地基基础的概念与特点
一个完整的建筑体系包含了上部结构、基础和地基三个部分 。它们有着各自的功能。 上部结构是完成设计预定功能的主体结构。
基础通常指建筑物最下端与地基直接接触并经过了特殊处理的结构部件。 地基是指建筑物下方的承受建筑物的荷载并维持建筑物稳定的岩土体。 基础的作用
1.传递上部荷载到地基中。
2.利用基础所具有的刚度，与上部结构共
同调整因荷载不均或地基土的不均匀性 产生的变形，使上部结构不致产生过多 的次应力。
地基设计包括： 地基土的承载力确定 地基变形计算 地基稳定性计算
基础的设计：选择基础的类型 选择基础的埋置深度 确定基础底面尺寸 确定基础内力和断面设计 基础设计满足的三个要求 ：强度要求 变形要求 上部结构的其它要求 第二章 浅基础介绍 1. 浅基础的定义
通常将基础的埋置深度小于基础最小宽度，且只需经过挖槽、排水等普通施工程序就可建造的基础称作浅基础。 2. 浅基础的荷载传递
上部结构 （荷载） 基础 （基地压力） 地基 （应力和变形） 3. 地基基础设计考虑的主要因素
基础设计时，除须保证基础结构本身具有足够的强度和刚度外，同时还须选择合理的基础尺寸和布置方案，使地基的反力和沉降在允许的范围之内。因此，基础设计包括地基与基础两部分，又常称为地基基础设计。
浅基础设计时应考虑的主要因素
(1) 建筑基础所用的材料及基础的结构型式； (2) 基础的埋置深度； (3) 地基土的承载力；
(4)基础的形状和布置，以及与相邻基础、地下构筑物和地下管道的关系； (5) 上部结构类型、使用要求及对不均匀沉降的敏感性； (6) 施工期限、施工方法及所需的施工设备等。
第二节 浅基础的类型
按基础形状和大小分类： 条形基础(十字交叉条形基础) 筏板基础 箱形基础 壳体基础 按基础材料的性能分类：无筋扩展基础，钢筋混凝土扩展基础 一、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。 特点：抗压性能较好，但抗拉、抗剪强度不高
设计要求：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。可通过限制基础外伸宽度与基础高度的比值来实现。在宽高比的限制下，基础相对高度一般较大，几乎不会发生弯曲变形，此类基础习惯上称之为刚性基础。 应用范围：无筋扩展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。 无筋扩展基础又可分为墙下条形基础和柱下独立基础。 在桥梁基础中，通常采用如图2-2所示的刚性扩大基础 二、钢筋混凝土扩展基础）
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，则需则需采用钢筋混凝土扩展基础。钢筋混凝土扩展基础具有较好的抗剪能力和抗弯能力，通常也称之为柔性基础或有限刚度基础。 特点：具有较好的抗剪能力和抗弯能力
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。
钢筋混凝土扩展基础种类：独立基础、条形基础、筏板基础、箱形基础和壳体基础等。 1. 柱下钢筋混凝土独立基础
钢筋混凝土独立基础主要是指柱下单独基础。常见于桥梁工程、工业厂房等。 截面形式：现浇台阶形或锥形基础和预制柱杯口形基础
2. 钢筋混凝土条形基础
分为墙下条形基础、柱下条形基础和十字交叉条形基础。
墙下条形基础：横截面积根据受力条件又可分为不带肋和带肋两种。可看作是钢筋混凝土独立基础的特例，其计算属于平面应变问题，只考虑在基础横向受力发生破坏。
柱下条形基础：当地基承载力较低且柱下钢筋混凝土独立基础的底面积不能承受上部结构荷载时，常把若干柱子的基础连成一条，构成柱下条形基础。目的是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，并通过形成的基础整体刚度来调整可能产生的不均匀沉降。 一个方向的单列柱基连在一起便成为单向条形基础。
十字交叉条形基础：当单向条形基础的底面积仍不能承受上部结构荷载时，可将纵横柱基础均连在一起，构成十字交叉条形基础。十字交叉条形基础可承担10层以下民用住宅。 3. 筏板基础
当地基承载力低，而上部结构的荷重又较大，以至于十字交叉条形基础仍不能提供足够的底面积来满足地基承载力的要求时，或相邻基槽间距很小时，可采用钢筋混凝土满堂基础即筏板基础。
筏板基础有更大的整体刚度，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。特别对于有地下室的房屋或大型贮液结构，如水池、油库等，筏板基础是一种比较理想的基础结构。 筏板基础分为平板式和梁板式两种类型。 4．箱形基础
箱形基础是由钢筋混凝土底板、顶板、侧墙、内隔墙组成，形成一个整体性好、空间刚度大的箱体。
箱形基础比筏板基础具有更大的抗弯刚度，可视为绝对刚性基础，产生的沉降通常较为均匀。适用于软弱地基上的高层、重型或对不均匀沉降有严格要求的建筑物。
与筏板基础比较，箱形基础的地下室被分割，空间较小，而筏板基础的地下室空间则较大。
