑筑筑场场场场地地地地稳稳稳稳定定定定性性性性的的的的不不不不良良良良地地地地质质质质条条条条件件件件及及及及其其其其危危危危害程度；害程
9、度；害程度；害程度；（2 2 2 2）建建建建筑筑筑筑物物物物范范范范围围围围内内内内的的的的地地地地层层层层结结结结构构构构及及及及其其其其均均均均匀匀匀匀性性性性，以以以以及及及及各各各各岩岩岩岩土层的物理力学性质；土层的物理力学性质；土层的物理力学性质；土层的物理力学性质；（3 3 3 3）地地地地下下下下水水水水埋埋埋埋藏藏藏藏情情情情况况况况、类类类类型型型型和和和和水水水水位位位位变变变变幅幅幅幅及及及及规规规规律律律律，以以以以及及及及对建筑材料的腐蚀性；对建筑材料的腐蚀性；对建筑材料的腐蚀性；对建筑材料的腐蚀性；（4 4 4 4）在在在在抗抗抗抗震震震震设设设设防防防防区区区区
10、应应应应划划划划分分分分场场场场地地地地土土土土类类类类型型型型和和和和场场场场地地地地类类类类别别别别，并并并并对对对对饱和砂土及粉土进行液化判别；饱和砂土及粉土进行液化判别；饱和砂土及粉土进行液化判别；饱和砂土及粉土进行液化判别；第11页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础12 （5 5 5 5）对对对对可可可可供供供供采采采采用用用用的的的的地地地地基基基基基基基基础础础础设设设设计计计计方方方方案案案案进进进进行行行行论论论论证证证证分分分分析析析析，提提提提出出出出经经经经济济济济合合合合理理理理的的的的设设设设计计计计建建建建议议议议；提提提提供供供供与与与与设设设设计计
11、计计要要要要求求求求相相相相对对对对应应应应的的的的地地地地基基基基承承承承载载载载力力力力及及及及变变变变形形形形计计计计算算算算参参参参数数数数，并并并并对对对对设设设设计计计计与与与与施施施施工工工工应应应应注注注注意意意意的的的的问问问问题题题题提提提提出建议；出建议；出建议；出建议；（6 6 6 6）当工程需要时，尚应提供：）当工程需要时，尚应提供：）当工程需要时，尚应提供：）当工程需要时，尚应提供：深深深深基基基基坑坑坑坑开开开开挖挖挖挖的的的的边边边边坡坡坡坡稳稳稳稳定定定定计计计计算算算算和和和和支支支支护护护护设设设设计计计计所所所所需需需需的的的的岩岩岩岩土土土土技术参数，
12、论证其对周围已有建筑物和地下设施的影响；技术参数，论证其对周围已有建筑物和地下设施的影响；技术参数，论证其对周围已有建筑物和地下设施的影响；技术参数，论证其对周围已有建筑物和地下设施的影响；基基基基坑坑坑坑施施施施工工工工降降降降水水水水的的的的有有有有关关关关技技技技术术术术参参参参数数数数及及及及施施施施工工工工降降降降水水水水方方方方法法法法的的的的建建建建议；议；议；议；提供用于计算地下水浮力的设计水位。提供用于计算地下水浮力的设计水位。提供用于计算地下水浮力的设计水位。提供用于计算地下水浮力的设计水位。第12页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础13 2.2.2.2.地地地
13、地基基基基评评评评价价价价宜宜宜宜采采采采用用用用钻钻钻钻探探探探取取取取样样样样、室室室室内内内内土土土土工工工工试试试试验验验验、触触触触探探探探、并结合其它原位测试方法进行。并结合其它原位测试方法进行。并结合其它原位测试方法进行。并结合其它原位测试方法进行。设设设设计计计计等等等等级级级级为为为为甲甲甲甲级级级级的的的的建建建建筑筑筑筑物物物物应应应应提提提提供供供供载载载载荷荷荷荷试试试试验验验验指指指指标标标标、抗抗抗抗剪强度指标、变形参数指标和触探资料；剪强度指标、变形参数指标和触探资料；剪强度指标、变形参数指标和触探资料；剪强度指标、变形参数指标和触探资料；设设设设计计计计等等等
14、等级级级级为为为为乙乙乙乙级级级级的的的的建建建建筑筑筑筑物物物物应应应应提提提提供供供供抗抗抗抗剪剪剪剪强强强强度度度度指指指指标标标标、变变变变形参数指标和触探资料；形参数指标和触探资料；形参数指标和触探资料；形参数指标和触探资料；设设设设计计计计等等等等级级级级为为为为丙丙丙丙级级级级的的的的建建建建筑筑筑筑物物物物应应应应提提提提供供供供触触触触探探探探及及及及必必必必要要要要的的的的钻钻钻钻探探探探和土工试验资料。和土工试验资料。和土工试验资料。和土工试验资料。3.3.3.3.建建建建筑筑筑筑物物物物地地地地基基基基均均均均应应应应进进进进行行行行验验验验槽槽槽槽。如如如如地地地地基
