7 浅基础设计Shallow Foundation Design17.1 地基基础设计的基本原则7.2 浅基础的类型7.3 基础埋置深度的选择7.4 地基承载力7.5 基础底面尺寸的确定7.6 地基变形验算7.7 扩展基础设计7.8 柱下钢筋混凝土条形基础设计7.9 筏形基础设计7.10 减轻不均匀沉降损害的措施27.7 扩展基础设计7.7.1 扩展基础的构造要求7.7.2 扩展基础的计算3扩展基础包括柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础，由于不受刚性角限制，设计上可以做到宽基浅埋，充分利用浅层好土层作为持力层。

与刚性基础相比较，钢筋混凝土基础具有较大的抗拉、抗弯能力，能承受较大的竖向荷载和弯矩，因此，钢筋混凝土扩展基础普遍应用于单层和多层结构中。

扩展基础的埋置深度和基底尺寸的确定方法与刚性基础相同；此外，基础需要满足抗冲切、抗剪、抗弯的承载力要求，进行上述承载力验算时，荷载效应应采用承载能力极限状态下的基本组合。

4扩展基础可按下列步骤进行设计：①选择基础材料，初步拟定立面形式和高度；②选择地基持力层并决定基础的埋置深度；③计算基础底面积并决定其尺寸（循环试算）；④必要时验算地基稳定性与沉降；⑤验算基础的抗冲切、抗剪和抗弯承载力，配置钢筋；⑥决定基础的细部尺寸，绘制设计图和施工图。

57.7.1 扩展基础的构造要求（1）锥形基础的边缘高度，不宜小于200 mm；阶梯形基础的每阶高度，宜为300~500 mm。

（2）垫层的厚度不宜小于70 mm；垫层混凝土强度等级应为C10。

（3）扩展基础底板受力钢筋的最小直径不宜小于10 mm；间距不宜大于200 mm，也不宜小于100mm。

墙下钢筋混凝土条形基础纵向分布钢筋的直径不小于8mm；间距不大于300 mm；每延米分布钢筋的面积应不小于受力钢筋面积的1/10。

当有垫层时钢筋保护层的厚度不小于40 mm；无垫层时不小于70 mm。

（4）混凝土强度等级不应低于C20。

6（5）当柱下钢筋混凝土独立基础的边长和墙下钢筋混凝土条形基础的宽度大于或等于2.5m时，底板受力钢筋的长度可取边长或宽度的0.9倍，并宜交错布置（图（a））。

（6）钢筋混凝土条形基础底板在T形及十字形交接处，底板横向受力钢筋仅沿一个主要受力方向通长布置，另一方向的横向受力钢筋可布置到主要受力方向底板宽度1/4处（图（b））。

在拐角处底板横向受力钢筋应沿两个方向布置（图（c））。

扩展基础底板受力钢筋布置示意78（7）钢筋混凝土柱和剪力墙纵向受力钢筋在基础内的锚固长度l a 应根据钢筋在基础内的最小保护层厚度按《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）有关规定确定有抗震设防要求时，纵向受力钢筋的最小锚固长度l aE 应按下式计算：一、二级抗震等级l aE =1.15l a三级抗震等级l aE =1.05l a四级抗震等级l aE =l al a—纵向受拉钢筋的锚固长度。

（8）现浇柱的基础，其插筋的数量、直径以及钢筋种类应与柱内纵向受力钢筋相同。

插筋的锚固长度应满足第（7）条的要求，插筋与柱的纵向受力钢筋的连接方法，应符合《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）的规定。

插筋的下端宜做成直钩放在基础底板钢筋网上。

当符合下列条件之一时，可仅将四角的插筋伸至底板钢筋网上，其余插筋锚固在基础顶面下l a或l aE（有抗震设防要求时）处。

①柱为轴心受压或小偏心受压，基础高度大于等于1200mm；。

②柱为大偏心受压，基础高度大于等于1400mm9107.7.2 扩展基础的计算1 墙下钢筋混凝土条形基础的结构设计墙下钢筋混凝土条形基础在地基净反力作用下，基础底板的受力情况如同一块倒悬臂板,一般沿基础长度取1m 作为计算区段。

