基础工程浅基础.pptx

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1、本章学习要点本章学习要点 本章将主要介绍浅基础的类型与适用 条件，浅基础的设计程序与方法。重点掌握：基础埋深确定原则；地基承载力的确定地基承载力的确定 基础底面积尺寸计算；第1页/共167页建筑物的安全建筑物的安全和正常使用和正常使用地基基础设计地基基础设计等级等级建筑场地和建筑场地和地基岩土条地基岩土条件件地基基础地基基础方案方案地基基础地基基础设计内容与设计内容与步骤步骤施工条件施工条件地基基础设地基基础设 计规定计规定荷载组合荷载组合规定规定地基基础类型第2页/共167页第3页/共167页浅基础设计方法常规设计法：把上部结构、基础和地基三者分离开来计算（见图21）。特点：满足了静力平衡条

2、件；忽略了地基、基础和上部结构三者之间受荷前后的变形连续性。最好：同时满足静力平衡和变形协调。适用条件：（1）沉降较小或均匀。（2）基础刚度较大。第4页/共167页地基基础设计原则 地基基础设计等级（p.9表2-1）甲级甲级 乙级乙级 丙级丙级 设计要求：承载力要求、变形要求。设计规范：建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（GB50007-2012GB50007-2012）第5页/共167页 设计方法：允许（容许）承载力设计方法允许（容许）承载力设计方法极限状态设计方法极限状态设计方法承载能力极限状态承载能力极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态地基设计结构设计 荷载规定：荷载荷载分类分

3、类永久荷载永久荷载可变荷载可变荷载偶然荷载（特殊荷载）：爆炸力、撞击力）偶然荷载（特殊荷载）：爆炸力、撞击力）第6页/共167页建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范（GB50009-2012GB50009-2012）荷载组合：基本组合基本组合标准组合标准组合准永久组合准永久组合 荷载取值：基础底面面积及埋深：正常使用极限状态、标准组合；地基变形：正常使用极限状态、准永久组合；地基稳定：承载力极限状态、基本组合；基础结构内力与强度：承载力极限状态、基本组合。基本组合值基本组合值=1.35=1.35标准组合值标准组合值第7页/共167页 地基基础设计原则：所有建筑物的地基计算应满足地基承载力要求；设计

4、等级为甲、乙级的建筑物，均应按地基变形设计；设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算，但如具有p.910所列的5种情况时，仍应进行变形验算；对于受较大水平荷载的高层建筑、建造在斜坡上的建筑、基坑等应进行稳定性验算；对于地下水位较浅、有上浮时应进行抗浮验算。第8页/共167页第一次作业：什么是荷载标准值、组合值、标准组合、准永久组合、基本组合？标准值 荷载的基本代表值，为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值(例如均值、众值、中值或某个分位值)。组合值 对可变荷载，使组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率，能与该荷载单独出现时的相应概率趋于一致的荷载值；或使组合后的结构具有统一规定的可靠指标的荷载值

5、。标准组合 正常使用极限状态计算时，采用标准值或组合值为荷载代表值的组合。准永久组合 正常使用极限状态计算时，对可变荷载采用准永久值为荷载代表值的组合。基本组合 承载能力极限状态计算时，永久作用和可变作用的组合。第9页/共167页扩展基础扩展基础刚性基础刚性基础柔性基础柔性基础联合基础联合基础条形基础条形基础箱形基础箱形基础独立基础独立基础筏板基础筏板基础十字交叉梁基十字交叉梁基础础壳体基础壳体基础按构造类型按构造类型2.2浅基础的类型第10页/共167页适用于多层民用建筑和轻型厂房，墙下条形基础和独立基础。适用于多层民用建筑和轻型厂房，墙下条形基础和独立基础。1.1.无筋扩展基础无筋扩展基础

6、(刚性基础）刚性基础）1 1）砌筑材料：砌筑材料：砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三和土。无需配置钢筋。灰土和三和土。无需配置钢筋。灰土和三和土。无需配置钢筋。灰土和三和土。无需配置钢筋。2 2）受力特点：）受力特点：抗压性能好，抗拉、抗剪能力差，抗压性能好，抗拉、抗剪能力差，抗压性能好，抗拉、抗剪能力差，抗压性能好，抗拉、抗剪能力差，挠曲变形小。挠曲变形小。挠曲变形小。挠曲变形小。3 3）结构特点：）结构特点：优点：稳定性好，施工方便，能承受优点：稳定性好，施工方便，能承受优点：稳定性好，施工方便，

7、能承受优点：稳定性好，施工方便，能承受较大荷载。较大荷载。较大荷载。较大荷载。缺点：自重大、对地基承载力要求高、缺点：自重大、对地基承载力要求高、缺点：自重大、对地基承载力要求高、缺点：自重大、对地基承载力要求高、不适于浅埋。不适于浅埋。不适于浅埋。不适于浅埋。4 4）构造：）构造：满足台阶宽高比允许值（满足台阶宽高比允许值（满足台阶宽高比允许值（满足台阶宽高比允许值（刚性角）刚性角）刚性角）刚性角）的的的的要求要求要求要求第11页/共167页用途：多用于低层建筑的墙下基础；用途：多用于低层建筑的墙下基础；在寒冷而又潮湿的地区采用不理想。在寒冷而又潮湿的地区采用不理想。优点：可就地取材，建筑方

