第7章天然地基上浅基础.ppt

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1、浅基础设计,地基基础设计方案： 天然地基上浅基础 天然地基上深基础 人工地基上浅基础,？人工地基上深基础,地基：支撑基础的土体或岩体称为地基。 基础:是连接上部结构与地基之间的过度结构,起承上启下的作用. 地基可分为天然地基和人工地基。 基础可分为浅基础和深基础。,浅基础设计,基本概念,天然地基：未经人工处理就可以满足设计要求的地基称为天然地基。 浅基础： (1)指一般埋深小于5m，不需要专门的施工机械施工。 (2)不考虑侧面摩擦力，只考虑基础底面以下土的承载力的基础。,天然地基上的浅基础 由于埋深浅，施工方便，技术简单，造价经济，是设计人员首先考虑的基础形式。,浅基础示意图,浅基础指一般埋深

2、小于5m，不需要专门的施工机械施工，只考虑基础底面以下土的承载力的基础。,F,Qc,Qs,上部结构,桩群,承台,群桩基础,桩基础示意图,深基础：,深基础：将荷载传递到下部好土层,承载力高。 新加坡发展银行,四墩, 每墩直径7.3m,大直径钻孔桩,风化砂岩及粉砂岩,部分风化及未风化泥岩,人工地基：如果地基软弱，承载力不能满足设计要求，则需要对地基进行加固处理（例如换填垫层、排水固结等），称为人工地基。,7.1.1 地基基础设计等级,02规范：根据地基复杂程度,建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度,将地基基础设计分为三个设计等级,设计时应根据具体情况按表选用

3、。,7.1.2 地基与基础设计规定 7.1.2.1 地基基础的设计原则,地基应具有足够的强度。因此，在防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性方面，应具有足够的安全度，满足承载力要求。 地基不发生过大的变形。控制地基的变形，使之不超过建筑物的地基变形允许值。 地基与基础的整体稳定有足够保证。 基础要有足够的强度、刚度和耐久性。,7.1.2.2 地基基础的设计规范,建筑地基基础设计规范，GB 50007-2002 (1)地基承载力必须计算 (2)甲级、乙级必须计算地基变形 (3)丙级一般不计算地基变形 (4)稳定性计算（水平荷载较大、基坑工程） (5)抗浮计算（地下水埋藏较浅、建筑地下室或地下构筑物存在

4、上浮问题）,1) 荷载种类：,永久荷载（恒荷载） ： （1）不随时间变化(自重）；（2）变化与均值比可忽略（设备）；（3）单调变化并趋于极值（正常水压力）：结构及基础自重、固定设备重量、土压力、正常稳定水位的水压力 可变荷载（活荷载1） ：变化与均值比不可忽略：屋面、楼面、吊车、雪、风荷载 偶然荷载（特殊荷载、活荷载2） ：在结构使用期间不一定出现，一旦出现其值很大，持续时间很短：地震、撞击、爆炸。,7.1.3 基础设计的荷载计算,2)荷载的代表值,(1)标准值（characteristic value）：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，中值或某个分位值）。

5、 (2)荷载设计值（design value of load） 为荷载代表值与荷载分项系数的乘积。,荷载S代表值分项系数（大于1） 抗力R代表值/分项系数（大于1）,荷载规范中给出4种代表值：标准值、组合值、准永久值。,结构构件或材料承受作用效应的能力。,抗力：结构构件或材料承受作用效应的能力。,F M,F,F H,F M,H,3)基础上荷载及荷载效应,上部结构F、M、H：结构自重 屋面荷载 楼面荷载 活荷载 基础自重G：设计地面高程（内外地面平均值）,荷载效应：指在一定的外荷载作用下，在一定设计对象中的作用：轴力、水平力、力矩,4) 荷载组合：按极限状态设计时，为保证结构的可靠性对于同时出现