相关的计算规定如下：（1）基础底板高度可初步取为基础宽度的1/8，再经抗剪承载力验算确定；（2）基础底板的配筋应按抗弯承载力计算确定；（3）确定基础底面积时不应重复计算纵横基础交接处的面积。

墙下条形基础的受力分析1112附加压力：基础底面的总压力减去基础底面标高处的有效自重应力，指施加于地基土上，超过有效自重压力的那部分压力，是向下作用于地基土面。

附加压力用于计算地基的沉降，原理是土层在自重应力下的沉降已完成，只需计算在附加压力下发生的沉降量。

（对欠固结土和超固结土不适用）地基净反力：基础底面的总压力减去基础材料的自重，指施加于基础底面超过基础自重的压力，是向上作用于基础底面的。

基础材料的自重与材料与生俱来，不是材料的强度形成以后再施加的，因此不考虑其对结构内力的影响。

基底净反力用于计算基础结构的内力以验算截面承载力，配置钢筋。

计算原理是基础板的自重（向下作用的）与由自重产生的反力相平衡，只有超过自重的那部分反力才会产生结构的内力。

13墙下条形基础的计算示意1415162 柱下钢筋混凝土独立基础的结构设计独立基础的结构设计主要包括抗冲切、局部受压计算（当基础混凝土强度小于柱时）和受弯计算几部分内容。

由冲切强度条件控制柱边处基础高度和变阶处高度；由基础底板弯矩决定配筋量。

(1) 基础底板高度的确定对钢筋混凝土独立基础，其抗剪承载力一般均能满足设计要求，但必须进行抗冲切验算。

基础在柱荷载作用下，当基底面积较大，而沿柱周边的基础高度不够，基础受荷载后，可能会沿柱边缘或台阶变截面处产生45°方向的斜拉裂缝，形成冲切角锥体，此种现象属冲切破坏，如下图。

为此，基础底板需有足够高度。

17柱下独立基础底板冲切破坏实质是弯矩和剪力共同作用下，正应力和剪应力组合后的主应力为拉应力，且大于混凝土的抗拉强度时，发生斜拉破坏。

18192022（2）基础底板内力计算及配筋基础底板在荷载效应基本组合时的地基净反力作用下，底板在纵横向均可能发生向上弯曲，如同固定于台阶根部或柱边的倒置悬臂板，基础底板底部受拉，顶部受压，一般属于双向受弯构件，当荷载增大至一定程度时，在危险截面内的设计弯矩会超过底板的抗弯承载力，致使底板产生弯曲破坏。

为此需在底板配置足量钢筋。

一般将基底分成四块梯形面积分别计算，弯矩控制截面在柱边缘处或变阶处，基础底板的配筋按抗弯计算确定。

当台阶的宽高比小于或等于2.5和偏心距小于或等于1/6基础宽度时，矩形基础在轴心荷载或单向偏心荷载作用下任意截面的弯矩可按下列公式计算：2324矩形基础底板的计算257.8 柱下钢筋混凝土条形基础设计7.8.1 地基基础与上部结构相互作用的概念7.8.2 柱下钢筋混凝土条形基础设计26实际工程中，当荷载较大、地基较软或上部结构对基础的整体性有较高要求时可将柱下独立基础或墙下条形基础连接起来，形成柱下条形基础和筏形基础，当需要进一步增强基础的整体刚度时，可将基础在立面上设置成一层或若干层，这就成为了箱形基础。