箱形基础埋深较深，基础空腹，卸除了基底处原有的地基自重压力，因此大大地减小了作用于基础底面的附加应力，减少建筑物的沉降，这种基础又称之为补偿基础。
箱形基础的材料消耗量较大，施工技术要求高，且还会遇到深基坑开挖带来的问题和困难，是否采用，应与其他可能的地基基础方案作技术经济比较后再确定。 5、壳体基础
常用于筒形构筑物（如烟囱、水塔、粮仓、中小型高炉等）的基础，主要有M型组合壳、正圆锥壳和内球外锥组合壳三种形式。
壳体结构的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，因而具有材料省和造价低等优点。 第三节 基础的埋置深度 （important）
基础埋置深度(简称埋深): 基础底面到天然地面的垂直距离。
确定浅基础埋深的原则： 凡能浅埋的应尽量浅埋；
除岩石地基外(至少0.1m)，最小埋深不宜小于0.5m(主要是考虑到基础的稳定性、动植物的影响等因素)； 为保护基础，基础顶面一般不露出地面，要求基础顶面低于地面至少0.1m； 水下基础考虑到水流冲刷的影响(应将基础埋置在冲刷深度以下)； 要求满足地基稳定性和变形条件。
影响基础埋深的因素很多，应综合考虑以下几个方面： (1) 建筑物的用途和荷载性质
基础埋深的选择取决于: 建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地下设施，基础的类型和构造条件等。 (2) 工程地质和水文地质条件
我国沿海软土地区多为沉积土，沉积土在沉积过程中条件变化大，土层性质变异很大。软土的特点是：土层松软、孔隙比大、压缩性高、强度低，层厚大，属于不良地基。以下的软土地区应特别注意： 上海、福建、宁波、天津、连云港、温州等地区。
根据工程地质条件选择合适的土层作为基础的持力层是确定基础埋深的重要因素。 持力层：直接支撑基础的土层称为持力层。 下卧层：持力层以下的各土层称为下卧层。
软弱下卧层：其承载力明显小于持力层的下卧层。
地基持力层应尽可能选择承载力高而压缩性小的土层，当持力层下存在软弱下卧层时，应同时考虑软弱下卧层的强度和变形要求。
通常在选择基础埋深时大致会遇到以下几种情况：
1）在整个压缩层范围内均为承载能力良好的低压缩性土层，此时基础埋深可按满足建筑功能和结构构造要求的最小值选取。
2）地基上部为软弱土层而下部为良好土层情况，当软弱土层厚度较小(小于2m)时，宜选取下部良好土层作为地基持力层；当软弱土层厚度较大时，应从施工技术和工程造价等方面综合分析天然地基、人工地基或深基础形式的优劣，从中选出合适的基础形式和埋深。
3）浅层土为良好的地基持力层而其下为软弱下卧层(软土地区地表普遍存在2~3m的“硬壳层”)，此时基础应尽量浅埋，即采用所谓的“宽基浅埋”形式，软弱下卧层的强度及沉降控制要求对基础埋深的确定影响很大。 4）在整个压缩层范围内均为高压缩性的软弱土层，此时不宜采用天然地基作为持力层，可对天然地基进行地基处理后，再考虑建筑功能和结构构造要求选定基础埋深。
5）如果在持力层下埋藏有承压含水层时，选择基础埋深必须考虑承压水的作用，以免在开挖基坑时，坑底土被承压水冲破，从而引起突涌或流砂现象。 (3) 考虑相邻建筑物基础埋深的影响
如果新建的建筑物与已有的相邻建筑物距离过近，为保证原有建筑物的安全和正常使用，新建建筑物的基础埋深不宜深于相邻原有建筑物的基础埋置深度。 如果新建的建筑物荷载很大，而基础埋深又深于相邻原有建筑物的基础埋深，解决的办法是： 设计时考虑与原有建筑物之间保持一定的距离，其数值与荷载大小及土质条件有关，一般取相邻两基础底面高差的1～2倍。如不能满足上述要求，则必须采取其它可靠的加固和支护措施。 (4) 冻胀和融陷的影响
在寒冷地区，地面下一定深度范围内的土会产生冻结，形成冻土。由于土在冻结时体积膨胀，产生冻胀现象。 细粒土层（粘土、粉土、粉砂）有冻胀的特点。 如基础埋置在冻结深度范围内，则在冬天因冻胀而上抬，造成门窗不能开启，严重的甚至引起墙体开裂。到了春夏季节，冻土溶化以后强度降低，产生融陷现象，基础下陷。为了防止产生上述不利的影响，必须将基础埋置在冻结深度以下。 季节性冻土层厚度一般在50cm以上，最厚达3m。
冻胀影响因素：土粒径大小、土中含水量以及地下水补给的可能性等。 对于结合水含量极少的粗颗粒土，因不发生水分迁移，故不存在冻胀问题。 在相同条件下，粘性土的冻胀性比粉砂严重得多。
细粒土的冻胀与含水量有关，如果冻胀前，土处于含水量很少的坚硬状态，冻胀就很微弱。冻胀程度还与地下水位高低有关，若地下水位高或通过毛细水能使水分向冻结区补充，则冻胀较严重。
补偿基础概念
为了减小拟建建筑物的沉降量，选用补偿基础是一种很好的基础型式。
建筑物的沉降是与建筑物基底附加压力成正比的，因此，理论上当建筑物基底附加压力为零时，建筑物的沉降也为零。基底附加压力p0公式为：
Np0pc0dA
N──作用在基底的荷载，kN；A──基础底面积，m2 d──基础的埋深，m r0──埋置深度内土重度的加权
d平均值，kN/m3。因此，只能通过增加基础埋深来减小基底附加压力p0，若基础的埋深d 达到：