15、基基基条条条条件件件件与与与与原原原原勘勘勘勘察察察察报告不符时，应进行施工勘察。报告不符时，应进行施工勘察。报告不符时，应进行施工勘察。报告不符时，应进行施工勘察。第13页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础14 极限状态正正常常使使用用极极限限状状态态：对对应应于于基基础础变变形形不不致致于于影影响响正正常常使使用用所所规规定定的的地地基基变变形形限限值值或或未未能能满满足足对对基基础础耐耐久久性性要要求求的某项限值。的某项限值。承承载载能能力力极极限限状状态态：对对应应于于基基础础受受荷荷达达到到最最大大承承载载能能力力或发生不适于继续承载的变形。或发生不适于继续承载的变形。几
16、个名词概念第14页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础15结构上的荷载，可分为下三类：永久荷载permanentload在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。可变荷载variableload在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。偶然荷载accidentalload在结构使用期间不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。第15页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础16荷载设计值designvalueofaload荷载代表值与荷载分项系数的乘积。荷载效应loadeff
17、ect由荷载引起结构或结构构件的反应，例如内力，变形和裂缝等。荷载组合load combination按极限状态设计时，为保证结构的可靠性而对同时出现的各种荷载设计值的规定，如下：第16页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础17基本组合fundamentalcombination承载能力极限状态计算时，永久作用和可变作用的组合。偶然组合accidentalcombination承载能力极限状态计算时，永久作用，可变作用和一个偶然作用的组合。标准组合characteristic/nominalcombination正常使用极限状态计算时，采用标准值或组合值为荷载代表值的组合。第17页/
18、共276页2023/3/15基础工程-浅基础18频遇组合frequntcombinations正常使用极限状态计算时，对可变荷载采用频遇值或永久值为荷载代表值的组合。准永久组合quasi-permanentcombinations正常使用极限状态计算时，对可变荷载采用准永久值为荷载代表值的组合。第18页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础19 地地基基基基础础设设计计时时，所所采采用用的的荷荷载载效效应应最最不不利利组组合合与与相相应的应的抗力和限值抗力和限值应按下列规定：应按下列规定：1.1.按按地地基基承承载载力力确确定定基基础础底底面面积积及及埋埋深深或或按按单单桩桩承承载载力
19、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荷荷载载效效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标标准准组组合合。相相应应的的抗抗力力应应采采用用地基承载力特征值地基承载力特征值或或单桩承载力特征值单桩承载力特征值。2.2.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标标准准永永久久组组合合，不不应应计计入入风荷载和地震作用。相应的风荷载和地震作用。相应的限值限值应为地基变形允许值应为地基变形允许值。1.1.4 1.1.4 关于荷载取值的规定关于荷载
20、取值的规定第19页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础203.计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分项系数均为1.0。4.在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力，确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。当需要验算基础裂缝宽度时，应按正常使用极限状态荷载效应标准组合。5.基础设计安全等级、结构设计使用年限、结构重要性系数应按有关规范的规定采用，但结构重要性系数0不应小于1.0。第20页/共276页2023/3/1