与柱下独立基础相比，柱下条形基础、筏形基础和箱形基础具有更好的整体性、更高的承载力和更强的调节地基基础变形的能力。

筏形基础和箱形基础还可结合考虑地下空间的开发利用。

然而这3类基础的设计较为复杂，施工难度相对较大，造价也相对较高。

这3类基础适用于规模大、层数多、结构和地基条件较为复杂的工程。

277.8.1 地基基础与上部结构相互作用的概念上部结构、地基和基础是建筑体系中的3个有机组成部分。

在荷载的作用下，3者不但要保持力的平衡，在变形上也必须协调一致。

也就是说，这3部分之间不但要满足力的平衡关系，也需要满足变形协调条件。

基础的变形情况对地基反力有重要影响，例如对于绝对刚性和绝对柔性的基础，其地基反力的分布有极大的差异。

反过来，地基的变形和地基反力的分布又会对基础和上部结构的内力产生影响。

这就是通常所说的上部结构、基础和地基的相互作用，也就是3者的共同作用问题。

28上部结构、基础和地基的相互作用在建筑体系中是广泛存在的现象，但不同的结构体系有显著的差异。

当结构的体型较小，或地基的差异变形对结构的内力分布不会产生显著影响时，也没有必要完全按照共同作用的思想进行设计，这就是所谓的常规设计方法。

考虑3者共同作用的设计方法则需要采用迭代法，通常计算工作量很大，所以目前仅用于重要和大型的建筑物。

柱下条形基础、筏形基础、箱形基础的平面尺寸均比高度大得多，从力学上看均属于柔性基础，而且由于基础的平面尺寸很大，基础的变形状态对于地基反力的分布有重要影响，故不应采用常规方法设计。

在实际工作中，为了简化计算，对大量建筑物通常采用简化方法进行设计，即计算时只考虑地基和基础的共同作用，而在构造措施上体现整个系统共同作用的特点。

2930上部结构、基础与地基三者相互作用的结果受三者之间相对刚度的大小的很大影响。

可以分以下几种情况进行分析：1. 上部结构和基础的刚度都很小，这时可把上部结构和基础一起看成是“绝对柔性基础”。

绝对柔性基础不具备调整地基变形的能力，基底反力分布与上部结构和基础荷载的分布方式完全一致，地基变形按柔性荷载下的变形发生。

柔性基础下的地基变形和基底压力分布a) 均布荷载下b) 基础不发生挠曲时由于上部结构和基础均缺乏刚度，因此不会因地基变形而产生内力。

实际工程中，这种情况并不存在。

2.当基础刚度很大时，可把基础看成是“绝对刚性基础”。

绝对刚性基础 具有很大的调整地基变形的能力，在荷载和地基都均匀的情况下发生均匀沉 降，在偏心荷载、相邻荷载下或地基不均匀时发生倾斜，但不会发生基础的 相对挠曲。

由于绝对刚性基础不可弯曲，基底反力不再与荷载分布一致，而是向两 侧边缘集中，迫使地基表面变形均匀以适应基础沉降，呈马鞍形分布(a）。

当然，基底反力的分布还受其它因素的影响，例如在荷载较大时，基底边缘 附近的土发生塑性破坏，基底压力就转由未破坏区域的土承担，形成抛物线 形（b）或钟形的分布（c）。

由于基础上的荷载和基底反力分布完全不同， 基础产生内力。

重分布前 重分布后a)马鞍形分布 b)抛物线形分布 c)钟形分布 中心荷载下刚性基础的地基变形与基底压力分布313.对于有限刚度的基础，则上部结构与基础相对刚度的大小起很大作用。

有两种极端情况： ①上部结构相对基础刚度很大时，建筑物整体只能均匀下沉，此时可 将上部结构视为基础的不动支座，基础不产生整体弯曲，仅承受基底压力 下的局部弯曲。

②上部结构相对基础刚度很小时，无能力调整地基的变形，此时只能 将上部结构看成是基础上的荷载，基础除在上部结构荷载和基底反力作用 下产生局部弯曲外，还承受地基变形产生的整体弯曲。

实际的上部结构刚度应该在以上两者之间，一般地，上部结构刚度越 大，基础挠曲和内力将减小，上部结构因柱端位移产生次内力； 基础刚度越大，基底反力分布范围越从荷载作用点向远处扩伸，分布 也越趋均匀。

32（a）局部弯曲 （b）整体弯曲+局部弯曲337.8.2 柱下钢筋混凝土条形基础设计 7.8.2.1 柱下钢筋混凝土条形基础的构造要求柱下条形基础的构造,除满足扩展基础的构造要求外,尚应符合下列 规定: 1 柱下条形基础梁的高度宜为柱距的1/4～1/8。