基础工程

基础工程的思维导图，如钢筋混凝土扩展基础设计，是钢筋混凝土扩展基础也称柔性扩展基础，指由钢筋混凝土材料构成的基础，包括墙下钢筋混凝土条形基础和柱下钢筋混凝土独立基础两类。

绪论

• 课程的概况、目标、内容、特点、学习要求及考核
  • 一、课程概况
    • 基础工程是阐述建筑物在设计和施工中有关地基和基础问题的工程学科， 研究其下部结构物与岩土相互作用并共同承担上部结构物所产生各种变形与稳定的问题。
    • 基础工程是岩土工程学科的一个重要组成部分， 它是用岩土工程的基本理论和方法去解决建筑物地基和基础工程技术问题的一门课程， 也是土木工程专业课程体系中的一门主干课程。
  • 二、课程目标
    • 通过课程学习，目的使学生获得基础工程设计的基本理论和计算方法，根据建筑物的要求和地基勘察资料，能合理选择地基基础方案，运用基础工程的设计原理进行一般建筑物的地基基础设计，为后续专业课程以及今后从事地基基础设计与施工打下良好基础。
  • 课程目标包括:
    • 1、掌握地基基础相关概念和建筑工程对地基基础的要求
    • 2、掌握浅基础基本设计的基本理论和计算方法;
    • 3、掌握一般单桩或群桩基础的设计基本理论和计算方法
    • 4、明确岩土工程勘察及报告的相关内容（补充）﹔
    • 5、了解主要几种深基础的结构形式、作用和主要施工方法
    • 6、了解常见地基的一般处理方法;
    • 7、了解常用基坑围护结构形式及适用范围;
    • 8、了解常见特殊土地基的工程特性及相应的工程措施。
  • 三、课程内容
    • 重点介绍以下第2、4章内容
    • 第1章绪论及补充（岩土工程勘察及报告)
    • 第2章浅基础
    • 第3章连续基础
    • 第4章桩基础
    • 第5章地基处理
    • 第6章土工合成材料
    • 第7章挡土墙
    • 第8章基坑工程
    • 第9章特殊土地基
    • 第10章动力机器基础与地基基础抗震
  • 四、课程特点
    • 1、土木工程专业的专业核心课程，基础质量优劣直接关系整个工程的成败，可见基础工程的重要性;
    • 2、课程内容广泛，综合性强，涉及诸多土木工程专业基础课及专业课（材料力学、结构力学、工程地质学、土力学等）﹔
    • 3、课程涉及的规范多，土木工程中各行业之间没有统一的地基基础设计规范，相关规范存在一定差异，各行业的规定、名词术语、计算公式等都不尽一致，给学习和使用带来一定困难。
  • 五、课程学习要求
    • 课程学习主要以基础工程学科的基础知识和基本设计理论为主线, 兼顾基础工程设计和施工中的主要内容与基本方法。
    • 学习中，应重视原位测试技术，学会正确阅读和使用地基勘测资料，对课程中所采用的规范、经验公式和经验参数等，应理解其适用范围和局限性，避免千篇一律不分行业和地区机械地加以应用。
• 本章学习目标:
  • 1、明确本课程的研究对象和研究内容
  • 2、掌握地基、基础相关概念及分类
  • 3、明确基础工程的重要性、发展概况
  • 4、明确岩土工程勘察报告的相关内容（补充)
• 概述
  • 基础工程是阐述建筑物在设计和施工中有关地基和基础问题的工程学科。 研究其下部结构物与岩土相互作用并共同承担上部结构物所产生各种变形与稳定的问题。
  • 基础工程是岩土工程学科的一个重要组成部分，它是用岩土工程的基本理论和方法去解决建筑物地基基础方面工程技术问题的一门课程，也是土木工程专业课程体系中的一门主干课程。
  • 研究内容
    • 建筑物地基与基础的
      • 设计、施工和监测
  • 研究对象是
    • 地基
    • 基础
    • 地下隐蔽工程
• 基本概念
  • 基础
    • 建筑物向地基传递荷载的下部结构，一般位于地面以下
      • 承上启下，分散，传递荷载
  • 地基
    • 承受建筑物全部荷载并受建筑物影响的那一部分地层
  • （即建筑物地基与基础的设计和施工质量的优劣）将直接影响整个建筑物的使用甚至安全
• 地基及基础的分类
  • 地基分类
    • 按设计施工情况分为
      • 天然基础
        • 地基土有良好土层，未经人工处理就可以满足设计要求的地基，直接承受基础荷载的天然岩土层，即为天然地基。
      • 人工基础
        • 如果天然地层土质过于软弱或存在不良工程地质问题， 需要经过人工加固或处理后才能修筑基础,这种地基称为人工地基。
    • 地质情况
      • 土基
        • 场地基岩埋藏较深，地表覆盖土层较厚，建筑物基础建于由土层构成的地基上时为土基。
      • 岩基
        • 场地基岩埋藏较浅，甚至出露于地表，建筑物基础建于由岩层构成的地基上时为岩基。
  • 基层分类按
    • 基础埋置深度
    • 施工难易程度
    • 分为
      • 浅基础
        • 通常将天然地基上埋置深度较浅(小于5m或埋深虽超过5m但小于基础宽度)且施工简单的基础称为浅基础;
        • 特点
          • 埋深浅，结构形式简单，施工方法简便，造价也较低。因此是建筑物最常用的基础类型。
      • 深基础
        • 通常将因浅层土质不良，需将基础置于较深的良好土层上，埋置深度较深且施工较复杂的基础称为深基础
        • （如桩基础、沉井及沉箱、地下连续墙、桩箱、桩筏基础、墩基础等）。
        • 特点
          • 埋深较大，其主要作用是把所承受的荷载相对集中地传递到地基深部;而浅基础则是通过基础底面、把荷载扩散分布于浅部地层。
  • • 当地基为多层土时，与基础底面相接触的土层称为持力层。持力层尽可能是工程性质好的土层。
    • 凡在持力层下面的地基土层称为下卧层。
  • 在各种荷载作用下将产生附加应力和变形，为了建筑物正常的使用和安全，地基和基础必须具有足够的强度和稳定性，变形也应在允许范围之内。
  • 根据建设场地地层的变化情况（通过岩土工程勘察报告）、上部结构的要求、荷载特点和施工技术水平、采用不同类型的地基和基础
  • 地基基础设计要求
    • 地基
      • 强度（一定要满足的）
        • 土应力
        • 通过基础而作用在地基上的荷载不能超过地基的承载能力，以保证地基不因地基土中的剪应力超过地基土的强度而破坏，并且应有足够的安全储备;
      • 变形
        • 土沉降
        • 基础的设计还应保证基础沉降或其他特征变形不超过建筑物的允许值，保证上部结构不因沉降或其他特征变形过大而受损或影响正常使用;
      • 稳定性
        • 倾覆、滑移
    • 基础
      • 强度
      • 刚度
      • 耐久性
      • 上部结构的（荷载）
• 基础工程的内容
  • 地基与基础的
    • 基础工程设计
      • 地基设计（选择）
        • 地基土承载力计算与确定
        • 地基变形计算与确定
        • 稳定性验算
        • 地基处理
          • 当地基承载力不足或压缩性很大至不能满足设计要求时
      • 基础设计
        • 基础选型
        • 地基埋置深度选择
        • 基础底面尺寸确定
        • 基础内力和断面计算
      • 其他要求
        • 基础与地基功能决定，在选择与设计时除了满足自身的强度和变形要求外，还要兼顾上面结构的其他要求，并考虑技术、经济、工期等诸多方面的要求
      • 地基基础所需的资料
        • 地上
          • 场地和地基的地质资料
            • 岩勘和原测
        • 天上
          • 上部结构的资料
            • 荷载
        • 资料的可靠与否决定了设计质量
    • 施工
    • 监测
  • 流程
    • 即:首先由设计人员选择确定建筑物工程地基基础方案（包括地基的选择和基础的设计），然后再由施工和相关工程单位完成地基基础的施工和必要的检测和监测工作。
• 基础工程的重要性
  • 1、基础工程造价及施工工期占工程总造价及总工期的比例大
  • 基础工程为隐蔽工程，但其造价约占工程总造价的20%～30%，相应施工工期约占工程总工期的25%～30%。
  • 2、基础工程的勘察、设计与施工质量将直接影响建筑物的使用与安危
  • 建筑物的安危在很大程度上取决于基础工程的成败。而影响基础工程的因素多且复杂，稍有不慎就会引发地基基础工程事故，造成上部结构无法正常使用，甚至倒塌和毁坏，补救和处理十分困难，甚至是不可能的。
  • 3、相关行业领域的不断发展
  • 随着高层和超高层建筑、大跨度和大开间结构、地铁车站、城市地下空间等广泛应用和发展，对基础工程的技术要求更高。
• 常见地基基础工程事故原因
  • 1、地基承载力不足造成工程事故;
  • 2、地基变形过大造成工程事故;
  • 3、边坡失稳造成工程事故;
  • 4、其他特殊不良地质条件造成工程事故
    • 如:地下水在地基土中的渗流及水位升降导致地基变形，产生沉降; 当地基为砂土或粉土时，地下水位埋藏浅，可能产生振动液化，使地基土呈液态，失去承载能力等。
• 基础工程必须满足的稳定性和变形要求
  • 1、基础埋深应足以防止基础底面以下的物质向侧面挤出;
  • 2、基础埋深应在冻融及植物生长引起的季节性体积变化区以下;
  • 3、体系在抗倾覆、转动、滑动或防止土破坏方面必须是安全的;
  • 4、体系对土中的有害物质所引起的锈蚀或腐蚀方面必须是安全的;
  • 5、体系应足以对付以后在场地或施工几何尺寸方面出现的某些变化，并在万一出现重大变化时能便于变更;
  • 6、从设置方法的角度看，基础应是经济的;
  • 7、地基总沉降及沉降差应既为基础构件也为上部结构构件所允许;
  • 8、基础及其施工应符合环境保护标准的要求。

