岩土工程师

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天然地基上的浅基础设计

基础设计方法

基础的上方为上部结构的墙、柱，而基础底面以下则为地基土体。基础承受上部结构的作用并对地基表面施加压力(基底压力)，同时，地基表面对基础产生反力(地基反力)。两者大小相等，方向相反。基础所承受的上部荷载和地基反力应满足平衡条件。

地基土体在基底压力作用下产生附加应力和变形，而基础在上部结构和地基反力的作用下则产生内力和位移，地基与基础互相影响、互相制约。进一步说，地基与基础之间，除了荷载的作用外，还与它们抵抗变形或位移的能力有着密切关系。而且，基础及地基也与上部结构的荷载和刚度有关。即：地基、基础和上部结构都是互相影响、互相制约的。

它们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，墙柱底端位移、该处基础的变位和地基表面的沉降相一致，满足变形协调条件。上述概念。可称为地基-基础-上部结构的相互作用。

为了简化计算，在工程设计中，通常把上部结构、基础和地基三者分离开来，分别对三者进行计算：视上部结构底端为固定支座或固定铰支座，不考虑荷载作用下各墙柱端部的相对位移，并按此进行内力分析;而对基础与地基，则假定地基反力与基底压力呈直线分布，分别计算基础的内力与地基的沉降。

这种传统的分析与设计方法，可称为常规设计法。

在这些情况下，按常规设计法计算的结果，与进行地基-基础-上部结构相互作用分析的差别不大，可满足结构设计可靠度的要求，并已经过大量工程实践的检验。

基底压力一般并非呈直线(或平面)分布，它与土的类别性质、基础尺寸和刚度以及荷载大小等因素有关。在地基软弱、基础平面尺寸大、上部结构的荷载分布不均等情况下，地基的沉降喝分力将受到基础和上部结构的影响，而基础和上部结构的内力和变位也将调整。

如按常规方法计算，墙柱底端的位移、基础的挠曲和地基的沉降将各不相同，三者变形不协调，且不符合实际。而且，地基不均匀沉降所引起的上部结构附加内力和基础内力变化，未能在结构设计中加以考虑，因而也不安全。只有进行地基-基础-上部结构的相互作用分析，才能合理进行设计，做到既降低造价又能防止建筑物遭受损坏。

目前，这方面的研究工作已取得进展，人们可以根据某些实测资料和借助电子计算机，进行某些结构类型、基础型式和地基条件的相互作用分析，并在工程实践中运用相互作用分析的成果或概念。

对地基计算的要求

在《建筑地基基础设计规范》中，根据地基损坏造成建筑物破坏后果(为及人的性命、造成经济损失、社会影响及修复的可能性)的严重性，将建筑物分为三个安全等级。

根据建筑物的安全等级和其它情况，地基基础计算应按下列要求进行：

1.各级建筑物的基础底面积均应按地基承载力设计值进行计算。

2.一级建筑物及表7-16所列范围以外的二级建筑物，应进行变形计算。

3.对经常承受水平荷载作用的高层建筑和高耸结构，以及建造在斜坡上的建筑物，尚应验算其稳定性。

关于荷载取值的规定

按现行国家标准，荷载分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载，荷载采用标准值或设计值表达。荷载设计值等于其标准值乘以荷载分项系数。在地基基础设计中，作用在基础上的各类荷载及其取值方法，可按下列各项规定或做法选取。

1.上部结构作用在基础上的永久荷载，其分项系数为1.2，而可变荷载的分项系数为1.4.当采用某些结构分析程序进行电算时，可取永久荷载和可变荷载的综合分项系数为1.25.

2.按地基承载力确定基础面积及埋深时，传至基础顶面上的荷载应按基本组合的设计值计算。

3.计算地基稳定性(以及滑坡推力)和重力式挡土墙上土压力时，荷载应按基本组合，但荷载分项系数均为1.0.

4.计算基础的最终沉降量时，传至基础底面上的荷载应按长期效应组合，且不计入风荷载和地震作用，荷载采用标准值。

5.进行基础截面及配筋计算时，荷载均采用设计值。

6.设计钢筋混凝土挡土墙结构时，土压力应按设计值计算，且所取分项系数不小于1.2.

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（责任编辑：wrr）

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