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第3章 天然地基上浅基础设计
教学提示： 天然地基浅基础是最常见的基础形式，本章主要介绍天然地基上浅基础的 设计原理和计算方法。重点讲述浅基础的类型选择、基础埋置深度确定、基础底面尺寸确 定、地基承载力和变形验算、扩展基础的设计计算、减轻不均匀沉降危害的措施。介绍地 基与基础的共同作用概念、柱下条形基础、十字交叉条形基础、筏板基础、箱形基础的简 化计算方法。
教学要求： 本章主要使学生了解天然地基上浅基础的设计原理与计算方法，掌握浅基 础设计步骤和相应的内容，包括基础类型选择、基础埋置深度确定、基础底面尺寸确定、 地基承载力和变形验算、扩展基础高度验算和结构设计等。清楚设计过程，能够根据国家 相关规范熟练进行浅基础的设计计算。了解补偿性基础概念，掌握常见的减轻建筑物不均 匀沉降的建筑、结构和施工措施。了解地基与基础的共同作用概念和一般的地基计算，了 解柱下条形基础、十字交叉条形基础、筏板基础、箱形基础的简化计算方法和文克尔地基 上梁的计算方法。
3.1 概 述
建(构)筑物的设计和施工中，地基和基础占有很重要的地位。它对建(构)筑物的安全和 正常使用有很大的影响。地基基础设计必须根据建(构)筑物的用途和安全等级、建筑布置 和上部结构类型，充分考虑建筑场地和地基的工程地质条件，结合施工条件和环境保护等 要求，合理选择地基基础方案，因地制宜，精心设计，力求基础工程安全可靠、经济合理 和施工方便，以确保建(构)筑物的安全和正常使用。
地基可分为天然地基与人工地基。直接放置基础的天然土层称为天然地基。若天然地 基土质过于软弱或有不良的工程地质问题，需要经过人工加固或处理后才能修筑基础，称 为人工地基。天然地基上的基础，由于埋置深度不同，采用的施工方法、基础结构形式和 设计计算方法也不相同，根据埋置深度可以分为浅基础和深基础两类。当基础的埋置深度 小于基础的最小宽度时，称为浅基础。浅基础埋入地层深度较浅(一般小于5m),设计计算 时可以忽略基础侧面土体对基础的影响，基础结构形式和施工方法也较简单，造价也较低， 是建(构)筑物最常用的基础类型。 3.1.1 地基基础的设计等级
建(构)筑物的安全和正常使用，不仅取决于上部结构的安全储备，还要求地基基础有 一定的安全度。因为地基基础是隐蔽工程，所以不论地基或基础哪一方面出现问题或发生 破坏，很难修复，轻者影响使用，重者导致建(构)筑物破坏，甚至酿成灾害。因此，地基 基础设计在建(构)筑物设计中举足轻重。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，《建筑地基基础设计规范》
·24 · 基础工程
(GB 50007—2002)将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3-1 选用。
《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ 024—1985)中虽然没有明确地在基础设计中划 分建(构)筑物安全等级，但在实际应用中是根据公路等级与桥涵跨径分类相结合的原则来 区分建(构)筑物等级的。
设计等级
表3-1 地基基础设计等级
建筑和地基类型
重要的工业与民用建筑30层以上的高层建筑
体型复杂，层数相差超过10层的高低层连成一体建筑物
甲级
大面积的多层地下建筑物(如地下车库、商场、运动场等) 对地基变形有特殊要求的建筑物
复杂地质条件下的坡上建筑物(包括高边坡)对原有工程影响较大的新建建筑物 场地和地基条件复杂的一般建筑物
位于复杂地质条件及软土地区的二层及二层以上地下室的基坑工程
乙 级 丙级
除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物
场地和场基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物，次 要的轻型建筑物
3.1.2 地基基础的设计原则、荷载取值与设计内容
1.地基基础的设计原则
基础工程设计的目的是设计一个安全、经济和可行的地基与基础，保证上部结构物的 安全和正常使用。因此，基础工程的基本设计计算原则是：
(1)地基设计应具有足够的强度，满足地基承载力的要求。 (2)地基与基础的变形满足建筑物正常使用的允许要求。 (3)地基与基础的整体稳定性有足够保证。 (4)基础本身有足够的强度、刚度和耐久性。 地基与基础方案的确定主要取决于地基土层的工程地质与水文地质条件、上部结构类 型与荷载条件、使用要求、材料与施工技术等因素。基础方案应作不同方案的比较，选择 较为适宜与合理的设计方案与施工方案。
《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2002)规定，地基基础的设计与计算应满足承 载力极限状态和正常使用极限状态的要求。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：
(1)所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定。 (2)设计等级为甲级、乙级的建筑物均应按地基变形设计。
(3)建筑物情况和地基条件复杂的丙级建筑物地基，尚应做变形验算，以保证建筑物 ·24 ·
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2023-12-26