21、5基础工程-浅基础21正常使用极限状态下，荷载效应标准组合设计值Sk按永久荷载标准值Gk计算的荷载效应值按可变荷载标准值Qik计算的荷载效应值可变荷载Qi的组合值系数，查相应规范确定参与组合的可变荷载数第21页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础22 G Gk k-永久荷载的标准值;Qk-可变荷载的标准值;GGk-永久荷载效应的标准值;SQk-可变荷载效应的标准值;S-荷载效应组合设计值;R-结构构件抗力的设计值;0-结构重要性系数;G-永久荷载的分项系数;Q-可变荷载的分项系数;c-可变荷载的组合值系数;f-可变荷载的频遇值系数;q-可变荷载的准永久值系数;第22页/共276页20
22、23/3/15基础工程-浅基础23承载能力极限状态下承载能力极限状态下，由可变荷载效应控制的基本组合设计值由可变荷载效应控制的基本组合设计值S Sk k第i个可变荷载的分项系数永久荷载的分项系数按建筑结构荷载规范GB50009确定第23页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础24 思考题思考题 1.1.1.1.地地地地基基基基基基基基础础础础设设设设计计计计分分分分为为为为哪哪哪哪几几几几个个个个等等等等级级级级？不不不不同同同同的的的的等等等等级对地基计算有何具体的要求？级对地基计算有何具体的要求？级对地基计算有何具体的要求？级对地基计算有何具体的要求？2.2.2.2.目目目目前前前
23、前常常常常采采采采用用用用什什什什么么么么样样样样的的的的地地地地基基基基基基基基础础础础设设设设计计计计方方方方法法法法？3.3.3.3.如如如如何何何何理理理理解解解解正正正正常常常常使使使使用用用用极极极极限限限限状状状状态态态态和和和和承承承承载载载载能能能能力力力力极限状态？极限状态？极限状态？极限状态？第24页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础251.2 1.2 地基基础与上部结构地基基础与上部结构共同作用的概念共同作用的概念地基、基础与上部结构的关系地基、基础与上部结构的关系基础刚度的影响基础刚度的影响上部结构刚度的影响上部结构刚度的影响返回第25页/共276页202
24、3/3/15基础工程-浅基础26 1.2.1 1.2.1 地基基础与上部结构关系地基基础与上部结构关系常规设计方法设计中三者分开考虑，视彼此为相互独立的结构单元进行静力平衡分析计算；不考虑上部结构的刚度，只计算作用在基础顶面上的荷载；也不考虑基础的刚度，基底反力简化为直线分布，并反向施加于地基，当作柔性荷载验算地基承载力和进行地基沉降计算。上部结构基础地基第26页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础27实际情况：三者相互连接整体,共同承担荷载而产生相应的变形 三者都按各自的刚度对相互的变形产生相应的制约作用三者之间同时满足静力平衡和变形协调两个条件应能正确反映结构刚度影响，合理反映土
25、的变形特性合理的分析计算方法：需研究合理反映土的变形特性的地基计算模型与参数。第27页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础28 1.2.2 1.2.2 基础刚度的影响基础刚度的影响柔性基础可随地基的变形而任意弯曲基底反力分布与作用荷载分布相同均布荷载下沉降中部大，边缘小。无力调整基底不均匀沉降要使沉降均匀，应使边缘荷载增大第28页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础29柔性基础第29页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础30刚性基础 具有抗弯刚度,在荷载作用下不产生挠曲 基础在中心荷载作用下沉降均匀，基底的沉降处处相等，基底保持水平第30页/共276页2023/3
26、/15基础工程-浅基础31当中心荷载不大时，基底反力呈马鞍形分布；随上部荷载增大，邻近基底边缘塑性区逐渐扩大，基底应力重分布，变成抛物线形第31页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础32 刚性基础基底反力分布刚性基础基底反力分布与与荷载分布情况无关荷载分布情况无关，仅仅与荷载合与荷载合力大小与作用点位置相关力大小与作用点位置相关。中心受荷下的基底反力的分布边缘大、中部小中心受荷下的基底反力的分布边缘大、中部小 荷载合力偏心很大时，离合力作用点近的基底边缘反力很荷载合力偏心很大时，离合力作用点近的基底边缘反力很大，而远离的基底边缘反力为零，甚至基底可能与地基脱开大，而远离的基底边缘反力