NA0
当建筑物的设计确定后，基底总压力p也相应确定了。
此时作用在基础底面的附加压力p0等于零，亦即建筑物的重力等于基坑挖去的总土重，这样的基础称为全补偿基
d础；NA大于0则称为部分补偿基础。以上二者统称为补偿基础。
第四节、地基承载力确定与验算
确定基础类型和埋深后，已知基础底面尺寸，即可进行地基土持力层承载力验算。
若地基受力层范围内存在有承载力低于持力层的土层，称为软弱下卧层，还须验算软弱下卧层的承载力。 若基础底面尺寸不知道，可以根据外荷载和地基承载力进行地基基础设计。 地基基础设计的基本原则 ：
（1）能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用； （2）在正常使用时具有良好的工作性能； （3）在正常维护情况下具有足够的耐久性；
（4）在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必需的整体稳定性。 一. 地基基础设计等级
分级依据：地基复杂程度；建筑物规模和功能特征；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（危及人的生命、造成经济损失、造成社会影响及修复的可能性）。
可将地基基础设计分为三个设计等级，甲级、乙级、丙级，表2-4所列为地基基础设计等级，设计时应根据具体情况确定。
二、岩土工程勘察的要求
1. 岩土工程勘察报告应提供详细的岩土工程勘察资料；
2. 地基评价宜采用钻探取样、室内土工试验和触探，并结合其它原位测试方法进行。 3. 建筑物地基均应进行施工验槽。 三、地基基础设计荷载的规定 补补补计算题
(3) 地基承载力的深宽修正
由载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，应按下式进行深度和宽度的修正：
fafakb(b3)dm(d0.5)
f a──修正后的地基承载力特征值；
fak ──按现场载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值； ──基础宽度与深度的承载力修正系数，根据基底下土的类别查表2-7；
b──基础底面宽度(短边)，当基础宽度小于3m时按3m计算,大于6m按6m取值； d──基础埋置的深度，一般自室外地面标高算起。 使用本公式时的若干问题：
(1）从本规范表2.7可以看出，持力层土的工程性质愈好，修正系数愈大。对于软弱土层则不考虑宽度的修正，宽度修正系数为0，而深度修正系数为1或接近于1，表明加大基础宽度和埋置深度对提高软土地基承载力
都没有太大的作用。
(2）深宽修正公式使用时对基础宽度作了限制，基础宽度小于3m按3m考虑就是对于基础宽度小于3m时承载力不折减，直接采用载荷试验或查表的结果；
基础宽度大于6m按6m考虑是为了防止承载力提高过大，特别是对于宽度修正系数很大的土类。
(3）对于基础的埋置深度d在一般情况下从室外地面标高算起，但有几种特殊条件应当加以注意，防止出现承载力值偏高的情况。
第五节 基础底面尺寸的确定 设计提
第六节 地基的变形验算
第七节 地基基础的稳定性验算
某些建筑物的独立基础，当承受较大的水平荷载和偏心荷载时，有可能发生沿基础底面的滑动、倾斜或与深层土层一起滑动。
对经常受水平荷载作用的高层建筑物和高耸结构物以及建在斜坡上的建筑物，尚应进行稳定性的验算。 对于地基进行稳定性分析，最常用的方法就是圆弧滑动面法。
滑动稳定安全系数 K 是指滑动面上诸力对滑动圆弧的圆心所产生的抗滑力矩和滑动力矩之比值，要求K不小于1.2，即
抗滑力矩K1.2滑动力矩 * 建造在斜坡上建筑物的地基稳定问题
第八节 减轻不均匀沉降危害的措施 一、建筑措施
(1) 建筑物的体型力求简单 (2) 增强结构的整体刚度
(3) 设置沉降缝(应设置沉降缝的部位)
(a) 复杂建筑平面的转折部位、高度或荷载差异处； (b) 地基土的压缩性或土层构造有显著差异处； (c) 分期建造房屋的交接处等。
(4) 相邻建筑物基础间应有合适的净距 (5) 调整某些设计标高 二、结构措施 (1) 设置圈梁
(2) 选用合适的结构形式 (3) 减轻建筑物和基础的自重 (4) 减小或调整基底附加压力 (5)加强基础刚度
第三章 浅基础结构设计
第一节. 概 述 1. 浅基础结构受力
浅基础除受到来自上部结构的荷载作用外，同时还受到地基反力的作用，其截面内力(弯矩、剪力、扭矩等)是这两种荷载共同作用的结果。 2. 浅基础结构设计内容
浅基础结构设计内容与建造材料(基础类型)有关：无筋扩展基础(刚性基础)：采用控制基础宽高比的方法使基础主要承受压应力，并保证基础内产生的拉应力和剪应力都不超过材料强度的设计值。
钢筋混凝土扩展基础(柔性基础)：截面设计验算的内容主要包括基础底面尺寸、截面高度和截面配筋等。 钢筋混凝土扩展基础的基底面积通常根据地基承载力和对沉降及不均匀沉降的要求确定； 基础高度由混凝土的抗剪切条件确定；
基础受力钢筋配筋量由基础验算截面抗弯能力确定。
3. 地基反力确定方法
地基反力当用于不同的计算目的时，其取值应有所区别，例如：