岩土工程勘察及报告

• 关键问题:
  • 1、岩土工程勘察报告在基础工程设计中的作用;
  • 2、岩土工程勘察报告的内容;
  • 3、编制岩土工程勘察报告的基本要求;
  • 4、使用岩土工程勘察报告的注意问题。
• 规定
  • 工程建设项目在设计和施工之前，必须按基本建设程序进行岩土工程勘察
  • 工程项目建设实施顺序
    • 先勘察、后设计、在施工
• 岩土工程勘察的目的
  • 岩土工程勘察（工程地质勘察）是工程建设的先行工作，目的在于根据工程建设的要求，通过各种勘察手段和方法，查明、分析、评价建筑场地和地基的工程地质条件，为建设工程的规划、设计和施工提供准确可靠的工程地质资料，从而充分利用有利的自然地质条件，避开或改造不利的地质，保证建筑物安全和正常使用。
  • 建筑场地和地基的工程地质条件
    • 岩土类型及工程性质
    • 地质构造
    • 地形地貌
    • 水文地质条件
    • 不良地质现象
    • 可利用的天然建筑材料
• 岩土工程勘察的任务
  • 岩土工程勘察的主要任务是:按照工程建设的要求，正确反映工程地质条件，查明不良地质作用和地质灾害，提出资料完整、评价正确的勘察报告。
  • 岩土工程勘察是一项综合性的地质调查工作。建筑场地和地基的工程地质条件不同，拟建建筑物的类别不同，勘察的任务、内容及详细程度就不同。勘察内容的增减取决于对场地、地基条件的已有了解程度和当地的建筑经验等。
  • 1.查明与场地的稳定性和适宜性有关的不良地质现象。
    • 如岩溶及其伴生土洞的发育规律和发育程度，预测其危害性;滑坡的范围、规模、稳定程度，预测其发展趋势和危害程度﹔崩塌的产生条件、范围、规模与危害性;泥石流的产生及其类型、规模、发育程度和活动规律;以及地下采空区、大面积地面沉降、河岸冲刷、沼泽相沉积等﹔
  • 2.查明场地的地层类别、成分、厚度和坡度变化等，特别是基础下持力层和软弱下卧层的工程地质性质﹔
  • 3.查明场地的水文地质条件:河流水位及其变化、地表径流条件、地下水的埋藏类型、蓄存方式、补给来源、排泄途径、水力特征、化学成分及污染程度等﹔
  • 4.提供满足设计、施工所需的土的物理性质和力学性质指标等﹔
  • 5.在地震设防区划分场地土类型和场地类别，并进行场地和地基的地震效应评价;
  • 6.推荐承载力和变形计算参数，提出地基基础设计和施工的建议，尤其是不良地质现象的处理对策﹔
  • 7.汇总勘察资料，撰写岩土工程勘察报告。
  • 岩土工程勘察工作具体内容、工作量、工作方法等应以岩土工程勘察等级为依据。
• 岩土工程勘察的等级
  • 根据以下条件划分岩土工程勘察等级
    • 工程重要性等级
    • 场地复杂程度等级
    • 地基复杂程度等级
  • 1、工程重要性等级
    • 根据工程的规模和特征，以及由于岩土工程问题造成工程破坏或影响正常使用的后果，分为三个等级。
    • 表1-1工程重要性等级划分
  • 2、场地复杂程度等级
    • 根据建筑场地的复杂程度分为三个等级。
  • 3、地基复杂程度等级
    • 根据地基的复杂程度分为三个等级。
  • 4、岩土工程勘察等级
    • 根据以上三类等级划分为甲、乙、丙三个等级。
    • 甲级一—在工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级中，有一项或多项为一级的情况为甲级;
    • 丙级一—工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度等级均为三级的情况为丙级;
    • 乙级——除勘察等级为甲级和丙级以外的勘察项目为乙级;
    • 建筑在岩质地基上的一级工程，当场地复杂程度等级和地基复杂程度等级均为三级时，其岩土工程勘察等级也可定为乙级;
• 岩土工程勘察报告
  • 岩土工程勘察报告是汇总拟建建筑物建筑场地和地基的岩土工程勘察工作的技术性文件，内容主要包括文字和图表两部分。
  • 在拟建建筑物建筑场地和地基的勘察工作结束后，将现场的勘察工作记录、室内的试验记录，以及收集到的各种直接和间接资料汇总在一起，连同勘察任务委托书、建筑物平面布置图及地形图等，进行分析、整理、检查、校核、鉴定等工作，以文字和图表的形式编制成正式的岩土工程勘察成果报告书，提供给建设、设计、施工等单位使用并作为长期存档保存的技术文件。
• 岩土工程勘察报告的要求
  • 编制要求
    • 不同勘察阶段的勘察报告在内容侧重上虽有所不同，但它们均应包括文字说明及图表两部分。勘察报告的编制必须配合相应的勘察阶段，针对场地的地质条件和建筑物的性质、规模，以及设计和施工的要求，提出选择地基基础方案的依据和设计计算数据，指出存在的问题及解决问题的途径和办法。
  • 基本要求
    • 报告应资料完整、真实准确，数据无误，图表清晰，结论有据，建议合理，并应因地制宜、重点突出，有明确的工程针对性，便于使用。
• 岩土工程勘察报告的内容
  • 岩土工程勘察报告的内容主要包括：
    • 1)报告宏观基本内容
      • ①文字
        • ①勘察目的、任务要求和依据的技术标准；
        • ②拟建工程概况；
        • ③勘察方法和勘察工作布置；
        • ④场地位置、地形地貌、地层、地质构造、岩士性质及其钧匀胜：
        • ⑤各种岩士性质指标、强度参数、变形参数、地基承载力试验值及建议值；
        • ⑥地下水的埋藏情况、类型、水位及其变化；
        • ⑦土和水对建筑材料的腐蚀性；
        • ⑧可能影响工程稳定的不良地质作用的描述和对工程危害的评价；
        • ⑨对场地的稳定性和适宜性的评价；
        • ⑩应对岩土的利用、整治和改造的方案进行分析论证，提出对设计、施工和现场检测要求的建议；
        • ⑪对工程施工及使用期间可能发生的岩土问题进行预测，提出监控和预防措施的建议。
        • 注意：前九条为现行岩土勘察规范的强制性条文！
        • 目录
        • 项目需要时，还应提交下列专题报告：
          • ①岩土工程测试报告；
          • ②岩土工程检验或监测报告；
          • ③岩土工程事故调查与分析报告；
          • ④岩土利用、整治或改造方案报告；
          • ⑤专门岩土工程问题的技术咨询报告。
      • ②图表
        • 主要包括下列内容：
          • ①勘探点平面布置图；
          • ②地质钻孔柱状图或综合地质柱状图；
          • ③工程地质剖面图（纵向和横向）；
          • ④土工试验成果表；
          • ⑤其他测试（如现场载荷试验、标准贯人试脸验、静力触探试验、旁压试验等)成果图表。
        • 图表说明
          • (1）勘探点平面布置图
            • 勘探点平面布置图是在建筑场地地形图上，把建筑物的位置、各勘深和测试点的编号和位置用不同的图例表示出来，并注明各勘探和测试点的标高和深度、剖面线及其编号等。
          • (2）地质钻孔柱状图（或综合地质柱状图)
            • 地质钻孔柱状图是根据钻孔的现场记录整理出来的，其主要内容是地层的分布、层的名称和特怔的描述。
            • 在绘制柱状图之前，应根据土工试验成果及保存于钻孔岩芯箱中的土样对分层情况和野外鉴别记录进行认真的校核，并做好分层和并层工作。当测试成果与野外鉴别不一致时，一般应以测试成果为准，只有当试样太少且缺乏代表性时才以野外鉴别为准。
            • 绘制柱状图时，应自上而下对地层进行编号和描述，并用一定的比例尺、图例和符号绘图，标出取土深度、地下水位等资料。
          • (3)工程地质剖面图（纵向和横向)
            • 柱状图只反映场地某一勘探点处地层的竖向分布情况，剖面图则反映某一勘探线上地层沿竖向和水平向的分布情况。
            • 剖面图的垂直距离和水平距离可采用不同的比例尺。图中应图示地形剖面线、各钻孔的地层层面线，将相邻钻孔中相同的土层分界点以直线相连。各土层应用一定的图例或地层编号表示。注:在柱状图和剖面图上也可同时
            • 附上土的主要物理力学性质指标及一些试验曲线。
    • 2)报告微观具体内容：
      • ①岩土工程资料
        • ①岩土工程资料：指室内试验、野外勘探工作方法和工作量（原始资料)
      • ②对岩土工程资料的评价
        • ②对岩土工程资料的评价：指对地基原始资料的专业分析评价；
      • ③结论与建议
        • ③结论与建议：指针对以上①和②提出对地基基础工程专业的方案和建议
        • 包括：地层变化情况以及岩土工程参数的选择、最简便和最经济基础方案的建议、施工时预期可能出现问题的预防或解决措施的建议。
• 岩土工程勘察报告的阅读和使用
  • 阅读
    • 阅读报告时应先熟悉勘察报告的主要内容，了解勘察结论和计算指标的可靠程度，进而判断报告中的建议对该项工程的适用性，做到正确使用勘察报告。
  • 使用
    • 使用报告时应把场地的工程地质条件与拟建建筑物具体情况和要求联系起来进行综合分析，尽可能做到充分利用有利的工程地质条件。
  • 要求
    • ①熟悉建筑场地的工程地质评价，其中包括场地稳定性、地形地貌单元特点、地质构造、岩土生成条件、地质年代、场地内不良物理地质现象、地震基本烈度等；
    • ②熟悉勘探点、线布置位置、钻孔柱状图及地质剖面图、岩土层顶面等高线图、地下水位线图等；
    • ③对各层岩土性质指标和室内试验资料及其相关关系的合理性、可靠性进行分析；
    • ④分析勘察报告中的结论、建议的合理性，选择基础类型、合理埋置深度及设计中应注意的问题；
    • ⑤根据地基强度及变形控制要求或规范确定设计采用的地基载力，当存在软弱土层时，还需根据勘察报告结果，确定地基加固和处理的方案
• 课后思考题：
  • 课后思考题： 1、建筑物根据其结构部位受力和作用的不同，一般划分为那几部分？各有何作用和要求？ 2、何为地基、基础、持力层、下卧层？在工程结构设计时对它们分别有何基本要求？地基与基础各有哪些类型？ 3、本课程的研究对象和内容是什么？ 4、基础工程的重要性主要体现在哪些方面？ 5、常见的由于地基基础问题导致工程事故的原因有哪几种？ 6、地基基础设计和计算应满足的三个基本要求是什么？ 7、进行建筑物场地和地基岩土勘察的目的和任务是什么？何为岩土工程勘察报告？ 其基本内容宏观上包括哪两部分？微观上包括哪三部分？

