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14.1 介绍
在地上建筑的典型结构中，位于地面之上的部分通常被称为上层建筑，而位于地下的部分称为下部结构或“基础结构”(或简称，基础)。基础的目的是有效地支撑上部结构。
1.在不超过土的“安全承载力”的情况下，将施加的荷载效应(以垂直和水平力和力矩的形式相互作用)传递到下面的土壤上；
2.结构的沉降在可容忍的范围内，并尽可能接近均匀[1]的。
此外，基础应提供足够的安全，以防止因倾覆或滑动和可能的拔出而造成的不稳定。在挡土墙的设计中，抗倾覆和滑动是特别重要的，其目的是为了土方填土/路堤提供横向支护，以便将填土方保持在垂直位置。这个基础类型的选择不仅取决于上层建筑的类型和上层建筑基础引起的反应的大小和类型，还取决于上部结构的性质。基础结构要建立在其顶部的土层。这属于岩土工程(土力学)的专业领域，对于重要的结构或不好的土壤条件，要使用的地基类型是基于岩土工程顾问对土的研究。就挡土墙而言，挡土墙类型的选择取决于要保留的土的高度和其他场地的土壤条件。
这本书的目的不是涵盖所有不同类型的基础和挡土墙的设计。《钢筋混凝土设计规范》（IS456）的目的也不是这样做。规范建议（CL.34）仅限于支撑隔离柱或墙壁并直接放置在土壤上或一组桩上的地基的设计[参考]。14.1]。因此，本章仅限于设计这些简单类型的基础[2](包括支撑两个柱的联合基础)以及挡土墙(悬臂式挡土墙和扶壁式挡土墙)。这些简单的基础类型[图14.1]是使用最广泛的基础类型，而且建造起来相对便宜。设计较复杂类型的地基(条形基础、筏形基础、桩基础、箱形基础等)显然不在本书的范围之内，为此可参考 基础工程书籍[参考文献]14.2，14.3]和相关的IS规范[IS 2911(Part I-III)，is 2950等]，与基础设计有关的特殊规范(在本章中讨论) )是IS 1904：1986[参考文献 14.4]和IS 1080：1980[参考文献14.5]。
第14.2至14.6节涉及基础的类型、性能和设计，第14.7至14.9节涉及挡土墙的类型、性能和设计。
14.2基础类型
此“基础”属于浅基础类别（与深基础，如桩基础和箱型基础相对），用于在相对较浅的深度内获得足够强度的承载力。浅基础不仅包括基础(支撑柱和墙，在平面上有有限的面积和宽度)，还包括在大平面上支撑多根柱的筏。浅基础(基础或筏)与其支撑的柱的横截面面积相比有很大的平面图面积，因为：
- 在柱上的荷载（轴向压力、弯矩[3]）在拉伸或压缩作用下，受到钢筋下的混凝土抵抗，这些荷载效应被基础或筏传递到一个相对薄弱的单独承载的土上。；
- 与混凝土（5-15MPa）和钢（130-190MPa）在服务负载下的容许压应力比较，土壤的“安全承载力”非常低（100-400kPa）。
14.2.1独立基础
对于位于相当坚固的土壤上的普通结构，通常为每根柱子提供一个单独的基础就足够了。这样的基础点被称为独立基础。它一般是方形或长方形的。 在特殊情况下采用其他形状。该基础基本包括一个厚板，它可以是扁平的(均匀厚度的)，也可以是台阶或倾斜的(上表面)。，如图14.1(A)所示。
从下面传递的土压力会使基础板向上弯曲，在一定程度上形成碟形(悬臂作用)，因此，基础需要适当地加强通过提供一个网格在板的底部。在非常小且相对较厚的基础的特殊情况下，结构作用很可能发生，不是通过基础板的弯曲，而是通过在柱底部的压应力的横向分散；在这种情况下，提供一个普通的混凝土基座就足够了[参见第14.4.7节]
“基座”一词也用于指在地面以下的柱子的那一部分，其中横截面尺寸扩大了。基座的设置是可选的，经常被设计工程师使用，因为它减少了对柱杆的延伸长度要求，减小柱的长细[4](特别是当建筑深度很大时)，增加地基底板上的直接承重面积，减小剪应力和设计弯矩。支座还用于支撑结构钢柱，以及钢柱与钢柱之间的荷载传递。 混凝土支座一般是通过带有“压紧”螺栓的钢基板来实现的。
14.2.2联合基础
在某些情况下，由于规划中可用的面积不足，为柱(或墙)提供单独的独立基础可能不方便。这可能发生在当两个或多个柱(或墙)彼此靠近时。 如果它们的载荷相对较重或停留在安全承载力较低的土壤上，那尝试采用独立基础，则会造成区域重叠。
在这种情况下，为柱提供单一联合基础[图14.1(B)]是有利的。通常，当两柱被一个共同的基础所支持时，就会使用lsquo;联合基础rsquo;这个术语。 如果柱(三个或三个以上的数目)单独向一个方向排列，则使用“连续条形基础”，当有一个由多个柱组成的网格时[5]，则使用“筏基础”(“垫基础”)一词。基础的组合有助于改善结构的整体性能。
图14.1(B)还示出了两柱组合基础，其中存在限制一侧基础延伸的“建筑红线”。在这种情况下，外部柱附近空间的不可利用性是通过将立足点与内部柱的基础结合起来解决的。 如图所示，基础的宽度可以保持均匀或锥形。当外柱比内柱承受更重的荷载时，需要梯形基础(在外柱附近有更大的宽度)。另一种选择是组合地基，它是T形的。有时提供连接柱基的中梁是经济的；这导致基板横向弯曲，而仅梁纵向弯曲。
传统组合基础的另一种选择是条形基础，其中柱基本上被支撑在独立基础上，但与梁相连接，如图14.1(C)所示。
14.2.3墙基础
