06 第6章 地基基础.pptx

第1页：地基与基础章节封面

第6章地基与基础

土的工程性质；常用基础种类：浅基础、桩基础设计的基本内容等。房屋有楼盖(屋顶)、墙身、柱子和基础。房屋的基础埋置在地面以下一定深度的土层上，实际上它是房屋墙身和柱子的延伸部分。房屋基础承担房屋屋顶、楼面、墙和柱子传来的重力荷载，以及风荷载和地震荷载作用，并且起着承上启下的作用。

基础坐落在土层上，土层承受由基础传来的荷载，该土层我们就称它为地基，如

图6-1：地基与基础章节封面相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图6-1 地基与基础示意：地基与基础章节封面相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第2页：地基土的成因与特性

作为地基的土层无论是土或岩石，均是自然界的产物。由于自然环境和条件的复杂性,决定了天然地层在成分、性质、分布和构造上的多样性。除一般的土类和构造形态之外，还有许多特殊的土类和不良地质现象。

在建筑物设计之前，必须进行工程地质勘测和评估,充分了解地层的成因和构造，分析岩土的工程特性,提供设计计算参数。这是搞好地基基础工程设计与施工的前提。基础是房屋不可缺少的重要组成部分，和上部结构相同,基础应有足够的强度、刚度和耐久。

基础虽然有很多种形式,但可概括分为两大类,即浅基础和深基础。深、浅基础没有一个明确的分界线,一般将埋置深度不大,只需开挖基坑及排水等普通

第3页：土的工程性质

施工程序建造的基础称为浅基础;反之,浅层土质不良,埋置深度较大,需借助于特殊的施工方法建造的基础称为深基础。

6.1 土的工程性质

1. 土的组成土的物质成分包括有作为土骨架的固体颗粒(土粒),孔隙中的水及其溶解物质以及气体。因此,土是由颗粒(固相)、水(液相)和气体(气相)所组成的三相体系。土中颗粒的大小、成分及三相组成之间的比例关系,反映出土的不同性质,如干湿、轻重、松密及软硬等。
2. 土的基本物理性能指标土是由固体颗粒、水和气体三部分组成的,这三部分

第4页：土的工程性质（续）

之间的不同比例关系，反映着土处于不同的状态。这对于评定土的物理和力学性质有很重要的意义。因此，为了研究土的物理力学性质,首先要确定土的三相组成部分之间的相互比例关系。为了便于说明和计算，把本来交错分布的固体颗粒、水和气体分别集中起来，绘成一简图，称为三相简图，见

图6-2：土的工程性质（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

1. 土的密度ρ和重度γ土在天然状态下(即保持原来结构及含水量不变)，单位体积的质量称为土的密度，即

图6-2 土的三相组成：土的工程性质（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第5页：土的工程性质（续）

(6-1)单位体积土所受到的重力称为重力密度,简称重度,即(6-2)式中mgV(t/m

3. mV=ρg(kN/m
4. γ=ρ=ρw—水在4℃时的密度=1t/m3；ms—土颗粒质量。式中g一重力加速度,可近似取g=10m/s2。土的密度常见值为1.6~2.0t/m3，其测定方法一般采用“环刀法”测定。
5. 土粒相对密度ds(土粒比重)时sVsρw

第6页：土的工程性质（续）

（6-4）式中含水量是标志土的湿度的一个重要物理指标。含水量越大土越湿，其工程性质就越差。土的含水量变化幅度是很大的，砂土大致在0%~40%之间变化，粘性土在20%~100%之间变化，其测定方法一般在实验室内用"烘干法"测定。

mw—土中水的质量。土粒相对密度取决于土的矿物成分和有机质含量,一般常在2.65~2.75t/m3之间,土中含有大量有机质时,土粒相对密度显著减小。同一种类的土,其值变化幅度很小,其测定方法一般在实验室内用“比重瓶法”测定。

3. 土的含水量w土中水的质量与土粒质量之比,称为土的含水量,以百分数表示,即w=mw×100%ms

第7页：土的工程性质（续）

=ρg(kN/m)7（6-6）百分率表示,即（6-8）土的孔隙比和孔隙率是反映土体密实程度的3ddγρd单位体积土颗粒的质量称为土的干密度,ms3d(t/m)V单位体积土颗粒所受到的重力,称为土的干重度,即×100%VVn=v在工程上常把干密度作为填方工程中土体压实质量的控制标准。

5. 土的孔隙比e和孔隙率n土中孔隙体积与土粒体积之比称为孔隙比。即VvVs

第8页：物理性质指标

物理性质指标，在一般情况下，e和n愈大，土愈疏松；反之，土愈密实。

6. 土的饱和度Sr土中水的体积与孔隙体积之比,称为土的饱和度,即（6-9）度,即×100%VwVvSr=土的饱和度是反映水填充土孔隙的程度,即反映土潮湿程度的物理性质指标。如Sr=1时,说明土孔隙全部充满水,土是饱和的;当Sr=0时,土是完全干的;当Sr≤50%,土为稍潮湿的;当50%<Sr≤80%,土为很潮湿的;当Sr>80%,土为饱和的。
7. 饱和土密度ρsat饱和土重度γsat及浮重度γ′土孔隙中充满水时,单位体积上的质量称为饱和密

第9页：物理性质指标（续）

=γsat−ρwg=γsat−γw(kN/m)9（6-12）各指标的换算公式见

表6-1

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式中γw—水的重度。上述土的三相比例指标中，密度、土粒相对密度和含水量可通过土工试验测定，称为基本指标，在测定这三相基本指标后，可以导出其余各指标，其余3msg−VsρwgVγ′=（6-10）ρsat=(t/m

3. V单位体积饱和土所受到的重力称为饱和土重度,即（6-11）地下水位以下,土受到浮力作用,单位体积土中,土粒所受的重力扣除浮力后的重度称为浮重度,又称为有效重度,即

第10页：表6-1 土的三相比例指标换算公式

表6-1 土的三相比例指标换算公式

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第11页：物理性质指标（续）

【例6-1】 教材388页。

8. 塑限、液限、塑性指数和液性指数等指标对于粘性土另还有塑限、液限、塑性指数和液性指数等指标。
9. 所谓塑限(wp)是指土由固体状态变到塑性状态时的分界含水量,一般用搓条法来测定。
10. 所谓液限(wL)是指土由塑性状态变到流动状态时的分界含水量,一般用锥式液限仪来测定。
11. 塑性指数(Ip)是指液限与塑限的差值。即Ip=wL-wp。塑性指数反映了土颗粒表面积的大小和粘性矿物亲水性综合影响,它是进行粘性土分类的重要指标。塑性指数愈大,

第12页：物理性质指标（续）

土处于可塑状态的含水量范围也愈大,换句话说,塑性指数的大小与土中结合水的可能含量有关,亦即与土的颗粒组成、土粒的矿物成分以及土中水的离子成分和浓度等因素有关。从土的颗粒来说,土粒越细,且细粒(粘粒)的含量越高,则其结合水含量越高,固而Ip也随之增大。

粘土矿物(尤其是蒙脱石)含量越高,Ip也就越大。如水膜中富含Na、K等一价离子,结合水膜的厚度越大,Ip就越大,由于塑性指数在一定程度上综合反映了影响粘性土特征的各种重要因素。因此,工程上常按Ip对粘性土进行分类。

粘性土的分类见

表6-8

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土的含水量是随周围条件的变化而变化。对于同一种土，由于含水量的不同它可以分别处于固体状态、塑性状态和流动状态。液性指数是判别粘性土软硬程度

第13页：图6-3 土的压缩曲线

(或稀稠程度)的一个指标，其值按下式计算（6-13）《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)以后简称《规范》根据IL的大小将粘性土的软硬状态分为五种,见

表6-9

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9. 土的压缩系数和压缩模量（6-14）（6-15）

图6-3：图6-3 土的压缩曲线相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

土的压缩曲线13pw−wIpIL=;Es−−压缩模量,MPa;p1,p2−−固结压力,kPa;e1,e2−−对应p1,p2时的孔隙比.a−−压缩系数,MPa1−e1aEs=e1−e2p2−p1a=−1

第14页：图6-3 土的压缩曲线（续）

地基土的压缩性可按p1为100kPa，p1、p2为200kPa时相对应的压缩系数值α1-2划分为低、中、高压缩性,并应按以下规定进行评价:

1. 当α1-2<0.1Mpa-1时,为低压缩性土;
2. 当0.1Mpa-1<α1-2<0.5Mpa-1时,为中压缩性土;
3. 当α1-2≥0.5Mpa-1时,为高压缩性土。通过上面介绍,我们对一般土最基本的物理力学指标,诸如天然土的轻重,孔隙比的大小,压缩系数的压缩程度,压缩模量大小等,有一个初步了解,对地基土的好坏可以作出简单评价;饱和度(Sr)的多少,能判断地基土的潮湿程度,可确定基础设计选用什么材料;塑性指数和液性指数的范围,能判定粘性土的属性和坚硬程度。但仅仅了解上面一些

