地基基础复习资料

地基基础设计原则

1、概率极限设计法与极限状态设计原则

极限状态

承载能力极限状态  含义

正常使用极限状态  含义

2、地基基础设计原则

p s<[s]原则（变形验算）

基础结构强度、刚度和耐久性的要求

经常承受水平荷载的高层建筑、构筑物以及基坑工程的稳定性验算等

3、地基基础设计原则

（I）地基基础设计规定 

所有建筑地基均应满足承载力计算要求；

设计为甲、乙级的建筑均按地基变形设计；

丙级建筑物符合规范要求的可不验算变形；

经常受水平荷载的高层建筑与结构、挡土墙、斜坡上建筑与构筑物尚应验算稳定性；

基坑工程应进行稳定性验算；

地下水位较浅，有上浮问题，应验算抗浮。

（II）荷载效应组合

按地基承载力确定基底面积、埋深及按单桩承载力确定桩数，荷载效应：按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。抗力用承载力特征值。

变形计算：正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不计风载与地震。限值为变形允许值。

计算土压力、地基稳定性时，按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，分项系数为1.0。

基础结构计算时，上部结构传来的荷载效应组合与地基反力，按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。

由永久荷载效应控制的基本组合值可取标准组合值的1.35倍。

4、浅基础 ( Shallow foundation ) ： 基础埋深不大（≤5m）；或者埋深大于5m，但是小于基础宽度。两侧（四周）的摩阻力忽略不计。可用普通开挖基坑和敞坑排水方法修建。

