第二章 浅基础设计
陈立宏
博士 副教授
北京交通大学土建学院 隧道与岩土工程研究所
第二章 建筑工程刚性基础与扩展基础
2.1 概述 2.2 基础设计
一、埋深的确定 二、基础尺寸的确定 三、基础的结构设计
2.3 减轻不均匀沉降危害的措施 2.4 地基基础可靠性分析 2.5 基础的设计算例
2.1 概述
预备知识：基础工程分类 一、设计原则 二、设计内容 三、设计依据 四、设计步骤
▪ (I) 单独刚性基础 blA,
确定b, l l
F
h
l0 b0 b bt
• (II)条形基础
F
取单位长度,确定基础宽度
F db bf
b F
f d
h
bb0+2htg 确定h 砖墙:承重墙b 60~70cm, b0为24,37,48cm
三、设计依据
规范 各种相关地质、水文、建筑物、材
料供应、施工技术水平等等
• GB 50007-2002 《建筑地基基础设 计规范》
• TB10002.1-99《铁路桥涵设计基 本规范》
四、设计步骤
1.收集必需资料 2.确定基础所受荷载 3.确定基础埋深 4.确定基础尺寸 5.结构设计 6.进行各种强度、承载力以及沉降的验算 7.经济技术比较，方案优化
黑龙江地区：冻胀引起的房屋开裂
2 发生冻胀的条件
（1） 土的条件 一般是细颗粒土。
砂土的毛细高度小，发生冰冻体积膨胀，孔隙水 排走，骨架不变。太细的土，水分供应不及时， 冻胀也不明显。
（2） 温度条件 低于冻结温度 （3） 水力条件
含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严重
3 按冻胀的地基分类（四类）
第二章 天然地基上的浅基础
2.1 概述 2.2 基础设计
一、埋深的确定 二、基础尺寸的确定 三、基础的结构设计
2.3 减轻不均匀沉降危害的措施 2.4 地基基础可靠性分析 2.5 基础的设计算例
2·2 基础设计－埋深确定
一、基本原则 在满足承载力的条件下尽量浅埋。省工省时省料，
但是有如下基本要求： 1. 除岩石以外，D大于50cm,（表土扰动，植物，
含水比>0.8 红粘土 含水比<=0.8
b
d
0 1.0
0 1.0
0 1.2
0.15 1.4
大 面 积 压实系数大于 0.95、粘粒含量
压 实 填 >=10%的粉土
0 1.5
土
最大干密度大于 2.1 的级配砂 0 2.0
石
粘粒含量>10%的粉土 粉土 粘粒含量<10%的粉土
0.3 1.5 0.5 2.0
➢ pu为荷载试验的极限承载力 ➢ F为安全系数，一般取2～3
▪ 取fa的平均值为fak ▪ 考虑深度和宽度修正，计算承载力设计值
f fak d (d 0.5) b (B 3)
b>6m按6m, 砂土<3m按3m 综合分析确定
承载力修正系数
土的类别 淤泥和淤泥质土 人工填土；e 或 IL 大于等于 0.85 的粘土
冻融，冲蚀） 2. 基础顶距离表土大于10cm，保护
（二） 结构要求
1.地下室，地下管道（上下水，煤气电缆） 应在基底以上，便于维修
F
要求地下室,作用: 提高承载力 减少变形
（补偿基础）
（二） 结构要求
2. 新旧及相邻建筑 物有一定距离
否则要求支护
并且要严格限制支 护的水平位移
L/ H=1~2
H L
预备知识：地基基础分类
一、天然地基与人工基础 二、基础的分类 三、浅基础的分类
上部建筑 Construction
F 基础 Foundation
地基
G
D
埋深D q = D 均布荷载
Ground
主
持力层（受力层） 要
下卧层
受 力
层
地基与基础
F
基础
地基
G
持力层（受力 层） 下卧层
d 埋深d： q=d:均布荷 载
主要受力层
一。地基分类
一、天然地基与人工地基 天然地基: 未处理的天然状态的地基。 人工地基: 人工处理过的地基
二。基础分类
浅基础: 埋深小于5m，或者埋深大于5m，但是小
于基础宽度。采用基坑法施工
深基础: 埋深大于5m，且一般采用特殊方法施工。 桩基础：桩＋承台
两侧（四周）的 摩阻力忽略不计。 所以不是简单的
不冻胀
岩,砾,粗中细砂，பைடு நூலகம்干的其他土
粉砂 14% 地下水位>1.5m
粉土 19%
>2.0m
粘性土 p+2
>2.0m
弱冻胀
粉砂 14% 地下水位 1.5m