第15页：地基土的物理指标

地基土的物理指标,还很不全面,尚需通过各种指标的综合分析,定出各类土的类别，才有确定地基土的承载能力，这是基础设计的主要内容,必要的依据。下面介绍地基土的分类和土的工程特性。2岩土的分类岩土的分类方法很多,不同领域由于研究问题的出发点不同而采用不同的分类方法。

在建筑工程中,土是作为地基以承受建筑物的荷载的,因此着眼于土的工程性质(特别是强度与变形特性)及其与地质成因的关系来进行分类,作为建筑物地基的(岩)土可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和特殊土等。

1. 岩石应为颗粒间牢固联结,呈整体或具有

第16页：表6-2 分为坚硬岩、较硬岩、较软

节理裂隙的岩体。作为建筑物地基,除应确定岩石的地质名称外,尚应按（2）~

3. 条划分其坚硬程度和完整程度。
4. 岩石的坚硬程度。根据岩块饱和单轴抗压强度按

表6-2 分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩和极软岩

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当缺乏饱和单轴抗压强度资料或不能进行该项试验时,可在现场通过观察定性划分,划分标准可按《建筑地基基础设计规范》(GB5000T-2002)附录A.0.l执行。岩石的风化程度可分为未风化、微风化、中风化、强风化和全风化

表6-2 岩石坚硬程度的划分

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第17页：表6-3 划分为完整、较完整、较破

3. 岩石完整程度。按

表6-3 划分为完整、较完整、较破碎、破碎、极破碎

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当缺乏试验数据时可按《建筑地基基础设计规范》附录A.0.2执行

表6-3 岩体完整程度划分

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4. 碎石土为粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土。按

表6-4 划分

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第18页：地基土的物理指标（续）

5. 碎石土的密实度。按

表6-5 划分

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表6-4 碎石土的分类

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表6-5 碎石土的密实度

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第19页：地基土的物理指标（续）

6. 砂土为粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%、粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50%的土。按

表6-6 划分

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表6-6 砂土的分类

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7. 砂土的密实度。按

表6-7 划分

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8. 粘性土为塑性指数大于10的土。按

表6-8 划分

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9. 粘性土的状态。按

表6-9 划分

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第20页：表6-7 砂土的密实度

表6-7 砂土的密实度

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表6-8 粘土的分类

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表6-9 粘性土的状态

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第21页：地基土的物理指标（续）

10. 粉土为介于砂土与粘性土之间,塑性指数Ip≤10且粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%的土。
11. 淤泥为在静水或缓慢的流水环境中沉积,并经生物化学作用形成,其天然含水量大于液限,天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土。当天然含水量大于液限而天然孔隙比小于1.5但大于或等于1.0的粘性土或粉土为淤泥质土。
12. 红粘土为碳酸盐岩系的岩石经红土化作用形成的高塑性粘土。其液限一般大于50。红粘土经再搬运后仍保留其基本特征,其液限大于45的土为次生红粘土。
13. 人工填土根据其组成和成因,可分为素填土、压实填土、杂填土、冲填土。素填土为由碎石土、

第22页：地基土的物理指标（续）

砂土、粉土、粘性土等组成的填土。经过压实或穷实的素填土为压实填土。杂填土为含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填土。冲填土为由水力冲填泥砂形成的填土。

14. 膨胀土为土中粘粒成分主要由亲水性矿物组成,同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩特性,其自由膨胀率大于或等于40%的粘性土。
15. 湿陷性土为浸水后产生附加沉降,其湿陷系数大于或等于0.015的土。3工程特性指标
16. 土的工程特性指标应包括强度指标、压缩性指标以及静力触探探头阻力,标准贯入试验锤击数、载荷试验承载力等其他特性指标。

第23页：地基土的物理指标（续）

2. 地基土工程特性指标的代表值应分别为标准值、平均值及特征值。抗剪强度指标应取标准值,压缩性指标应取平均值,载荷试验承载力应取特征值。
3. 载荷试验包括浅层平板载荷试验和深层平板载荷试验。浅层平板载荷试验适用于浅层地基,深层平板载荷试验适用于深层地基。
4. 土的抗剪强度指标,可采用原状土室内剪切试验、无侧限抗压强度试验、现场剪切试验、十字板剪切试验等方法测定。当采用室内剪切试验确定时,应选择三轴压缩试验中的不固结不排水试验。经过预压固结的地基可采用固结不排水试验。每层土的试验数量不得少于六组。室内试验

第24页：地基土的物理指标（续）

基础设计规范》附录E确定。在验算坡体的稳定性时,对于已有剪切破裂面或其他软弱结构面的抗剪强度，应进行野外大型剪切试验。

5. 土的压缩性指标可采用原状土室内压缩试验、原位浅层或深层平板载荷试验、旁压试验确定。当采用室内压缩试验确定压缩模量时,试验所施加的最大压力应超过土自重压力与预计的附加压力之和,试验成果用e~p曲线表示。当考虑土的应力历史进行沉降计算时,应进行高压固结试验,确定先期固结压力、压缩指数,试验成果用e~lgp曲线表示。为确定回弹指数,应在估计的先期固结压力之后进行一次卸荷,再继续加荷至预定的抗剪强度指标ck,ϕk,可按《建筑地基

第25页：地基土的物理指标（续）

最后一级压力。当考虑深基坑开挖卸荷和再加荷时,应进行回弹再压缩试验,其压力的施加应与实际的加卸荷状况一致。4土中应力建筑物的建造使地基土中应力状态发生变化,从而引起地基变形,出现基础沉降。

土中应力按其产生的原因分为自重应力和附加应力两种。由土自重引起的应力称为自重应力;由建筑物荷载作用在土中引起的应力称为附加应力。

1. 土中自重应力计算土中自重应力时,假定地基是半无限直线变形体,因而在任意竖直面和水平面上均无剪应力在。如地基为均质土,天然重度为γ,则天然地下任意

第26页：图6-4 土中自重应力

平侧向自重应力根据弹性

图6-4 土中自重应力：图6-4 土中自重应力相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

（6-17）（6-18）深度z(m)处M点(

图6-4 )的竖向应力为γzdAdA由上式可见：图6-4 土中自重应力相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

竖向自重应力与深度成正比，而在任意水平面上为均匀分布。地基中除了存在作用于水平面上的竖向自重应力外,还存在作用于竖直面上水式中0−−土的侧向压力系数k理论，可得σcx=σcy=k0σczτxy=τyz=τzx=0

第27页：图6-4 土中自重应力（续）

σcz=γ1h1+γ2h2+L+γnhn=∑γihi在一般情况下，地基是由不同重度的土所组成，如

图6-5：图6-4 土中自重应力（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

深度z处土的竖向自重应力按（6-19）

2. 基底压力的简化计算

图6-5 土的自重应力曲线27下式计算nz处的土层数;式中：图6-4 土中自重应力（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

n−−从天然地面算起到深度i=1γi−−第i层土的重度,对地下水以下的土层,取浮重度γ′;hi−−第i层土的厚度,m.按式（6-19）计算出各土层分界处的自重应力后，用一定的比例绘出分界点处的应力值，然后用直线连接，如

图6-5：图6-4 土中自重应力（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

所得折线称为土的自重应力曲线

第28页：图6-4 土中自重应力（续）

p=（6-20）28基底压力是建筑物荷载通过基础传给地基的单位面积上的压力,是设计基础与计算地基中附加应力的依据。实验表明,基底压力分布很复杂,它不仅与基础的刚度、平面形状、尺寸大小和埋置深度有关,而且还与作用在基础上的荷载大小与分布、地基土的性质有关。

1. 中心受压基础作用在基底上的荷载合力通过基底形心时,基底压力可假设为均匀分布,见

图6-6：图6-4 土中自重应力（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

其值按下式计算AF−−作用在基础上的竖向荷载,kN式中p−−基底平均压应力,kPa;F+G

第29页：图6-7 基底反力

基础及其台阶上回填土重

图6-7：图6-7 基底反力相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

基底反力G—,KN;A—基底面积，m2；γG—基础及回填土的平均重度,一般取20KN/m3,但在地下水位以下部分应取浮重度;d—基础平均埋深,m

2. 偏心受压基础对于单向偏心荷载下的矩形基础,设计时通常将基底长边方向定在偏心方向,见

图6-7 ,此时,基底边缘压力可按材料力学偏心受压公式计算：图6-7 基底反力相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第30页：图6-7 基底反力（续）