浅基础

• 内容提要
  • 主要内容包括：
    • 基础选型
    • 基础埋置深度选择
    • 地基承载力计算与确定
    • 基础底面尺寸确定方法
    • 地基变形和稳定性验算方法
    • 扩展基础的设计
    • 建筑物减轻不均匀沉降危害的主要措施
  • 本章学习目标：
    • 1、明确地基基础设计和计算应考虑的主要因素，应满足的三项基本要求；
    • 2、掌握浅基础主要类型及其特点与选用原则；
    • 3、掌握浅基础埋置深度确定原则，明确影响埋深的主要因素；
    • 4、掌握建筑物地基承载力的确定方法，了解影响地基承载力的因素；
    • 5、掌握基础底面尺寸的确定方法；
    • 6、明确地基变形和稳定性验算方法；
    • 7、掌握浅基础的剖面设计（结构设计）原理、方法及构造要求；
    • 8、明确建筑物减轻不均匀沉降危害的主要措施。
  • 地基：承受建筑物全部荷载并受建筑物影响的那一部分地层称为地基。 基础：建筑物向地基传递荷载的下部结构称为基础。 浅基础：通常将天然地基上埋置深度较浅（小于5m,或埋深虽超过5m但小于基础宽度)且施工简单的基础称为浅基础。 浅基础特点：埋深浅，结构形式简单，施工方法简便，造价也较低。因此是建筑物最常用的基础类型。 深基础：通常将因浅层土质不良，需将基础置于较深的良好土层上，埋置深度较深且施工较复杂的基础称为深基础。 深基础特点：埋深较大，其主要作用是把所承受的荷载相对集中地传递到地基深部；而浅基础则是通过基础底面、把荷载扩散分布于浅部地层。
  • 天然地基：地基土有良好土层，不需经人工处理，而直接承受基础荷载的天然岩土层，即为天然地基。 人工地基：当天然地基土层较软弱或具有特殊工程性质，不适于做天然地基时，可对上部地基土进行人工如固处理，从而形成人工地基。 天然地基上的浅基础：一般将天然地基上，埋置深度小于5m的基础及埋置深度虽超过5但小于基础宽度的基础统称为天然地基上的浅基础。 持力层：指当地基为多层土附直接与基础底面相接触的土层。 下卧层：指位于持力层以下的地基土层。
• 概述
  • 地基基础设计，必须坚持因地制宜、就地取材、保护环境和节约资源的原则；根据岩土工程勘察资料，综合考虑结构类型、材料情况与施工条件（技术、工期及造价）等因素，精心设计（以保证建筑物的安全与正常使用)。 地基基础设计是一项极其复杂且细致的工作，为了能找到最为合理和有利的设计方亲，必须综合考虑这些相互关联的因素，才能做到精心设计。
  • 常见地基基础方案的三种类型
    • (1）天然或人工地基上的浅基础（技术简单、工程量小、施工方便、最经济，可优选)
    • (2）天然地基上的深基础
    • (3）深浅结合的基础（桩-筏、桩-箱基础)
  • 地基基础方案的选取原则
    • 在地基基础设计时，必须根据建筑物的用途和设计等级、建筑布置和上部结构类型，充分考虑建筑场地和地基岩土条件，综合考虑工程技术、经济、工期、环保等多方面的影响后择优选取地基基础方案的类型。 在条件允许情况下（在保证建筑物安全可靠条件下），应优先选用天然地基上浅基础的设计方案。
    • 在条件允许情况下（在保证建筑物安全可靠条件下），应优先选用天然地基上浅基础的设计方案。
• 浅基础设计的内容、应考虑主要因素和步骤
  • 一、天然地基上浅基础的设计内容
    • (1)选择基础的材料、类型，进行基础平面布置；
    • (2)确定地基持力层和基础埋置深度；
    • (3)确定地基承载力；
    • (4)确定基础的底面尺寸，必要时进行地基变形与稳定性验算；
    • (5)进行基础结构设计（对基础进行内力分析、截面计算并满足规范的构造要求)；
    • (6)绘制基础施工图，提出施工说明。
  • 二、地基基础设计应考虑的主要因素和要求
    • 地基基础设计除须保证基础结构本身具有足够的强度和刚度外， 还须选择基础合理的尺寸和布置方案，同时须保证地基的反力（强度）和沉降（变形）在允许的范围之内。
    • 各建筑物有不同的结构类型和不同的使用要求， 同时各建筑物对不均匀沉降的敏感性以及地基土质的条件也不同，因此针对具体问题需要采取不同的解决方法。
    • A、地基基础设计应考虑的主要因素：
      • 基础材料和结构型式
        • 基础埋置深度
      • 周围环境条件
        • 工期和造价
      • 基础的形状和布置
        • 上部结构类型
      • 施工方法和设备
        • 地基土承载力
      • 注：周围环境条件指与相邻基础、地下构筑物和地下管道的关系 上部结构包括其类型、使用要求及对不均匀沉降的敏感性
    • B、地基基础设计的基本要求
      • ①强度条件要求
        • 通过基础而作用在地基上的荷载不能超过地基的承载能力，保证地基不因地基土中的剪应力超过地基土的强度而破坏，并且应有足够的安全储备；
      • ②变形条件要求
        • 基础的设计还应保证基础沉降或其他特征变形不超过建筑物的允许值，保证上部结构不因沉降或其他特征变形过大而受损或影响正常使用；
      • ③上部结构的其他要求
        • 基础除满足以上要求外、还应满足上部结构对基础结构的强度、刚度和耐久性要求。
  • 三、天然地基上浅基础的设计步骤
    • (1)收集基础工程设计相关资料（天上、地下等）并分析研究相关资料；
    • (2)根据上部结构形式，荷载大小选择基础的材料、结构类型，进行基础平面布置；
    • (3)根据岩土勘察报告结合上部荷载大小选择地基持力层和基础埋置深度：
    • (4)根据岩土勘察报告推荐的岩土参数结合规范方法确定地基承载力；
    • (5)根据基础顶面荷载值及持力层的地基承载力，确定基础的底面尺寸(若地基持力层下部存在软弱土层，则需验算软弱下卧土层承载力)，必要时（设计等级为甲级、乙级的建筑物及部分丙级的建筑物）进行地基变形与稳定性验算；
    • (6)进行基础剖面及结构设计（对基础进行内力分析、截面计算并满足规范的构造要求)
    • (7)绘制基础施工图，提出施工说明。
• 浅基础的设计方法
  • 常规设计法（简化计算法）
    • 原理
      • 常规设计法要点:
        • 常规设计法是把上部结构、基础与地基三者作为彼此离散的独立结构单元进行力学分析，再考虑三者间的相互作用关系。
        • 不难看出常规设计法有不合理之处，因为地基、基础和上部结构沿接触面分离后，虽然满足静力平衡,但却完全忽略了三者之间受荷前后的变形连续性（变形协调)。
      • 对象
        • 地基
        • 基础
        • 上部结构
        • 需满足的前提条件
          • 静力平衡
          • 变形协调
    • 特点
      • 满足静力平衡条件；不满足变形协调条件。但设计计算简单，在满足适用条件情况下，对一般的基础设计应用较广泛
      • 注：地基越软弱或越不均匀、建筑对不均匀沉降越敏感，接常规设计法计算的结果与实际情况的差别就越大。
    • 适用条件
      • 地基沉降较小或较均匀
        • 若地基不均匀沉降较大，就会在上部结构中引起很大的附加应力，从而导致结构设计不安全
      • 基础刚度较大
        • 基础刚度较大时，可认为基底反力似呈现=直线分布
    • 设计原则
      • 1、地基基础设计等级
        • 分类依据
          • 地基复杂程度
          • 建筑物规模和功能特征
          • 地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度
      • 2、地基计算要求
        • • 设计等级为丙级的建筑物有下列情况之一时应作变形验算：
            • 1)地基承载力特征值小于130kPa,且体型复杂的建筑
            • 2)在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，可能引起地基产生过大的不均匀沉降时
            • 3)软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时
            • 4)相邻建筑距离近，可能发生倾斜时
            • 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
      • 3、荷载取值的规定
        • 地基基础设计时，所采用的作用效应与相应的抗力限值应按下表规定采用：
        • 注：由永久作用控制的基本组合值可取标准组合值的1.35倍
  • 相互作用法（相互作用设计法）
    • 极限状态
      • “极限状态”定义
        • 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态（达到极限承载力；失稳；变形、裂缝宽度超过某一规定限值等)就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为极限状态。
      • 结构的极限状态→结构可靠→失效的临界状态
      • “极限状态”分类(《可靠性设计统一标准》建筑、公路)
        • ①承载能力极限状态
          • 对应于结构或结构构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形的状态。
        • ②正常使用极限状态
          • 对应于结构或结构构件达到正常使用的某项规定限值的状态。
      • 荷载的代表值
        • 在分项系数设计表达式中对荷载赋予的规定值
          • 包括标准值、组合值、频遇值和准永久值
    • 荷载取值规定
      • 地基基础设计时，所采用的作用效果与
      • 风荷载雪荷载直接的集中力分布力
      • 结构上的作用
        • 直接作用
          • 称为荷载
        • 间接作用
          • 称为作用
          • 导致结构产生变形的原因
        • S＜R
          • 作用下产生的反应称为作用效应S，x＞1
          • 抗力R，x＜1
            • 材料
      • 极限状态
        • 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态
      • 结构设计方法
        • 概率极限状态设计法
          • 可靠指标β度量可靠度
            • 安全
            • 适用
            • 耐久
            • 经济
          • 分项系数设计表达法
      • 标准组合
      • 荷载效应最不利组合
      • 地基附加应力：减去土本身的压力
  • 地基基础设计要求
    • 地基
      • 强度（一定要满足的）
        • 土应力
      • 变形
        • 土沉降
      • 稳定性
        • 倾覆、滑移
    • 基础
      • 强度
      • 刚度
      • 耐久性
      • 上部结构的（荷载）
• 基础垫层
  • 在刚性砖基础、毛石基础和钢筋混凝土基础施工前， 通常先在基础底面和地基持力层顶面之间先做一层厚度为100mm,C15等级的素混凝土垫层。
  • 垫层作用：