基础类型：按材料分类：砖基础 毛石基础  砼及毛石砼基础  灰土及三合土基础 

钢筋砼基础

按结构型式分类：单独基础  条形基础 筏形基础  箱形基础 壳体基础

按受力性能分类：  刚性(无筋扩展)基础  柔性(扩展)基础

（1）无筋扩展基础（刚性基础）

①材料：砖、毛石、砼、灰土或三合土。

②构造要求:  保证抗拉强度、抗剪强度

（2）钢筋砼扩展基础（柔性基础）

特点:  在砼优点的基础上，更具良好的抗弯和抗剪性能。相同条件下基础高度小，适于荷载大或土质软的情况下采用。

(3)  柱下条形基础

特点：抗弯刚度较大，具调整不匀沉降能力。常用于较弱地基框架或排架结构基础。

(4)  筏形基础

特点：其底面积大，可提高地基承载力，增强基础整体性，调整不匀沉降。但，经济指标高。

分类：有墙下筏形基础和柱下筏形基础两类。

(5)  箱形基础

特点：具有更大的抗弯刚度，有更好的整体性，显著减小沉降量，抗震性能较好。但，造价高，工期长，施工技术复杂。

5、地基、基础、与上部结构共同作用 P23

6、文克勒地基模型 

地基任一点所受的压力强度与该点的地基沉降成正比的假设即

p — 土体表面某点单位面积上的压力，kN/m2

s — 相应于某点的竖向位移,m

k — 基床系数，kN/m3

第二章

1、无筋扩展基础（或刚性基础）

由素混凝土、砖、毛石、灰土和三合土等抗压性能好、而抗弯抗剪性能差的材料砌筑而成，通常由台阶的容许宽高比或刚性角控制设计。

2、钢筋混凝土扩展基础（或柔性基础）

当不便于采用刚性基础或采用刚性基础不经济时采用钢筋混凝土材料做成的基础，如柱下钢筋混凝土基础和墙下钢筋混凝土条形基础）。

3、钢筋混凝土扩展基础

（1）墙下钢筋混凝土条形基础

砌体承重墙体及挡土墙、涵洞下常采用的基础形式

（2）柱下钢筋混凝土基础

建筑物中的柱、桥梁中的墩常用基础形式

4、基础埋置深度的选择

基础埋置深度：指基础底面至设计地面的距离。

埋深选择原则：在保证地基稳定和变形要求的前提下应浅埋。但基础埋深不得小于0.5m，基础顶面距地面的距离宜大于0.1m。 

应考虑因素：

①建筑结构条件与场地环境条件 

地下室，地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便于维修。

②工程地质条件 

如果是天然地基，基础埋深的确定根据土层分布。

③水文地质条件 

遇水时，基底应尽量放在地下水位以上

基底低于潜水面时，要考虑基坑排水、支护和地下水水质问题

若遇承压水时，应验算基坑的稳定性

桥墩基础应埋置在最大冲刷线下一定深度 

④地基冻融条件

5、地基承载力

定义：地基土单位面积上承受荷载的能力称为地基承载力

 pk—相应于荷载效应标准组合时基底平均压力

pkmax—相应于荷载效应标准组合时基底边缘最大压力

  fa —修正后的地基承载力特征值

确定地基承载力的常用方法：

按土的抗剪强度指标以理式计算

按现场载荷试验或其它原位试验确定

按有关规范提供的承载力或经验公式确定    

6、按地基规范承载力公式确定

宽度与深度修正条件：b>3m, d>0.5m；修正后的地基承载力特征值fa为：

fak—从载荷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 

       hb、hd—分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，查表2-3 

 7、地基承载力验算 —按地基承载力计算基底尺寸A

中心受荷基础

偏心受荷基础

例2.1（1）上部结构条件：柱截面300mm×400mm，作用在柱底的荷载标准值：中心垂直荷载700kN，力矩80kN·m，水平荷载13kN。（2）地基情况参数见图。试根据持力层地基承载力确定基础底面尺寸。

【 解】 ① 求地基承载力特征值

根据持力层粘性土e＝0.7， IL＝0.78,查规范表得：ηb＝0.3，ηd＝1.6 。

持力层承载力特征值fa(先不考虑对基础宽度进行修正)： 

② 初步选择基底尺寸

计算基础和回填土重Gk时的基础埋深 :d=1/2(1.0+1.3)=1.15m

由公式： 

由于偏心不大，基础底面积按20%增大，即       

初步选择基底尺寸     

 A=l×b=2.4×1.6=3.84m2(≈3.88m2)，且b=1.6m<3m，不需再对fa进行修正。

③ 验算持力层地基承载力

基础和回填土重  

基底压力

偏心距 

基底最大压应力

④ 结论 

地基承载力验算

全部满足要求。最后，确定该柱基础底面长l=2.4m ，宽b=1.6m。

[例2.2] 墙下条形基础，墙厚240mm，基底面宽度b= 1.8m ， 荷载 F=480kN，M=30kN.m，基础材料：砼C20，钢筋 I 级,要求：设计基础剖面并配筋。

[解] 1.据剪切强度要求反算基础厚度

2.据构造要求设计基础剖面尺寸

基础边缘高度≮200mm，取200mm；

墙底两侧平台宽度≮ 50mm；取70mm，

基础顶面宽度240+602+702=500mm. 

基础顶面下设置C10砼垫层，厚100mm，

两侧相比基底宽度各伸出50mm.

3. 基础底板配筋

8、钢筋混凝土扩展基础结构设计

柱下钢筋混凝土基础

基础底板厚度—由抗冲切验算定中心荷载作用：基础底板配筋—由抗弯验算定

9、地基变形验算

s—地基变形特征值，包括：沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。按土力学中的方法计算

第三章

1、梁的分类

短梁(刚性梁) ： 

      称为柔度指数，为无量纲数

2、柱下条形基础

翼板厚≥200mm，<250 mm时等厚； >250mm变厚i≤1.3；柱荷较大时在柱位处加腋；板宽按地基承载力定

肋梁高由计算确定，初估可取柱距的1/8～1/4，肋宽由截面抗剪确定

砼强度等级≥C20，垫层为C10，厚70~100 mm

两端宜伸出柱边，外伸悬臂长l0宜为边跨柱距的1/4 

肋梁纵向钢筋按计算确定，顶部纵筋通长配置，底部须有1/3以上通长配置。当肋梁腹板高≥450mm时，应设腰筋箍筋按计算确定，做成封闭式，并局部加密。底板受力筋按计算确定