27、为零，甚至基底可能与地基脱开具有刚度的基础，在调整基底沉降使之趋于均匀的同时，也使基底压力发生由中部向边缘转移的过程。把刚性基础能跨越基底中部，将所承担的荷载相对集中地传至基底边缘的现象称作基础的“架越作用”。第32页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础331.1.软土地基软土地基 淤泥或淤泥质土地基中，当淤泥或淤泥质土地基中，当基础相对刚度较大基础相对刚度较大时，相时，相对为刚性基础，基底反力分布可按直线分布计算对为刚性基础，基底反力分布可按直线分布计算:地基非均质性的影响地基非均质性的影响基础与地基比较的相对刚度地基相对软弱第33页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础3
28、42 2 坚硬地基坚硬地基 包括岩石、密实卵石坚硬黏性土地基，包括岩石、密实卵石坚硬黏性土地基，基础抗弯刚度基础抗弯刚度很小，中心荷载作用时很小，中心荷载作用时，仅传递荷载附近的地基中，远离，仅传递荷载附近的地基中，远离荷载的地基不受力。荷载的地基不受力。地基相对坚硬第34页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础353 3 软硬悬殊地基软硬悬殊地基 中硬边软中硬边软-正向挠曲变为反向挠曲正向挠曲变为反向挠曲 中软边硬中软边硬-基础挠曲加剧基础挠曲加剧弯矩分布图第35页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础364 4 荷载大小影响荷载大小影响有利性：有利性：地基中硬边软，上部荷载
29、大小不同，地基中硬边软，上部荷载大小不同，P1P1P2P2，对对基础受力有利；基础受力有利；地基中软边硬，上部荷载不等，地基中软边硬，上部荷载不等，P1P1P2P2；第36页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础37不利性：不利性：中硬边软中硬边软 P1P1P2P2 中软边硬中软边硬 P1P1P2P2第37页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础381.2.3 1.2.3 上部结构刚度的影响上部结构刚度的影响上部结构的刚度上部结构的刚度：指整个上部结构对基础不均匀沉降：指整个上部结构对基础不均匀沉降或挠曲的抵抗能力，或称或挠曲的抵抗能力，或称整体刚度整体刚度。刚度不同地基变形不
30、同，基础受力不同。刚度不同地基变形不同，基础受力不同。柔性结构按刚度分敏感性结构刚性结构分述如下：第38页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础39完全柔性结构完全柔性结构上部柔性结构的上部柔性结构的变形与地基的变形一致变形与地基的变形一致，地基变形，地基变形对上对上部结构不产生附加应力部结构不产生附加应力，上部结构没有调整地基不均匀变形上部结构没有调整地基不均匀变形的能力的能力，对基础的挠曲没有制约作用。，对基础的挠曲没有制约作用。绝对刚性结构绝对刚性结构中心荷载下，均匀中心荷载下，均匀地基的沉降相同地基的沉降相同，基础不发生挠曲，基础不发生挠曲，具有调整地基应力具有调整地基应力，使
31、沉降均匀的作用。，使沉降均匀的作用。敏感性结构：指不均匀沉降会引起较大的附加应力的结构。敏感性结构：指不均匀沉降会引起较大的附加应力的结构。硬：硬：土的压缩模量高，结构调整地基变形能力差。土的压缩模量高，结构调整地基变形能力差。软：土的压缩模量软：土的压缩模量低低，对体型简单的建筑物具较高的调整，对体型简单的建筑物具较高的调整不均匀能力，结构不具有调整大差异沉降的能力。不均匀能力，结构不具有调整大差异沉降的能力。第39页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础40刚性上部结构具有调整地基应力、使沉降均匀的作用。对条形基础的变形而言，相当于在柱位处提供了不动支座，在地基反力作用下，犹如倒置
32、的连续梁。结构的变形与地基的变形一致，地基的变形对上部结构不产生附加应力，上部结构没有调整地基不均匀变形的能力，对基础的挠曲没有制约作用，即上部结构不参与地基、基础的共同工作。第40页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础411.2.4 1.2.4 基础的分析方法基础的分析方法 条形、筏形和箱形基础的分析方法大致可分为3个发展阶段，形成3种类型的方法。考虑上部结构考虑上部结构-基础基础-地基共同作用分析法地基共同作用分析法不考虑共同作用分析法不考虑共同作用分析法考虑基础考虑基础-地基共同作用分析法地基共同作用分析法第41页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础42将上部结构、基