±(1±)F+(bl(F+GMAW6e)l)pmax=minpmax=min（6-21）（6-22）当当时，基底压应力呈三角形分布,如

图6-7：图6-7 基底反力（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

(b);时，图中虚线处基底与基础间不能承受30pmax,pminMW=6将弯矩和抵抗矩代入（6-21）得l6l6由式（6-22）可见le=ef

第31页：图6-7 基底反力（续）

为（6先存在于土中的自重应力才是新增加的压力,即基31拉力,此时基底与地基局部脱开，而使基底压力重新分布。根据偏心荷载与地基反力的平衡条件,荷载合力F+C应通过三角形反力分布图的形心,则得基础边缘的最大压应力式中:k为单向偏心荷载作用点至最大受压边缘的距离,m。

3. 基底附加压力一般的天然土层在自重应力作用下变形早巳完成,因此,只有新增加于基底上的压力才能增加应力和变形。一般基础都埋于地面以下一定深度处。建筑物建成后,作用于基底上的平均压力减去基底处原3kbpmax=

第32页：基础的类型及适用范围

底附加压力,可按下式计算（6-24）式中果,应该考虑就地取材,充分利用地方材料的p0—基底下平均附加应力；σcd—基底处土的自重应力；γ0—基底标高以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度；d—从天然地面算起的基础埋深。

6.2 基础的类型及适用范围

砖基础、三合土基础、灰土基础、混凝土基础、毛石基础、毛石混凝土基础和钢筋凝土基础。基础材料的选择决定着基础的强度、耐久性和经济效p0=p−σcd=p−γ0d

第33页：基础的类型及适用范围（续）

原则,并满足技术经济的要求。

1. 砖基础砖基础具有一定的抗压强度,但抗拉强度和抗剪强度较低,抗冻性较差。按照《砌体结构设计规范》(GB5003-2001)的规定,地面以下或防潮层以下的砖砌体,所有材料的最低强度等级应符合

表6-10 的要求

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图6-8 ,具有取材容易,价格便宜、施工简便的特点：基础的类型及适用范围（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

因此广泛应用于六层及六层以下的民用建筑中

2. 三合土基础三合土是用石灰、砂和骨料(碎石、碎砖、矿渣)按体

图6-8 砖基础：基础的类型及适用范围（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第34页：表6-10 地面以下或防潮层以下的砌

积比为1:2:4或1:3:6配成,经加入适量水拌和后,均匀铺入基槽,每层虚铺220mm,至夯150mm,夯至设计标高后再在其上砌砖大放脚。三合土的强度与骨料有关,矿渣最好,因其有水硬性,碎砖次之,碎石不易夯打结实,质量较差。

一般用于地下水位较低,四层及四层以下的民用建筑中。

表6-10

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地面以下或防潮层以下的砌体、潮湿房间墙所用材料的最低等级

第35页：基础的类型及适用范围（续）

3. 灰土基础灰土是用石灰和土料混合而成,石灰经消化1~2天后,用5~10mm筛子筛后使用。土料以粉质粘土为宜,若用粘土则应采取相应措施,使其达到松散程度,石灰和土料按其体积比为3:7或2:8,经加入适量水拌匀,然后铺入基槽内,每层虚铺220~250mm,夯至150mm为一步,一般可铺2~3步。夯实后其最小干土密度:粉土为1.55t/m3,粉质粘土为1.50t/m3,粘土为1.45t/m3。灰土基础适用于地下水较低、五层和五层以下的民用建筑及小型砖墙承重的单层工业厂房。
4. 毛石基础毛石基础采用强度较高而未风化的毛石砌筑。石材及砌筑砂浆的最低强度等级应符合

表6-10 的要求

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第36页：基础的类型及适用范围（续）

为了保证锁结力,每一阶梯宜用二排或三排以上的毛石,见

图6-9：基础的类型及适用范围（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

,每-台阶外伸宽不宜大于200mm。由于毛石尺寸较大,毛石基础的宽度及台阶高度不得小于400mm

图6-9 毛石基础：基础的类型及适用范围（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图6-10 毛石混凝土基础：基础的类型及适用范围（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第37页：基础的类型及适用范围（续）

5. 混凝土和毛石混凝土基础混凝土基础的强度、耐久性和抗冻性都较好。当荷载较大时,常用混凝土基础。混凝土基础水泥用量较大,造价比砖、毛石基础高,为了节约水泥可在混凝土中掺入少于基础体积30%的毛石,做成毛石混凝土基础,见

图6-10：基础的类型及适用范围（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

6. 钢筋混凝土基础钢筋混凝土基础强度大,且具有良好的抗弯性能,在相同基础宽度下,钢筋混凝土基础的高度远比砖石和混凝土基础小,钢筋混凝土基础的造价比其他基础要高,目前多用于上部结构的荷载较大或地基软弱时的建筑物中。2按构造分类
7. 单独基础

第38页：基础的类型及适用范围（续）

1. 柱下单独基础单独基础是柱基础的主要类型。它所用材料依柱的材料和荷载大小而定,如柱子是钢柱或钢筋混凝土柱,基础材料常用混凝土或钢筋混凝土,但在荷载不大时,也可用砖、石材料,并用混凝土墩与柱子相联结。现浇柱下钢筋混凝土基础的截面可做成阶梯形或锥形见

图6-11：基础的类型及适用范围（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

(a),(b),预制柱下的基础一般做成杯形基础,见

图6-11：基础的类型及适用范围（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

2. 墙下单独基础当建筑物传给基础的荷载不大,但基础需要埋深或需要跨越某些障碍时，可采用墙下单独基础。

图6-11 柱下单独基础：基础的类型及适用范围（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第39页：基础的类型及适用范围（续）

这时在基础顶面应架设钢筋混凝土过梁，过梁跨度一般为4~5m，如

图6-12：基础的类型及适用范围（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

2. 条形基础
3. 墙下条形基础条形基础是墙基础的主要类型。它常用砖石建造,当基础上的荷载较大而地基承载力较低,需加大基础的宽度,但又不宜增加基础的高度和埋置深度时,可考虑采用墙下钢筋混凝土条形基础。墙下钢筋混凝土条形基础一般做成无肋板式,如

图6-13：基础的类型及适用范围（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

(a)所示,但当基础延伸方向上建筑物与地基的压缩性不均匀时,为了增加基础的整体性和抗弯能力,可采用带肋的墙下钢筋混凝土条形基础,见

图6-13：基础的类型及适用范围（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

2. 柱下钢筋混凝土条形基础当地基软弱而荷载较大,若采用柱下单独基础,

第40页：基础的类型及适用范围（续）

基底面积必然很大而互相接近,为增加基础的整体性并方便施工,可将同一排的柱基础连通做成钢筋混凝土条形基础,见

图6-14：基础的类型及适用范围（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图6-12 墙下单独基础：基础的类型及适用范围（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图6-13 墙下钢筋混凝土条形基础：基础的类型及适用范围（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

3. 柱下十字形基础当基础上的荷载较大,而地基软弱且在两个方向上土性不均匀,为了增强基础的整体刚度,减少

第41页：基础的类型及适用范围（续）

不均匀沉降,可在柱网纵横两方向设置钢筋混凝土条形基础形成十字形基础,见

图6-15：基础的类型及适用范围（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图6-16 片筏基础：基础的类型及适用范围（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第42页：基础的类型及适用范围（续）

4. 片筏基础如地基很软弱而荷载又很大,或建筑物设有地下室时,可采用由钢筋混凝土做成整块

图6-16 ,片筏基础按构造形式可分为平板式和梁板式两种：基础的类型及适用范围（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

平板式是在地基上做一块钢筋混凝土底板,柱子直接支承在底板上,见

图6-16：基础的类型及适用范围（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

(a)。梁板式按梁板的位置不同又可分为两种,

图6-16：基础的类型及适用范围（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

(b)是将梁放在底板的下方,

图6-16：基础的类型及适用范围（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

(c)是在底板上做梁,柱子支承在梁上

5. 箱形基础为了使基础具有更大的刚度,大大减少建筑物的弯曲变形,可将基础做成由顶板、底板及若干墙体组成的箱形基础,见

图6-17：基础的类型及适用范围（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

它是片筏基础的进一步发展。基础顶板和底板之间的空间可以

第43页：图6-17 箱形基础

作为地下室,它的主要特点是刚度巨大,而且挖去很多土,减少了基础底面的附加压力,因而适用于地基软弱土层较厚、荷载较大和建筑面积不太大的一些重要建筑物。目前高层建筑中多采用箱形基础。

图6-17 箱形基础：图6-17 箱形基础相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第44页：浅基础设计