14% 19%
>1.5m
粉土 19%
2.0m
19% 22%
>2.0m
粘性土 p +2
2.0m
p+2 p+5 >2.0m
与材料和荷 载有关
（一）按基础刚度分
扩展基础(柔性基础) •钢筋混凝土 •要满足抗弯,抗剪和抗冲切等结构要求
F
(二)按基础的结构形式分类
1独立基础: 柱下或墙下（土质较好）
Individual footing, pad foundation
2 条型基础
墙下条形基础, 柱下（一般是土质差）
Strip foundation
内
墙
外
墙
底板
6壳体基础：高耸建筑物
2.1 概述
一、设计原则 二、设计内容 三、设计依据 四、设计步骤
一、设计原则
1.安全性 基础强度、地基土强度（承载力） 2.可用性 沉降、差异沉降、倾斜、耐久性 3.耐久性 4.经济性
二、设计内容
1.结构材料、型式 2.基础埋深 3.基础尺寸 4.基础结构：配筋、构造。。。 5.方案比选
1.冻胀危害及机理
（1）冻胀及冻拔 地面隆起(不均匀) 翻浆,融陷,强度降低
结合水 冰
如果冻结深度大于融沉， 称为永冻土
毛细水 土颗粒
冻胀丘Pingo
冬季季节融化层，由上而下和由下而上冻结，过水断面缩小， 冻结层上水处于承压状态，同时冻结过程中水分发生迁移产生
聚冰层。随冻结面向下发展，当冻结层上水的压力大于上覆 土层强度时，地表就发生隆起，便形成冻胀丘。
5.31
20
0.51
3.06
5.66
22
0.61
3.44
6.04
24
0.80
3.87
6.45
(3)规范查表
按野外鉴别结果、室内物理、力学指标，或现场动力触 探试验锤击数查取地基承载力特征值的表格，这些表 格是将各地区荷载试验资料经回归分析并结合经验编 制的
砂土承载力特征值（kPa）
土类
N
10
15
30
▪ 建筑功能 ▪ 结构要求 ▪ 工程地质、水文地质条件 ▪ 地基冻胀
第二章 天然地基上的浅基础
2.1 概述 2.2 基础设计
一、埋深的确定 二、基础尺寸的确定 三、基础的结构设计
2.3 减轻不均匀沉降危害的措施 2.4 地基基础可靠性分析 2.5 基础的设计算例
二 基础设计－尺寸确定
1、基础上荷载计算
深浅概念。
三。浅基础的分类
（一）按基础刚度分
刚性（无筋扩展）基础 扩展基础 （二）按基础的结构型式分： 独立基础、条形基础、箱型基础、 筏型基础、壳型基础····
（一）按基础刚度分
刚性基础
▪砖、石、灰土，素混凝土
▪材料抗拉强度很低
▪有基础台阶宽高比（刚性角）要求
F
h0
b0 bt
tg bt
h0
1:1.0 – 1:1.5
中砂、粗砂
180
250
340
粉砂、细砂
140
180
250
f fak d (d 0.5) b (B 3)
(4)工程类比
在拟建场地附近，常有不同时期建造的各类建筑物。 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。 在按建筑经验确定承载力时，需要了解拟建场地是 否存在人工填土、暗浜或暗沟、土洞、软弱夹层等 不利情况。对于地基持力层，可以通过现场开挖， 根据土的名称和所处的状态估计地基承载力。这些 工作还需在基坑开挖验槽时进行验证。
e 或 IL 均小于 0.85 的粘性土；
0.3 1.6
粉砂、细砂(不包括很湿与饱和时的稍密 状态)
2.0
3.0
中砂、粗砂、砾砂和碎石土
3.0 4.4
(2)理论公式
•通过公式计算
fv=Mb b+Md 0d+Mcck fvP1/4
当荷载偏心距（为偏心方向基础边长）时， 可以采用《建筑地基基础设计规范》推荐的、 以地基临界荷载为基础的理论公式来计算地 基承载力特征值
（二） 结构要求
3. 基础埋深不同时
(1) 主楼与裙房, 高度不同,分期施工设置后浇带 (2) 台阶式相连, 如山坡上的房屋
L/ H=1~2
（三）地基及地质水文条件
1.地下水位以上,否则开挖降水,费用大扰动 2.土层分布情况
(1)浅基础还是深基础(桩基础) (2)天然还是人工地基 (3)如果是天然地基,基础埋深的确定
冻胀
粉砂 14% 19% 地下水位 1.5m
19%
1.5m
粉土 19% 22%
2.0m
22% 26%
>2.0m
粘性土 p+2 p+5 p+5 p+9
2.0m > 2.0m