6、的各种荷载设计值的规定。,基本组合：承载能力极限状态设计时，永久作用与可变作用的组合；（分项系数） 偶然组合：承载能力极限状态设计时，（永久作用）（可变作用）（一个偶然作用）的组合；（大于基本组合） 标准组合：正常使用极限状态设计时，采用标准值，（或组合值）为荷载代表的组合； 准永久组合：正常使用极限状态设计时，对于可变荷载，采用准永久值为荷载代表的组合.,民用建筑楼面均布活荷载的各种代表值,分项系数,建筑结构荷载规范 GB 50009-2001，3.2.5条，规定： 1、永久荷载： 1）对结构不利时，1.2（可变荷载控制）；1.35 （永久荷载控制）； 2）对结构有利时，一般取1。 2、可变

7、荷载：一般取1.4。,规范GB50007-2002中的规定,（一）按地基承载力确定基础底面积及埋深，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合 。承载力采用特征值。,组合值系数c,（二）计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下的荷载效应的准永久组合。不应计入风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值。,准永久值系数q,（三）在确定基础或承台高度、支挡结构高度、计算它们的内力、确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，采用承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。,（四）计算挡土墙、地基或斜坡稳定及滑坡推

8、力时，荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分项系数均为1：,组合值系数c,7.1.3浅基础设计 内容与步骤,No,结构、地质和环境资料,基础结构类型、建筑材料,地基承载力、荷载和基础初步尺寸,基础的结构和构造设计,基础设计图、施工图、预算书,确定持力层、基础埋深,基坑设计,7.2 浅基础的类型,7.2.1 无筋扩展基础 （刚性基础）-Rigid foundation （1）定义：由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成的且不需配置钢筋的墙下条形基础或柱下独立基础。,（2）特点：抗压性能较好，而抗拉和抗剪性能较差。,（因而基础需要非常大的截面抗弯刚度，因此过去习惯

9、叫“刚性基础”）,砖基础是应用最广泛的一种刚性基础,三合土基础用石灰、砂、骨料（矿渣、碎砖或碎石）组成,毛石基础 易于就地取材,价格低,灰土基础与混凝土基础,7.2.2 扩展基础 （也叫柔性基础）,（1）定义：钢筋混凝土基础可用扩大基础底面积的方法来满足地基承载力的要求，而不必增加基础埋深。 包括钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础。,（2）特点：抗弯（拉）和抗剪性能均较好。,附 图,7.2.2 扩展基础 （也叫柔性基础）,7.2.2.1 墙下钢筋混凝土条形基础。,7.2.2 扩展基础 （也叫柔性基础）,7.2.2.2 柱下钢筋混凝土独立基础,按基础的结构形式分类,（1）独立基础：也叫单

10、独基础，指局部或整个结构物下的无筋或配筋的单个基础。,7.2.3 柱下条形基础,当地基软弱或上部结构传下来的荷载较大时采用。是柱下单独基础的推广。,柱下交梁基础,7.2.4 筏形基础,当上部结构传下来的荷载很大而且地基软弱，当采用柱下交梁基础也不能满足需要时。是柱下交梁基础的推广。,7.2.5 壳体基础,第7章 浅基础设计,由正圆锥形及其组合形式构成，以承受压应力为主的基础。 施工困难。,7.2.7岩层锚杆基础,直接建在基岩上的基础。目的是为了使基础与基岩连成整体，提高抗倾能力。,图,按基础材料分类,砖，石料，混凝土，钢筋混凝土，灰土，三合土。,常用浅基础类型比较（按构造分类）,基础选用的基本

11、原则： 技术、经济、环境综合比较与论证,安全适用：因地制宜； 技术先进：承载力，沉降； 经济合理：节省、工期、综合因素； 保护环境：无（少）污染。,第7章 浅基础设计,7.3 基础埋置深度的确定 定义： 一般指基础底面至(室外)天然地坪面的距离。,持力层,7.3 基础埋置深度的确定,原则：在满足承载力的条件下尽量浅埋，节省投资。,基本要求： 除岩石以外，D大于50cm（表土扰动，植物，冻融，冲蚀）。 基础顶距离表土大于10cm，便于周围排水沟的布置。 桥要求在冲刷深度以下。河堤，防洪墙基础同理。 其它影响因素,7.3 基础埋置深度的选择,第7章 浅基础设计,7.3.1建筑物用途及基础构造,地下

12、管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便于维修； 当遇有地下室，设备基础时，需局部或整体加深，如电梯井基础。,对于墙基础，可沿墙长底面做成台阶式。,7.3 基础埋置深度的选择,第7章 浅基础设计,7.3.2 基础上荷载大小及其性质,主楼与裙房，高度不同，荷载大小也不同，基础埋深也不一定相同。主楼一般是深基础，裙房可能是浅基础； 对于承受水平荷载的基础，必须具有足够的埋置深度来获得足够的侧向抗力。如：地震区，除岩石地基外，天然地基的筏形和箱形基础埋深不宜小于建筑物高度的1/15。抗滑桩的嵌固深度，在岩质地层中不少于桩总长的1/4，土质地层中，不小于1/3。,7.3 基础埋置深度的选择（续） 7.