6.3 浅基础设计地基基础设计

它对建筑物的安全和正常使用有着密切的关系。基础按其埋置深度和施工方法的不同可分为浅基础和深基础两大类。一般在天然地基(未经加固的天然土层)上修筑浅基础,其施工简单,且较为经济;而人工地基(经加固的地基)上的浅基础及深基础,往往造价较高,施工也比较复杂。

因此,在保证建筑物的安全和正常使用的条件下,应优先选用天然地基上浅基础方案。天然地基上浅基础设计的内容与步骤一般为:a.选择基础的类型、材料,并进行平面布置;b.选择基础的埋置深度;

第45页：浅基础设计（续）

c.确定地基的承载力;d.根据地基承载力、作用于基础上的荷载,计算确定基础的底面尺寸,必要时进行地基软下卧层强度验算;e.必要时进行地基变形和稳定性验算;f.基础结构计算及构造设计g.绘制基础施工图。

1选择基础的类型根据建筑结构形式及地质条件,参照第二节内容选择基础的类型。2基础埋置深度的选择基础的埋置深度是指室外设计地面至基础底面的距离。基础埋置深度的大小对建筑物的安全和正常使用,施工工期和工程造价影响很大,因此,

第46页：浅基础设计（续）

合理确定基础埋置深度是一个十分重要的问题,设计时必须综合考虑建筑物自身条件(如使用条件、结构型式、荷载大小和性质等)以及所处环境(如地质、水文条件、气候条件、相邻建筑物的影响等),确定一个技术上可靠,经济上合理的埋置深度。

选择基础埋深时应考虑以下几个方面的因素:

1. 建筑物的用途建筑物在使用功能上如需有人防、储藏、存车、服务性设施的地下室和设备层,或需有地下管道和设备基础等要求,则应满足从建筑物使用功能上提出的埋深要求将基础局部或整体加深。为了保护基础不受人类和生物活动的影响,基础宜埋置在地表以下,除岩石地基外,基础埋深为不宜小于0.5m,且

第47页：浅基础设计（续）

基础顶面低于室外设计地面0.lm。

2. 基础上的荷载大小和性质的影响荷载大小不同,对地基土的要求也不同。同一土层对于荷载小的基础,可能是很好的持力层;而对荷载大的基础来说,则可能不适宜作为持力层。承受较大水平荷载的基础,应有足够的埋置深度以保证有足够的稳定性,如在抗震设防区,除岩石地基外,天然地基上的箱形和统形基础其埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15;桩基或桩绕基础的埋置深度不宜小于建筑物高度的1/18~1/20。位于岩石地基的高层建筑,其基础埋深应满足抗滑要求。某些承受上拔力的基础,如输电塔基础,也往往要求较大的埋置深度以保证必需的抗拔阻力。
3. 工程地质和水文地质条件

第48页：浅基础设计（续）

不同的建筑场地,土质固然不同,就是同一地点因深度不同土质也会有变化。因此,基础的埋置深度与场地的工程地质与水文地质条件有密切关系。当上层土较好时,一般宜选上层土作为持力层。当下层土的承载力大于上层土时,如取下层土作为持力层,则所需基底面积较小而埋深较大;若取上层土作为持力层则情况正相反,应经过方案比较后,再确定基础放在哪层土上。

此外,还应考虑地基土在水平方向是否均匀,必要时,同一建筑物的基础可以分段采取不同的埋置深度,以调整基础的不均匀沉降。在遇到地下水时,一般应尽量浅埋,将基础放在地下水位以上,避免施工排水的麻烦。

如必须将基础埋在地下水位以下时,则应采取施工排水

第49页：浅基础设计（续）

措施,保护地基土不受扰动,对地下室还应采取防渗措施。当地下水有侵蚀性时,应采取防止基础不受侵蚀的措施。

4. 相邻建筑物基础埋深的影响如拟建房屋的邻近有其他建筑物时,为保证相邻原有房屋在施工期间的安全和正常使用,一般宜使所设计的基础浅于或等于相邻原有建筑物基础。当必须深于原有建筑物基础时,则应使两基础间保持一定净距,根据荷载大小和土质情况,一般为1~2倍两相邻基底标高差,见

图6-18 ,否则,须采取相应的施工措施,如分段施工、设临时：浅基础设计（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图6-18 相邻基础的埋深：浅基础设计（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第50页：修建地下连续墙等

修建地下连续墙等，以保证原有建筑物的安全。

5. 季节性冻土的影响季节性冻土是指一年内冻结与解冻交替出现的土层,在全国分布很广。当土层温度降至摄氏零度时，土中的自由水首先结冰，随着土层温度继续下降，结合水的外层也开始冻结，因而结合水膜变薄，附近未冻结区土粒较厚的水膜便会迁移至水膜较薄的冻结区,并参与冻结。同时由于土中孔隙变细，毛细水也会不断上升，使冰晶体增大，形成冻胀，如果冻胀产生的上抬力大于作用在基底的竖向力，会引起建筑物开裂，甚至破坏。当土层解冻时，土中的冰晶体融化，使土软化，含水量增大，土的

第51页：强度降低

强度降低，将产生附加沉降称为融陷。地基土的这种冻胀与融陷现象往往对其上的建筑物造成不良影响。季节性冻土的冻胀性与融陷性是相互关联的,故常以冻胀性加以概括。土的冻胀性大小与土粒大小、含水量和地下水位高低有密切关系。

《建筑地基基础设计规范》根据土的名称、含水量大小、地下水位高低和平均冻胀率将地基土分为:不冻胀、弱冻胀、冻胀、强冻胀和特强冻胀土。对于埋置于不冻胀土中的基础,其埋深可不考虑冻深的影响;对于埋置于冻胀土中的基础,其最小埋深可按下式计算（6-25）z0—标准冻深。

系采用在地表平坦、裸露、式中dmin=zd−hmax=z0ψzsψzwψze−hmaxzd—设计冻深。

第52页：强度降低（续）

—基础底面下允许残留冻土层的最大厚度,按《建筑地基基础设计规范》附录hmax城市之外的空旷场地中不少于10年实测最大冻深的平均值。当无实测资料时,可按《建筑地基基础设计规范》中所附的季节性冻土标准冻深图采用;ψzs—土的类别对冻深的影响系数。

对于粘性土取1.00,细砂、粉砂、粉土取1.20,中、粗、砾砂取1.30,碎石土取1.40;ψzw—土的冻胀性对冻深的影响系数。对于不冻胀取1.00,弱冻胀取0.95,冻胀取0.90,强冻胀取0.85,特强冻胀取0.80；ψze—环境对冻深的影响系数。

对于村、镇、旷野取1.00,城市近郊取0.95,城市市区取0.90;

第53页：强度降低（续）

3地基承载力的确定地基承载力系指在保证地基强度和稳定的条件下,建筑物不产生过大沉降和不均匀沉降的地基承受荷载的能力。地基承载力的确定在地基基础设计中是一个非常重要而又十分复杂的问题,它不仅与土的物理力学性质有关,而且还与基础型式、底宽、埋深、建筑类型、结构特点和施工速度等因素有关。

在基础设计中,当基础的宽度大于3m或埋深大于0.5m时,从荷载试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值,尚应按下式修正。（6-26）fa—修正后的地基承载力特征值,kPa；修正后的地基承载力特征值可按下式确定式中fa=fak+ηbγ(b−3)+ηdγm(d−0.5)

第54页：强度降低（续）

dbfak—地基承载力特征值,kPa。可由载荷试验或其他原位测试、公式计算、并结合工程实践经验等方法综合确定;—分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数,按基底下土的类别查

表6-11

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确定;γ度,KN/m3;—基础底面宽度,m。当基宽小于3m按3m取值,大于6m按6m取值;γm—基础底面以上土的加权平均重度,KN/m3。地下水位以下取浮重度;—基础埋置深度,m。

一般自室外地面起算,在填方整平地区,可从填土地面标高起算,但填土在上部结构施工完成时,应从天然地面起算。对于

第55页：表6-11 承载力修正系数

地下室如采用箱形基础或统基时，基础埋置深度自室外地面标高起算，当采用独立基础或条形基础时,应从室内地面标高起算。

表6-11 承载力修正系数

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第56页：地基基础设计的一般要求

4浅基础设计

1. 地基基础设计的一般要求
2. 根据地基复杂程度、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,〉悟地基基础设计分为三个设计等级,设计时应根据具体情况,按

表6-12 选用

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• 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:
• 所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定;
• 设计等级为甲级、乙级的建筑物,均应按地基变形设计;

表6-13 所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不

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第57页：表6-12 地基基础设计等级

作变形验算,如有下列情况之一

表6-12 地基基础设计等级

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第58页：表6-13 可不作地基变形计算设计等

表6-13

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可不作地基变形计算设计等级为丙级的建筑物范围

第59页：地基基础设计的一般要求（续）

地基承载力特征值小于130KPa,且体型复杂的建筑；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；软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时；邻建筑距离过近,可能发生倾斜时；地基内有厚度较大或厚薄不均的填土,自重固结未完成时。