    • 1、确保基础及上部结构的荷载均匀有效的传递到地基土层上
    • 2、保护坑底土体不被人为扰动和雨水浸泡
    • 3、改善基础的施工条件
• 浅基础的类型
  • 按基础的材料性能分类
    • 刚性基础（无筋基础）
      • 刚性角
    • 柔性基础（钢筋混凝土基础）
  • 按基础的结构型式分类
    • 扩展基础
      • 分类
        • 墙下条形基础
          • 刚性基础
          • 柔性基础 （墙下钢筋混凝土条形基础）
            • 按截面受力条件分类
              • 无肋
                • 一般情况下可用无肋式墙基础
              • 有肋
                • 若地基土不均匀，为了增强基础的整体性和抗弯能力，可用有肋骨式墙基础，并在肋部配置足够的纵向钢筋和箍筋（肋梁），用以承受由于不均匀沉降引起的弯曲应力。
        • 柱下独立基础
          • 刚性基础
          • 柔性基础 （柱下钢筋混凝土独立基础）
            • 按施工工艺分
              • 现浇独立基础
              • 预制独立基础
            • 剖面的截面形式
              • 现浇柱的独立基础可做成阶梯形（台阶）或锥形
              • 预制柱的独立基础一般预制成杯口形，杯口基础常用于装配式单层工业厂房
            • 基础底面形状
              • 轴心受压
                • 柱下采用正方形或圆形
              • 偏心受压
                • 柱下采用矩形
            • 应用范围
              • 民用建筑、工业厂房、桥梁工程
      • 扩展基础的作用
        • 将上部墙或柱的荷载侧向扩展到土中，使之满足地基承载力和变形的要求
      • 刚性基础（无筋扩展基础）
        • 定义
          • 通常由砖、块石、毛石、素混凝土、三合土和灰土等材料建造的基础。
          • 灰土基础
            • 石灰和土料按体积比3：7或2：8拌和均匀，在基槽内分层夯实（每层虚铺220~250mm,夯实至150mm),灰土基础宜在比较干燥土层中使用，多在我国华北和西北地区，广泛用于5层和5层以下的民用房屋。
          • 三合土基础
            • 由石灰、砂、骨料（矿渣、碎砖、碎石)加水混合而成。 体积比1：2：4或1：3：6，在我国南方地区使用，用于4层和4层以下的民用房屋。
        • 特点
          • 优点
            • 稳定性好、施工简便、能承受较大的荷载，抗压性能较好（基础内不需配置受力钢筋)，设计时需加大基础的高度。
          • 缺点
            • 自重大，抗拉、抗剪强度不高。
              • 抗压好，抗拉差
        • 设计要求
          • 控制发生在基础内的拉应力和剪应力不超过其材料强度设计值
          • 通常可通过限制基础外伸宽度与基础高度的比值来实现（宽高比）
        • 应用范围
          • 刚性基础可用于六层和六层以下（三合土基础不宜超过四层）的民用建筑和砌体承重的厂房。
        • 砌筑砂浆的要求
          • 地下水位以上可用混合砂浆，以下应用水泥砂浆。
            • 混合砂浆强度低于水泥砂浆的强度
        • 分类
          • 墙下刚性基础
          • 柱下刚性基础
        • a刚性角太小，不安全，开裂，b安全，c不经济
          • 构造要求
            • 宽高比
              • 刚性角tana=b÷H
              • 材料越差的基础，刚性角越大
              • tana≥b2➗Ho小于这个值即安全
                • 可算出b的最大值
                • 最小值由FK公式有关
                • Ho必须小于基础埋深必须距离地表100mm
                  • z埋深由pz公式定
            • 收是收4分之一
      • 钢筋混凝土扩展基础（柔性基础）
        • 定义
          • 钢筋混凝土扩展基础简称扩展基础
        • 钢筋混凝土拓展基础简称扩展基础
          • 墙下钢筋混凝土条形基础
          • 柱下钢筋混凝土独立基础
        • 高度低于刚性基础
          • 柔性基础宽基浅埋
        • 特点
          • 较好的抗剪和抗弯能力，整体性能较好，抗弯刚度较大
        • 设计要求
          • 采用扩大基础底面积的方法来满足地基承载力的要求，但不必增加基础的埋深
          • 选择合适的基础材料、高度与配筋来满足基础抗剪和抗弯要求。
        • 适用条件
          • ②当刚性基础的尺寸不能同时满足地基承载力和基础埋深的要求时，则需采用柔性基础;
          • ②上部竖向荷载较大且存在弯矩和水平荷载、同时地基承载力底、基础置于地下水位以下等情况。
    • 联合基础
      • 定义
        • 即双柱联合基础
          • 有两根或两根以上的立柱共用基础，或两种不同形式基础共同工作的基础
            • 道路桥梁广泛使用
      • 适用条件
        • ①在为相邻两柱分别设置独基时，常因一柱靠用地边界、柱距太小，而出现基底面积不足或荷载偏心过大等，为了满足地基土的强度要求，必须扩大基础底面尺寸，与相邻的单个基础在平面上相接甚至重叠时，则可将它们连在一起成为联合基础。
        • ②用于调整相邻柱基的沉降差或防止两者之间相互倾斜等。
    • 柱下条形基础
      • 定义
        • 当地基较为软弱、柱荷载或地基压缩性分布不均匀，以至于采用扩展基础可能产生较火不均匀沉降时，常将同一方向（或同一轴线）上若千柱子的基础连成一体而形成柱下条形基础。
      • 优点
        • 此类基础的抗弯刚度大，整体性好，具有调整不均匀沉降的能力。能将承受的集中荷载较均匀地分布到条形基础底面积上，以减小地基反力
      • 适用条件
        • 柱下条形基础常用于软弱地基上框架或排架结构
    • 柱下交叉条形基础（十字交叉条形基础）
      • 如果地基软弱且在两个方向分布不均，需要基础在两个方向都具有一定的刚度来调整不均匀沉降，则可在柱网下沿纵横两向分别设置钢筋混凝土条形基础，构成柱下交叉条形基础（十字交叉条形基础适用于10层以下民用住宅)。
      • 若单向条基底面积能满足地基承载力要求，只需减少基础间沉降差，则可在另一方向加设基础联染，形成如图28所示联梁式交叉条形基础。注意连柔不宜着地（使基础受力主次要分明），但需有一定的承载力和刚度。
    • 筏形基础
      • 定义
        • 筏板基础、满堂基础、片筏基础
        • 当上部结构的荷载较大，地基土又较软， 或地下水常年在地下室的地坪以上， 采用十字交叉条形基础仍不能提供足够的基底面积来满足地基承载力的要求及地下室防渗， 或相邻基槽问距很小时，可在柱或墙下方做成一块满堂的基础即筏形基础。
        • 注意：当地基持力层显著软硬不均时，要慎用！
      • 特点
        • 基底面积大，故可明显减小基底压力，同时还可提高地基土的承载力，
        • 整体刚度大，能更有效地增强基础的整体性，有利于调整地基的不均匀沉降，较能适应上部结构荷载分布的变化
        • 具备前述各类基础所不完全具备的良好功能，特别对于有地下室的房屋或火型贮液结构，如水池、油库等，筏板基础是一种比较理想的基础结构。
      • 根据所支撑的上部结构类型分类
        • 有砌体承重结构的墙下筏形基础
          • 定义
            • 是一块厚度约200~300mm的钢筋混凝土平板，埋深较浅，适用于具有硬壳持力层 （包括人工处理形成的）比较均匀的软弱地基上六层及以下承重横墙较密的民用建筑
        • 框架、剪力墙的柱下筏形基础
          • 分类
            • 梁板式
              • 定义
                • 当柱距较大，为减小板厚，而沿柱轴纵横两向增设肋梁的筏形基础
            • 平板式
              • 定义
                • 厚度不应小于500mm,一般为0.5~2.5m。
              • 特点
                • 施工方便、建造快、但砼用量大
              • 应用
                • 筏板基础可在六层住宅中使用，也可在50层的高层建筑中使用
                • 当柱荷载较大时，可将柱位下板厚局部加大或增设柱墩，防止基础发生冲切破坏
      • 若建停车场选用筏板基础，因为箱型基础有隔墙
    • 箱型基础
      • 定义
        • 箱形基础是由钢筋混凝土底板、顶板、外墙和内隔墙组成的有一定高度的整体空间结构
      • 特点
        • 比筏形基础具有更大的抗弯刚度，只能产生大致均匀的沉降或整体倾斜，基本消除了因地基变形而使建筑物开裂的可能性
        • 埋深较大，基础中空，具有“补偿效应”，与一般实体基础相比，它能显著减小基底压力、降低基础沉降量，抗震性能较好
      • 补偿基础
        • 由于箱基埋深较深，基础空腹，开挖土方时自然卸除了基底处原有的地基自重压力，大大地减小了作用于基础底面的附加应力，显著减少建筑物的沉降，故该基础也称之为补偿基础
      • 注意
        • 适用：软弱地基上的高层、重型或对不均匀沉降有严格要求的建筑物。
        • 适用场地
          • 高层建筑的箱型基础往往与地下室结合考虑，其地下空间用途广泛（可作人防、设备间、库房、商店以及污水处理等功能）。
          • 对冷藏库和高温炉下的箱基正好有隔断热传导的作用（以防止地基土产生冻胀或干缩)。
          • 因有内隔墙的影响，箱基地下室的用途不及筏基地下室广泛，如不能用作地下停车场等用途。
        • 适用条件
          • 注意：箱基的钢筋水泥用量较大，工期长、造价高，施工技术要求高， 且还会遇到深基抗开挖带来的问题和困难（降低地下水位、坑壁支护及对周圆环境的影响等)， 是否采用，应与其他可能的地基基础方亲作技术经济比较后再确定。
    • 壳体基础
      • 常用于筒形构筑物
        • 如烟图、水塔、粮仓、中小型高炉
        • 正圆锥壳、M型组合壳和内球外锥组合壳三种形式。
      • 特点
        • 内力主要是轴向压力，这就充分利用了混凝土结构受压性能好的特点，因而具有省材料和低造价等优点。
        • 根据工程实践统计，中小型筒形构筑物的壳体基础，可比一般梁、板式的钢筋混凝土基础节约混凝土30~50%左右，节省钢筋30%以上。
        • 一般情况下，壳题基础施工不必支模，土方挖运量也较少。但是施工技术要求高