8、便；优点：可就地取材，建筑方便；缺点：强度低且抗冻性差。缺点：强度低且抗冻性差。要求：砖强度要求：砖强度MU10，砂浆强度，砂浆强度M5；大放脚：砖基础剖面一般砌成阶梯形，大放脚：砖基础剖面一般砌成阶梯形，通常称为大放脚。通常称为大放脚。（1 1）砖基础）砖基础（2 2）毛石基础）毛石基础要求：强度等级要求：强度等级MU20的毛石，砂浆的毛石，砂浆强强 度度 M5砌筑而成。砌筑而成。优点：抗冻性比较好，在寒冷地区可用优点：抗冻性比较好，在寒冷地区可用于于 6层以上的建筑；层以上的建筑；毛石基础第12页/共167页（3 3）混凝土）混凝土(毛石混凝土毛石混凝土)基基础础混凝土基础：强度、耐久性和

9、抗冻性混凝土基础：强度、耐久性和抗冻性均均 比较好，其混凝土强度等级一般采用比较好，其混凝土强度等级一般采用C15C15，常用于较大的墙柱基础。，常用于较大的墙柱基础。毛石混凝土基础：为了节约混凝土用毛石混凝土基础：为了节约混凝土用量，可在混凝土内掺入量，可在混凝土内掺入15%15%25%25%（体积比）的毛石。（体积比）的毛石。（4 4）灰土基础）灰土基础特点：灰土基础造价低可节省材特点：灰土基础造价低可节省材料，多用于料，多用于5 5层以下的民用建筑。层以下的民用建筑。灰土：是用熟化石灰和粉土或黏灰土：是用熟化石灰和粉土或黏性土拌合而成。性土拌合而成。灰土或三合土基础第13页/共167页2

10、.钢筋混凝土扩展基础 钢筋混凝土扩展基础常简称为扩展基础，系指墙下钢筋混凝土条形基础和柱下钢筋混凝土独立基础。受力特点：抗弯、抗剪性能良好、有挠曲变形；耐久性与耐冻性好。结构特点：底板高度小，适应地基承载力低的地基条件。适用于宽基浅埋。（1）墙下墙下钢筋混凝土条形基础（图2-3）（2）柱下柱下钢筋混凝土独立基础（图2-4）第14页/共167页柱下独立基础 第15页/共167页3.3.联合基础联合基础联合基础主要指同列相邻二柱公共的钢筋混凝土基础，即双柱联合基础（图25），但其设计原则，可供其他型式的联合基础参考。第16页/共167页联合基础联合基础联合基础 第17页/共167页4 4 柱下条形

11、基础柱下条形基础当地基较为软弱、柱荷载或地基压缩性分布不均匀，以至于采用扩展基础可能产生较大的不均匀沉降时，常将同一方向（或同一轴线）上若干柱子的基础连成一体而形成柱下条形基础。（图26）特点：长度远大于宽度；纵向刚度大。第18页/共167页柱子基础顶下部受力钢筋翼板上部受力钢筋梁肋腰筋50ldldld应用条件：应用条件：当柱承受荷载较大而当柱承受荷载较大而地基土软弱，采用地基土软弱，采用柱柱下独立基础，基础底下独立基础，基础底面积大的几乎昏相连面积大的几乎昏相连接。接。在框架结构中采用。在框架结构中采用。第19页/共167页第20页/共167页第21页/共167页5 5 柱下交叉条形基础柱下

12、交叉条形基础柱下交叉条形基础（图27）。图28所示的连梁式交叉条形基础。应用条件：应用条件：对于荷载较大的高层建筑，如果地基软弱土且在两个方向分布不均，需对于荷载较大的高层建筑，如果地基软弱土且在两个方向分布不均，需要基础纵横两向都有一定的抗弯刚度来调整基础的不均匀沉降。要基础纵横两向都有一定的抗弯刚度来调整基础的不均匀沉降。第22页/共167页6 6 筏型基础筏型基础应用：当柱下交叉条形基础底面积占建筑平面面积的比例较大，或者建筑物在使用上有要求时，可以在建筑物的柱、墙下方做成一块满堂的基础，即筏型（片筏）基础；或相邻基础距离很小，或设置地下室时，可把基础底板做成一个整体的等厚度的钢筋混凝土