33、础与地基按静力平衡条件分割成3个独立部分求解：s1：先把上部结构看成柱端固接于基础上的独立结构，用结构力学方法求出柱底反力和结构内力；s2：以柱端作用力反向作用于基础上，按基底反力直线分布的假定求出基底反力，然后用结构力学方法求基础的内力；s3：不考虑基础刚度的调节作用，把基底反力反向作用于地基表面，计算地基变形。不考虑共同作用分析法不考虑共同作用分析法第42页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础43s1：选择地基模型计算s2：按静力平衡条件将上部结构与基础分割开，用结构力学方法求出柱端作用力，并反向作为荷载施加于基础上，然后根据选择的地基模型计算基底反力与地基变形的关系考虑基础考虑
34、基础-地基共同作用分析法地基共同作用分析法第43页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础44考虑三者共同作用方法的基本原则：考虑三者共同作用方法的基本原则：要求上部结构、基础和地基相互之间在连接点处不仅要要求上部结构、基础和地基相互之间在连接点处不仅要满足静力平衡条件满足静力平衡条件，而且必须，而且必须满足变形协调条件满足变形协调条件。即上部结。即上部结构柱端的位移与该点基础上表面的位移相一致。基底任一点构柱端的位移与该点基础上表面的位移相一致。基底任一点的位移与该点的地基变形也相一致。的位移与该点的地基变形也相一致。考虑上部结构考虑上部结构-基础基础-地基共同作用分析地基共同作用分析
35、法法考虑基础-地基共同作用分析法 计算结构结果与实际仍有差别。原因：不考虑上部结构的刚度贡献，导致地基变形偏大，基础内力偏高，设计偏于安全；没有考虑基础的变形会引起上部结构产生附加应力与变形，这是偏于不安全的方面。第44页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础45三三种种分分析析方方法法的的比比较较全部共同作用方法结构力学方法部分共同作用方法第45页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础46 1 1结构力学方法（方法结构力学方法（方法1)1)：不考虑相互作用，把柱端看作不动铰支座不考虑相互作用，把柱端看作不动铰支座，使柱下基础，使柱下基础梁呈正弯矩，柱间为梁呈正弯矩，柱间为负弯
36、矩负弯矩，梁中点处弯矩为，梁中点处弯矩为127k127km m，仅为完全考虑共同作用的，仅为完全考虑共同作用的37%37%，对于，对于基础梁偏基础梁偏不安全不安全。由于没有反映基础沉降在上部结构中产生次应力，对。由于没有反映基础沉降在上部结构中产生次应力，对上部结构也偏不安上部结构也偏不安全全的。的。计算中没有考虑地基变形对基础的影响，将基础视为绝对刚性，也不符合基计算中没有考虑地基变形对基础的影响，将基础视为绝对刚性，也不符合基础发生整体挠曲的实际情况。础发生整体挠曲的实际情况。结果分析结果分析第46页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础472 2部分共同作用方法部分共同作用方法(
37、方法方法2)2)：不考虑上部结构刚度的贡献不考虑上部结构刚度的贡献，基础梁仅依靠自身与地基的刚度抵抗挠曲，基础梁仅依靠自身与地基的刚度抵抗挠曲，故整体挠曲较大。除两端外，基础梁受正弯矩作用，中点弯矩值为全部共同故整体挠曲较大。除两端外，基础梁受正弯矩作用，中点弯矩值为全部共同作用计算结果的作用计算结果的18%18%，说明此法计算的，说明此法计算的相对挠曲偏大，内力偏高，设计偏于安相对挠曲偏大，内力偏高，设计偏于安全全。另一方面，此法也没有考虑基础沉降在结构内部引起的次应力，。另一方面，此法也没有考虑基础沉降在结构内部引起的次应力，就结构就结构而言，则偏于不安全而言，则偏于不安全。第47页/共2
38、76页2023/3/15基础工程-浅基础483 3全部共同作用方法全部共同作用方法(方法方法3)3)：计算结果表明：基础梁的弯矩计算结果表明：基础梁的弯矩介于上述两种方法之间介于上述两种方法之间，整体挠曲仍占有较，整体挠曲仍占有较大比重，除端部外，基础梁也都承受正弯矩。条形和筏形基础采用端部外伸的大比重，除端部外，基础梁也都承受正弯矩。条形和筏形基础采用端部外伸的方法扩大基础底面积，可起调整改善梁的弯矩分布的作用。方法扩大基础底面积，可起调整改善梁的弯矩分布的作用。可见，可见，考虑上部结构的刚度，能有效地降低基础的内力，使设计更为经济考虑上部结构的刚度，能有效地降低基础的内力，使设计更为经济合
