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15-1 介绍
地基和其他基础单元从结构到土壤或岩石支撑结构来转移荷载。土壤必须被支撑，因为其一般比混凝土柱与墙面要虚得多，即在土壤和地基之间的接触区域要比支撑部分和地基大得多。
更加常见的地基类型见15-1，悬臂在每一侧的条形底座或墙体地基显示出基本的一维基础动作。扩展底座是将柱负载分布在两个方向上的垫片, 该区域为在柱子周围的土壤。有时传播基座有底座, 以阶梯, 或以锥形以节省材料。桩帽将柱荷载传递给一系列桩, 转动时将荷载输送到表层下面某一层的强土层中。组合式底座将负载从两个或更多的柱子传输到土壤。这样的立足点在一个柱子接近属性行时被经常使用。垫或筏基础从建筑物的所有柱子到底层的土壤来转移荷载。垫基础使用时,经常会遇见非常虚的土壤。沉箱2至5英尺直径有时改为使用桩向深基础层输送重柱荷载。通常, 这些都在底部 (扩) 放大以将负载应用于较大的区域。
根据岩土工程工程师的意见, 选择了基础型式。要考虑的因素是土壤强度、土壤类型、土壤的变异性。多样的土壤类型跨度在区域和以增加的深度, 和土壤的易感性和建筑物的挠度。
在本章中考虑了剥离、传播和组合的地基, 因为这些是最基本和最常见的类型。
15-2 地基下的土壤压力
土壤压力分布是相对刚性的土壤和基础垫的有关土壤类型的函数。一个具体的基础沙地基将有一个压力分布类似于图15-2a。靠近立足点边缘的沙子往往当地基被加载时,横向偏移, 导致边缘附近的土壤压力减小。另一方面, 在粘土基础上的压力分布类似于图15-2b。随着立足点的加载, 地基下的土壤呈现碗形受压状，以缓解中心立足点的压力。结构设计目的, 通常假设土壤压力是因此产生的向下力共线的方式，并线性分布在这样一个形成的垂直土力。
设计模式
允压设计
有二个不同的理念的底座设计 [15-1], [15-2]。第一个是允应力设计。立足点几乎完全地设计在基于允压的不可分裂地或工作负载的土壤上。对于一个同心荷载的扩展立足点,
公式（15-1）公式未打
其中Ps是指定的 (不可分裂) 负载是在基础上作用的。ASCE 7 节2.4。1为允许的应力设计提供一组更新的负载组合 [15-3]。Aci委员会318至今尚未考虑这些基础设计。
Qa是由 Eq 给出的土壤允许的应力 (15-3), 在下一小节中提出。A 是与土壤接触的基础区域。
极限状态设计
第二个设计原理是基于考虑负荷和考虑电阻的极限状态设计给定的
公式（15-2）
- 是一种电阻系数, 用于在土壤基础上解释负载抵抗机制的可变性
- 是工程师对地基阻力的最佳估计。②是一个负荷系数。
- 是在地基基础上作用于土壤上的指定载荷。
公式与特殊符号未打，特殊符号用数字代替
荷载系数 a1(15-2) 是建筑设计中使用的。负载因素和负载设计的组合在 ACI 代码部分9.2 和9.3 中给出。阻力因素为地基的极限状态设计仍在开发中。当前价值的估计值浅层地基如下
垂直阻力①=0.5,。
滑动阻力依赖于摩擦力, 凝聚度等于零,①=0.8。
滑动阻力依赖于内聚力, 摩擦力等于零,①=0.6。
可维修性极限状态也应该被检查 [15-1], [15-2], [15-3]。
在写作的时候, 北美几乎所有的建筑底座设计都是利用允许应力设计应用于混凝土基础构件的失效或土壤本身。本章余下部分将对土壤施加容许应力设计, 然后对钢筋混凝土基础结构采用强度设计。
基础设计的极限状态
限制受土壤约束的状态
三个基础的被隔绝的土壤支撑的主要极限状态是 [15-1], [15-2], [15-3]:
1. 地基下土壤的轴承失效 (图 15-3),
2. 可维修性故障, 在这种情况下, 相邻地基对建筑性或结构造成破坏, 或
3. 过度完全沉降
沉降发生在两个阶段: 应用荷载时立即沉降, 长期沉降称为合并。减少差异沉降的程序涉及一定程度的岩土工程学理论，在这本书范围之外。轴承故障由于限制服务负荷应力低于允许的压力Qa而被控制, 如在 Eq 中 (15-1)。
限制受土壤约束的状态
同样, 基础本身也有四个基本结构极限状态。[15-1], [15-2]:
1. 从柱或墙上投射的部分的弯曲失效,
2. 剪切失败的立足点,
3. 在成员接口上的轴承故障, 并
4. 在地基上, 弯曲钢筋的锚固不足。