• 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;
• 基坑工程应进行稳定性验算;
• 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。
• 基础底面尺寸的确定

第60页：地基基础设计的一般要求（续）

在选择基础类型和埋置深度后，就可以根据修正后的地基承载力特征值计算基础底面尺寸。

1. 中心荷载作用下的基础在中心荷载作用下,基底压力假定为均匀分布,见

图6-19 ,其大小为：地基基础设计的一般要求（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

（6-27）—相应于荷载效应标准组合图6-19中心荷载作用下的基础时,上部结构传至基础顶面的竖向力值,KN;Gk—基础自重和基础上的土重,KN;A—基础底面面积。基础设计中首先应保证地基不发生强度破坏,即60时,基础底面处的平均压力值,kPa;Fk—相应于荷载效应标准组合pkFk+GkApk=

第61页：地基基础设计的一般要求（续）

Fkfa−γGdA≥pk≤fa由式6−27)(6−

28. 及Gk=γGAd可得(（6-28）（6-29）(6-30)—沿长度1m方向上部结构传至基础顶面的荷载值,kN/m。d—基础的平均埋深。对单独基础,底面积A=l×b,通常在中心荷载作用下采用方形基础A=b2,如采用矩形基础,可假定b≤3m,l=A/b,且l/b<2。对于条形基础沿基础长度方向取1m为计算单元,则FkFkfa−γGdb≥

第62页：地基基础设计的一般要求（续）

2. 偏心荷载作用下的基础在偏心荷载作用下,基底压力分布一般假定为直线分布,见

图6-20 ,基底边缘最大、最小压力为：地基基础设计的一般要求（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

(6-31)(6-32)可联立方程求出基础的长度和宽度,但计算过程过于繁琐,一般可通过试算法确定基底尺寸,即:

• 先按中心荷载公式(6-29)计算

图6-20：地基基础设计的一般要求（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

偏心荷载作用基底面积A‘;下的基础62MkWpk≤fapmax≤1.2fa±Fk+GkApmax=min

第63页：地基基础设计的一般要求（续）

软弱下卧层(压缩性高、承载力低的土层)时,见图63

• 根据偏心荷载大小,将基底面积增加10%~40%,即A=(1.1~1.4)A‘;对矩形基础可按A初步选择基础底面长度和宽度,一般长度和宽度之比小于等于3;
• 按式(6-32)验算地基承载力。在确定基底尺寸时,应注意荷载对基础的偏心矩不宜过大,以保证基础不致发生过分的倾斜。在一般情况下,对中、高压缩性土上的基础,偏心矩e不宜大于L/6;对于低压缩性土或个别的特殊荷载组合,可适当放宽,但不宜大于L/4。
• 软弱下卧层的载力验算在确定基础尺寸中只考虑到基底压力不超过持力层士的承载力。如果地基变形计算深度在确定基底尺寸中只考虑到基底压力不超过持力层土的承载力范围内有

第64页：图6-21 软弱下卧层

kPa。计算简图关于附加应力的计算,《建筑地基基础设计规范》通过研究并参考双层地基中附加应力的理论解答646-21,尚应验算软弱下卧层的承载力,以防止下卧层发生强度破坏,要求作用在下卧层顶面的全部压力不超过下卧层土的承载力,即pz+pcz≤faz（6-33）pz—相应于荷载效应标准组合时，软弱下卧层顶面处的附加压应力值,kPa；pcz的自重压力值,Kpa；faz—软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值，

图6-21 软弱下卧层：图6-21 软弱下卧层相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第65页：图6-21 软弱下卧层（续）

b(pk−pc)pz=（6-35）lb(pk−pc)(b+2ztanθ)(l+2ztanθ)65条形基础矩性基础式中一矩形基础底边的长度;lpc—基础底面处土的自重压力值；z—基础底面至软弱下卧层顶面的距离；b+2ztanθpz=b—矩形基础或条形基础底边的宽度;ss提出了以下简化方法:当持力层与下卧层土的压缩模量比值E1/E2≥3时，附加应力可按压力扩散角的概念计算,假定基底附加压力p。

往下传递时按某一角度向下扩散，在并均匀分布在软弱下卧层的顶面上。根据扩散前后各面积上的总压力相等的条件，可得

第66页：表6-14 地基压力扩散角

表6-14

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地基压力扩散角θ—地基压力扩散线与垂直线的夹角，按

表6-14 采用

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当基础受偏心荷载作用时，pk可取平均基底压力；如果下卧层承载力验算不符合式（6-33）要求，应考虑增大基础底面积或减小基础埋深

4. 地基变形验算对于

表6-13 所列范围内的建筑物

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第67页：计算已满足地基变形要求

计算已满足地基变形要求，不必进行沉降计算。但对于甲、乙级建筑物及

表6-13 所列范围外的建筑物

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在基础底面尺寸初步决定后，尚应进行地基变形验算。如果变形条件不满足时，则需要调整基础底面尺寸或采取其他措施。地基变形验算的要求是：建筑物的地基变形技术管理特征值不应大于相应的地基变形允许值。

即（6-36）式中—地基变形容许值；见《地基基础设计规范》表5.3.4。地基变形按特征不同可分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜，见

图6-22：计算已满足地基变形要求相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

1. 沉降量。指基础中心点的沉降量。∆≤[∆]

第68页：图6-22 基础沉降分类

图6-22 基础沉降分类：图6-22 基础沉降分类相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第69页：图6-22 基础沉降分类（续）

可靠度等问题有关。《建筑地基基础设计规范》表692)沉降差。指相邻两单独基础沉降量之差。

3. 倾斜。指单独基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离之比值。
4. 局部倾斜。指砌体承重结构沿纵向6~10m之内基础两点的沉降差与其距离之比值。对于砌体承重结构应用局部倾斜控制，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构筑物应用倾斜控制。对于建筑在软弱地区上的建筑物,应先验算沉降量,然后再进行相关的变形验算。地基变形容许值的确定是一项十分复杂的工作，涉及的因素很多，除了要考虑使用要求外，还与建筑物的结构型式不均匀沉降对结构的影响以及结构的

第70页：图6-22 基础沉降分类（续）

5.3.4是《建筑地基基础设计规范》对各类建筑物沉降观测资料的综合分析、对某些结构附加内力的计算、以及参考一些国外资料提出的。对于该表未包括的其他建筑物的地基变形容许值,可根据上部结构对地基变形的适应能力和使用要求来确定。

5. 基础剖面尺寸的确定按上述方法确定的基底面积,只能保证地基的承载力和变形满足要求。按照设计原则的规定,尚应对基础进行强度计算。基础类型不同,其计算方法亦不同,这里仅介绍刚性基础的计算。刚性基础是指用抗压性能好而抗拉、抗剪性能较差的材料建造的基础,如砖、毛石、灰土、三合土和混凝土等基础。对于这类基础必须控制其内部的拉应力和剪应力,从理论上可知,刚性基础的最大拉

第71页：图6-22 基础沉降分类（续）

≤71应力和剪应力必定发生在其变截面处,其值与基础台阶的宽高比(外伸部分的宽度与其对应高度之比)有关,见

图6-23 ,也与基础反力大小有关：图6-22 基础沉降分类（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

而基础的抗拉、抗剪强度取决于材料强度等坝，因此，刚性基础的结构设计可通过规定材料强度或质量、限制台阶宽高比和控制建筑物层数

图6-23 刚性基础来满足结构的强度条件：图6-22 基础沉降分类（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

而无需的宽高比进行内力分析和截面强度计算。刚性基础的台阶宽高比要求一般可表达为（6-37）iiiib(b)h(h)

第72页：表6-15 刚性基础的台阶宽高比的允

表6-15 刚性基础的台阶宽高比的允许值

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()式中bi一刚性基础任一台阶的宽度;hi一相应的台阶高度;h

第73页：表6-15 台阶宽高比的要求

如果刚性基础由两种材料组成,上层采用砖砌体，下层采用混凝土，而下层混凝土的高度在300mm以上，且符合

表6-15 台阶宽高比的要求

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这样，这层混凝土就作为基础的一部分，而不以垫层对待，这层混凝土的宽度和高度应计入基础宽度和埋深之内

【例6-1】 教材407页。

第74页：桩基础设计

6.4 桩基础设计

当地基浅层土质不良,无法满足建筑物对地基变形和强度方面的要求时,可选择深层较为坚实的土层或岩层作为持力层,即用深基础来传递荷载。深基础主要类型有桩基础、沉井和地下连续墙等。桩基础由于具有承载力高、沉降速率低、沉降量小而且均匀,能承受竖向荷载、水平荷载、上拔力及由机器产生的振动或动力作用等特点,所以广泛应用于工业与民用建筑、桥梁、港口、机器基础等工程中。