39、理合理。第48页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础49 1.2.5 1.2.5 共同作用问题共同作用问题 简化方法计算引起的误差一般不致于影响的结构安全或简化方法计算引起的误差一般不致于影响的结构安全或增加工程造价。但这一做法简化对条形、筏形和箱形等规模增加工程造价。但这一做法简化对条形、筏形和箱形等规模较大，承受荷载较多和上部结构较复杂的基础，常会引起较较大，承受荷载较多和上部结构较复杂的基础，常会引起较大的误差。大的误差。考虑共同作用，单独满足静力平衡，而且还要满足变形考虑共同作用，单独满足静力平衡，而且还要满足变形协调条件。协调条件。问题解决途径：需要一套计算理论与分析方法，
40、包括问题解决途径：需要一套计算理论与分析方法，包括：（1 1）建立能较好反映地基土变形特性的地基模型及模型参建立能较好反映地基土变形特性的地基模型及模型参数确定方法；（数确定方法；（2 2）建立上部结构、基础、地基共同作用理）建立上部结构、基础、地基共同作用理论论 地基反力计算是共同作用理论的核心问题地基反力计算是共同作用理论的核心问题第49页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础50思考题思考题1.1.怎样理解地基、基础和上部结构共同作用的概念怎样理解地基、基础和上部结构共同作用的概念？2.2.如何理解进行地基、基础和上部结构共同作用分如何理解进行地基、基础和上部结构共同作用分析的意
41、义？析的意义？第50页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础51按材料分类第51页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础52墙下条形基础柱下单独基础箱形基础壳体基础按结构型式分类独立基础柱下条形基础二柱联合基础扩展基础筏形基础钢筋混凝土扩展基础无筋扩展基础独立基础柱下交叉条形基础第52页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础531.3.1 1.3.1 扩展基础扩展基础 当上部结构通过墙、柱等承重构件传递的荷载，在基础底面上引起的基底压力大于地基承载力时，有必要在墙、柱之下设置水平截面向下扩大的基础扩展基础，以便将墙或柱荷载扩散分布于基础底面，使之满足地基承载力和变形的要
42、求。扩展基础扩展基础条形墙基础条形墙基础单独柱基础单独柱基础配筋配筋不配筋不配筋配筋配筋不配筋不配筋柔性与刚性第53页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础54定义：又称刚性基础，系指由砖、毛石、灰土、三合土、混凝土或毛石混凝土等材料组成的墙下条形基础或柱下独立基础。特点：刚性基础具有一定的具有一定的抗压强度抗压强度，但，但抗拉强度和抗剪强度低，不能承受弯抗拉强度和抗剪强度低，不能承受弯矩。矩。适用范围：无筋扩展基础适用于多层民用建筑和轻型厂房。1.3.1.1 无筋扩展基础无筋扩展基础第54页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础55砖基础混凝土或毛石混凝土基础毛石基础灰土或三
43、合土灰土或三合土基础基础第55页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础56砖基础砖基础 砖砌体具有砖砌体具有一定一定的的抗压强度抗压强度，但，但抗拉强度和抗剪强度低。抗拉强度和抗剪强度低。砖基础所用的砖，强度等级不低于砖基础所用的砖，强度等级不低于MU10MU10，砂浆不低于，砂浆不低于M5M5。在在地下水位地下水位以下或当地基土潮湿时，应采用水泥砂浆砌筑。以下或当地基土潮湿时，应采用水泥砂浆砌筑。在砖基础底面以下，一般应先做在砖基础底面以下，一般应先做100mm100mm厚厚的的C10C10的混凝土的混凝土垫层垫层。一般可用于一般可用于6 6层及层及6 6层以下工民用建筑。层以下工民
44、用建筑。第56页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础57毛石基础毛石基础 指未经加工凿平的石料。指未经加工凿平的石料。毛石基础所采用的是毛石基础所采用的是未风化的硬质未风化的硬质岩石岩石，禁用风化毛石。由于毛石之间，禁用风化毛石。由于毛石之间间隙较大，如果砂浆间隙较大，如果砂浆(不低于不低于M5)M5)粘结粘结的性能较差，则不能用于多层建筑，的性能较差，则不能用于多层建筑，且不宜用于地下水位以下。且不宜用于地下水位以下。但由于毛石基础的但由于毛石基础的抗压性抗压性和和抗冻性抗冻性能较好能较好，可用来作为，可用来作为7 7层以下层以下的民用的民用建筑物基础。建筑物基础。第57页/共27