基础埋置深度的选择

• 概述
  • 基础埋深选择实际就是地基持力层的选择
  • 基础埋置深度的定义
    • 基础埋置深度d
      • 是指基础底面至室外地面（一般指设计地面）的距离
        • 不包含垫层
  • 基础埋深选择的意义
    • 确定基础的埋置深度是地基基础设计中的重要内容，选择合适的基础埋置深度是关象到地基是否可靠、施工的难易、工期的长短及工程造价的高低，并涉及到结构物建成后的牢固稳定及正常使用问题。
  • 基础埋深选择的原则
    • 在确定基础埋置深度时，必须考虑把基础设置在变形较小，而强度又比较大的持力层上，以保证地基强度满足要求，而且不致产生过大的沉降或沉降差。
  • 《规范》对基础埋深的规定
    • 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。除岩石地基外，基础埋深不宜小于0.5m,基础顶面应低于设计外地面0.1m以上，以避免基础外露。
    • 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。
    • 基础宜埋置在地下水位以上，当必须埋在地下水位以下时，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。
    • 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。
• 影响基础埋深的因素
  • 与建筑物有关的条件
    • 首先考虑建筑物在使用功能和用途方面的要求
      • 功能决定设计
        • 如是否建设地下室、地下设施、半埋式结构物等
      • 建筑物用途和类型不同，其荷载性质不同，从而对基础埋深产生影响。
    • 例如：
      • 高层建筑：水平力作用，埋深应满足地基承载力、变形和稳定性要求；
      • 输电塔：上拔力作用，要求基础有较大埋深，并满足抗拔的要求；
      • 高茸结构：埋深应满足抗倾覆稳定性的要求；
      • 受动力荷载结构：持力层土要求不宜为饱和疏松的粉细砂（振动液化）；
      • 炉窑冷库类结构：埋深要考虑热传导引起地基土因高温干缩和低温冻胀。
  • 工程地质条件
    • 为了保证建筑物的安全，应根据工程地质条件及荷载的大小和性质，给基础选择可靠的持力层。
    • 当地基受力层（或沉降计算深度）范围内存在软弱下卧层时，软弱下卧层的承载力和地基变形也应满足要求（即对软弱下卧层的验算）。
    • 在选择持力层和埋深时，应通过岩土工程勘察报告详细了解拟建场地的地层分布、各层土的物理力学性质和地基承载力等资料，结合其他条件综合考虑并选择。
    • 如何区别地基中的良好土层和软弱土层
      • 对于中小型建筑物
        • 良好土层
          • ①坚硬、硬塑、可塑状态的黏性土层;
          • ②密实或中密状态的砂土层和碎石土层;
          • ③其他中低压缩性土层
        • 软弱土层
          • ①软塑、流塑状态的黏性土层;
          • ②松散状态的砂土层;
          • ③未经处理的填土;
          • ④其他高压缩性土层
      • 针对工程中常见的四种土层分布情况 基础埋深的确定原则
        • 在地基受力层范围内自上而下均是良好土层时
          • 埋深由其他条件和最小埋深确定
          • 在满足其他要求情况下尽量浅埋
            • 一般d=0.5-1.5m
        • 自上而下均是软弱土层时，对轻型建筑
          • 1—2层：仍按情况（1）处理
          • 3—5层：可采用连续基础方案或人工基础方案
          • 6层以上：桩基方案（深埋）
        • 若上部为软弱土层，下部为良好土层时，持力层选择取决于软弱土层的厚度。
          • ①当h>2m时:按情况(2)处理
          • ②当软弱土层厚度h<2m时:宜选良好土层为持力层（增加垫层）
          • h为软弱土层的厚度
        • 对沿海地区普遍存在的上硬下软土层
          • 对于中小型建筑物或6层以下的住宅建筑，宜尽量选择地表存在的2~3m厚的“硬壳层”作为持力层。
          • 基础采用“宽基浅埋”钢筋混凝土基础方案，浅埋可充分利用硬壳持力层的厚度。
    • 影响基础埋深的其他方面
      • ①持力层顶面倾斜时
        • ①对墙下无筋基础沿倾斜方向做成台阶，由深到浅过渡
        • ②对柱下独立基础可采用不同埋深
      • ②建于边坡顶处的基础，其埋深应满足下式
        • 离坡越远越好，越近越深
        • • ×取3.5m（条形基础)或2.5m（矩形或圆形基础)
      • ③
        • 当基础埋置在易风化的软质岩层上时，应及时进行基础垫层的施工（封闭），若不能及时进行垫层施工，开挖时应预留必要厚度，以防止软质岩层进一步风化；
      • ④
        • 当地基土层分布明显不均匀或建筑物各部分荷载差异较大时，同时要求减少不均匀沉降，则同一建筑物的基础可采用不同的埋深来调整不均匀沉降量；
      • ⑤
        • 位于土质地基上的设计等级为甲、乙级的工程及承受的水平荷载较大的建筑物，其基础埋深应适当增大；丙级工程、低层房屋，其基础浅埋。
  • 水文地质条件
    • 有地下水存在时，基础底面应尽量埋置在地下水位以上（以利于施工与安全）
    • 基础底面低于地下水位时，应考虑施工期间的基坑降水、坑壁围护、是否可能产生流或涌土等问题，并采取保护地基土不受扰动的措施。
    • 水文地质条件对策
      • 尽量将基础置于地下水位以上
        • 如地下水位较高时宜按此设置，但施工时要考虑降水
      • 防止流沙、流土
      • 必须控制基坑开挖深度，防止地基因开挖土减压而隆起开裂，应控制承压水层顶面的有效应力大于0
  • 地基冻融条件
    • 季节性冻土是冬季冻结，天暖解冻的土层。季节性冻土厚度一般0.5-3m左右
    • 地基土分类（按冻胀性）划分
      • 不冻胀
      • 弱冻胀
      • 冻胀
      • 强冻胀