13、板，形成无梁式筏形基础。优点：筏型基础由于其底面积大，故可减小基底压力，同时也可提高地基土的承载力，并能更有效的增强基础的整体性，调整不均匀沉降。第23页/共167页柱下筏形基础分为平板式和梁板式两种类型平板式筏板基础的厚度不应小于400mm，一般0.52.5m。其特点是施工方便、建造快，但混凝土用量大。当柱荷载较大时，可将柱位下板厚局部加大或设柱墩。若柱距较大，为了减小板厚，可在柱轴两个方向设置肋梁，形成梁板式筏形基础。第24页/共167页第25页/共167页7.7.箱形基础箱形基础概念：当柱荷载很大，地基又特软弱，基础可作成由钢筋混凝土底板、顶板、侧墙及纵横墙组成箱形基础（图210）。优点

14、：整体性好；基础刚度大，抵抗不均匀沉降；抗震性能好，多用于高层建筑。第26页/共167页8.8.壳体基础壳体基础为了发挥混凝土抗压性能好的特性，可将基础型式做成壳体。常见的壳体基础形式有三种（见图211）。优点：材料省、造价低。据统计，中小型筒形构筑物的壳体基础，可比一般梁、板式的钢筋混凝土基础少用混凝土30%50%，节约钢筋30以上。适用：水塔、烟囱、料仓和中小型高炉等高耸的构筑物的基础。第27页/共167页2.3 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择（简称埋深）是指基础底面至天然地面的距离。主要影响因素基础埋深选择的原则：在满足承载力和变形要求的条件下尽量浅埋与建筑物有关的条件工程地质条件

15、水文地质条件地基冻融条件场地环境条件第28页/共167页与建筑物有关的条件建筑功能：地下室布置、半埋式结构等；基础埋深不同时：主楼与裙房，高度不同，分期施工设置后浇带；台阶式相连,如山坡上的房屋。荷载效应：上部荷载大小、抗震要求、上拔荷载、动荷载（避免饱和和疏松的细砂土层）；p16 设备条件：地下管线、水道、隧道等。第29页/共167页工程地质条件条形基础 3b独立基础 1.5b且 5m（二层以下民用建筑除外）主要受力层深度：主要受力层深度：FdG主要受力层持力层（受力层）下卧层第30页/共167页只有低层房屋可用，否则处理h1 5m桩基或处理；软土硬土 I II III IV硬土软土h1在满

16、足其他要求下尽量浅埋硬土软土尽量宽基浅埋。但是如h h1 1太小就为IIIIh1第31页/共167页 当地基持力层顶面倾斜时，同一建筑物的基础可以采用不同的埋深。为保证基础的整体性，墙下无筋基础应沿倾斜方向做成台阶形，并由深到浅逐渐过度。台阶的做法见（图212）第32页/共167页水文地质条件尽量在地下水位以上，否则开挖降水费用大；有承压水时，防止承压水顶破基底。安全系数：K1.1（基础平面尺寸大时）第33页/共167页地基冻融条件 冻土 多年冻土（冻结时间 3年）；季节性冻土 发生冻胀的条件：（1 1）土的条件 一般是细颗粒土（2 2）温度条件 低于冻结温度（3 3）水力条件 含水量，具有开

17、放性条件，如粉土冻胀最严重外因外因内因内因土的冻胀性第34页/共167页季节性季节性冻土在冻土在冻融过冻融过程中程中使土的强使土的强度度降低，压降低，压缩缩性增大性增大反复产生冻胀和融陷反复产生冻胀和融陷 作用在基础上的冻涨力作用在基础上的冻涨力FTTTTPG冻结深度基础当基础位于冻胀区内时，当基础位于冻胀区内时，基础上作用有图中所示力：基础上作用有图中所示力：如果荷载如果荷载F F和基础自重和基础自重G G足以平衡足以平衡冻胀力冻胀力p p 基础受冻胀力的作用而上抬基础受冻胀力的作用而上抬温度升高温度升高p p消失基础消失基础产生下沉产生下沉 融 陷 和 上 抬 不 均匀建筑产生方向相反、相

18、互交叉的裂缝建筑产生方向相反、相互交叉的裂缝第35页/共167页 土的冻胀性：衡量指标冻胀性分类平均冻胀率：不冻胀不冻胀 1%弱冻胀弱冻胀 1%3.5%冻胀冻胀 3.5%6%强冻胀强冻胀 6%12%注意：碎石、砂等里面粒径小于0.075mm的颗粒含量太高也会导致冻胀第36页/共167页考虑冻胀的基础埋深：dmin zd-hmaxz zd d：设计冻深h hmaxmax：容许残留冻土层最大厚度zd=z0 zs zw ze标准冻深土类别冻胀性环境影响系数标准冻深 z z0 0 北 京 0.80.81.0m1.0m哈尔滨 2.0m2.0m满洲里 2.8m2.8m 10年的实测最大冻深平均值第37页/

19、共167页场地环境条件基础埋深不宜小于0.5m，基础顶面应至少低于设计地面0.1m。新基础的埋深不宜超过原有基础的底面，否则应保持一定的净距。如图214所示。在河流等水体旁，如桥梁基础底面应位于冲刷线以下。不能满足以上条件时，进行支护，严格控制水平位移。第38页/共167页工程背景工程背景 1.建筑物地基承载力问题 基础下的地基土体产生整体滑动或因局部剪切破坏而导致过大的地基变形甚至倾覆。1.建筑物地基承载力问题(图1)第39页/共167页 建筑物地基承载力问题(图2)第40页/共167页 建筑物地基承载力问题(图4)第41页/共167页2.构筑物环境的安全性问题即土压力问题 挡土墙、基坑等工