45、6页2023/3/15基础工程-浅基础58灰土基础灰土基础灰土是用石灰和土料配制而成的。石灰以块状为宜，经熟化(加水化开)12天后过5mm筛立即使用。土料应用塑性指数较低的粉土和黏性土为宜，土料团粒应过筛，粒径不得大于15mm。石灰和土料按体积配合比为3:7或2:8，最小干密度为：粉土1.55t/m3、粉质黏土1.50t/m3、黏土1.45t/m3，拌和均匀，在基槽内分层夯实(每层虚铺约220250mm，夯实至150mm)。灰土基础宜在比较干燥的土层中使用，其本身具有一定的抗冻性。在我国华北和西北地区，广泛用于5层和5层以下的民用建筑。第58页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础59
46、三合土基础三合土基础三合土是由石灰、砂和骨料(矿渣、碎砖或碎石)加水混合而成。施工时石灰、砂、骨料按体积配合比为124136拌和均匀后再分层夯实(每层虚铺约220mm夯至150mm)。三合土的强度较低，一般只用于4层及4层以下的民用建筑。第59页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础60混凝土基础混凝土基础混凝土基础的抗压强度、耐久性和抗冻性比较好，其强度等级一般为C15以上。混凝土基础常用在荷载较大的墙柱处。如在混凝土基础中加入体积占2530的毛石(石块尺寸不宜超过300mm)，即做成毛石混凝土基础，可节省水泥用量。第60页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础61无筋基础的
47、材料都具有较好的抗压性能，但抗拉、抗剪强度不高，设计时必须保证发生在基础内的拉应力和剪应力不能超过相应的材料强度的设计值。通常是通过基础构造的限制来实现，即基础每个台阶的宽度与设计高度之比都不得超过允许值(无筋扩展基础满足宽高比，公式7.3)。刚性角H0b2第61页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础62Pk=N/Ab2：H0第62页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础631.3.1.2 1.3.1.2 钢筋混凝土扩展基础钢筋混凝土扩展基础钢筋混凝土扩展基础系指柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础。基础的抗压、抗弯和抗剪性能良好，可在竖向荷载较大、地基承载力不高以
48、及承受水平力和力矩荷载等情况下使用。基础的高度不受台阶宽高比的限制，故适宜于需要“宽基浅埋”的场合下采用。例如当软土地基的表层具有一定厚度的硬壳层，并拟利用该层作为持力层时，更可考虑采用这类基础型式。第63页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础64如地基不均匀，为增强基础如地基不均匀，为增强基础纵向的整体性和抗弯能力，纵向的整体性和抗弯能力，可以采用有可以采用有肋肋的墙基础的墙基础 墙下扩展（条形）基础墙下扩展（条形）基础宽基浅埋第64页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础65柱下扩展（单独）基础柱下扩展（单独）基础 阶形基础 锥形基础 杯口基础双向配筋第65页/共276页
49、2023/3/15基础工程-浅基础661.3.2 1.3.2 柱下条形基础柱下条形基础支承同一方向支承同一方向(或同一轴线或同一轴线)上若干根柱上若干根柱的长条形连续基础的长条形连续基础称为称为柱下条形基础柱下条形基础 采用钢筋混凝土材料，将建筑物所有荷载传递到地基中，基础本身应有一定采用钢筋混凝土材料，将建筑物所有荷载传递到地基中，基础本身应有一定的尺寸和配筋。的尺寸和配筋。基础的抗弯刚度较大，具有基础的抗弯刚度较大，具有调整不均匀沉降调整不均匀沉降的能力，可使各柱的竖向位移较的能力，可使各柱的竖向位移较均匀。均匀。第66页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础67联合基础联合基础
50、主要指同列相邻二柱公共的钢筋混凝土基础，主要指同列相邻二柱公共的钢筋混凝土基础，即双柱联合基础，具有柱下条形基础的性能。即双柱联合基础，具有柱下条形基础的性能。矩形联合基础梯形联合基础联梁式联合基础第67页/共276页2023/3/15基础工程-浅基础68柱荷载较大或地基条件较差，如采用单独基础，可能出现过大的沉降；柱距较小而地基承载力较低，如采用单独基础，则相邻基础之间的净距很小且荷载影响较大；由于已有的相邻建筑物或道路等场地的限制，使边柱做成不对称的单独基础过于偏心，而需要与内柱做成联合基础或连续基础。对于下列情况可以考虑采用柱下条形基础或联合基础：第68页/共276页2023/3/15基