    • 不同土壤的冻胀性各异，与地下水位高低密切相关，水位高（浅），冻胀性高
    • 一般细粒土具有冻胀性的特点
      • 黏性土的冻胀性比粉砂土严重
    • • 对于埋置于可冻胀土中的基础，其最小埋深d按下式确定：
      • Zd-设计冻深
      • hmax-基础底面下允许残留冻土层的最大厚度（按规范确定）
  • 场地环境条件
    • 通常气候变化或树木生长会导致地基土的胀缩，其他生物活动有可能危害建筑物的基础，故兼顾场地环境条件下确定基础埋置深度时应注意：
    • (1)一般除岩石地基外，基础的最小埋深不宜小于0.5m,基础顶面一般应低于设计地面0.1m;
    • (2)基础临近有管道或沟、坑等设施时，基础底面一般应低于这些设施的底面；
    • (3)对于临水建筑物，为防止流水或波浪的冲刷，其基础底面应位于冲刷线以下；
    • (4)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物的基础埋深（避免基坑施工导致安全问题）
    • (5)当新建建筑物的基础埋深大于原有建筑物时，两基础之问应保持一定净距，其数值应根据原有建筑物荷载大小、基础型式和土质情况而定，一般取基础底面高差的1一2倍。（差取两倍，好的取一倍）
    • 如上述要求不能满足时，应采取分段施工，设临时加固支撑，打板桩，地下连续墙等施工措施，或加固原有建筑物的地基。

地基承载力的确定

• 地基承载力和地基承载力特征值的概念
  • 地基承载力
    • 即地基土单位面积上承受荷载的能力（KN/m²或KPa）
  • 地基承载力特征值
    • 在保证地基稳定（强度方面）的条件下，使建筑物的沉降量（变形）不超过允许值的地基承载力称为地基承载力特征值，fa表示
    • fa的确定取决于两个条件
      • 1、地基要有足够的强度安全储备，确保不出现地基失稳现象；
        • fa=Pu/K
          • (Pu为地基极限承载力，K为安全系数)
      • 2、地基沉降不应大于相应的允许值。
        • S≤[S]
          • ([S]为地基的允许变形值)
    • 地基承载力特征值可表达为：
      • • (α为地基沉降允许值控制象数，0≤α≤1)
          • 【对地基沉降控制越严，α值越小；对于允许产生较大地基沉降的建筑物，可取以α=1】
      • 地基承载力（特征值）不是一定值
        • 在保证一定强度安全储备的前提下，地基承载力特征值fa是允许沉降Sa的函数。
        • 地基的承载力随允许沉降量的增大而增大！
          • 注：如果Sa=0,则fa=0（没有沉降则没有力施加）
        • 地基承载力的大小是由地基的沉降允许值控制的
    • fa
      • fa是修正后的地基承载力特征值
        • 可作为设计依据
      • fat是未修正后
        • 未修正的不可作为设计依据
    • 注：对于弱透水土层，其地基承载力还与加荷载速率密切相关，其短期承载力比长期承载力低许多！
  • 曲线1是低压缩土，曲线2是高压缩土
• 主要影响因素
  • 1、地基土的成因和堆积年代
    • 通常冲积与洪积土的承载力比坡积土的承载力大，风积土的承载力最小。同类土的堆积年代越久，地基承载力越高。
  • 2、地基土的物理力学性质
    • 最重要的因素
    • 例如
      • 碎石土和砂土的孔隙比越小（即密实度越大），地基承载力越大
      • 粉土和粘性土的含水量越大，孔隙比越大，地基承载力越小
  • 3、地下水
    • 当地下水上升，地基土受地下水的浮托作用，土的天然重度减小为浮重度，同时土的含水量增高，则地基承载力降低。
    • 尤其对湿陷性黄土，地下水上升会导致湿陷；膨胀土遇水膨胀，失水收缩，对地基承载力影响很大。
    • 土的浮重度=土的有效重度
  • 4、建筑物
    • 若上部结构体型简单，整体刚度大，对地基不均匀沉降适应性好，则地基承载力较高
    • 若基础宽度大，埋置深度深，则地基承载力提高
• 地基承载力特征值的确定方法
  • 地基承载力特征值可由载荷试验或其它原位测试、公式计算、并结合工程实践经验等方法综合确定。
  • 四类方法
    • 1、按土的抗剪强度指标以理论公式计算（理论分式法)
      • （1） 地基极限承载力理论公式（高层建筑岩土工程勘察规程）
        • 高级建筑使用箱基和筏基
      • • K—安全系数，取值和设计等级、荷载性质、土的抗剪强度指标的可靠程度以及地基条件等因素有关
        • 对长期承载力，K=2—3
      • (2)规范推荐的理论公式p18
        • 公式适用条件：
          • 已知抗剪强度指标、地基土的粘聚力Ck值和内摩擦角φ值，且上部为轴心受压， 或荷载偏心距e≤L/30（0.033l）（L为偏心方向基础底面宽度)时， 采用以地基临界荷载P1/4为基础的理论公式来计算地基承载力特征值。
        • 不排水
          • 若建筑物施工速度较快，而地基持力层的透水性和排水条件不良时（例如厚度较大的饱和软黏土），地基土可能在施工期间或施工完工后不久因未充分排水固结而破坏，此时应采用土的不排水抗剪强度指标计算短期承载力
        • 注意事项
    • 2、按现场载荷试殓的p-s曲线确定（载荷试脸法）
      • (1）现场载荷试验法
        • 对于地基基础设计等级为甲级的建筑物或地质条件复杂、土质很不均匀的情况，采用现场载荷试验法，可以取得较精确可靠的地基承载力值。
    • 3.按规范承栽力表确定（规范表格法）
      • 地基土类型、锤击数
        • 通过桩机撞击到持力层，将土清空，在放入标准惯入锤，15mm在依次增加
      • 修正
        • 当宽度b＞3m，或埋深d＞0.5m
      • 对d—基础埋置深度的特别说明
    • 4、在地基土质基本相同的情况下，参照临近建统物的工程经验确定（工程经验法)。
      • 在拟建场地附近，经常有不同时期建造的各类建筑物。通过调查这些建筑物的结构类型、基础形式、地基条件和使用现状，对于确定拟建场地的地基承载力具有一定的参考价值。
      • 实际工作中需要对具体问题进行具体分析确定，并需在基坑开挖脸槽时进行验证。