在确定基础底面尺寸或计算基础沉降时，应考虑设计地面以下基础及其上覆土重力的作用(平均总压力)；
在进行基础截面设计(基础高度的确定、基础截面配筋)中，采用不计基础与上覆土重力作用时的地基净反力计算(地基净反力) 。
4. 地基反力分布假定
基底反力的分布假设是基础内力计算的前提，应根据基础形式和地基条件等正确确定。 对墙下条形基础和柱下独立基础，地基反力通常采用直线分布；
对柱下条形基础和筏板基础等，当地基持力层土质均匀，上部结构刚度较好，各柱距相差不大，柱荷载分布较均匀时，地基反力可认为符合直线分布，基础梁的内力可按简化的直线分布法计算； 当不满足上述条件时，宜按弹性地基梁法计算
变形协调条件：原来互相连接或接触的部位，在各部分荷载、位移和刚度的综合影响下，一般仍然保持连接或接触，如墙柱底端的位移与该处基础的变位及地基表面的沉降三者相一致。
第二节 无筋扩展基础
一、无筋扩展基础的设计原则
无筋扩展基础通常是由砖、块石、毛石、素混凝土、三合土和灰土等材料建造的，这些材料具有抗压强度高而抗拉、抗剪强度低的特点，所以在进行刚性基础设计时必须使基础主要承受压应力，并保证基础内产生的拉应力和剪应力都不超过材料强度的设计值。
上述设计目标主要通过对基础的外伸宽度与基础高度的比值进行验算来实现。同时，其基础宽度还应满足地基承载力的要求。
二、无筋扩展基础的构造要求
刚性基础应按其材料特点满足相应的构造要求。 1. 砖基础
砖基础采用的砖强度等级应不低于MU10，砂浆不低于M5，在地下水位以下或地基土潮湿时应采用水泥砂浆砌筑。基础底面以下一般先做100mm厚的混凝土垫层，混凝土强度等级为C10。 2. 毛石浆砌基础
毛石基础采用的材料采用未加工或仅稍作修整的未风化的硬质岩石，高度一般不小于20cm。 3. 石灰三合土基础
石灰三合土基础由石灰、砂和骨料加适量的水充分搅拌均匀后，铺在基槽内分层夯实而成。三合土的体积配合比为1∶2∶4或1∶3∶6，在基槽内夯实。 4. 灰土基础
灰土基础由熟化石灰和粘土按比例拌和并夯实而成。常用的体积配合比有3∶7和2∶8。 5. 混凝土和毛石混凝土基础 混凝土一般用c50 以上的混凝土 三、无筋扩展基础的设计计算步骤
(1) 根据构造及建筑模数初步确定基础高度H。
混凝土基础的高度不宜小于20cm，一般为30cm。对于石灰三合土基础和灰土基础，基础高度应为15cm的倍数。砖基础的高度应符合砖的模数，标准砖的规格为240×115×53。在布置基础剖面时，大放脚的每皮宽度b1和高度h1值见表3-1。
(2) 根据地基承载力初步确定基础宽度b (3) 验算基础宽度是否满足。 9
第三节 墙下条形基础
一、墙下条形基础的设计原则
内力计算：一般可按平应变问题处理； 在长度方向可取
二、基础截面的设计计算步骤 1.地基净反力计算
2.基础高度的确定
3.基础底板的配筋单位长度计算
4构造要求
墙下条形基础一般采用梯形截面，其边缘高度一般不宜小于200mm，坡度i1:3。基础高度小于250mm时，也可做成等厚度板。
基础混凝土的强度等级不宜低于C20。
基底下宜设C10素混凝土垫层，厚度一般为100mm。
底板受力钢筋的最小直径不宜小于10mm，间距不宜大于200mm和小于100mm。
当有垫层时，底板混凝土的保护层净厚度不宜小于40mm，无垫层时不宜小于70mm。底板纵向分布钢筋，直径8mm，间距不大于300mm。
当地基软弱时，为了减小不均匀沉降的影响，基础截面可采用带肋梁的板，肋梁的纵向钢筋和箍筋按经验确定，如图3-4。
第四节 柱下独立基础
二、柱下独立基础的设计构造要求
柱下钢筋混凝土独立基础，除应满足墙下钢筋混凝土条形基础的一般要求外，尚应满足如下一些主要的构造要求： 矩形独立基础底面的长边与短边的比值l/b，一般取1～1.5。阶梯形基础每阶高度一般为300～500mm。 基础阶数可根据基础总高度H设置，当H500mm时，宜分为一级；当500mmH900mm时，宜分为二级；当H900mm时，宜分为三级。
锥形基础的边缘高度，一般不宜小于200mm，也不宜大于500mm；锥形坡度角一般取25°，最大不超过35°。锥形基础的顶部每边宜沿柱边放出50mm。
柱下钢筋混凝土单独基础的受力钢筋应双向配置。
当基础宽度大于2.5m时，基础底板受力钢筋可取基础边长或宽度的0.9倍，并宜交错布置。 对于现浇柱基础，如基础与柱不同时浇注，则柱内的纵向钢筋可通过插筋锚入基础中，插筋的的根数和直径应与柱内纵向钢筋相同。
预制钢混柱与杯口基础的连接，应符合下列要求:
(1)柱的插入深度按规范选用，同时还应满足锚固长度要求和吊装时柱的稳定性。 (2)基础的杯底厚度和杯壁厚度按规范选用。 Eg36
第五节 柱下条形基础 四、柱下条形基础的构造要求
除满足一般扩展基础构造外，尚应符合下列要求：
(1) 柱下条形基础的肋梁高度由计算确定，一般宜为柱距的1/4～1/8(通常取柱距的1/6)。
(2) 现浇柱下的条形基础沿纵向可取等截面，当柱截面边长较大时，应在柱位处将肋部加宽，使其与条形基础梁交接处的平面尺寸不小于下面图3-19中的规定。