20、程中，墙后土体强度破坏将造成过大的侧向土压力，导致墙体滑动、倾覆或支护结构破坏事故。2.构筑物环境的安全性问题即土压力问题第42页/共167页 3.土工构筑物的稳定性问题3.土工构筑物的稳定性问题 土坝、路堤等填方边坡以及天然土坡等，在超载、渗流乃至暴雨作用下引起土体强度破坏后将产生整体失稳边坡滑坡等事故。第43页/共167页 20062006年年年年3 3月月月月2727日日日日下下下下午午午午4 4时时时时4545分分分分，太太太太原原原原到到到到旧旧旧旧关关关关高高高高速速速速公公公公路路路路寿寿寿寿阳阳阳阳段段段段发发发发生生生生严严严严重重重重塌塌塌塌陷陷陷陷，路路路路面面面面整整整

21、整体体体体沉沉沉沉陷陷陷陷，路路路路基基基基向向向向外外外外滑滑滑滑移移移移，塌塌塌塌陷陷陷陷处处处处长长长长130130米米米米，宽宽宽宽1212米米米米，深深深深8.58.5米米米米，所所所所幸幸幸幸没没没没有有有有发生交通事故，未造成人员伤亡。发生交通事故，未造成人员伤亡。发生交通事故，未造成人员伤亡。发生交通事故，未造成人员伤亡。专家勘察后，专家勘察后，专家勘察后，专家勘察后，初步确定此地段原是旧河槽，底层土壤渗水液化造成塌陷初步确定此地段原是旧河槽，底层土壤渗水液化造成塌陷初步确定此地段原是旧河槽，底层土壤渗水液化造成塌陷初步确定此地段原是旧河槽，底层土壤渗水液化造成塌陷。石太高速寿

22、阳段塌陷现场严重200620062006年年年年年年030303月月月月月月303030日星期四日星期四日星期四日星期四日星期四日星期四 央视央视央视央视央视央视焦点访谈焦点访谈焦点访谈焦点访谈焦点访谈焦点访谈 第44页/共167页石太高速寿阳段塌陷现场严重石太高速公路寿阳段塌陷现场（石太高速公路寿阳段塌陷现场（石太高速公路寿阳段塌陷现场（石太高速公路寿阳段塌陷现场（石太高速公路寿阳段塌陷现场（石太高速公路寿阳段塌陷现场（333月月月月月月282828日摄）。日摄）。日摄）。日摄）。日摄）。日摄）。200620062006年年年年年年030303月月月月月月303030日星期四日星期四日星期四

23、日星期四日星期四日星期四 央视央视央视央视央视央视焦点访谈焦点访谈焦点访谈焦点访谈焦点访谈焦点访谈 第45页/共167页石太高速寿阳段塌陷现场严重石太高速公路寿阳段塌陷现场石太高速公路寿阳段塌陷现场石太高速公路寿阳段塌陷现场石太高速公路寿阳段塌陷现场石太高速公路寿阳段塌陷现场石太高速公路寿阳段塌陷现场（333月月月月月月282828日摄）。日摄）。日摄）。日摄）。日摄）。日摄）。333月月月月月月282828日，公路勘察人员在日，公路勘察人员在日，公路勘察人员在日，公路勘察人员在日，公路勘察人员在日，公路勘察人员在查看石太高速公路寿阳段查看石太高速公路寿阳段查看石太高速公路寿阳段查看石太高速公

24、路寿阳段查看石太高速公路寿阳段查看石太高速公路寿阳段塌陷后的裂缝。塌陷后的裂缝。塌陷后的裂缝。塌陷后的裂缝。塌陷后的裂缝。塌陷后的裂缝。200620062006年年年年年年030303月月月月月月303030日星期四日星期四日星期四日星期四日星期四日星期四 央视央视央视央视央视央视焦点访谈焦点访谈焦点访谈焦点访谈焦点访谈焦点访谈 第46页/共167页1940年在软粘土地基上的某水泥仓的倾覆年在软粘土地基上的某水泥仓的倾覆第47页/共167页2.4 浅基础的地基承载力 地基承载力：地基土层单位面积所能承受的具有一定可靠度的最大荷载；地基承载力特征值：满足建筑物正常使用极限状态下的地基土承载力；决

25、定地基土承载力的两个条件：具有一定的强度安全储备；地基变形不大于相应的允许值。地基承载力取值与地基允许变形的取值有关第48页/共167页地基承载力特征值的确定 确定地基承载力特征值的方法主要有四类：必要时采用多种方法综合确定。根据土的强度理论计算确定；按静载荷试验方法确定；根据规范表格确定；根据相邻条件相似的建筑物经验确定。GBJ7-89 GBJ7-89 规范：规范：推荐查表方法GB50007-2002/2012GB50007-2002/2012 规范：规范：取消了相关表格第49页/共167页 根据土的强度理论计算确定 地基极限承载力理论公式：规范推荐的理论公式：以临界荷载P1/4为理论基础大