3、柱下条基的计算

计算内容与方法

(1) 基底尺寸确定：按构造定基长l，按地基承载力定基宽b，并力使基础形心与荷载重心重合，地基反力均匀分布

(2) 翼板计算：按悬臂板考虑，由抗剪定其厚度，按抗弯配筋

(3) 梁纵向内力分析：多种方法

静定分析法

做法：假定基底反力线性分布，求基底净反力pj，按静力平衡求任意截面的V及M并绘图，以此进行抗剪计算及配筋。

特点：不考虑基础与上部结构相互作用，整体弯曲下所得截面最大弯矩绝对值一般偏大，故只宜用于上部为柔性结构、且基础自身刚度较大的条基及联合基础

倒梁法

前提：刚性梁，基底反力直线分布

按设计要求拟定基础尺寸和荷载；

计算基底净反力分布；

定计算简图：以柱端为不动铰支的多跨连续梁，基底净反力为荷载；

用弯矩分配法计算弯矩分布，根据支座弯矩及荷载，以每跨为隔离体求出支座反力，并绘制剪力分布图；

调整及消除支座的不平衡力；

叠加逐次计算结果，求最终内力分布

4、柱下十字交叉梁基础的计算

将节点荷载分配给两方向的基础梁后分别按单向基础梁计算。

节点荷载分配原则（弯矩不分配） ：静力平衡、变形协调。

常按梁的弹性特征长度S分配节点荷载（不满足变形协调）：  

5、筏形基础

定义：是指柱下或墙下连续的平板式或梁板式钢筋砼基础，亦称“片筏基础”或“满堂红基础”

形式：平板式、梁板式（下凹或上凸）

6、箱形基础

定义：由顶、底板与内、外墙等组成、并由钢筋砼整浇而      成空间整体结构

特点：刚度和整体性强，具有良好的补偿性和抗震性及附带功能(地下室、车库或设备间)

适用：筏基太厚时采用，多用于无水(或少水)时的高层建筑

沉降和整体倾斜：地基最终沉降量可按分层总和法计算

ψ′—考虑回弹影响的沉降计算经验系数，无经验时取1.0 

第四章

1、桩基础概述

组成：基桩和连接于桩顶的承台。

作用：将上部结构荷载通过承台传递给基桩，再由基桩传递到地基土体（持力层） 。 

2、桩基的分类

①基桩分类

按承载性状：摩擦型桩、端承型桩 

按施工方法：预制桩、灌注桩

按设置效应：非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩

按桩径大小：小桩(﹤250mm)、中等直径桩(250～800mm)、大直径桩(﹥800mm) 