地基变形验算

• 定义
  • 规定设计等级为甲级、乙级、部分丙级的地基基础需要进行变形验算
  • 确定的地基承载力特征值虽然可保证建筑物在地基抗剪切破坏方面具有足够的安全度，但却不一定能保证地基变形满足要求。
  • 地基验算要求
    • 建筑物地基变形计算值，不应该大于地基变形的允许值
    • △≤[△]
• 地基变形允许值
  • 地基变形允许值[△]的确定涉及的因素很多，建筑物的结构特点、整体刚度、使用要求、对地基不均匀沉降的敏感程度等。
  • 土的压缩模量
    • 分类
    • 压缩模量(E)：土体在侧向完全不能变形的情况下受到的竖向压应力与竖向总应变的比值。是衡量土的压缩性高低的一个重要指标，也是用来计算地基沉降的一个重要参数。
  • 地基变形验算原理：
    • 如△>[△]，可先考虑适当调整基础底面尺寸（如增大基底面积或调整基底形心位置)或埋深；
      • 正方形增大边长（正方形形心位置不会变），长方形改变形心位置
    • 仍未满足△≤[△]要求，可从建筑、结构、施工诸方面采取有效措施以防止不均匀沉降对建筑物的损害，或改用其他地基基础设计方案。
    • 注：不同结构形式的基础，其沉降量往往相差较大。因此，建筑物同一结构单元内的基础结构形左式宜统一，以避免不均匀沉降过大
  • 特别指出
    • 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，选择连接方法和施工顺序。
    • 一般多层建筑物在施工期问完成的沉降量：
      • 对于砂土可认为已完成最终沉降量的80%以上；
      • 对于其他低压缩性土可认为已完成最终沉降量的50%~80%
      • 对于中压缩性土可认为已完成最终沉降量的20%~50%
      • 对于高压缩性土可认为已完成最终沉降量的5%~20%
• 地基特征变形
  • 由于建筑物的结构类型、整体刚度、使用要求有差异，对地基变形的敏感程度、危害、变形要求也不同
  • 对于各类建筑物，对其最不利的沉降形式称为地基特征变形
  • 沉降量
    • 指独立基础中点的沉降值或整栋建筑物基础的平均沉降值
    • 控制对象
      • 对于单层排架结构、体型简单的高层建筑、高耸结构的基础沉降量应该注意验算，易于产生破坏
    • 注意：甲、乙级建筑物和土质较差的地基必须进行该项验算(s＜[s])
  • 沉降差
    • 指同一建筑物中，相邻两个柱基中点的沉降量之差
    • 控制对象
      • 沉降差是不均匀沉降的一种，框架结构和单层排架结构容易出现这种情况的破坏
  • 倾斜
    • 指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值
    • 控制对象
      • 高耸结构、长高比很小的高层建筑
    • 注：高层建筑或高耸结构物倾斜主要取决于人们视觉的敏感程度，倾斜达到明显可见的程度时倾斜值大致为1/250，结构破坏大致在倾斜值达到1/150时开始
  • 局部倾斜
    • 指砌体承重结构沿纵向向6－10m内基础两点的沉降差与其距离的比值
    • 控制对象
      • 砌体承重结构因地基变形造成的损害
        • 砌体承重结构因地基变形造成的损害主要是纵墙挠曲引起的局部斜裂缝。 局部倾斜是该类结构主要的地基变形特征。

基础底面尺寸

• 基础底面尺寸的确定
  • 首先应满足地基承载力要求
    • 持力层
    • 软弱下卧层的承载力验算（距离持力层很远的下卧层）
    • 对部分建筑，还需考虑
      • 地基变形的影响
      • 验算建筑物的变形值（沉降量）
      • 对基础底面尺寸做必要调整
  • 浅基础设计步骤：
    • 选择基础材料和类型，进行基础平面布置；
    • 确定基础埋置深度（地基持力层)；
    • 确定地基承载力；
    • 确定基础的底面尺寸（必要时进行地基变形与稳定性验算)；
    • 进行基础结构设计；
    • 绘制基础施工图。
• 按地基持力层承载力计算基底尺寸
  • 使用基础分类
    • 一般柱、墙的基础使用矩形或条形基础
    • 圆形结构物常使用圆形或环形基础
    • 按照上部结构荷载对基底形心的偏心情况，上部结构在基面的荷载有
      • 轴心荷载
      • 偏心荷载
  • 1轴心荷载作用下基础底面尺寸的确定
    • 假定基底反力均匀分布，则要求基底的平均压力不超过持力层土的承载力特征值，即
    • • Pk
    • 柱下独基
    • 矩形基础
    • 墙下基础
    • 计算流程
      • ①fa
        • ①先假定b≤3m，不做宽度修正，只做深度修正确定fa求得A
      • ②计算A或b
        • ②根据初定的A确定b
          • 如果b≤3m，基底尺寸确定
          • 如果b＞3m，进行宽度修正再次确定fa再求A，反复确定
      • 对最终确定的b和i均应取100mm的整倍数
    • 选择
  • 2偏心荷载作用下基础底面尺寸确定
    • 基础在偏心荷载（轴心荷载、弯矩或水平力共同作用）作用下，基底反力呈现梯形分布，若fa是按载荷试验或规范表格确定的，则应满足以下要求
    • 修正公式则需两个条件
    • 当偏心荷载作用时
    • 常见的单向偏心矩
    • 偏心距说明
      • 方法及步骤
        • ①深度修正，初步确定修正后的地基承载力特征值fa
        • ②根据荷载偏心情况，将按轴心荷载作用计算得到基底面积增大10％－40％
        • ③选取基底长边l与短边b的比值n（一般取n≤）

地基软弱下卧层承载力验算

• 定义
  • 软弱下卧层是指持力层以下，地基受力层范围内，承载力显著低于持力层的高压缩性土层。
  • 按持力层土的承载力计算得出基础底面所需的尺寸后，必须对软弱下卧层进行承载力验算。
• 验算要求
  • 附加压力＋自重压力=下卧层承载力
• 验算结果

地基稳定验算

• 定义
• 可能发生地基稳定性破坏的情况
• 失稳形式
  • 沿基底产生表层滑动
  • 地基深层整体滑动破坏
• 地基稳定性验算
• 坡顶的地基稳定问题
  • 条形基础
  • 矩形基础
  • 满足
    • 土坡坡面附近由基础所引起的附加压力不影响土坡的稳定性
  • 不满足
    • 不满足：根据基底平均压力按圆弧滑动面法进行土坡稳定性验算，以确定基础距坡顶边缘的距离和基础埋深