(3) 条形基础两端应向边柱外延伸，延伸长度一般为边跨跨距的0.25～0.30倍。当荷载不对称时，两端伸出长度可不相等，使基底形心与荷载合力作用点尽量一致。
(4)基础梁顶面和底面的纵向受力钢筋由计算确定，最小配筋率为0.2%，同时应有2～4根通长配筋，且面积不得少于纵向钢筋总面积的1/3。当梁高大于700mm时，应在肋梁的两侧加配纵向构造钢筋，其直径不小于14mm并用8@400的S形构造箍筋固定。
第六节 十字交叉条形基础
第七节 筏板基础
四、筏板基础的构造与基本要求
(1)筏板基础设计时应尽可能使荷载合力点位置与筏基底面形心相重合。当偏心距较大时，可将筏板适当向外悬挑，但挑出长度不宜大于2.0m，同时宜将肋梁挑至筏板边缘。
(2)平板式筏基的厚度不宜小于200mm。肋梁式筏板的厚度宜大于计算区段内最小板跨的1/20，一般取200～400mm。肋梁高度宜大于或等于柱距的1/6。
(3)筏板配筋率在0.5%～1.0%为宜。受力钢筋最小直径不宜小于8mm，一般不小于12mm，间距100～200mm。分布钢筋直径取8～10mm，间距200～300mm。
(4)筏板的混凝土强度等级可采用C20，地下水位以下的地下室底板应考虑抗渗，并进行抗裂度验算。
第八节 箱形基础
一、箱形基础的构造与基本设计要求
采用箱形基础时，上部结构体形应力求简单、规则，平面布局尽量对称，基底平面形心应尽可能与上部结构竖向静荷载重心相重合。当偏心较大时，可使基础底板四周伸出不等长的短悬臂以调整底面形心位置，使最大偏心距不大于偏心方向基础边长的1/60。
箱形基础的墙体宜与上部结构的内外墙对正，并沿柱网轴线布置。箱基的墙体含量应有充分的保证，平均每平方米基础面积上墙体长度不得小于400mm或墙体水平截面积不得小于基础面积的1/10，其中纵墙配置不得小于墙体总配置量的60%，且有不少于三道纵墙贯通全长。
箱形基础的高度一般取建筑物高度的1/8~1/12，或箱形基础长度的1/16～1/18，并不小于3m。顶板、底板及墙身的厚度应根据受力情况、整体刚度、施工条件及防水要求确定。当材料为钢筋混凝土时，底板及外墙的厚度不应小于250mm；内墙厚度不宜小于200mm；顶板厚度不宜小于150mm。
箱形基础的墙体应尽量不开洞或少开洞，并应避免开偏洞和边洞、高度大于2m的高洞、宽度大于1.2m的宽洞。两相邻洞口最小净间距不宜小于1m，否则洞间墙体应按柱子计算，并采取构造措施。
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第四章：桩基础设计
4.1 概述
要求掌握桩基础的基本概念、荷载传递机理、静载荷试验方法以及现行规范的经验公式,确定单桩竖向承载力和群桩承载力及沉降计算的方法，熟悉桩基础设计与计算的各项内容和方法，了解桩的负摩阻力及水平承载力计算方法初步具备桩基础设计计算的能力。 桩基础的定义
桩—设置于土中的竖直或倾斜的柱型基础构件，其横截面尺寸比长度小得多。
承台—把各桩连成一整体，把上部结构传来的荷载转换、调整分配于各桩，由穿过软弱土层或水的桩传递到深部较坚硬、压缩性小的土层或岩层。
桩基—桩与连接桩顶和上部结构的承台组成深基础，简称桩基。
荷载：轴向荷载（桩侧土层的桩侧阻力，桩端土层的桩端阻力），水平荷载（桩侧土层的侧向阻力） 桩基础 10
下列情况采用桩基础
1 天然地基承载力和变形不满足要求的高重建筑物 2 承载力满足要求，沉降量过大，减沉作用时 3 重型工业厂房和荷载很大的建筑物，仓库等 4 软弱地基上和某些特殊性土上的各类永久性建筑 5 较大水平力和力矩的高耸结构（烟囱、水塔等） 6 需减弱其振动影响的动力机器基础或抗震措施。 7 地基土有可能被水流冲刷的桥梁基础。 8 港湾与海洋构筑物基础
大多数桩基的首要问题在于控制其沉降量，桩基设计应按变形控制设计： 单桩承受的竖向荷载不宜超过单桩竖向承载力特征值； 桩基础的沉降不得超过建筑物的沉降允许值； 对位于坡地岸边的桩基应进行桩基稳定性验算。
减沉桩:有时决定采用桩基础的出发点并不是承载力不够而是由于变形过大需要采用桩基础限制沉降量桩是作为沉措施桩数较少，桩距较大 桩基的设计内容 桩的分类 15
按使用功能分类
（1）竖向抗压桩：主要承受竖向荷载的桩2）竖向抗拔桩：主要承受向下拔荷载的桩3）水平受荷桩：主要承受水平方向上拔荷载的桩4）复合受荷桩：承受竖向、水平向荷载的桩 4.2. 2 桩的成型方式效应
4.3.1 单桩轴向荷载传递机理 1. 桩身轴力和截面位移 43
2. 影响荷载传递的因素
长径比、短桩、中长桩、超长桩的概念 桩端土与桩周土的刚度比； 桩土刚度比；
桩端扩底直径与桩身直径之比； 桩的长径比
4.3.2 单桩竖向承载力的确定 47-62
一般情况下，桩的承载力由地基土的支承能力所控制，材料强度往往不能充分发挥，只有对端承桩、超长桩及桩身质量有缺陷的桩，桩身材料强度才起控制作用。另外，当桩的入土深度较大，桩周土质软弱且比较均匀、桩端沉降量较大，尤其是高层建筑或对沉降有特殊要求时，还应按上部结构对沉降的要求来确定单桩竖向承载力。
终止加载的条件
当陡降段明显时，取相应于陡降段起点的荷载