按使用功能：受压桩、抗拔桩、横向受荷桩、锚桩

按截面形状：圆桩、方桩、多边形桩、异形桩、DX桩等

②按承载性状分类（荷载传递方式）分类依据：根据桩侧与桩端阻力的发挥程度和分担荷载比例的不同。

摩 擦 型 桩：摩    擦    桩，端 承 摩 擦 桩

端 承 型 桩：端    承    桩，摩 擦 端 承 桩

③按承台位置

高承台桩基——承台底面位于地面以上，且常处于水下，水平受力性能差，但施工方便。可避免水下施工及节省基础材料，多用于桥梁及港口工程。

低承台桩基——承台底面位于地面以下，其受力能好，具有较强的抵抗水平荷载的能力，施工不方便。 

④按桩的设置效应分类

非挤土桩

成桩过程中对桩相邻土基本不产生挤土效应的桩,如钻（冲或挖）孔灌注桩及先钻孔后再打入的预制桩；

部分挤土桩

对桩周土体稍有排挤，但土的强度和变形性质变化不大。包括冲击成孔灌注桩、预钻孔打入式预制桩等。

挤土桩

设置过程中使土的结构严重扰动破坏，对土的强度和变形性质影响较大。实心的预制桩、下端封闭的管桩、木桩以及沉管灌注桩等。

3、预制桩特点：优点：承载力高，耐久性好，质量较易保证。 缺点：自重大，打桩难，桩长难统一，工艺复杂。

4、钢桩：优点：穿透性强，承载能力高，应用方便。缺点：成本高，易锈蚀。

5、木桩：优点：制作运输方便，打桩设备简单。缺点：承载力低，仅在一些加固工程与临时工程中采用。

6、灌注桩的特点：能适应各种地层，无需接桩，施工时无振动、无挤土、噪音小，宜在建筑物密集地区使用。

7、桩基的质量检测

可能存在的质量问题

预制桩：桩位偏差、桩身裂缝过大、断桩等   灌注桩：缩颈、夹泥、断桩、沉渣过厚等。

8、桩基设计原则：GB50007-2002：基于正常使用极限状态的概率设计原则

9、桩侧负摩阻力：桩周土相对于桩身下沉时产生的摩阻力

桩侧摩阻力影响因素：土的性质：如抗剪强度(c, j) →决定摩阻力的可能最大值

桩土相对位移 →决定摩阻力的发挥程度

时间因素：土的固结随t增加向下部转移 →决定摩阻力发挥的时间

桩的刚度：影响桩周应力的分布。

土中的应力状态：主要指侧向压力

 施工方法：a)挤土桩；b)非挤土桩。

10、单桩承载力决定条件

①地基承载力是主控因素 

在荷载作用下，桩在地基土中不丧失稳定性  在荷载作用下，桩顶不产生过大的位移 

②端承桩控制因素

在荷载作用下，桩身材料不发生破坏  

11、单桩竖向抗压承载力确定

按桩材强度确定

按静载试验确定：是评价单桩承载力最为直观和可靠的方法。桩数：不宜小于总数1％，不少于3根；

按土的抗剪强度指标确定  按静力触探法确定  按经验公式确定  按动力试桩法确定

12按经验公式确定单桩承载力

一般预制桩与中小直径灌注桩

以800mm为界

大直径桩

13、单桩竖向承载力特值  

14、单桩水平承载力

a为桩的水平变形系数，量纲为L-1 h为桩的入土深度，

m —地基土横向抗力系数的比例系数(MN/m4)，受桩材和刚度、土类及其性质、荷载作用方式、荷载水平、桩身水平位移等因素影响，对多层地基可取当量m值计算，取层厚2( d+1) m；如无试验资料，m值可参照规范表格

b1 —桩身计算宽度（简化为平面受力）

15、摩擦型群桩的荷载传递 

桩底压应力的叠加效应   桩间距小，s<6d   群桩对桩间土的影响

群桩承载力小于单桩承载力之和。

群桩效应系数： 

16、复合桩基: 由桩和承台底地基土共同承担荷载的桩基

条 件: 桩及桩间土整体下沉，保证承台底不脱空。

17、复合基桩的竖向承载力特征值 

对于需要考虑承台效应的基桩承载力特值R

18、桩顶作用效应简化计算

轴心竖向力作用下

偏心竖向力作用下

水平力Hik=Hk/n

19、基桩竖向承载力验算

（1）荷载标准组合

轴心荷载： Nk ≤ R    偏心荷载： Nkmax≤1.2 R    水平荷载：Hik ≤ RH 

（2）地震作用效应和荷载标准组合

轴心荷载： NEk ≤ 1.25R    偏心荷载： NEkmax≤1.5 R 

20、桩基础设计

要求： 和浅基础一样，桩基设计也应符合安全、合理和经济的要求。

基本原则：对桩和承台—有足够的强度、刚度和耐久性；对地基（主要是桩端持力层）—有足够的承载力和不产生过量的变形。

21桩基础设计收集设计资料

包括建筑类型（上部结构型式、平面、使用上要求）、荷载及其性质、工程地质勘察资料、材料来源及施工技术设备、建筑场地条件（如交通、周边建筑物、管线设施）等情况，并尽量了解当地使用桩基的经验。

