建筑基础沉降计算例题

设计计算案例题1. 某建筑物基础底面尺寸为3m×4m ，基础理深d =1.5m ，拟建场地地下水位距地表1.0m ，地基土分布：第一层为填土，层厚为1米，γ＝18.0kN/m 3；第二层为粉质粘土，层厚为5米，γ＝19.0kN/m 3，φk ＝22º，C k =16kPa ；第三层为淤泥质粘土，层厚为6米，γ＝17.0kN/m 3，φk ＝11º，C k =10kPa ；。

按《地基基础设计规范》（GB50007－2002）的理论公式计算基础持力层地基承载力特征值f a ，其值最接近下列哪一个数值？(A) 184kPa ； (B) 191kPa ； (C) 199 kPa ； (D) 223kPa 。

2. 某沉箱码头为一条形基础，在抛石基床底面处的有效受压宽度Be ˊ =12m,墙前基础底面以上边载的标准值为q k =18kPa,抛石基床底面以下地基土的指标标准值为：内摩擦角k ϕ=30º，粘聚力c k =0，天然重度γ=19kN/m 3·抛石基床底面合力与垂线间夹角δˊ=11.3º。

不考虑波浪力的作用，按《港口工程地基规范》(1T7250-98 )算得的地基极限承载力的竖向分力标准值最接近下列哪一个数值？（k ϕ=30º时，承载力系数N γB =8.862, N qB =12.245）(A) 7560.5kN/m ； (B) 7850.4kN/m ； (C) 8387.5kN/m ； (D) 8523.7kN/m 。

3. 某建筑物的箱形基础宽9m ，长20m ，埋深d =5m ，地下水位距地表2.0m ，地基土分布：第一层为填土，层厚为1.5米，γ＝18.0kN/m 3；第二层为粘土，层厚为10米，水位以上γ＝18.5kN/m 3、水位以下γ＝19.5kN/m 3，L I =0.73，e =0.83由载荷试验确定的粘土持力层承载力特征值f ak =190kPa 。

问题：理正勘察软件地基沉降计算无法考虑孔口高程与建筑设计±0.00不相等的情况沉降计算主要考虑地基中的附加应力P0，只要保证软件计算的P0与实际情况的P0相等即可。

实际情况地基附加应力如下：P0=（F+G）/A-γh=（F+γG dA）/A-γh=F/A+γG d-γh式中P0基底附加应力F 上部结构传至基础顶的压力G 基础底至建筑设计±0.00之间的基础和回填土的重力，G=γG dAA 基底面积γ基础底至孔口高程（自然地面）之间的土层加权平均重度值γG基础底至建筑设计±0.00之间基础和回填土的加权平均重度值d 基础底至建筑设计±0.00之间的距离h 基础底至孔口高程（自然地面）的距离软件中计算P0方法为：P0’=（F’+G）/A-γ’d=（F’+γG dA）/A-γ’d = F’/A+γG d-γ’d式中P0’软件计算的基底附加应力F’输入理正里的数值（见下图）γ’基础底至建筑设计±0.00之间的土层加权平均值（理正勘察软件中无法输入h，默认h=d）要使计算正确，只需令实际的基底附加应力与软件计算的附加应力相等即可，即令P0= P0’即P0=F/A+γG d-γh= P0’= F’/A+γG d-γ’dF/A -γh= F’/A -γ’dF’/A= F/A –γh+γ’d假设γ=γ’，其实两个数有一个微小的差值，忽略不计得到F’/A= F/A +γ（d-h）F’ = F +γ（d-h）A变形得F’ =（P准永久值-γG d）A+γ（d-h）AP准永久值结构专业在基础图中给出的基底准永久组合基底压力值上式中γ（d-h）项正是考虑了孔口高程与建筑设计±0.00不相等而引起的基底自重压力不一样，从而考虑附加应力不一样的偏差。