如前所述, 支撑地基的土壤承载故障由将工作负荷应力限制在低于允许应力的基础上
公式(15-3) 公式未打
Qa是与地基上的破坏相对应的应力, FS的安全系数在2.5 到3之间。Qa 的价值来自于
岩土工程并取决于形状、立足点的深度、在基础上的覆盖或附加费, 水表的位置, 和土壤类型。当使用岩土工程师提供的Qa值时, 必须要知道什么力量被测量, 在什么样的测试, 以及什么假设已经取得了在这个允许的土壤压力, 特别是在覆盖层和深度的基础上的立足点。
应该注意的是, Eq 中的 Qa (15-3) 是一个工作负载压力, 而其余的结构通常是使用分解荷载与极限 (强度)限制状态相对应来设计的。本文对这一理论差异的核算方法作了较详细的说明。
基坑土压力的弹性分布
在地基上的土压力是通过假设的线性弹性作用来计算的,但在地基和土壤的接触之间没有抗拉强度。如果该列负载在基础的中间或附近应用, 如图15-4 所示,压力q,在地基下是
公式（15-4）公式未打
P=垂直负荷，正面压力
A=土壤和地基的接触表面区域
I=此区域的惰性契机
M=地基中心轴区域的力矩
Y=压力在中心轴到点间被计算的距离
这一时刻, M, 可以表示为 Pe, 其中 e 是负载相对偏心到区域 A 的质轴。Eq 的最大偏心 e (15-4)是应用在首先导致 q=0 在某一点上。更大的偏心会导致部分的立足点解放土壤, 因为土壤-地基接口不能抗拒张力。对于矩形的基础, 这发生在偏心超过
公式（15-5）公式未打
这称为间距。在科恩中应用的负载, 阴影区域位于图 15-4c, 将导致压缩覆盖整个领域的地基, 和 Eq. (15-4) 可以用于计算 q。
在图15-5 中显示了矩形底座的各种压力分布。该荷载是应用同心, 如果负载行为通过科恩在一侧q=0和另一边①的15-5c 点 (图，土壤压力q为①。如果负载下降在科恩点之外, 由此产生的向上载荷等于相反结果的向下负荷, 如图15-5d 所示。一般来说, 这样的压力分布是不可以接受的, 因为它使基础混凝土低效使用, 往往超载土壤, 并可能导致结构倾斜。
弹性和塑性土壤压力分布
图15-5 中的土壤压力图是基于假定土壤压力是线性分布在一个立足点。在工作负载级别上, 在岩石或致密的冰川上的地基，这是一个令人满意的假设。为产生土壤，其压力分布将以这样的方式接近一个统一 (塑料) 分布的基础上的一部分, 平衡需要在基础上的结果负荷和土壤压力的结果重合。
在同心荷载地基设计中, 土壤压力的分布是在整个接触区被视为均匀, 如图15-5a 所示。为结构偏心荷载地基的设计, 如挡土墙或桥梁基台, 压力分布是一个线性变化的分布, 如图 15-5b,c 和 d 与土壤压力应用负荷的结果重合。
本章中的示例仅限于同心荷载的主要情况。和一个均匀或线性的壤土压力分布在整个接触区。
地基设计中的荷载与阻力因素
在 aci 代码部分9.2 和9.3 中给出了 aci 代码负载和阻力系数。本章中的示例基于这些负载和阻力因素。
土壤总和净压力
图15-6a 显示了一个2英尺厚的扩展立足点与一列在其中心和其顶面位于地表下方2英尺处。在此处没有列加载阶段。从土壤的重量和基础的总向下装载是 540 psf。这是相反的, 向上的平衡相等压力。因此, 净效应在具体的地基上是零。在地基上没有力矩或切变。
当增加列Pc时, 在地基之下的压力增加 (1)如图15-6b 所示。总土壤压力是 (2) 称为土壤总压力, 不应超过允许土壤压力, Qa当弯矩和切变在具体的地基被计算, 向上和向下的压力 540 psf 消失时, 只留下净土壤压力, Qn，导致内部的地基力量, 如图15-6c 所示。
在设计中, 选择了地基的面积, 使土壤总压力不超过允许的土壤压力。弯曲钢筋和抗剪强度
被用净土压力计算地基。因此, 立足点的面积被选择为
公式（15-6）
D 和 L 指的是非因素工作的不存在和存在的负荷。
对于工作负载组合, 包括风, W, 大多数代码允许增加33%，对于这种负载组合的 Qa, 所需的面积为
公式（15-7）
但不低于Eq给出的价值 (15-6)。(15-6) 和 (15-7), 负载是未分解工作负载。
一旦该领域的立足点是已知的, 其余的设计的地基是基于受力因素的土壤应力。
被分解的净土壤压力Qnu