22、桩型、桩长和截面尺寸选择

①桩长的选择

选择较硬土层作为桩端持力层

 桩端全断面进入持力层的深度

 有软弱下卧层时桩基下持力层厚度：≥3d

同一建筑物应该尽量采用相同桩径的桩基

考虑桩的材料及施工工艺、经济条件。

②桩中心距

一般桩的最小中心距为（3～4）d，具体应符合规范规定—对大面积桩群，尤其是挤土桩，桩最小中心距应按表列数值适当加大。 

③桩位布置

原则：应尽可能使上部荷载的中心与桩群的横截面形心重合或接近—形式可多种多样。 

23、承台设计

外形尺寸及构造要求

承台的作用是将桩联结成一个整体，把建筑物荷载传到桩上，因而承台应有足够的强度和刚度。

平面尺寸由上部结构、桩数及布桩形式决定。厚度应  ≥300mm，宽度≥500mm，边缘至边桩中心距应≥d。

配筋按计算定，对矩形承台板，宜双向均匀配置；

对于三桩承台，应按三向板带均匀配置 。

承台形状：  方形，矩形，三角形，多边形，圆形。最小宽度  500 mm。最小厚度  300 mm，最小埋深  500mm，桩外缘距离承台边缘 150mm，混凝土标号C20，保护层70mm，桩嵌入承台：大桩100mm，小桩50mm，主筋伸入承台30d

24、承台厚度及强度计算

承台厚度可按冲切及剪切条件确定，一般可先按冲切计算，再按剪切复核。

受冲切  受剪切   局部承压(当承台砼等级低于柱或桩时验算)  受弯计算

第五章

1、沉井的分类

下沉方式：就地制造下沉沉井(一般沉井)、浮运沉井 

2、沉井的施工

旱地沉井施工：平整场地，制造第一节沉井、拆模及抽垫、挖土下沉、接高沉井、井顶围堰、地基检验和处理、封底、充填井孔、浇筑顶盖。除土下沉

水中筑岛：水流速不大，水深≤3～4m时采用，砂岛应高出施工最高水位0.5m以上，在岛上浇筑沉井。水中筑捣

浮运沉井：水深筑岛困难时采用，岸边制作，滑入水中，井壁为空体可浮于水面，就位后第六章

基坑工程：指对建筑物基础工程或其他地下工程施工中进行了的基坑开挖、降水、支护和土体加固以及监测等综合性工程。

基坑工程特点

一般为临时性结构，安全储备相对较小，风险性较大

具有很强的区域性、个案性、综合性

综合性很强的系统工程，涉及多门学科，多项工作

具有较强的时空效应

、对周边环境影响较大

名词解析

1沉井：带刃脚的井筒状构造物，用人工或机械方法清除井内土石，主要借自重克服井壁与土层摩阻，逐节下沉至基底设计标高的基础。 

沉井划分方式：一般沉井和浮力沉井

2基坑工程：指对建筑物基础工程或其他地下工程施工中进行了的基坑开挖、降水、支护和土体加固以及监测等综合性工程。

3承载能力极限状态：这种极限状态对应于结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形或变位。

4正常使用极限状态 ：这种极限状态对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。

5浅基础 ( Shallow foundation ) ： 基础埋深不大（≤5m）；或者埋深大于5m，但是小于基础宽度。两侧（四周）的摩阻力忽略不计。可用普通开挖基坑和敞坑排水方法修建。

6地基承载力：地基土单位面积上承受荷载的能力称为地基承载力

7筏形基础：是指柱下或墙下连续的平板式或梁板式钢筋砼基础，亦称“片筏基础”或“满堂红基础”

8箱形基础：由顶、底板与内、外墙等组成、并由钢筋砼整浇而      成空间整体结构

9摩擦型桩：在竖向极限荷载作用下，如果桩顶荷载全部或主要由侧阻力承担，这种桩称摩擦型桩

10端承型桩：在竖向极限荷载作用下，如果桩顶荷载全部或主要由桩端阻力共同承担，这种桩称端承型桩

11桩侧负摩阻力：桩周土相对于桩身下沉时产生的摩阻力

12复合桩基: 由桩和承台底地基土共同承担荷载的桩基