13、3.3 工程地质条件,第7章 浅基础设计,土层分布情况 (1)浅基础还是深基础(桩基础) (2)天然地基还是人工地基,7.3.3 工程地质条件 （续）,第7章 浅基础设计,7.3.3 水文地质条件,基底宜在地下水位以上。一是便于施工；二是因为水对基础有一定的侵蚀性； ； 基坑排水，基坑围护等施工时，需要防止出现流砂、涌土的现象。有承压水时，防止承压水顶破基底。所以坑底和承压含水层之间要留一定的厚度h0，也叫槽底安全厚度。,7.3 基础埋置深度的选择 7.3.4 相邻建筑物的影响,第7章 浅基础设计,新建筑物基础的埋深不宜大于旧建筑物基础的埋深； 如不满足第1条要求则L/ H=12 否则要求支护

14、，并且要严格限制支护的水平位移,相邻基础的埋深,7.3 基础埋置深度的选择 7.3.5地基冻融条件,第7章 浅基础设计,（1）冻胀的影响,冻胀产生的上抬力大于作用在基底的竖向力，会引起建筑物开裂甚至破坏； 土层解冻时，土中的冰晶体融化，使土软化，含水量增加，强度降低，将产生附加沉降 地基规范把冻胀性分为五类：不冻胀；弱冻胀；冻胀；强冻胀；特强冻胀,7.3.5地基冻融条件,第7章 浅基础设计,地基规范把冻胀性分为五类： 不冻胀；弱冻胀；冻胀；强冻胀；特强冻胀,（2） 考虑冻胀的基础埋深,第7章 浅基础设计,dmin基础最小埋深； Zd 设计冻深； Zo 标准冻深（“中国季节性冻土标准冻深线图”，

15、或不小于已10年实测最大冻深的平均值）；北京 1.0m，哈尔滨 2.0m，满洲里2.53.0m。 hmax容许残留冻土层最大深度。,dmin zd -hmax dmin设计最小埋深； Zd设计冻深； hmax容许残留冻土层最大深度，按表取值,（2）考虑冻胀的基础埋深（续）,第7章 浅基础设计,第7章 浅基础设计,zd=z0 zs zw ze,Zd： 设计冻深 Z0： 标准冻深； zs： 土类别的影响系数1，1.4； zw：土冻胀性的影响系数0.8，1； ze： 环境影响系数0.9，1。,Z0:标准冻结深度,是地区多年实测最大冻结深度的平均值 地形地理条件：洼地，岗地；干湿（含水量）；土的类型，

16、冻结深度有差别 城市热岛效应，管线与地下工程。,北京 1.0m 哈尔滨 2.0m 满洲里2.53.0m,第7章 天然地基上浅基础,我国标准冻深图,zs土的类别影响系数,由于粘性土孔隙比大，含水量高，热容量高，冻深小。,zw：土冻胀性的影响系数,（1）强冻胀土水分转移及冻结热使冻深减小； （2）强冻胀土在同样冻结厚度时，冻结深度小：,环境影响系数,ze,由于城市的“热岛”效应。,hmax：容许残留冻土层最大深度 G.0.2,我国研究人员成功攻克了多年冻土、高寒缺氧、生态脆弱三大世界性科技难题。 平均海拔在4000米以上。 多年冻土病害主要表现为冷冻胀和热融沉等典型现象。 我国科研人员的积极探索，确立了主动降温、冷却地基、保护冻土设计思想。,青藏铁路攻克三大世界性难题,具体措施为：,以桥代路措施。 隧道措施。 基底换填措施。 片石层通风路基为国内首创。,谢谢大家！,