注意的是，d与h的相对大小关系不确定。

若再令γG=γ，则可进一步简化为F’ =（P准永久值-γh）A结论：理正勘察软件中输入“基础顶轴力准永久值（kN）”应采用F’ =（P准永久值-γG d）A+γ（d-h）A或F’ =（P准永久值-γh）A计算出的结果。

1．某正常固结土层厚2.0m ，其下为不可压缩层，平均自重应力100cz a p kP =；压缩试验数据见表，建筑物平均附加应力0200a p kP =，求该土层最终沉降量。

【解】土层厚度为2.0m ，其下为不可压缩层，当土层厚度H 小于基础宽度b 的1/2时，由于基础底面和不可压缩层顶面的摩阻力对土层的限制作用，土层压缩时只出现很少的侧向变形，因而认为它和固结仪中土样的受力和变形很相似，其沉降量可用下式计算：1211e e s H e -=+ 式中，H ——土层厚度；1e ——土层顶、底处自重应力平均值c σ，即原始压应力1c p σ=，从e p-曲线上得到的孔隙比e ；2e ——土层顶、底处自重应力平均值c σ与附加应力平均值z σ之和2c z p σσ=+，从e p -曲线上得到的孔隙比e ；1100c a p kP σ==时，10.828e =；2100200300c z a p kP σσ=+=+=时，20.710e = 1210.8280.7102000129.1110.828e e s H mm e --==⨯=++2．超固结黏土层厚度为4.0m ，前期固结压力400c a p kP =，压缩指数0.3c C =，再压缩曲线上回弹指数0.1e C =，平均自重压力200cz a p kP =，天然孔隙比00.8e =，建筑物平均附加应力在该土层中为0300a p kP =，求该土层最终沉降量。

【解】超固结土的沉降计算公式为：当c cz p p p ∆>-时（300400200200a c cz a p kP p p kP ∆=>-=-=）时，10lg lg 1ni ci li i cn ei cii ili ci H p p p s C C e p p =⎡⎤⎛⎫⎛⎫+∆=+⎢⎥ ⎪ ⎪+⎝⎭⎝⎭⎣⎦∑式中，i H ——第i 层土的厚度；0i e ——第i 层土的初始孔隙比；ei C 、ci C ——第i 层土的回弹指数和压缩指数； ci p ——第i 层土的先期固结压力；li p ——第i 层土自重应力平均值，()12c i li ci p σσ-⎡⎤=+⎣⎦；i p ∆——第i 层土附加应力平均值，有效应力增量()12z i i zi p σσ-⎡⎤∆=+⎣⎦。

3 地基应力和沉降典型范例【例3-1】有一矩形基础放置在均质粘性土层上,如图所示。

基础长度l=10m，宽度b=5m，埋置深度d=1.5m，其上作用着中心荷载P=10000kN。

地基土的天然湿重度为20kN/m3，土的压缩曲线如图所示。

若地下水位距基底2.5m，试求基础中心点的沉降量。

【解题思路】本例题是典型的利用现有地基沉降量计算规范法计算建筑物地基沉降的算例，在计算中主要把握好规范法计算各个步骤，计算公式应用正确。

具体步骤可以见教材说明。

【解答】（1）基底附加压力由l/b=10/5=2<10可知，属于空间问题，且为中心荷载，所以基底压力为基底净压力为（2）对地基分层因为是均质土，且地下水位在基底以下2.5m处，取分层厚度H i=2.5m。

