浅谈刚性基础设计

摘要：刚性基础又称无筋扩展基础，刚性基础的设计首先要确定基础的类型和埋置深度，然后根据地基土层的承载力和作用在基础上的荷载，计算基础底面积和基础高度，完成基础设计。

关键词：刚性基础 中心荷载 偏心荷载

1.正文：

基础的类型和埋置深度确定以后，就可以根据地基土层的承载力和作用在基础上的荷载，计算基础底面积和基础高度，完成基础设计。

1.1中心荷载作用下基础的计算

在基础的设计中，通常假设基础地面压力是直线分布，受中心荷载作用时，则为均匀分布。这时，基础要求采用对称形式，使荷载作用线通过基底形心。具体计算步骤如下：

1.1.1计算基础底面积A

中心荷载作用下的基础，按承载力特征值计算应满足。

在中心荷载作用下

初步计算时，可假定基础与土的平均容重（工程计算中，常简化取为）即

式中：d――基础的埋置深度，m；A――基础底面积。

在实际计算时G则为基础自重和基础上土重的标准值，地下水位以下部分均用浮容重计算。得基础底面积

A确定后，根据柱子的断面形状和基础材料刚性角要求，选择基础的宽度b和长度a，使尽量接近于A或略大于A。

1.1.2确定基础的高度

基础在宽度确定后，应该按刚性角的要求，确定基础的高度，若墙或柱的宽度为 ，基础的宽度为b，则基础两侧的外伸长度为: ,按刚性角的要求。，所以，基础的最小高度。

为了保护基础不受外力的破坏，基础的顶面必须埋在设计地面以下100~150mm，所以基础的埋置深度d必须大于基础的高度h加上保护层的厚度。不满足这项要求时，必须加大基础的埋深或采取其他措施。

1.2偏心荷载作用下基础的计算

偏心荷载作用下，基础地面的尺寸一般用逐次渐进法进行计算。计算步骤如下：

（1）先不考虑偏心，用计算中心荷载下的方法计算出基础的底面积。

（2）根据偏心大小，把面积适当提高10%~40%，作为偏心荷载作用下基础底面积的第一次近似值，即。

（3）按假定的基础面积A，用下式计算基地丝袜最大和最小的边缘压力：。

按照《地基基础设计规范》，检查基地压力是否满足要求，如不满足要求，或应力过小，地基承载力未能充分发挥，应调整基础尺寸，直至既满足上式的要求而又能发挥地基的承载力为止。

基础高度的确定方法与受中心荷载作用的方法相同，不再赘述。

2.基础的构造

上述各项验算都满足要求后，就可以最后确定基础的构造。

刚性基础经常做成台阶形断面，有时也可做成梯形断面。确定构造尺寸时最主要的一点是要保证断面各处都能满足刚性角的要求，同时断面又必须经济合理，便于施工。

2.1砖基础

砖的尺寸规格多，容易砌成各种形状的基础。砖基础大放脚的砌法有两种，一种是按台阶的宽高比为1/1.5；另一种按台阶的宽高比为1/2。为了得到一个平整的基槽底，以便于砌砖，在槽底可以浇筑100~200mm厚的素混凝土垫层。对于低层房屋也可以在槽底打两步三七灰土，代替混凝土垫层。

2.2砌石基础

台阶形的砌石基础没台阶至少有两层砌石，所以每个台阶的高度不要小于300mm。为了保证上一层砌石的边能压紧下一层砌石的边块，每个台阶伸出的长度不应大于150mm。按照这项要求，作成台阶形断面的砌石基础，实际的刚性角小于允许的刚性角，因此往往要求基础有比较大的高度。有时为了减少基础的高度，可以把断面做成梯形。

2.3灰土基础

灰土基础一般与砖、砌石、混凝土等材料配合使用，做在基础下部，厚度通常采用300~450mm，台阶宽高比为1:1.5。由于基槽边角灰土不容易夯实，所以用灰土基础时，实际的施工宽度应该比计算宽度每边各放50mm以上。

注释：

［1］：中华人民共和国建设部.岩石工程勘察规范（GB50021―2001）[M].北京:中国建设工业出版社，2002.

［2］：。北京地区建筑地基基础勘察设计规范（DBJ01―501―92）[M].北京，1993.

［3］：陈仲颐主编.基础工程学[M].北京：中国建筑工业出版社，1990.

作者简介：，男，1990-12-11， 08级，力建学院，土木工程，工业与民用建筑。