在下列情况下,可考虑使用桩基础

• 不允许地基有过大沉降和不均匀沉降的高层建筑物或其他重要的建筑物;

第75页：桩基础设计（续）

• 重型工业厂房和荷载较大的建筑物,如仓库、料仓等;
• 设备基础。一种是用于精密设备基础,在安装和使用过程中对地基沉降及沉降速率有严格要求;另一种是用于动力设备基础,对振幅有一定要求;
• 用桩基作为地震区结构抗震措施。如在可液化地基中采用桩基穿越可液化土层并伸入下部密实稳定土层,消除或减轻液化对建筑物的危害。
• 按荷载的传递方式分类
• 端承型桩端承型桩可分为端承桩和摩擦端承桩,桩侧阻力很小时,称为端承桩。
• 摩擦型桩摩擦型桩可分为摩擦桩和端承摩擦桩,桩端阻力很

第76页：桩基础设计（续）

小时,称为摩擦桩。

2. 按施工方法分类
3. 预制桩预制桩是在工厂或工地预先将桩制作好,就位后用打人、振人、静压等方式置于土中;常用的预制桩有钢筋混凝土桩、木桩和钢桩。预制桩的沉桩方法有锤击法、振动法、射水法及压桩法等,各种方法的使用应根据桩穿过的土层的特点来选择。
4. 锤击法。锤击法是软土地区沉桩最常用的一种方法。利用桩锤的冲击能量克服土对桩的阻力而使桩沉到预定深度。其主要设备有桩架、桩锤、动力设备等,常用的桩锤有落锤、单动汽锤、双动汽锤和柴油锤:锤重可根据土质、桩重和桩的类型选用。

第77页：桩基础设计（续）

法一般适用于均质的软土地基,在砂土及其他坚硬77

2. 振动法。振动法主要设备是振动器,由内装偏心块旋转时产生垂直振动力,使桩沉入土中。振动法一般用于沉、拔钢桩,特别在砂土中效率最高,对粘性土地基,则需用大功率振动器。
3. 射水法。射水泥桩是锤击法或振动法的一种辅助方法,利用依附于桩侧或桩端的射水管喷出高压水流,冲松桩尖附近的土层,以减小桩下沉时的阻力,于是桩便在振动或锤击下沉入土中。此法一般适用于砂土地基,或在锤击法遇砂卵石层打不穿时,可铺以射水法穿过,当桩尖沉到距设计标高约1.0~1.5m时,应停止射水,再用锤击将桩沉到设计标高。
4. 压桩法。压桩是利用静压作用把桩压人土中。此

第78页：桩基础设计（续）

土层中,由于压桩阻力过大而不宜采用:压桩法可以减少打桩对地基土和邻近建筑物的振动影响,最适宜在人口稠密区使用。沉桩深度需以最后贯入度和桩尖设计标高两方面控制。最后贯入度是指桩沉至某标高时,每次锤击的沉入量,通常以最后每阵的平均贯人量表示。

锤击法可用10次锤击为一阵,最后贯人度可根据试桩或地区经验确定,某些地区采用10~30m为控制标准,振动沉桩以1min一阵,要求最后二阵平均贯入度为10~50mm/min。

2. 灌注桩灌注桩是在施工现场桩位上预先成孔,然后在桩孔内设置钢筋笼,再灌注混凝土而成的桩。优点是用钢量小,造价低。以下介绍在工程中常用的

第79页：沉管灌注桩利用锤击

几种灌注桩。

1. 沉管灌注桩。沉管灌注桩利用锤击、静压或振动方法将带有预制桩尖或活瓣管尖的钢管沉入土中成孔,然后向钢管中放置钢筋笼,灌混凝土,接着边振动边拔出钢。其施工程序如图6-25所示。沉管桩的桩径一般为300~600mm，桩长因受桩梁高度限制一般不超过25m。这种桩的施工设备简单，打桩

图6-25 沉管灌注桩施工程序进度快：沉管灌注桩利用锤击相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

用钢量少，造价较低，因此得到广泛应用。但这种桩不仅存(a)打桩机位:(b)沉管;(c)浇灌混凝土;(d)边拔管、边振动;(e)安放钢筋笼,继续浇灌混凝土;(f)成型

第80页：图6-25 沉管灌注桩的施工程序示意

在和预制桩一样的噪声、振动和挤土等方面的环境问题,而且存在着缩颈、断桩、夹泥、混凝土离析和强度偏低等多种质量问题。引起这些质量问题的原因是多方面的。沉管挤土引起的孔隙水压力增长是一个重要原因;管内的混凝土量有限,混凝土桩所产生的侧压力不足以抵消桩周土的缩孔压

图6-25 沉管灌注桩的施工程序示意力;邻桩沉管时的挤土作用：图6-25 沉管灌注桩的施工程序示意相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

引起地面抬升产生的拉力更是导致断桩的直接原因。为了避免上述质量事故的产生,除在设计中取较大桩距外,在施工中还可对沉管桩进行"复打",以消除缩颈和扩大桩径。所谓"复打"就是在第一次灌注混凝土时不吊人钢筋笼,而在浇毕后重新在原位置桩尖处再次沉管、浇灌注混凝土,并吊入钢筋笼成桩

第81页：图6-25 沉管灌注桩的施工程序示（续）

2. 钻孔灌注桩。钻孔灌注桩是用钻机成孔,成孔之后,清除孔底虚土,安放钢筋笼，最后浇注混凝土。若在成孔后,换上特种钻头还能扩孔,形成扩大桩端,扩底直径不宜大于3倍桩身直径。钻孔桩适用于几乎任何一种复杂地层,尤其是可以穿透地基中的坚硬夹层把桩端置于坚实可靠的岩土层上。钻孔灌注桩在桩径选择上比较灵活,小的0.6m左右,大的达2m以上,又由于具有较强的穿透能力,故桩长不受限制。如果又遇上比较复杂的工程地质条件,对高层、超高层建筑物采用钻孔嵌岩桩往往是-种较好的选择。钻孔灌注桩的主要问题是明孔和沉渣,如泥浆的成分和施工工艺控制得当,不易发生胡孔。桩孔的排渣常用的有两种方式。一种是由钻杆进浆、81

第82页：孔口回浆

孔口回浆,借助回浆的流速将渣带出孔外,这种方法称为正循环排渣。由于流速很低,正循环无法彻底消除沉渣。另一种是由孔口进浆,通过钻杆或其他孔道高速出浆排渣,这种方式称为反循环。实践证明:反循环可以彻底排渣,因而使单桩承载力有大幅度提高

3. 人工挖孔灌注桩。对于大直径灌注桩常采用人工挖孔,人工挖孔桩的内径一般不小于0.8m。每挖约lm深,制作一节混凝土护壁,护壁内的环向钢筋按需要设置,上下节护壁间用插筋连接,见

图6-26 ,在达到预定深度后,再进行扩孔、清底：孔口回浆相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

最后在护壁内安装钢筋笼和灌注混凝土。挖孔桩的优点是,可直接观察地层情况,孔底易清除干净,设备简单,元噪声、振动或泥泞等污染,无挤土

第83页：孔口回浆（续）

作用,场地内各桩可同时施工。

4. 爆扩桩。爆扩桩是在现场用钻机成孔,成孔后,装炸药,接着浇第一次混凝土,等候30分钟,在孔底爆破,结果使桩尖形成一个扩大的混凝土球体,见

图6-27 ,最后浇注二次混凝：孔口回浆（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图6-26 人工挖孔桩：孔口回浆（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图6-27 爆扩桩：孔口回浆（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第84页：孔口回浆（续）

土。一般粘性土中爆扩桩成型较好,在软土和碎石土中则难以成型。

3. 按承台与地面的相对位置分类
4. 低承台桩基低承台桩基是指承台底面低于地面。广泛应用于工业与民用建筑工程中。
5. 高承台桩基高承台桩基是指承台底面高于地面(或水面)。广泛应用于桥梁和港口工程中。其中常采用部分斜桩以承受水平力。2单桩承载力特征值的确定
6. 单桩竖向承载力特征值的确定单桩竖向承载力是指桩在竖向外荷载作用下,不丧失稳定,不产生过大变形时所承受的最大荷载。

第85页：孔口回浆（续）

桩基在荷载作用下主要出现两种破坏形式,一种是桩身破坏,另一种是地基破坏。当桩端支承在很硬的土层或岩层上时,桩有可能象一根细长柱发生纵向弯曲破坏。当桩支承在坚实上层或中等强度土层上时,地基可能发生整体剪切破坏或冲剪破坏(即桩贯入土中),可见,单桩竖向承载力特征值应根据桩身结构承载力和土对桩的支承力两方面确定。