钢筋混凝土基础需要支撑钢筋混凝土墙，有时还用来支撑承重砌体墙[6]。墙基础将荷载从墙分布到更宽的区域。整个墙的长度是连续的[图14.1(D)]。基础板基本上向墙(单向板)的方向弯曲，因此主要在横向上被加强,仅在纵向方向上分布有构造筋。
14.3独立基础下的土压力
14.3.1许用土压力
选择基础底板的平面图面积，将地基下产生的最大土压力限制在安全范围内。土压力的安全极限是根据土力学原理确定的[参考文献，14.2，14.3]。在确定许用土压力和确定地基深度时，主要考虑的因素是：(1)在施加的荷载作用下，土壤不会失效。(2)极限点，包括总体和部分，都在允许的范围内。土力学中使用的安全系数在2-6范围内，取决于土壤类型，以及相关的不确定性和近似性。
应注意的是，由岩土咨询公司提供给结构设计师的安全土承载力qa[7](“容许土压力”)的值适用于使用荷载，因此qa包括安全系数。因此，基础所需面积的计算必须基于qa和使用荷载的效应。因此，用于不同荷载组合(DL、LL、WL/EL)的“部分荷载系数”应适用于可使用极限状态，而不是与qa一起使用时的“承载能力极限状态”[参见第3.6.3节]。
另一点需要注意的是，在给定深度下规定的许用土压力qa通常是总压力，其中包括由于现有覆盖层(到基础的深度的土)而产生的压力，而不是净压力(超过现有覆盖层压力)。因此，计算最大土压力时要考虑的总荷载q ( qa)必须包括地基本身的重量和回填土的重量。 八个立足点和回填土。通常，在初步计算中，这些重量约占柱上轴向载荷的10-15%；然而，这一假设应随后得到验证。
14.3.2基底压力分布
基础底部土体应力的分布取决于地基的刚度和土体的性质。土压力分布一般不均匀.然而，为了方便起见，在正常的设计实践中，假定土压力呈线性分布。
受集中力的基础
因此，在对称加载的基础上，产生的垂直(使用)荷载P Delta;P(其中P是来自柱的荷载，Delta;P是基础加回填土的重量)通过基底的质心。假定土压力均匀分布[图14.2]，它的q的大小是由
（14.1）
得到。其中A是基础底面的面积。
图14.2假定基础底面压力均匀分布，在同心荷载q作用下的许用土压力qa将得到的最小的所需的基础面积：
（14.1a）
受偏心荷载的基础
作用在基础上的载荷P可以相对于基础底部的质心偏心地作用在其上。这种偏心率e可能是由以下一种或多种效应引起的：
- 除竖向荷载外，还传递矩M的柱[图.14.3 (a)];
- 具有相对于基础的质心偏移的垂直荷载的柱。[图14.3(b)]；
- 除竖向荷载外，传递位于基础上方的水平侧向力的柱(或基座)[图14.3(c)]
图. 14.3 受偏心荷载的基础
在一般情况下，双轴偏心(即荷载相对于基础的两个主要质心轴的偏心)是可能的-就和建筑物的角柱的立足点的情况一样。然而，在设计实践中，单轴偏心[8]的情况更为常见。
为了确定偏心荷载作用下的基底压力，假定基础是刚性的，基底压力分布是线性的。压力分布的大小是根据简单的静态平衡的考虑来确定的。从本质上说，这意味着压力中心（由此产生的土应力R作用于此）必须与偏心载荷P Delta;P与R = P Delta;P 的共同作用线共线。[图14.4]。
对于初步计算，Delta;P(基础加回填土的重量)可以被认为是P的10-15%，图14.4描述了矩形基础上单轴偏心加载的各种可能的线性基础压力分布。
示例1: e le; L 6
如果由此产生的荷载偏心 e = M/(P Delta;P) 位于基础的“中间三分之一”内（即 e L 6 ），则可以看出，地基的整个接触区域受从qmin到qmax线性变化（非均匀的）的压力的影响。[图14.4(a)]。这些压力是通过叠加直接载荷(P Delta;P) 和弯矩M = (P Delta;P) e的独立效应来获得的：
qmax,min=(P Delta;P)/A (P Delta;P) e/Z (14.2a)
当面积A=BL，截面模数 Z = BL2/6时，L基础沿偏心度e方向的长度，B是基础的宽度。因此：
qmax,min =(P Delta;P)/A·（16e/L） ele; L 6 (14.2b)
在e=L/6, qmin = 0 和qmax = 2(P Delta;P)/A的极限情况下，导致三角形压力分布。作为[Eq. 14.2b] 的特例，得到了均匀压力分布q = (P Delta;P)/A[Eq. 14.1],e=0。
此极限情况e= L/6只适用于单轴弯曲，如为双轴弯曲，则极限情况为：
ex/(Lx/6) ey/(Ly/6)le;1 (14.2c)
示例2: e le; L 6
当所得偏心度e超过L/6时，Eq. 14.2变得无效，因为它将为qmin产生一个负值，这意味着界面处有一个拉力。然而，这种抗拉能力在实际中是不能从土壤中得到的[9]。假定三角形压力分布(仅考虑受压缩的土壤)，并考虑土的共线作用R = P Delta;P （静态平衡）与偏心荷载P Delta;P的共同作用[图14.4(b)]。
(14.3)
由此可以看出，有效接触长度从L减小到L = 3c,，最大土压力
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资料编号：[2656]
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