当出现某一级荷载下桩的沉降值是前一级荷载下桩沉降量的两倍或两倍以上，且经24h尚未达到稳定时，取前一级荷载。
Q~s曲线呈缓变型时，取桩顶总沉降量s=40mm时所对应的荷载值。 其它辅助方法。
打完桩后什么时候开始做试验？ 预制桩：
在砂土中不少于7天；
粉土和粘性土中不少于15天； 饱和软粘土中不少于25天
灌注桩：
桩身混凝土达到设计强度 桩承载力时效问题： 软土中压桩力、 长期时效
如何根据静载试验成果确定承载力？
单桩竖向静载试验的极限承载力的极限承载力必须进行统计，计算参加统计的桩的极限承载力平均值。 当参加统计桩的极限承载力级差不超过平均值的30%时，取其平均值作为单桩极限承载力Qu。 桩数为3根及以下的柱下桩台，取最小值为单桩极限承载力Qu 4.4.3竖向荷载下的群桩效应 67-83
桩的负摩阻力问题 书p146
第八节 桩基础的常规设计 90
桩基础设计要求：
选型恰当、经济合理、安全适用，对桩和承台有足够的强度、刚度和耐久性，对地基有足够的承载能力和不产生过量的变形
桩基础设计内容和步骤：
3.5.2 桩型、桩长和截面尺寸选择
选预制桩还是灌注桩？结构使用要求、承载力要求： 地质情况：
一般当土中存在大孤石、废金属残渣以及花岗岩残积层中未风化的石英脉时，预制桩将难以穿越；
当土层分布很不均匀时，混凝土预制桩的预制长度较难掌握；在场地土层分布比较均匀的条件下，采用质量易于保证的预应力高强混凝土管桩比较合理。
根据地质情况选择持力层，根据持力层的埋深，确定是摩擦桩还是端承桩，满足受力和构造要求。
95计算题（设计题） 3.5.3 桩数及桩位布置 (1)桩的根数
桩数n可按式(3.46)估算（根据单桩竖向承载力设计值R，先不考虑群桩效应）
(2)桩的中心距
(3)桩位的布置
3.5.5 承台设计
桩基础承台可分为柱下独立承台、柱下或墙下条形承台、以及筏板承台和箱形承台等。 承台的作用是将桩联结成一个整体，并把建筑物荷载传到桩上。
承台应具有足够的强度和刚度。 (1)外形尺寸及构造要求
承台的平面尺寸一般由上部结构、桩数及布桩形式决定。 通常，墙下桩基础做成条形承台，柱下桩基础采用板式承台。其剖面形状可做成锥形、台阶形或平板形。 ， , , , eg
第五章 地基处理
一、几个重要的概念（场地、地基、 基础、复合地基及地基处理）：
1、场地(site) 场地是指工程建设所直接占有使用的有限面积的土地。从岩土工程和工程地质观点来看，场地范围内及其邻近的地质环境都会影响场地的稳定性，从而也决定着工程建设能否安全运营和正常使用。 (工程群体所在地，
范围相当于厂区、居民小区、自然村落或不小于1km2的平面面积)
2、地基(foundation, subgrade)地基是指承托建筑物基础的这一部分范围很小的场地。组成这部分场地的岩土体，受到建筑物传来的各种作用的影响而产生有危害变形，或因其本身强度的不足而失稳，所以它与工程建设的相互依存关系更加具体，更为直接。
3、基础(foundation, footing)指建筑物中把上部结构的荷载转递到地基土中的，具有承上启下作用的那部分结构。基础的设计必须设置一定的结构形式和尺寸。
天然地基、人工地基；浅基础、深基础；天然地基上的浅基础、人工地基上的浅基础、天然地基上的深基础、人工地基上的深基础。
4 复合地基:部分土体被增强或被置换形成增强体，由增强体和周围地基土共同承担荷载的地基。复合地基与桩基都是采用以桩的形式处理地基，故两者具有相似之处，但复合地基属地基的范畴，而桩基属于基础范畴
5、地基处理： 当天然地基的强度和变形不能满足上部结构或基础设计要求时，需对一定深度和范围的软弱地基进行人工加固处理后再建造基础。这种对软弱土进行人工加固处理的方法称为地基处理。 分为：物理方法的加固处理、化学方法的加固处理。 二、地基处理的目的和意义
1、强度要求： 满足地基土在上部结构的自重及外荷载作用下不致产生局部或整体剪切破坏。
2、变形要求： 满足地基土在上部结构的自重及外荷载的作用下不致产生过大的沉降，特别是超过建筑物所能容许的不均匀的沉降。
3、动力稳定性要求： 满足地基土在动力荷载（如地震荷载）作用下不致发生液化、 失稳和震陷等灾害。
4、透水性要求：a. 满足地基土的地下水不会由于施工而造成渗漏量或动水压力超过容许值，发生涌土、流砂、边坡滑坡等事故。 b. 蓄水构筑物地基渗流量不超过其允许值。
5、特殊土地基安定性要求： 满足湿陷性黄土、膨胀土、内陆性盐渍土等特殊土上的建筑物不会由于不良土性而发生损坏。
2、地基承载力的判断
确定地基的承载力时既要控制强度，又要能确保建筑物不致产生过大沉降。
《建筑地基基础设计规范》（GBJ50007-2002）对于确定承载力特征值的规定如下： 1）. 当p~s曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值；
2）. 当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的2倍时，取极限荷载的一半；
3）. 当不能按上述两款要求确定时，当压板面积为0.25~0.5m2，可取s/b=0.01~0.015所对应的荷载，但其值不应大于最大加载量的一半。