1. 按材料强度确定单桩承载力桩身混凝土强度应满足桩的承载力设计要求。计算中应按桩的类型和成桩工艺的不同将混凝土的轴心抗压强度设计值乘以工作条件系数，桩身强度应符合下式要求:桩轴心受压时（6-38）Q≤Apfcψcψc

第86页：孔口回浆（续）

设计值;0.6~0.7(水下灌注桩或长桩时用低值)。

2. 按土对桩的支承力确定单桩承载力《建筑地基基础设计规范》规定:单桩竖向承载力特征值的确定应符合下列规定:
3. 单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷试验确定。在同一条件下的试桩数量,不宜少于总桩数的1%,且不应少于3根。单桩的静载荷试验,应按《建筑地基Ap一桩身横截面积;Q一相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力式中fc—混凝土轴心抗压强度设计值,按现行《混凝土结构设计规范》取值;ψc一工作条件系数,预制桩取0.75,灌注桩取

第87页：孔口回浆（续）

基础设计规范》附录Q进行。当桩端持力层为密实砂卵石或其他承载力类似的土层时,对单桩承载力很高的大直径端承型桩,可采用深层平板载荷试验确定桩端土的承载力特征值,试验方法应按《建筑地基基础设计规范》附录D。

2. 基础设计等级为丙级的建筑物，可采用静力触探及标贯试验参数确定Ra值。
3. 初步设计时单桩竖向承载力特征值可按下式估算式中Ap一桩底端横截面面积;qpa,qsia一桩端端阻力、桩侧阻力特征值,由当地静载荷试验结果统计分析算得;Ra=qpaAp+µp∑qsiali（6-39）Ra—单桩竖向承载力特征值;

第88页：孔口回浆（续）

µp—桩身周边长·度;li一第i层岩土的厚度。当桩端嵌入完整及较完整的硬质岩中时,可按下式（6-40）式中

4. 嵌岩灌注桩桩端以下三倍桩径范围内应元软弱夹层、断裂破碎带和洞穴分布;并应在桩底应力扩散范围内无岩体临空面。桩端岩石承载力特征值,当桩端元沉渣时,应根据岩石饱和单轴抗压强度标准值按《建筑地基基础设计规范》5.2.6条确定,或按《建筑地基基础设计规范》附录H用岩基载荷试验确定。
5. 单桩水平承载力特征值的确定qpa—桩端岩石承载力特征值。估算单桩竖向承载力特征值Ra=qpaAP

第89页：孔口回浆（续）

1. 单桩水平承载力特征值取决于桩的材料强度、截面刚度、人土深度、土质条件、桩顶水平位移允许值和桩顶嵌固情况等因素,应通过现场水平载荷试验确定。必要时可进行带承台桩的载荷试验,试验宜采用慢速维持荷载法。
2. 当作用于桩基上的外力主要为水平力时,应根据使用要求对桩顶变位的限制,对桩基的水平承载力进行验算。当外力作用面的桩距较大时,桩基的水平承载力可视为各单桩的水平承载力的总和。当承台侧面的土未经扰动或回填密实时,应计算土抗力的作用。当水平推力较大时,宜设置斜柱。
3. 当桩基承受拔力时,应对桩基进行抗拔验算及桩身抗裂验算。

第90页：孔口回浆（续）

3桩基础的设计

1. 桩基础的设计步骤
2. 选择桩型与几何尺寸,初步选择承台底面的标高;
3. 确定单桩承载力;
4. 确定桩数及其在平面上的布置;
5. 桩基中各单桩受力验算;必要时进行群桩地基的承载力和沉降验算;
6. 单桩的设计;
7. 承台的设计;
8. 绘制桩基础施工图。
9. 选择桩型、桩长及承台底面标高桩型的选择主要应考虑上部结构荷载大小及性质、工程地质条件、施工条件、经济等因素,决定采用预制桩还是灌注桩。

第91页：孔口回浆（续）

确定桩长的关键在于选择桩端持力层,因为桩端持力层对桩的承载力和沉降有重要的影响。坚实土层和岩层最适宜作为桩端持力层,在施工条件容许的深度内没有坚实土层存在时,可选择中等强度的土层,如中密以上的砂层或e<0.7，IL<0.75的中等压缩性的粘性土。

桩端进入持力层的深度,一般根据工程地质条件确定。对粘性土和粉土不宜小于2~3倍桩径;对砂土不宜小于1.5倍桩径;对碎石土不宜小于1倍桩径,桩端以下坚实土层的厚度,一般不宜小于5倍桩径,以保证可靠的支承力和地基的稳定性。

《建筑地基基础设计规范》规定:嵌岩灌注桩嵌入中等风化或微风化岩体的最小深度不宜小于0.5m,同时要求桩端以下3倍桩径范围内元软弱夹层、断裂带、洞隙分布。

第92页：承台底面标高的选择

承台底面标高的选择,应考虑上部建筑物的使用要求,承台的预估高度以及季节性冻土的影响等诸因素。

3. 确定桩数及布桩
4. 确定桩数根据单桩承载力和上部结构荷载,即可确定出桩数。轴心竖向力作用下（6-41）偏心竖向力作用下,桩基中各桩受力不等,故桩数（6-42）Ra—系数，取1.1~1.2;—单桩承载力特征值；应适当增加,按下式计算Fk+GkRaµn≥µFk+GkRan≥

第93页：表6-16 确定最小桩距

n—桩基中的桩数。

2. 桩的间距桩的间距是指桩之间的中心距离。如桩距太小,对打人桩将影响桩的质量,对预制桩有可能因挤土作用而倾斜,对沉管灌注桩则因挤土作用造成断桩或其他事故,对摩擦桩将妨碍摩擦力的充分发挥,所以桩距不能太小。同样桩距也不能太大,虽然增大桩距有利于单桩承载力的正常发挥,便于施工和保证施工质量,但却增大承台面积和配筋,从而增加承台费用。根据多年的实践经验,对非扩底灌注桩可按

表6-16

本页表格在源文件中为图片，未提取到单元格数据，需对照原课件图片补齐。

确定最小桩距,但对大面积群桩,尤其是挤土桩,其中心距宜较表中数值适当加大,至于扩底桩除应符合

表6-16 规定外,尚应符合

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表6-17 的规定

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第94页：表6-16 桩的最小中心距

表6-16 桩的最小中心距

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表6-17 灌注桩扩大的最小中心距

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第95页：图6-28 桩位布置单排或双排布置

3. 布桩承台中桩的平面布置形式对桩的受力有很大影响，应力求使各桩受力接近，以充分发挥单桩承载力。对偏心受压桩基,宜将桩布置在承台外围，以增大桩基抵抗弯矩的能力。在有门洞的墙下,应将桩布置在门洞的两侧。根据桩的多少,可将桩布置成方形、三角形、梅花形;在条形基础下的桩可采用

图6-28 桩位布置单排或双排布置,见：图6-28 桩位布置单排或双排布置相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

图6-28：图6-28 桩位布置单排或双排布置相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

4. 桩基中各桩受力的验算单桩承载力计算应符合下列表达式:

第96页：图6-28 桩位布置单排或双排布置（续）

（6-44）（6-45）式中

1. 轴心竖向力作用Qk≤Ra（6-43）偏心荷载作用下除满足上式条件，尚应满足下式要求
2. 水平荷载作用下RaQikmax≤1.2iikHikQkRHa一相应于荷载效应标准组合轴心竖向力作用下任一单桩的竖向力;一相应于荷载效应标准组合偏心竖向力作用下第Q根桩的竖向力;一相应于荷载效应标准组合时,作用于任一单桩的水平力。96Hik—单桩水平承载力特征值;≤RHa

第97页：图6-28 桩位布置单排或双排布置（续）

5. 群桩地基承载力和沉降验算对桩数n≥9根的摩擦型桩或对沉降有特殊要求的桩基应进行地基承载力或沉降验算，可按《桩基规范》群桩承载力的确定有关内容进行。
6. 单桩的设计预制桩的混凝土强度等级宜大于或等于C30,采用静压法沉桩时,可适当降低,但不宜小于C20;预应力混凝土桩的混凝土强度等级宜大于或等于C40。预制桩的主筋(纵向)应按计算确定并根据断面的大小及形状选用4~8根直径为14~25m的钢筋。最小配筋率宜大于或等于0.8%,一般可为1%左右,静压法沉桩时宜大于或等于0.4%。箍筋直径可取6~8m,间距小于或等于200mm,在桩顶和桩尖处应