26、于6m，按6m计算对于砂土，小于3m按3m计算饱和粘土短期承载力：fa=3.14cu+md地基与基础底面宽度无关对于实体基础，通过增大基础埋深提高承载力不明显。第50页/共167页 按静载荷试验方法确定 载荷试验装置静载荷试验装置静载荷试验装置静载荷试验装置荷 载试坑支墩次梁主梁承压板千斤顶百分表第51页/共167页静载荷试验装置第52页/共167页 试验ps曲线及地基承载力特征值 fak低压缩性土 高压缩性土 u ps 曲线为“陡降型”；v 一般取“比例界限荷载 p1”作为地基承载力特征值；w 对于“脆性破坏”地基，当pu3m，基础埋深d0.5m的基础，地基承载力特征值按下式进行修正：试验或

27、查表得到的承载力特征值b6m，按6m计算第56页/共167页基础埋深d一般按室外地面考虑；在填方整平地区，可从填土地面开始算起；有地下室时，采用箱基或筏基时，基础埋深按室外地面开始算起；采用独立基础或条形基础时，基础埋深从室内地面开始算起。第57页/共167页提问：1）水有没有承载力？2）喜马拉雅山高8848m，底下的地基承载力够不？第58页/共167页21 某场地地表土层为中砂，厚度2m，18.7kN/m3，N=13；中砂层之下为粉质粘土，18.2kN/m3，sat19.1kN/m3，抗剪强度指标标准值k21，ck10kPa，地下水位在地表下2.1m处。若修建的基础底 面尺寸为2m2.8m，

28、试确定基础埋深为2.1m和深度为1m 时持力层的承载力特征值。第59页/共167页解：（1）基础埋深为1m 此时地基持力层为中砂，N=13,查表得到因为埋深d1m0.5m，故还需对 进行修正。查表23，得承载力修正系数 b3.0，d4.4，代入式215，得修正后的地基承载力特征值为：2223.018.7(33)4.418.7(10.5)=263kPa第60页/共167页（2）基础埋深为2.1m 此时地基持力层为粉质粘土，根据题给条件，可以采用规范推荐的理论公式来确定地基承载力特征值。由k21查规范表，得Mb0.56，Md3.25，Mc5.85，因基底与地下水位平齐，故取有效重度1，即 1sat

29、w19.1109.1kPa 此外 m(18.72+18.20.1)/2.118.7kN/m3按照公式29，地基承载力特征值为 0.569.12+3.2518.72.1+5.8510 =196kPa 理论计算结果，不再修正第61页/共167页 地基变形验算 满足地基承载力条件，可以确保地基不发生因强度不足引起的剪切破坏，但不一定保证地基变形也满足要求。如果地基变形超出了允许的范围，就必须降低地基承载力特征值，以保证建筑物的正常使用和安全可靠。地基特征变形 对于基础设计，应控制对基础不利的沉降形式地基的特征变形，使之不会导致建筑物开裂损坏而有损其使用条件和外观。不同的建筑物，其结构类型，整体刚度，

30、使用要求等都不相同。由于地基变形对建筑物产生的影响程度也不相同。对于不同的建筑物，都可以通过控制某个地基特征变形值，来保证建筑物的正常使用。第62页/共167页地基变形特征值沉降量沉降差倾斜局部倾斜第63页/共167页 地基变形特征值验算 地基特征变形验算的计算公式：ssss 对于不同的建筑物，规范提出了相应的地基变形允许值 s（p.26表2-6）；地基特征变形值 s，可按土力学中的分层总和法或规范提供的方法进行计算，计算时要注意上部荷载应按长期效应组合（不计入风荷载和地震荷载）的荷载标准值进行计算；地基变形不满足要求时，可通过调整基础底面尺寸或埋深、或其他措施将小变形，以满足要求。第64页/

31、共167页地基最终沉降量的计算地基最终沉降量的计算最终沉降量最终沉降量S：t t时地基最终沉降稳定以后的时地基最终沉降稳定以后的最大沉降量，不考虑沉降过程。最大沉降量，不考虑沉降过程。不可压缩层不可压缩层可压缩层可压缩层z=pp地基表面的竖向变形，称为地基沉降，或基础沉降。地基表面的竖向变形，称为地基沉降，或基础沉降。第65页/共167页1 1、基本假定和基本原理、基本假定和基本原理理论上不够完备，缺乏统一理论；理论上不够完备，缺乏统一理论；单向压缩分层总和法是一个半经验性方法单向压缩分层总和法是一个半经验性方法。一、地基最终沉降量分层总和法一、地基最终沉降量分层总和法（a a）假设基底压力为