（3）各分界层面的自重应力计算（注意：从地面算起）根据分界层面上自重应力，绘制自重应力分布曲线，如图所示。

（4）各分界层面的附加应力计算该基础为矩形，属空间问题，故应用“角点法”求解。

为此，通过中心点将基底划分为4块相等的计算面积，每块的长度l1=5m，宽度b1=2.5m。

中心点正好在4块计算面积的公共角点上，该点下任意深度z i处的附加应力为任一分块在该处引起的附加应力的4倍，计算结果如下表所示。

附加应力计算成果表 位 置 z i z i/b l/b Kc0 0 0 2 0.2500 170 1 2.5 1.0 2 0.1999 136 2 5.0 2.0 2 0.1202 82 3 7.5 3.0 2 0.0732 50 4 10.0 4.0 2 0.047432 512.55.020.032822根据分界层面上附加应力，绘制附加应力分布曲线，如图所示。

（5）确定压缩层厚度从计算结果可知，在第4点处有 ，所以，取压缩层厚度为10m 。

（6）计算各分层的平均自重应力和平均附加应力 （7）初始孔隙比和压缩稳定后的孔隙比层 次平均自重应力 （kPa ） 平均附加应力 （kPa ） 加荷后总的应力（kPa ） 初始孔隙比压缩稳定后的孔隙比Ⅰ 55 153 208 0.935 0.870 Ⅱ 94 109 203 0.915 0.870 Ⅲ 122 66 188 0.895 0.875 Ⅳ 150 41 191 0.885 0.873（8）计算地基的沉降量分别计算各分层的沉降量，然后累加即地基最终沉降量【例3-2】柱荷载F=1190kN，基础埋深d=1.5m，基础底面尺寸l×b＝4m×2m；地基土层如图所示，试用《地基规范》方法计算该基础的最终沉降量。

YJK 基础沉降计算的使用要点及案例1 沉降计算的有关规范规定（1）沉降验算的规范规定问题1：哪些需要验算沉降《建筑地基基础设计规范》第 3.0.2 条规定“设计等级为甲级、乙级的建筑物，均应按地基变形设计”，并规定六类情形下的丙类建筑物，“仍应作变形验算”。

是否需要进行基础沉降验算，软件不自动判断，由用户根据上述规范条件判断。

问题2：建筑物沉降验算满足要求的判断标准所谓地基变形验算，即要求地基的变形计算值在允许的范围内：∆≤[∆] （1）式中：[∆]—地基的允许变形值，按《建筑地基基础设计规范》5.3.4 条取值。

《地基规范》表5.3.4 给出了建筑物的地基变形允许值，控制指标包括沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。

《桩基规范》表5.5.4 给出了建筑桩基沉降变形允许值，控制指标包括沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。

YJK 基础软件统一给出所有基础的沉降验算结果，见下图：沉降量应查看沉降等值线图，软件以等值线加数值的方式给出所有基础的沉降量计算结果。

注意两点：1）桩沉降是包括了土沉降及桩身压缩的总值；2）考虑土回弹再压缩情况（一般是基础埋深超过5 米情况），沉降总值要查看【沉降+回弹再压缩变形等值线图】。

E 倾斜指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；局部倾斜指砌体承重结构沿纵向 6m ～10m 内基础两点的沉降差与其距离的比值。

所以对于沉降差、倾斜、局部倾斜结果，用户可以通过软件的【两点沉降差】来自行检查。

（2）沉降计算方法的规范规定 《地基规范》第 5.3.5 条计算地基变形时，地基内的应力分布，可采用各向同性均质线性变形体理论。

其最终变形量可按下式进行计算：np - -s = ψ s ,= ψ ∑(z αi - z αi -1) s si i -1i =1 Esi式中：s ——地基最终变形量(mm)；s′——按分层总和法计算出的地基变形量(mm)；ψs ——沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料及经验确定，无地区经验时可根据变形计算深度范围内压缩模量的当量值(E s )、基底附加压力按表 5．3．5 取值；n ——地基变形计算深度范围内所划分的土层数(图 5．3．5)； p 0——相应于作用的准永久组合时基础底面处的附加压力(kPa)；E si ——基础底面下第 i 层土的压缩模量(MPa)，应取土的自重压力至土的自重压力与附加压力之和的压力段计算；z i 、z i-1——基础底面至第 i 层土、第 i-1 层土底面的距离(m)；a i 、a i-1——基础底面计算点至第 i 层土、第 i-1 层土底面范围内平均附加应力系数，可按本规范附录 K 采用。