第98页：图6-28 桩位布置单排或双排布置（续）

适当加密,如图6-32所示。用打入法沉桩时,直接受到锤击的桩顶应设置3层ø6@40~70mm

图6-29 混凝土预制桩：图6-28 桩位布置单排或双排布置（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第99页：图6-28 桩位布置单排或双排布置（续）

的钢筋网,层距50mm。桩尖所有主筋应焊接在一根圆钢上,或在桩尖处用钢板加强。主筋的混凝土保护层应大于或等于30mm,桩上需埋设吊环,位置由计算确定。桩的混凝土强度必须达设计强度的100%才可起吊和搬运。

灌注桩的混凝土强度等级一般应大于或等于C15，水下浇灌时应大于或等于C20，混凝土预制桩尖应大于或等于C30。当桩顶轴向压力和水平力满足《建筑桩基规范》受力条件时，可按构造要求配置桩顶与承台的连接钢筋笼。

对一级建筑桩基，主筋为6~10根12~14，配筋率大于等于0.2%，锚人承30d(主筋直径)，伸入桩身长度大于或等于10d,且不小于承台下软弱土层层底深度；对二级建筑桩基,可配置4~8根10~12的主筋，锚入承台304,且伸入桩

第100页：身长度大于或等于剑

身长度大于或等于剑，对于沉管灌注桩,配筋长度不应小于承台软弱土层层底厚度；三级建筑桩基可不配构造钢筋。一般截面配筋率可取0.20%~0.65%(小桩径取高值,大桩径取低值),对受水平荷载特别大的桩、抗拔桩和嵌岩端承桩应根据计算确定。

主筋的长度一般可取4.O/α(α为桩的水平变形系数),当为抗拔桩、端承桩或承受负摩阻力和位于坡地岸边的基桩应通长配置。承受水平荷载的桩，主筋宜大于或等于810,抗压和抗拔桩应大于或等于610,且沿桩身周边均匀布置,其净距不应小于60mm,并尽量减少钢筋接头。

箍筋宜采用6~8@200~300mm的螺旋箍筋，受水平荷载较大和抗震的桩基,桩顶3~5d内箍筋应适当加密；当钢筋笼长度超过4m

第101页：身长度大于或等于剑（续）

起吊101时，每隔2m左右应设一道12~18的焊接加劲箍筋。主筋的混凝土保护层厚度应大于或等于35mm,水下浇灌混凝土时应大于或等于50mm。桩身截面强度可查阅相应灌注桩的计算方法求出桩身最大弯矩及其相应位置,再根据《混凝土结构设计规范要求,确定出桩身截面所需的主筋面积,但尚需满足各类桩的最小配筋率。

对于受长期或经常出现的水平荷载或上拔力的建筑物,还应验算桩身的裂缝宽度,其最大裂缝宽度不得超过0.2阳,对处于腐蚀介质中的桩基则不得出现裂缝;对于处于含有酸、氯等介质环境中的桩基,还应根据介质腐蚀性的强弱采取专门的防护措施,以保证桩基的耐久性。

预制桩除了满足上述计算之外,还应考虑运输、

第102页：身长度大于或等于剑（续）

和锤击过程中的各种强度验算。桩在自重作用下产生的弯曲应力与吊点的数量和位置有关。桩长在2Om以下者，起吊时一般采用双点吊;在打桩架龙门吊立时,采用单点吊。吊点位置应按吊点间的正弯矩和吊点处的负弯矩相等的条件确定,如图6-30所示。

式中q为桩单位长度的重力。K为考虑在吊运过程中桩可能受到的冲击和振动而取的动力系数,可取1.3。桩在运输或堆

图6-30 预制桩吊点为位置放时的支点应放在起吊吊和弯矩图：身长度大于或等于剑（续）相关示意图，配合本页文字理解其构造与受力关系。

第103页：身长度大于或等于剑（续）

小,一般可不考虑。设计时常根据实测资料确定锤103点处。通常,普通混凝土桩的配筋常由起吊和吊立的强度计算控制。用锤击法沉桩时,冲击产生的应力以应力波的形式传到桩端,然后又反射回来。

在周期性拉压应力作用下,桩身上端常出现环向裂缝。设计时,一般要求锤击过程中产生的压应力应小于桩身材料的抗压强度设计值;拉应力应小于桩身材料的抗拉强度设计值。影响锤击拉压应力的因素主要有锤击能量和频率、锤垫及桩垫的刚度、桩长、桩材及土质条件等。

当锤击能量小、频率低,采用软而厚的锤垫和桩垫,在不厚的软粘土或无密实砂夹层的粘性土中沉桩,以及桩长较小(小于12m)时,锤击拉压应力比较

第104页：身长度大于或等于剑（续）

击拉压应力值。当无实测资料时,可按《建筑桩基规范》建议的经验公式及表格取值。预应力混凝土桩的配筋常取决于锤击拉应力。

7. 承台的设计
8. 承台的构造要求
9. 承台尺寸和混凝土强度。承台最小宽度在500mm以上,边桩外边缘至承台边距离在1/2桩径(或边长)以上，且不小于150mm,对墙下条形承台则不小于75mm。条形或独立承台厚在300mm以上；在墙或基础梁下布桩的箱、筏形承台厚在250mm以上,且板厚与计算区段最小跨度之比在1/20以上。承台最小埋置深度600mm,且应满足冻胀等要求。

第105页：身长度大于或等于剑（续）

在满足要求的前提下,承台宜尽量浅埋,并在地下水位以上。承台混凝土强度在C15以上,采用HRB335级钢筋时混凝土强度在C20以上。底面钢筋的混凝土保护层厚在70mm以上。设素混凝土垫层时,保护层厚可适当减小;垫层厚在100mm以上,强度等级C10。

2. 承台构造配筋要求。承台梁纵向主筋直径12,架立筋中10,箍筋中。6。矩形承台板双向均匀配筋10,间距100~200mm。三桩承台按三向板带均匀配筋,且最内的3根钢筋围成的三角形应在柱截面范围内。筏形承台按10~12,间距110~200mm配筋。当仅考虑局部弯曲作用按倒楼盖法计算内力时,105

第106页：考虑到整体弯矩的影响

考虑到整体弯矩的影响,纵横两方向的支座钢筋应有1/2~1/3且配筋率不小于0.15%，贯通全跨布置;跨中按计算配筋率全部连通。对箱形承台顶、底板,当仅按局部弯曲作用计算内力及配筋时,纵横两方向支座钢筋应有1/2~1/3且配筋率分别不小于0.15%和0.10%,贯通全跨配置,跨中钢筋按实际配筋率全部连通。

3. 桩与承台的连接。桩顶嵌入承台的长度,对大直径桩100mm,对中等直径桩50mm。桩顶主筋伸入承台内锚固长度为30倍主筋直径,对抗拔桩基础为40倍主筋直径。对预应力混凝土桩可采用钢筋与桩头钢板焊接连接,钢桩则采用在桩头焊锅型板或钢筋与承台连接。

第107页：考虑到整体弯矩的影响（续）

4. 承台之间的连接。柱下单桩在桩顶两个互相垂直方向上设连系梁,当桩柱截面面积之比较大(一般大于2),且柱底剪力和弯矩较小时可不设连系梁。两桩基承台,在其短向设置连系梁,当短向的柱底剪力和弯矩较小时可不设连系梁。有抗震要求和柱下独立桩基础承台,纵横方向设置连系梁。连续梁顶面与承台顶位于同一标高。连系梁宽不应小于250mm,高取承台中心距的1/10~1/50联系梁内上下纵向钢筋直径不应小于12mm且不应少于2根并按受拉要求锚入承台。
5. 承台厚度的确定承台厚度一般由冲切及抗剪条件确定。首先按冲切计算确定厚度,然后按剪切复核。其计算详见《

第108页：柱下桩基承台的配筋计算

建筑地基基础设计规范》及相关书籍。

3. 承台的配筋计算柱下桩基承台常设计成板式承台,当承台的配筋率较高时,发生冲切破坏;当承台的配筋率较低时,发生受弯破坏。实际工程中一般承台的配筋率往往比较低,所以承台多为受弯破坏。其计算详见《建筑地基基础设计规范》及相关书籍。思考题
4. 什么是地基和基础？
5. 什么是土的密度、土粒相对密度、土的含水量？
6. 天然地基浅基础有哪些类型?各有什么特点?各适用于什么条件?
7. 确定基础埋深时应考虑哪些因素?

第109页：柱下桩基承台的配筋计算（续）

5. 地基变形按特征不同可分为哪几种？
6. 桩的类型按荷载的传递方式分为哪几类？
7. 试述桩基础的适用场合及设计原则。计算题土的物理性能指标计算，主要是土的密度、土粒相对密度、土的含水量等。