浅基础—扩展基础设计

• 定义
  • 柱下独立基础
  • 墙下条形基础
  • 扩展基础的作用
    • 是将上部墙或柱的荷载侧向扩展到土中，使之满足地基承载力和变形的要求
  • 无筋扩展基础
    • 设计要求
      • 控制基础内拉应力和剪应力不超过材料强度设计值
      • 基础满足相应构造要求
    • 设计方法
      • 1、控制刚性基础的台阶宽高比
      • 2、抗剪验算
      • 3、满足不同材料基础的构造要求
    • 不同材料的无筋扩展基础构造要求
      • 1砖基础
      • 2毛石基础
      • 3混凝土基础
    • 设计步骤
      • 1、根据已知的基础埋深d，进行地基承载力特征值的深度修正
      • 2、按地基土的承载力确定基底尺寸
      • 3、按台阶宽高比允许值粗选基础高度Ho(不应大于基础埋深）
      • 4、确定每一级台阶的宽度bi和高度hi(为保证传力路线流畅，节省材料，施工方便，每一级台阶都宜符合宽高比要求)；
      • 5、满足构造要求（砖模）
    • • 垫层不算在台阶数内
  • 钢筋混凝土扩展基础设计
    • 定义
      • 钢筋混凝土扩展基础也称柔性扩展基础，指由钢筋混凝土材料构成的基础，包括墙下钢筋混凝土条形基础和柱下钢筋混凝土独立基础两类。
    • 特点：抗剪和抗弯性能好，不受宽高比限制，形式灵话自由，适用范围广，钢筋用量大，施工技术与工程造价较刚性基础要高。
    • 适用：可在竖向荷载较火，地基承载力不高及承受水平力和力矩等情况下使用，“宽基浅埋”。
    • 设计要求：采用扩大基础底面积的方法来满足地基承载力的要求，但不必增如基础的埋深；选择合适的基础材料、高度与配筋来满足基础抗剪和抗弯要求。
    • 设计内容
    • 设计步骤
      • 1、基底宽度的确定
        • 基底宽度按地基承载力要求确定，即按照b≥Fk/(fa-rGd)确定
        • 条形基础在长度方向取单位长度l＝1m进行计算
• 柱下钢筋混凝土独立基础设计
  • 设计内容
    • 基底宽度b
      • 由地基承载力确定
    • 基础高度h
      • 由验算截面的抗冲击（或抗剪切）条件确定
    • 基础底板配筋As
    • 强度
    • 刚度
    • 耐久性
• 柱下钢筋混凝土独立基础设计
  • 设计内容
    • 柱下独立基础
      • 强度—计算
        • 抗冲切验算
          • 必须计算
            • 确定基础高度
      • 刚度
      • 耐久性
  • 设计步骤和方法
    • 计算地基净反力设计值
      • 轴心荷载作用下
      • 偏心荷载作用下
      • 验算截面I-I处
    • 抗剪验算
      • 当b≤b
    • 抗弯验算
• 墙下钢筋混凝土条形基础设计
  • 设计内容
    • 强度
      • 抗冲切验算
        • 无需验算
          • 冲切破坏发生在剪切破坏之后
      • 抗剪切验算
        • 必须计算
          • 确定基础高度
      • 抗弯验算
        • 必须计算
          • 确定底板钢筋
    • 刚度
    • 耐久性
    • 构造要求
  • 设计步骤和方法
    • 1确定基底宽度
      • b：≥Fk/（fa－rGd）
    • 2计算地基净反力设计值Pj
      • 轴心荷载作用下
      • 偏心荷载作用下
      • 验算截面处
    • 3抗剪验算
      • V≤【V】
    • 4抗弯验算
      • M≤【M】
  • 构造要求
    • 锥形
    • 等厚度板
    • 起到隔离水的作用
      • 垫层：耐久性
  • 例题
    • 设计思路
      • 按强度条件确定基础底面宽度
      • 按抗剪条件确定基础
      • 按抗弯能力确定基础底板配筋
    • 1由于上部结构是墙所以使用墙下钢筋混凝土条形基础
• 钢筋
  • 分类
    • 生产条件
      • 热轧钢筋
      • 冷轧钢筋
      • 热处理钢筋
      • 冷拔低碳钢丝
  • 热轧钢筋
    • 按照强度分为
    • 钢筋牌号及意义
      • HPB300
      • HRB335、HRBF335
  • 钢筋的表示方法

柔性基础构件设计

• 强度—计算
  • 抗冲切验算
    • 柱下独基
  • 抗剪切验算
    • 墙下条形基础
  • 抗弯验算
• 刚度
• 耐久性
• 减轻不均匀沉降危害的措施
  • 建筑措施
    • 1、建筑物的体型
  • 结构措施
    • 1减轻建筑物的自重
    • 2、设置圈梁
    • 3设置基础梁
    • 4、减小

桩基础

• 明确基础类型及适用条件
  • 概述
    • 深基础类型
      • 桩基础
        • 桩基础特点
          • 优点
          • 缺点
        • 桩基础的应用
        • 桩基础类型
          • 按承台位置划分
        • 桩基础设计原则
          • 基本条件
            • 地基（即地基土）
              • 1单桩承受荷载不超过单桩竖向承载力特征值
              • 2桩基础的沉降不超过建筑物沉降量允许值
              • 3坡地岸边的桩基础应验算其稳定性
            • 基础构件
              • 4桩身和承台本身的承载力、变形和裂缝均应满足结构设计要求
        • 桩基础设计的内容
          • 桩的类型和几何尺寸的选择
          • 单桩竖向（和水平向）承载力的确定
          • 确定桩的数量、间距和平面布置
          • 桩基承载力和沉降验算
          • 桩身结构设计
          • 承台设计
          • 绘制桩基施工图
        • 桩的类型
          • 在确定采用桩基础方案后，合理的选择桩的类型是桩基设计中很重要的环节
          • 桩分类目的
          • 分类方法
            • 按桩身材料分类
              • 钢筋混凝土土桩
              • 钢桩
              • 组合材料桩
            • 按桩的使用功能分类
              • 竖向抗压桩
              • 竖向抗拔桩
              • 水平受荷桩
              • 复合受荷桩
            • 按桩承载性状分类（荷载传递方式）
              • 根据桩侧摩阻力和桩端阻力占外荷载的比例大小将桩基础分为摩擦型桩和端承型桩两大类
              • 外类依据
                • 根据桩侧与桩端阻力的发挥程度和分担荷载比例的不同
            • 按桩施工方法分类
              • 预制桩
                • 预制桩种类
                  • 预制（预应力）钢筋混凝土桩
                  • 钢桩
                    • 分类
                      • 钢管桩
                      • H形钢桩
                  • 木桩
              • 灌注桩
                • 种类
                  • 沉管灌注桩
                  • 钻（冲、磨）孔灌注桩
                  • 挖孔灌注桩
                  • 爆扩灌注桩
            • 按桩的挤土效应分类
              • 挤土效应是指沉桩时使桩的四周土体结构受到扰动改变了土体的应力状态
              • 按桩的挤土效应可以分为
                • 挤土桩
                  • 实心预制桩、下端封闭钢管桩、沉管灌注桩
                • 部分挤土桩
                • 非挤土桩
            • 按桩的轴线方向分类
            • 按桩的直径大小分类
      • 沉井及沉箱
      • 地下连续墙
      • 桩箱、桩筏基础
      • 墩基础
• 桩基础的施工地点
• 掌握确定单桩竖向承载力的方法
  • 单桩竖向承载力的确定
  • 影响因素
    • • • 群桩效应系数＜1
      • • 桩数少，桩距大
    • • 原因
        • • 若为松散土可以进行人工处理
      • 负摩阻力的分布
        • • 通过加长桩长来抵消作用
    • 承台效应
      • 对基础有利
• 掌握桩基础的设计步骤和方法
  • • 一、设计资料收集与分析
    • 二。选择桩类型、桩截面尺寸和桩长
    • 三、确定单桩竖向承载力特征值Ra
    • 四、确定桩数及桩的平面布置
      • • n（桩数）×1.1到1.2
        • 此处Fk作用于桩基上的竖向力标准值
      • 子主题
    • 五、桩基承载力验算
      • • Pz＋Pcz≤faz
    • 六、桩身结构计算
    • 七、桩基承台设计

考试范围

• 考试形式
  • 绪论
  • 浅基础
  • 桩基础
• 选择
  • 20道
    • 20分
• 判断题
  • 10个10分
• 改错
  • 构造要求
    • 浅基础的构造要求
    • 台阶高度
  • 10分10个
• 简答题
  • 减少基础沉降的措施
    • 减轻不均匀沉降危害的常用措施
      • 采用柱下条形基础、筏基和箱基等，以减少地基的不均匀沉降；
      • 采用桩基或其他深基础，以减少总沉降量（不均匀沉降相应减少）；
      • 对地基某一深度范围或局部进行人工处理：
      • 从地基、基础、上部结构相互作用的观点出发，在建筑、结构和施工方面采取具体措施，以增强上部结构对不均匀沉降的适应能力。
        • 建筑设计方面
          • 建筑物的应力求简单，增加整体刚度，减少不均匀沉降
            • 平面：力求简单，避免
            • 立面
              • 建筑物高低（轻重）相差不大
          • 控制建筑物长高比及合理布置墙体
          • 设置沉降缝
          • 相邻建筑物基础间应有一定的净距
          • 调整某些设计标高
        • 结构措施
          • 减轻建筑物自重
            • 减少墙体重量
            • 选用轻型结构
            • 减少基础及其上回填土的重量
          • 设置圈梁
          • 设置基础梁
          • 减少或调整基底附加压力
            • 设置地下室或调整基底尺寸
          • 采用对不均匀沉降欠敏感的结构型式
        • 施工措施
          • 遵照先重（高）后轻（低）的施工程序
          • 注意堆载、沉桩和降水等对邻近建筑物的影响
          • 注意保护坑底土体
    • 对一般中小建筑物，应优先考虑最后一项措施，必要时才采用其他地基基础方案。
  • 刚性基础的形式
    • 截面形状
  • 15分
    • 2道
• 计算题
  • 桩基础
    • 竖向承载反力
  • 条形基础
    • 有筋
  • 35分，2道
• 重点
  • 地基
    • • 强度fa地基承载力
      • 变形
        • 地基变形验算要求
          • △≤[△]
        • 地基变形的种类（特征）
          • 沉降量
          • 沉降差
          • 倾斜
          • 局部倾斜
      • 稳定性