向分层总和法计算基础中点最终沉降量案例分层总和法是一种常用的地基沉降计算方法，用于评估建筑物或结构物在不同地层中的沉降变形。

下面将通过一个案例来说明分层总和法的计算过程。

假设一些地基有3层土层，分别为上层A、中层B和下层C。

已知各层土层的厚度、压缩指数和应力增量。

要求计算在施工荷载作用下，地基的最终沉降量。

首先，我们需要了解各层土层的特性参数。

假设上层A的厚度为2m，压缩指数为0.2，应力增量为50kPa。

中层B的厚度为4m，压缩指数为0.3，应力增量为100kPa。

下层C的厚度为6m，压缩指数为0.4，应力增量为150kPa。

接下来，我们需要计算各层土层的压缩量。

根据分层总和法的计算公式，压缩量等于厚度乘以压缩指数。

所以，上层A的压缩量为2m*0.2=0.4m，中层B的压缩量为4m*0.3=1.2m，下层C的压缩量为6m*0.4=2.4m。

然后，我们需要计算各层土层的最终应力。

根据分层总和法的计算公式，最终应力等于施工前的初始应力加上应力增量。

上层A的最终应力为0+50kPa=50kPa，中层B的最终应力为0+100kPa=100kPa，下层C的最终应力为0+150kPa=150kPa。

接下来，我们需要计算各层土层的总压缩量。

总压缩量等于压缩量除以最终应力。

所以，上层A的总压缩量为0.4m/50kPa=0.008m，中层B的总压缩量为1.2m/100kPa=0.012m，下层C的总压缩量为2.4m/150kPa=0.016m。

最后，我们需要计算地基的最终沉降量。

最终沉降量等于各层土层的总压缩量之和。

所以，地基的最终沉降量为0.008m+0.012m+0.016m=0.036m。

综上所述，根据分层总和法的计算过程，我们得出了该地基在施工荷载作用下的最终沉降量为0.036m。

需要注意的是，这只是一个简单的案例，实际应用中可能存在更多的土层和复杂的土层特性，需要根据具体情况进行详细计算和分析。

YJK沉降计算的使⽤要点及案例YJK 基础沉降计算的使⽤要点及案例1 沉降计算的有关规范规定（1）沉降验算的规范规定问题1：哪些需要验算沉降《建筑地基基础设计规范》第 3.0.2 条规定“设计等级为甲级、⼄级的建筑物，均应按地基变形设计”，并规定六类情形下的丙类建筑物，“仍应作变形验算”。

是否需要进⾏基础沉降验算，软件不⾃动判断，由⽤户根据上述规范条件判断。

问题2：建筑物沉降验算满⾜要求的判断标准所谓地基变形验算，即要求地基的变形计算值在允许的范围内：≤[] （1）式中：[?]—地基的允许变形值，按《建筑地基基础设计规范》5.3.4 条取值。

《地基规范》表5.3.4 给出了建筑物的地基变形允许值，控制指标包括沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。

《桩基规范》表5.5.4 给出了建筑桩基沉降变形允许值，控制指标包括沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。