32、线性分布）假设基底压力为线性分布 ，认为土质是均匀的，认为土质是均匀的（b b）采用基础中心点下附加应力为计算依据）采用基础中心点下附加应力为计算依据（c c）不考虑土的侧向变形，因压缩性指标是在侧限条件下测定的）不考虑土的侧向变形，因压缩性指标是在侧限条件下测定的 （d d）地基最终沉降量等于各层土沉降量之和地基最终沉降量等于各层土沉降量之和：si第第i层土的层土的沉降量沉降量第66页/共167页2 2、计算公式：、计算公式：最终沉降量最终沉降量：各分层沉降量各分层沉降量：e1i由第由第i层的自重应力均值从土的压缩曲线上得到的相应层的自重应力均值从土的压缩曲线上得到的相应孔隙比孔隙比 e2i

33、由第由第i层的自重应力均值与附加应力均值之和从土的压层的自重应力均值与附加应力均值之和从土的压缩曲线上得到的相应孔隙比缩曲线上得到的相应孔隙比Esi第第i i分层土的压缩模量；分层土的压缩模量；zi第第i层土上下层面所受附加应力的平均值层土上下层面所受附加应力的平均值第67页/共167页如果建筑物均匀下沉，那么即使沉降量较大，也不会对结构本身造成损坏，但可能会影响到建筑物的正常使用。砌体承重结构对地基的不均匀沉降是很敏感的。框架结构和单层排架结构主要因相邻柱基的沉降差使构件受剪扭曲而损坏。高耸结构和高层建筑的整体刚度很大，可近似为刚性结构，其地基变形应由建筑物的整体倾斜控制。目前的地基沉降计算

34、方法还比较粗糙，因此，对于重要的或体型复杂的建筑物，或使用上对不均匀沉降有严格要求的建筑物，应进行系统的地基沉降观测。第68页/共167页2.5 基础底面尺寸的确定 1按地基持力层承载力计算基础底面尺寸 2地基软弱下卧层承载力验算 3按允许沉降差调整基础底面尺寸 4、地基稳定性验算第69页/共167页1.按地基持力层承载力计算基础底面尺寸FkdGk持力层 中心荷载作用 持力层承载力要求：基底压力Fk：上部荷载标准值；Gk：基础自重及填土重量第70页/共167页 基础及填土自重或：d：基础平均埋深；G=20kN/m3。基础底面面积A(独立基础)(方形基础)(条形基础)第71页/共167页 基础底

35、面面积确定步骤计算确定基础底面面积A根据A确定基础底面尺寸b3m?确定基础底面尺寸 l、b暂不考虑宽度修正 中心荷载常用方形基础；矩形基础的长宽比一般取12。是否修正第72页/共167页（例题2-2）某粘性土重度为18.2KN/m3，孔隙比0.7,液性指数=0.75,地基承载力特征值为220KPa。现修建一外柱基础，作用在基础顶面的轴心荷载830KN,基础埋深（自室外地面起算）为1.0m,室内地面高出室外地面0.3m,试确定方形基础底面宽度。第73页/共167页 根据地基沉降计算的弹性力学公式，均质地基沉降量：基底平均附加压力：如近似认为：，则基底平均净反力地基沉降量反比于基础底面尺寸 l第7

36、4页/共167页偏心荷载作用对于静载或规范确定的地基承载力，除应满足式 的要求外，尚应满足以下附加条件：对常见的单向偏心矩形基础,当偏心距eL/6时,基底最大压力可按下式计算:为了保证基础不致过分倾斜,通常还要求偏心距应满足下列条件:eL/6 (2-24)（221）其中 (2-22)(2-23)第75页/共167页基础设计步骤：确定矩形基础底面尺寸时,为了同时满足式(2-16)、(221)和（224）的条件，一般可按下述步骤进行：1、进行深度修正，初步确定修正后的地基承载力特征值。2、根据荷载偏心情况，将按轴心荷载作用计算得到的基底面积增大1040，3、选取基底边长与短边比值 第76页/共16

37、7页4、考虑是否应对地基承载力进行宽度修正。如需要，在承载力修正后，重复上述2、3两个步骤，使所取宽度前后一致。5、计算偏心矩和基底最大压力，并计算是否满足式(221)和（224）的要求。6、若边长与短边取值不适当（太大或太小），可调整尺寸再进行验算，如此反复一二次，便可定出合适的尺寸。第77页/共167页【例题2-3】同例题22，但作用在基础顶面处的荷载还有力矩20KN.m和水平荷载20KN(见附图)，试确定矩形基础底面尺寸。第78页/共167页第79页/共167页第80页/共167页第81页/共167页第82页/共167页第83页/共167页地基软弱下层承载力验算第84页/共167页第85

38、页/共167页第86页/共167页第87页/共167页按允许沉降差调整基础底面尺寸第88页/共167页第89页/共167页第90页/共167页 基础底面尺寸的调整 地基柔度系数的概念Fk=1k 基础j 基础jkjk：地基柔度系数沉降发生位置荷载作用位置均质地基弹性力学公式分层地基分层总和法第91页/共167页 根据沉降差调整基础底面尺寸两相邻基础沉降差（假定两相邻基础的基底压力相同，都等于 p=fa）：增大 k 基础底板面积 Ak k 基础基底压力 计算 k 基础新的柔度系数柔度系数改变基底尺寸改变后的沉降差，按允许沉降差进行调整。第92页/共167页因 都是未知的，为简化计算，假定：近似认为