用于设计地基的所考虑的净土压力为:
公式（15-8）
其中, 分解负载来自 ACI 代码等式9-1、9-2、9-3、9-4 和9-6。考虑到净土压力, Qnu 建立在分解负荷之上, 并在大多数时超过 Qa。这是可以接受的, 因为分解负载大约是工作负荷的1.5 倍, 而 Qa 中隐含的安全因素在2.5 到3。因此, 所分解的净土壤压力将小于造成土壤破坏的压力。
如果负载和力矩都被传输到基础上, 则必须使用Eq (15-4) (如果负载在科恩中) 或其他关系 (如图15-5d 所示)。为了计算 Qnu, 将使用分解负载。
15-3条带和散布基础的结构行为
地基的行为已经在不同时间通过实验进行了研究。我们目前的设计程序受到[15-4]，[15-5]和[15-6]测试报告的强烈影响。基脚的设计必须考虑钢筋的发展，剪切，以及从立柱或墙壁向地脚传递载荷。随后的章节中将有一系列例子。在这个部分，只考虑具有均匀分布的土壤压力的轴向加载的基础。
弯曲
图15-7在交叉阴影下，展示了一个扩展基础。图15-7b中的基脚引起了围绕共轴线的面A-A轴的力矩，UMN。 从图15-7c中，我们看到这些时刻是
其中是交叉阴影区土壤压力的合成值，f / 2是离散阴影区的土壤压力，从结果到A-A部分。 这一刻必须加强抵制放置如图15-7c所示。 最大时刻将发生在脸部附近A-A部分的列或另一侧的类似部分。以类似的方式，在部分B-B以外部分的土壤压力下图15-7a会引起关于B-B的片刻。 再次，这必须通过弯曲来抵制垂直于基脚底部的B-B的钢筋; 结果是两层钢，每种方式一个，如图15-7c中A-A部分所示。
立足点的关键部分如下（ACI编码第15.3和15.4.2节）：
1.对于支撑方形或矩形混凝土柱或墙壁的地基，柱子或墙壁的面;
2.来自“简明英汉词典”对于支持圆形或正多边形柱的基础，在一个面上具有相同面积的虚构方柱
3.对于支撑砌体墙的地基，中间和中间的中间墙的边缘;”
4.对于用钢基板支撑立柱的基础，位于中间立柱的面和底板的边缘。
每单位长度的力矩沿A-A和B-B线变化，最大发生在列的旁边。但是，为了简化配筋，ACI代码第15.4.3节规定，对于方形地脚，钢筋应该单向分布，在整个基础宽度上形成一个整体。带状排列用于矩形如示例15-3所示。
尽管基脚不是梁，但它最好是弯曲的延展性。这个可以通过限制极限拉伸钢筋中的净拉伸应变来完成如第4章对梁的设计所做的值0.005。计算ACI时Code Section 9.3.2规定，对于张力受控的部分， e。部分在哪里在标称弯曲强度条件下。
ACI规范第10.5.4节规定，对于均匀厚度的基础，最小值弯曲拉伸钢筋的面积应与收缩所需要的相同ACI规则7.12.2.1中的温度补强对于40级钢，这就需要对于Grade-60钢来说，是特定的。这个数额钢应该提供1.1至1.5倍挠曲开裂的力矩容量因此应该足以防止开裂时的突然失效。ACI规范第10.5.4节给出了基础上钢筋的最大间距厚度的三倍或18英寸中的较小者。如
果弯曲所需的钢筋超过最小弯曲增强值，作者建议使用ACI代码部分的最大间距13.3.2要求最大间距等于板厚的两倍，但不能更大比18英寸高。
钢筋的发展
通过假设加固应力沿着柱面的最大弯矩部分达到，选择基础加固。 钢筋必须在最大棒应力点的每一侧延伸足够远以产生这种应力。 换句话说，铸块必须从关键部分延伸或挂钩外端。
剪断
如图15-8a所示，或者由于打孔，如图15-8b所示，基脚可能会以横梁的剪切方式失效。 这些被称为单向剪切和双向剪切，并在第13-10节中更详细地讨论。
有人对深层，轻度强化混凝土构件的抗剪强度表示关注[15-7]，[15-8]和[15-9]。 测试类似单向脚的成员[15-9]认为，如果从基柱或墙体伸出的基脚部分的长度a与基脚深度d之比不超过3，则裂缝抑制效应 在基础之下的土壤压力倾向于抵消由于尺寸导致的强度降低。 ACI规范第11.4.6.1节要求所有弯曲构件中的最小箍筋大于除底脚和实心板外的最小箍筋。 在所有超过fV的基础上都需要马蹬
单向剪切
通过单向剪切失败的基础被设计成具有（ACI代码）的梁11.11.1.1节）
回想一下，这是用于轻质混凝土的一个因素，并在第6章中定义
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