YJK 基础软件统⼀给出所有基础的沉降验算结果，见下图：沉降量应查看沉降等值线图，软件以等值线加数值的⽅式给出所有基础的沉降量计算结果。

注意两点：1）桩沉降是包括了⼟沉降及桩⾝压缩的总值；2）考虑⼟回弹再压缩情况（⼀般是基础埋深超过5 ⽶情况），沉降总值要查看【沉降+回弹再压缩变形等值线图】。

E 倾斜指基础倾斜⽅向两端点的沉降差与其距离的⽐值；局部倾斜指砌体承重结构沿纵向 6m ～10m 内基础两点的沉降差与其距离的⽐值。

所以对于沉降差、倾斜、局部倾斜结果，⽤户可以通过软件的【两点沉降差】来⾃⾏检查。

（2）沉降计算⽅法的规范规定《地基规范》第 5.3.5 条计算地基变形时，地基内的应⼒分布，可采⽤各向同性均质线性变形体理论。

其最终变形量可按下式进⾏计算：np - -s = ψ s ,= ψ ∑(z αi - z αi -1) s si i -1i =1 Esi式中：s ——地基最终变形量(mm)；s′——按分层总和法计算出的地基变形量(mm)；ψs ——沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料及经验确定，⽆地区经验时可根据变形计算深度范围内压缩模量的当量值(E s )、基底附加压⼒按表 5．3．5 取值；n ——地基变形计算深度范围内所划分的⼟层数(图 5．3．5)； p 0——相应于作⽤的准永久组合时基础底⾯处的附加压⼒(kPa)；E si ——基础底⾯下第 i 层⼟的压缩模量(MPa)，应取⼟的⾃重压⼒⾄⼟的⾃重压⼒与附加压⼒之和的压⼒段计算；z i 、z i-1——基础底⾯⾄第 i 层⼟、第 i-1 层⼟底⾯的距离(m)；a i 、a i-1——基础底⾯计算点⾄第 i 层⼟、第 i-1 层⼟底⾯范围内平均附加应⼒系数，可按本规范附录 K 采⽤。

3.1 某建筑场地的地层分布均匀，第一层杂填土厚1.5m，γ=17kN/m³，第二层粉质粘土厚4m，γ=19kN/m³，Gs=2.73，ω=31%，地下水位在地面下2m处；第三层淤泥质粘土厚8m，γ=18.3kN/m³，Gs=2.74，ω=41%；第四层粉土厚3m，γ=19.5kN/m³，Gs=2.72，ω=27%；第五层砂岩。

试计算各层交界处的竖向自重应力σcz，并绘出σcz沿深度分布图。

解；由题意已知h1=1.5m，γ1=17kN/m³；h2=4m，γ2=19kN/m³，G S2=2.73，ω2=31%；h3=8m；γ3=18.3kN/m³，Gs3=2.74，ω3=41%；h4=3m，γ4=19.5kN/m³，Gs4=2.72，ω4=27%.(1)求第一二层交界面处竖向自重应力σcz1σcz1=h1γ1=1.5*17=25.5kPa（2）求第二三层交界面处竖向自重应力σcz2已知地下水位在地面下2m处，则在2m处时σcz=σcz1+0.5*γ2=25.5+0.5*19=35kPa已知γw 即19=[2.73*(1+31%)/(1+e2)]*10 得出e2=0.88浮重度γ2’=[(G s2-1)/(1+e2)]1)/(1+0.88)]*10=9.19kN/m³σcz2=σcz+3.5γ2’=35+3.5*9.19=67.17kPa（3）求第三四层交界面处竖向自重应力σcz3已知γw 即18.3=[2.74*(1+41%)/(1+e3)]*10 得出e3=1.11浮重度γ3’=[(G s3-1)/(1+e3)]γw=[(2.74-1)/(1+1.11)]*10=8.25kN/m³σcz3=σcz2+h3γ3’=67.17+8*8.25=133.17kPa(4)求第四层底竖向自重应力σcz4已知γw 即19.5=[2.72*(1+27%)/(1+e4)]*10 得出e4=0.771浮重度γ4’=[(G s4-1)/(1+e4)]γw=[(2.72-1)/(1+0.771)]*10=9.71kN/m³Σcz4=σcz3+h4γ4’+（3.5+8+3）γw=133.17+3*9.71+（3.5+8+3）*10=307.3kPa σcz沿深度分布图如下3.2 某构筑物基础如图 3.31所示，在设计地面标高处作用有偏心荷载680KN, 偏心距有1.31m, 基础埋深为2m，底面尺寸为4m×2m, 试求基底平均压力Pk和边缘最大压力Pkmax, 并绘出沿偏心方向的基地压力分布图。