同一土层参加统计的试验点不应少于3点，当试验实测值的极差不超过其平均值的30%时，取此平均值作为该土层的地基承载力特征值fak。
单桩或多桩复合地基承载力的计算方法大致相同。 3、变形模量计算
在p-s曲线的直线段OA上可以任选一点p和对应的s，代入下列公式即可算出压板下压缩土层(大致3B或3D厚)内的平均E0值，并可用于计算地基沉降。
s124E0pDs方形刚性压板（B为边长）：122E0pB 圆形刚性压板（D为直径）：
要注意的是，如果压板下方不远处还含有软弱下卧层，把表层荷载试验所得的E0用于全压缩层的总沉降计算，其结果必然较地基的实际沉降为低，这是偏危险的。 4、实例分析
载荷试验中采用直径1.128m的圆形压板，得出的p-s曲线如图1，已知压板下的地基土较为均匀，其横向变形系数可取为0.25。试根据该图确定该地基土的极限荷载pu、承载力特征值fak、和变形模量E0。
解：按该图得到A点对应的荷载为350kPa，相应的压板沉降量为12.4mm，C点对应的荷载为500kPa。故得到地基土的比例界限为350kPa，极限荷载pu为500kPa。按规范的规定，因为比例界限不是很清晰，而极限荷载容易确定且极限荷载小于对应比例界限值的2倍，故取极限荷载的一半作为该试验点的承载力特征值，即为250kPa。
算得变形模量：E0122spD10.25220.01240.351.12826.46MPa
第七章 地下连续墙结构
一、地下连续墙的概念 定义：
利用挖槽机械，借助于泥浆的护壁作用，在地下挖出窄而深的沟槽，并在其内浇注混凝土而形成一道具有防渗(水)、挡土和承重功能的连续的地下墙体，称为地下连续墙。 二、地下连续墙的施工方法
导墙施工 泥浆制备厂 成槽机挖土 钢筋笼制作 浇注混凝土 地下连续墙的施工方法 优点
施工时对环境影响小。没有噪音，无振动，不必放坡，可紧邻相近的建筑和地下设施施工； 墙体刚度大，整体性好，结构和地基变形都较小，即可用于超深围护结构，也可用作主体结构； 连续墙为整体连续结构，耐久性和抗渗性好；
可实行逆作法施工，有利于施工安全，加快施工进度； 适用于多种地质条件。
缺点
弃土和废泥浆处理。除增加工程费用外，若处理不当，还会造成新的环境污染。 地质条件和施工的适应性问题。 槽壁坍塌问题。
现浇地下连续墙的墙面通常较粗糙，如果对墙面要求较高，虽可使用喷浆或喷砂等方法进行表面处理或另作衬壁来改善，但增加工作量；
地下连续墙如用作施工期间的临时挡土结构，不如采用钢板桩尚可拔出重复使用来得经济。
三 适用场合： 基坑深度大于10m; 软土地基或砂土地基；
在密集的建筑群或重要的地下管线条件下施工，对基坑工程周围地面沉降和位移值有严格限制的地下工程。 围护结构与主体结构相结合，对抗渗有严格要求时； 采用逆作法施工，内衬与护壁形成复合结构的工程。 四 地下连续墙的技术要点
1)如何在各种复杂地基中开挖出符合设计要求(如几何尺寸、偏斜度等)的槽孔来? 2)如何保证槽孔在开挖和回填过程中的稳定?
3)如何用适宜的材料回填到槽孔中，形成一道连续的、不透水的并能承受各种荷载的墙体来? 4)如何解决各个墙段之间的接缝连接问题? 第二节 结构设计
一 地下连续墙受力特点
施工阶段和使用阶段几种典型的工作状态： 槽段土方开挖阶段 槽段侧壁的稳定性 地下连续墙浇筑形成 开挖前的受力状态
基坑第一层开挖 悬臂受力状态、地面侧向位移
基坑土方开挖阶段 墙的结构强度、基坑稳定及变形量 基坑土方工程结束 基坑底部隆起、基坑整体失稳
工程竣工 水土压力和上部地面建筑的垂直载荷共同作用下的强度和变形 二 结构体系的破坏形式
稳定性破坏 整体失稳 基坑底隆起 管涌及流沙 强度破坏 支撑强度不足或压屈 墙体强度不足 变形过大
三 地下连续墙设计计算的主要内容
(1)确定在施工过程和使用阶段各工况的荷载，即作用于连续墙的土压力、水压力以及上部传来的垂直荷载。 (2)确定地下连续墙所需的入土深度，以满足抗管涌、抗隆起，防基坑整体失稳破坏以及满足地基承载力的需要。 (3)验算开挖槽段的槽壁稳定，必要时重新调整槽段长、宽、深度的尺寸。 (4)地下连续墙结构体系(包括墙体和支撑)的内力分析和变形验算。
(5)地下连续墙结构的截面设计，包括墙体和支撑的配筋设计、截面强度验算、接头的联结强度验算和构造处理。 四 荷载确定 （一）施工阶段 基坑开挖水土压力；
施工荷载，若采用逆作法考虑上部结构自重。 二）使用阶段 水土压力；
主体结构传递的恒载和活载。水土压力的确定是荷载确定的关键 25-72
第三节 地下连续墙接头设计
一 接头类型：施工接头 结构接头 施工接头
是浇筑地下连续墙时连接两相邻单元墙间的接头； 结构接头
是已竣工的地下连续墙墙体与地下结构物其它构件（梁、柱、楼板等）相连接的接头。 一 接头类型：施工接头 结构接头
施工接头：直接连接 接头管 接头箱 隔板 预制构件
结构接头：直接连接 间接连接（铁板媒介连接 剪刀块连接）
第八章 基坑工程
第一节 概 述
一、基坑：在建造埋置深度较大的基础或地下工程时，往往需要进行较深的土方开挖，这个由地面向下开挖的地下空间称为基坑。