39、 k 基础尺寸调整后只对自身沉降产生影响，对相邻基础的沉降没有影响。基底尺寸修正后可以满足允许沉降差的柔度系数根据上述确定的柔度系数 ，即可进一步确定需要调整的基底尺寸（地基按均质地基考虑）：Fk=1第93页/共167页 考虑相邻基础的影响第94页/共167页第95页/共167页第96页/共167页第97页/共167页 基本概念 对于经常承受较大水平作用力或位于河岸、斜坡区域的基础，除了满足承载力及变形条件外，还需要检算地基和基础的整体稳定性。PhPv地基稳定性验算第98页/共167页 地基稳定性验算的基本内容 地基基础可能发生的稳定性问题有3种类型：基础沿基底发生水平滑移基础绕其一侧发生倾覆

40、地基内部发生整体剪切破坏 地基抗水平滑移的稳定性检算 对于承受水平力相对较大的基础应考虑验算其抗滑移的稳定性（主要是挡墙的基础），检算采用安全系数法：第99页/共167页 基础的抗倾覆稳定性检算 对于承受较大力矩的基础应考虑检算其抗倾覆的稳定性（主要是挡墙的基础），检算采用安全系数法：地基的整体滑移稳定性检算 当地基承受较大水平荷载，地基内部存在明显软弱的土层时，有必要进行本项检算。验算方法可采用土力学中的圆弧滑面法。第100页/共167页 当建筑物较小且位于稳定土坡的坡顶上时，也可通过下列条件来控制其稳定性。当基础底面长不大于3m，基础的位置应满足下列条件条形基础矩形基础不满足上述条件时，应

41、采用圆弧滑面法进行稳定性检算。第101页/共167页2.6 扩展基础设计 1无筋扩展基础设计 2墙下钢筋混凝土条形基础设计 3柱下钢筋混凝土独立基础设计第102页/共167页1.无筋扩展基础设计 刚性扩散角的概念 刚性扩展基础常用抗压强度远大于抗拉、抗剪强度的材料构筑，基础设计时必须控制基础截面的拉应力与剪应力不超过基础材料的抗拉、抗剪强度。由于无筋扩展常做成台阶状，为保证控制截面的强度条件得到满足，一般可以通过控制台阶的宽高比来实现。满足截面抗拉、抗剪强度的极限宽高比可以根据不用材料的刚性扩散角确定。第103页/共167页刚性基础受力破坏图第104页/共167页第105页/共167页 无筋扩

42、展基础的断面设计台阶宽高比：1:1.0 1:2.0F bth0根据刚性扩散角要求确定台阶的宽高比不同材料的宽高比要求见p.4041表2-9满足宽高比要求的无筋扩展基础不需要进行强度验算。第106页/共167页刚性基础构造第107页/共167页刚性基础断面设计第108页/共167页F F F F 安全不安全安全浪费第109页/共167页一层台阶两层台阶锥形断面 不同材料，可采用不同的宽高比；不同材料间承压强度的验算。第110页/共167页 无筋扩展基础设计的步骤：刚性基础可按下列步骤进行结构设计：u 选择基础的材料和立面形式；v 选择地基持力层并决定基础的埋置深度；w 计算基础底面积并决定其尺寸

43、（循环试算）；x 必要时计算地基基础的稳定性和沉降；y 检算基础的刚性角或台阶的宽高比；z 决定基础的细部尺寸并绘制结构图。第111页/共167页 题题目目 某某承承重重砖砖墙墙厚厚370mm，传传至至基基础础正正负负零零标标高高处处的的轴轴向向压压力力为为Fk=200kN/m，已已知知地地基基为为均均匀匀的的粉粉质质粘粘土土，天天然然重重度度为为 =17.5kN/m3，孔孔隙隙比比及及液液性性指指数数均均为为0.75，由由静静载载试试验验确确定定的的地地基承载力特征值为：基承载力特征值为：fak=150kPa，试完成该基础的结构设计。，试完成该基础的结构设计。解：根据已知条件按前述步骤进行设

44、计。解：根据已知条件按前述步骤进行设计。1）选择）选择C15素混凝土为基础的材料，立面形式待定；素混凝土为基础的材料，立面形式待定；2）地地基基单单一一，地地基基持持力力层层为为粉粉质质粘粘土土，初初步步决决定定基基础础的的埋埋置置深度为深度为1.5m；例题：刚性基础设计例题：刚性基础设计第112页/共167页 3）计算基础底面积并决定其尺寸）计算基础底面积并决定其尺寸 考考虑虑对对fak作作深深度度修修正正后后代代替替fa使使用用。由由题题给给条条件件查查表表2-3，得得深度修正系数深度修正系数 d=1.6，由公式（，由公式（2-15）算得：）算得：取取b=1.4m 2.5m时的钢筋布置第1