第二节地基沉降量计算
地基变形在其表面形成的垂直变形量称为建筑物的沉降量。

在外荷载作用下地基土层被压缩达到稳定时基础底面的沉降量称为地基最终沉降量。

一、分层总和法计算地基最终沉降量
二、《建筑地基基础设计规范》推荐的沉降计算法
【例题4－2】已知柱下单独方形基础，基础底面尺寸为2.5×2.5m，埋深2m，作用于基础上（设计地面标高处）的轴向荷载N=1250kN，有关地基勘察资料与基础剖面详见下图。

试用《规范》法计算基础中点最终沉降量。

解：按《建筑地基基础设计规范》计算，采用下式，计算结果详见下表。

按规范确定受压层下限，z n=2.5(2.5-0.4ln2.5)=5.3m；由于下面土层仍软弱，在
③层粘土底面以下取Δz厚度计算，根据表4-3的要求，取Δz=0.6m，则z n=7.6m，
计算得厚度Δz的沉降量为0.03cm，满足要求。

查表4-2得沉降计算经验系数ψs=1.17。

那么，最终沉降量为：。

第四章土的压缩性与基础的沉降【例4-1】有一矩形基础放置在均质粘性土层上,如图所示。

基础长度l=10m，宽度b=5m，埋置深度d=1.5m，其上作用着中心荷载P=10000kN。

地基土的天然湿重度为20kN/m3，土的压缩曲线如图所示。

若地下水位距基底2.5m，试求基础中心点的沉降量。

【解题思路】本例题是典型的利用现有地基沉降量计算规范法计算建筑物地基沉降的算例，在计算中主要把握好规范法计算各个步骤，计算公式应用正确。

具体步骤可以见教材说明。

【解答】（1）基底附加压力由l/b=10/5=2<10可知，属于空间问题，且为中心荷载，所以基底压力为基底净压力为（2）对地基分层因为是均质土，且地下水位在基底以下2.5m处，取分层厚度H i=2.5m。

（3）各分界层面的自重应力计算（注意：从地面算起）根据分界层面上自重应力，绘制自重应力分布曲线，如图所示。

（4）各分界层面的附加应力计算该基础为矩形，属空间问题，故应用“角点法”求解。

为此，通过中心点将基底划分为4块相等的计算面积，每块的长度l1=5m，宽度b1=2.5m。

中心点正好在4块计算面积的公共角点上，该点下任意深度z i处的附加应力为任一分块在该处引起的附加应力的4倍，计算结果如下表所示。

附加应力计算成果表位置z i z i/b l/b Kc00020.25001701 2.5 1.020.19991362 5.0 2.020.12028237.5 3.020.073250410.0 4.020.047432512.5 5.020.032822根据分界层面上附加应力，绘制附加应力分布曲线，如图所示。

（5）确定压缩层厚度从计算结果可知，在第4点处有，所以，取压缩层厚度为10m 。

（6）计算各分层的平均自重应力和平均附加应力 （7）初始孔隙比和压缩稳定后的孔隙比层 次平均自重应力（kPa）平均附加应力（kPa ）加荷后总的应力（kPa ） 初始孔隙比压缩稳定后的孔隙比Ⅰ551532080.9350.870Ⅱ941092030.9150.870Ⅲ 122 66 188 0.895 0.875 Ⅳ150411910.8850.873（8）计算地基的沉降量分别计算各分层的沉降量，然后累加即地基最终沉降量【例4-2】柱荷载F=1190kN ，基础埋深d=1.5m ，基础底面尺寸l×b＝4m×2m；地基土层如图所示，试用《地基规范》方法计算该基础的最终沉降量。