二、放坡大开挖。经济方便，空旷地区优先选用。
三、围护结构：如果由于场地的局限性，在基槽平面以外没有足够的空间安全施坡，或者为了满足无水条件下施工，需要设置挡土和截水的结构，这种结构称为围护结构。 三方面要求：
（1）稳定：保证基坑四周边坡的稳定性，满足地下室施工有足够空间的要求。
（2）变形：保证基坑四周相邻建筑物、构筑物和地下管线在基坑工程施工期间不受损害。 （3）止水：保证基坑工程施工作业面在地下水位以上。 二、基坑工程特点
1．基坑围护体系是临时结构，安全储备较小，具有较大的风险性 2．基坑工程具有很强的区域性 3．基坑工程具有很强的个性 4．基坑工程综合性强 5．土压力特点
6．基坑工程具有较强的时空效应 7．基坑工程是系统工程 8．基坑工程的环境效应
基坑工程包括了围护体系的设置和土方开挖两方面。
基坑开挖深度在基坑工程中是主导因素，基坑场地的地质条件和周围的环境决定支护方案，而基坑的开挖方式对基坑安全直接相关
第四节 基坑围护结构设计
一、基坑工程设计所需资料及设计内容 （一）设计所需资料
（1）建筑物设计图，包括总图、基础平面和剖面图、地下工程的平面和剖面图等；
（2）工程用地红线图和基坑周边环境状况的资料，包括周围道路、建筑物、地铁、人防及市政设施的平面位置、埋深、基础类型及结构图；
（3）基坑工程场地工程地质和水文地质资料；
（4）土建设计和施工对基坑围护结构的要求；
（5）若周围有工程施工，应提供基础及地下室施工情况，以及老建筑的基础情况。 （二）基坑工程围护体系设计内容
（1）围护体系的选型，包括围护结构型式和止水结构；
（2）围护结构的强度和变形计算（对锚撑结构，包括锚固体系或支撑体系）； （3）止水结构的设计计算； （4）基坑挖土施工组织设计； （5）监测设计及应急措施的制定。 二、围护结构设计 （一）静力平衡法 （二）等值梁法 （三）弹性抗力法
基坑底土突涌稳定性分析
如果在基底下的不透水层较薄，而且在不透水层下面存在承压水层时，当上覆土重不足以抵抗下部的水压时，基坑底土体将会发生突涌破坏（反压顶破）。因此当基坑下部有承压水层时，应评价基坑开挖引起的承压水头压力冲毁基坑底板造成突涌的可能性，通常是按压力平衡概念进行验算，即：则基坑底土突涌稳定性安全系数公式为：基坑的瞬间稳定性和长期稳定性
荷载条件 稳定性变化 施工结束阶段稳定性最低，随着时间稳定性提高。 施工结束阶段，稳定性较高，随着时间稳定性降低。 最危险状态是在施工结束后某一时期内。 KTYtwH
wtH 提高基坑稳定性注意事项 控制加荷速率，使孔隙水压力有足够的消散时间，地基可采用砂井等排水措施。 软土地基加载（加荷） 开挖基坑（卸荷） 坡顶有限距离内超载 保护坑底土不受扰动，开挖到设计标高后，立即铺设垫层，不允许基坑长期暴露。 合理布置堆荷区，不允许在坡顶队近进行打桩，爆破等工程活动。
第六节 基坑工程施工对环境的影响
（1）基坑土方开挖引起围护结构变形以及降低地下水位造成基坑四周地面产生沉降、不均匀沉降和水平位移，导致影响相邻建（构）筑物及市政管线的正常使用，甚至破坏；
（2）围护结构和工程桩若采用挤土桩或部分挤土桩，施工过程中挤土效应将对邻近建（构）筑物及市政管线产生不良影响；
（3）基坑开挖土方运输可能对周围交通运输产生不良影响；
（4）视施工机械和工艺情况可能对周围交通运输产生施工噪声污染和环境卫生污染（如由泥浆处理不当引起等）； （5）因设计、施工不录或其他原因造成围护体系破坏，导致相邻建（构）筑物及市政设施破坏。
第五章：深基础简介 5.1 墩基础
墩基础是一种利用机械或人工在地基中开挖成的大直径孔中灌注混凝土而形成的基础。 墩基础结构可分为三部分：墩帽(或墩承台)、墩身和扩大头。 (1)墩基础的承载力 (2)墩基础的构造 5.2 沉井基础
土等材料沉井(图5.1)通常是用钢筋混凝土或砖石、混凝制成的井筒状结构物，一般分数节制作 沉井主要由井壁、刃脚、隔墙、凹槽、封底和盖板等部分组成(图5.2)。 5.4.2 沉井的构造 1. 沉井的截面形式
平面形状有：圆形、矩形、圆端形等
井孔的布置方式有：单孔、双孔、多孔。 2.沉井的构造 ① 井壁
厚度0.4～1.2m；承受水土压力。 ② 刃脚
宽度10～20cm ，高度约1.5m（湿封底）或0.6m（干封底），内侧倾角45～60 ；冲切硬土，减小端部阻力。 ③ 内隔墙
厚度约0.5m，底面高出井壁刃脚踏面0.5～1m，增加沉井刚度、改善井壁受力条件、挖土均衡，便于纠偏。 ④ 井孔
宽度（直径）不宜小于3m，挖土、排土场所和通道。 ⑤井壁凹槽
槽高约1.0m，深度0.15~0.25m，增加封底混凝土、底版与井壁连接。 ⑥ 预埋射水管 下沉困难时减阻。 ⑦ 封底（底板）
沉井下沉到设计标高，经检验和坑底清理后浇注的混凝土底版。分为干封和湿封（水下浇灌混凝土）两种。
5.4.3沉井的施工
分旱地施工沉井与水上施工沉井两种情况 旱地沉井工序：
就地制造→挖土下沉→孔底清查→封底→ 充填井孔以及浇注顶板。
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