45、20页/共167页 结构设计 基本原则 一般沿基础长度取1m作为计算区段；基础底板的高度应满足抗剪要求；基础底板的配筋应按抗弯计算确定；确定基础底面积时不应重复计算纵横基础交接处面积。第121页/共167页 轴心荷载作用 基础高度验算b1b因基础底板内不配箍筋和弯起钢筋，由地基反力所产生的剪力由混凝土承担，因此底板高度由混凝土的受剪承载力控制：pj：地基净反力；F：荷载设计值；b1：计算截面的挑出长度；（墙体：混凝土、砖）见p.43说明 基础底板配筋受力钢筋第122页/共167页 偏心荷载作用墙下条形基础的验算截面第123页/共167页b1bpjPjmax基础边缘处最大净反力设计值：内力计算及

46、底板高度校核受力钢筋第124页/共167页3.柱下钢筋混凝土独立基础设计 构造要求：除应满足上述墙下钢筋混凝土条形基础的要求外，对于柱下独立基础，还需要满足以下要求：阶梯形基础每阶高度300500mm；锥形基础边缘高度不小于200mm，锥面坡度1：3，顶部每边沿柱边放出50mm；底板受力钢筋根据底板内力按双向配置；现浇柱纵向钢筋的预留插筋构造及布置要求见p.45说明，预制柱杯口基础的构造见规范说明。第125页/共167页柱下独立基础的构造bb第126页/共167页 结构设计 基本原则 基础底板的高度应满足底板抗冲切承载力要求；基础底板的配筋应按抗弯计算确定；当采用钢筋混凝土柱时，尚应检算基础与

47、柱连接处的强度（按局部承压强度进行验算）。第127页/共167页 轴心荷载作用 基础高度验算冲切 独立扩展基础如高度不足容易产生冲切破坏，破坏的特征是沿柱边或台阶边缘产生近似于45的张拉裂缝，最后形成冲切破坏锥体。柱下独立扩展基础要求冲切破坏面以外的地基净反力产生的冲切力小于基础相应破坏面（破坏角锥体表面）上的混凝土抗冲切能力，矩形基础一般沿柱短边一侧先发生冲切破坏。计算的关键是确定冲切力和冲切破坏面的几何特征。第128页/共167页h0h0h0bbbbclac柱下独立基础的抗冲切承载力应满足下列公式：截面高度影响系数 bbc+2h0（冲切破坏锥体位于基础底面以内）第129页/共167页 bb

48、c+2h0（冲切破坏锥体位于基础底面以外）h0h0bcblh0第130页/共167页 对于阶梯形基础，除对柱边进行冲切验算外，还应对台阶的变阶处进行冲切验算，验算时只要将前述冲切验算公式中的柱边尺寸ac、bc分别换成台阶的尺寸；当基础底面全部落在45度冲切破坏锥体范围以内，底板成为刚性基础，不需要进行冲切验算。h0h0h0bbbbtl第131页/共167页 基础底板配筋 在地基净反力作用下，底板沿柱边向上弯曲，其破坏特征是裂缝沿柱角到底板角将底板分裂成4块梯形面积。在轴心荷载作用下，当基础台阶的宽高比2.5，截面弯矩：bcbacl阶梯形基础底板配筋，需要计算变阶处的弯矩及钢筋用量，将台阶尺寸代

49、替柱尺寸进行计算，比较后按大值进行配筋。第132页/共167页 偏心荷载作用（单向偏心）基础高度验算当荷载偏心距el/6时，基底净反力设计值：求出基底最大净反力pjmax后，按轴心荷载同样的公式与方法进行基础底板高度验算，只是将原公式中的pj用pjmax代替（近视处理，偏于安全）。h0pjmax第133页/共167页bcbacla1lbpjmaxpjminpjI 基础底板配筋 对于单向偏心，且偏心距el/6的柱下独立矩形基础，弯矩计算的一般式（任意截面）：b第134页/共167页计算柱边截面的弯矩时，取：计算变阶处截面弯矩时，只要将相应的l、b用台阶尺寸代入计算即可。计算出控制弯矩后，即可分别

50、对基础的两个方向配置钢筋，配筋时应满足相应的构造要求（直径、钢筋规格、间距布置等），同时应将主要受力方向的钢筋布置在下层。第135页/共167页例例题题：某某柱柱下下独独立立基基础础，根根据据地地基基计计算算已已确确定定基基础础底底面面尺尺寸寸为为3.0m2.2m，上上 部部 结结 构构 传传 来来 的的 荷荷 载载 设设 计计 值值 为为：F=750kN，M=110kN-m。柱截面尺寸。柱截面尺寸0.4m0.4m。试进行基础结构设计。试进行基础结构设计。解解：根据已知条件按前述步骤进行设计。根据已知条件按前述步骤进行设计。1）基础材料选择）基础材料选择C20混凝土和混凝土和I级钢筋，立面形式