浅基础10410ppt课件.ppt

《浅基础10410ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浅基础10410ppt课件.ppt（295页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、 1 ,Shallow Foundation,浅基础,第一部分第19节,上, 2 ,内 容,1.16 补偿性基础概要,1.1 概 述,1.2 地基基础与上部结构共同作用概念,1.3 浅基础分类,1.4 基础埋深的选择,1.5 地基计算,1.6 基础底面尺寸设计,1.7 无筋扩展基础设计,1.8 扩展基础,1.9 二柱联合基础,1.10 减轻建筑物不均匀 沉降危害的措施,1.11 地基计算模型,1.12 文克勒地基上梁的计算,1.13 柱下条形基础,1.14 筏形基础,1.17 动力基础设计,1.15箱形基础, 3 ,1.1 概 述,Introduction,浅基础设计内容 基础设计方法 对地基

2、计算的要求 关于荷载取值的规定,返 回, 4 ,(1) 基础类型、材料，基础平面分布 (2) 选择埋深( d ) (3) 确定地基承载力特征值( fak ) (4) 确定基础的底面尺寸( b 、 l ) (5) 必要时，变形与稳定性验算 (6) 基础结构设计(内力分析、截面计算（基础尺寸与砼强度）、配筋) (7) 绘制基础施工图,1.1.1 浅基础设计内容, 5 ,1.1.2 地基基础设计方法,一、合理设计法（相互作用分析设计法） 基础承受上部结构的作用，并对地基施加压力，同时三者间相互产生反力，并且三者间应变（位移）满足平衡条件。,合理设计法 常规设计法, 6 ,即，在这种相互作用下，三者间

3、原来相互连接、接触的部位，在荷载、位移和刚度的综合影响下，仍然保持这种连接与接触，并满足变形协调（即墙桩底的位移，基础的变形和地基表面的变形一致） 在这一过程中，地基、基础和上部结构都是互相影响、互相制约的, 即:地基基础上部结构的相互作用。 考虑上述分析设计方法称合理设计。但目前尚处于研究发展阶段。, 7 ,为了简化，工程设计中常把三者分离开考虑： 把上部结构底端看成固定支座或固定铰支座，不考虑荷载作用下各墙、柱端的相对位移，并按此进行内力分析； 对基础与地基，则假定地基反力与基底压力呈直线分布，分别计算基础的内力与地基沉降。 这种方法称为常规设计方法。对于良好均质地基、刚度大的基础，和作用

4、荷载布置均匀对称,且大小相近的上部结构来说是可行的，差别不大，可满足结构设计要求。,二、常规设计法, 8 ,地基基础设计等级：甲级、乙级、丙级。 依据是：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来划分。,1.1.3 对地基计算的要求, 9 ,丙级,甲级,乙级,重要的工业与民用建筑物 30层以上的高层建筑 体型复杂，层数相差超过10层的高低层连成一体建筑物 大面积的多层地下建筑物（如地下车库、商场、运动场等） 对地基变形有特殊要求的建筑物 对原有工程影响较大的新建建筑物 场地和地基条件复杂的一般建筑物 位于复杂地质条件及软土地区的二层及二层以上

5、地下室的基坑工程,除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物,场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑 及一般工业建筑物；次要的轻型建筑物, 10 ,地基基础设计应符合下列规定： 1、所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定； 2、设计等级为甲、乙级的建筑物，均应按地基变形设计； 3 、下 表1-2所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算；如有下列情况之一时，仍应作变形验算： 1) 地基承载力特征值小于130kPa，且体型复杂的建筑； 2) 在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，可能引起地基产生过大的不均匀沉降时； 3) 软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时； 4

6、) 相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时； 5) 地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成时。,地基承载力 地基变形量, 11 ,地基主要受力层：指条形基础底面下深度为3b，独立基础下为1.5b，且厚度均不小于5m的范围。,结构, 12 ,4 、 对经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙等，以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物，尚应验算其稳定性； 5 、基坑工程应进行稳定性验算； 6 、当地下水埋藏较浅，建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时，尚应进行抗浮验算。, 13 ,地基基础设计前应进行岩土工程勘察（或了解场地工程地质条件），应符合：,1 岩土工程勘察报告应提供： 1）

7、有无影响建筑场地稳定性的不良地质条件及其危害程度； 2）建筑物范围内的地层结构及其均匀性，以及各岩土层的物理力学性质； 3）地下水埋藏情况、类型和水位变幅及规律，以及对建筑材料的腐蚀性； 4）在抗震设防区应划分场地土类型和场地类别，并对饱和砂土及粉土进行液化判别；, 14 ,5）对可供采用的地基基础设计方案进行论证分析，提出经济合理的设计建议；提供与设计要求相对应的地基承载力及变形计算参数，并对设计与施工应注意的问题提出建议； 6）当工程需要时，尚应提供： （1）深基坑开挖的边坡稳定计算和支护设计所需的岩土技术参数，论证其对周围已有建筑物和地下设施的影响； （2）基坑施工降水的有关技术参数及施

8、工降水方法的建议； （3）提供用于计算地下水浮力的设计水位(抗浮水位)。, 15 ,2 地基评价宜采用钻探取样、室内土工试验、触探、并结合其它原位测试方法进行。 设计等级为甲级的建筑物应提供载荷试验指标、抗剪强度指标、变形参数指标和触探资料； 设计等级为乙级的建筑物应提供抗剪强度指标、变形参数指标和触探资料； 设计等级为丙级的建筑物应提供触探及必要的钻探和土工试验资料。 3 建筑物地基均应进行验槽。如地基条件与原勘察报告不符时，应进行施工勘察。, 16 ,极限状态,正常使用极限状态：对应于基础变形不致于影响正常使用所规定的地基变形限值或未能满足对基础耐久性要求的某项限值。 承载能力极限状态：对

9、应于基础受荷达到最大承载能力或发生不适于继续承载的变形。,几个名词概念, 17 ,结构上的荷载，可分为下三类： 永久荷载permanent load 在结构使用期间,其值不随时间变化,或其变化与平均值相比可以忽略不计,或其变化是单调的并能趋于限值的荷载. 可变荷载vaiable load 在结构使用期间,其值随时间变化,且其变化与平均值相比可以忽略不计的荷载. 偶然荷载accidental load 在结构使用期间不一定出现,一旦出现,其值很大且持续时间很短的荷载, 18 ,荷载设计值design value of a load 荷载代表值与荷载分项系数的乘积. 荷载效应load effect

10、 由荷载引起结构或结构构件的反应,例如内力,变形和裂缝等. 荷载组合load combination 按极限状态设计时,为保证结构的可靠性而对同时出现的各种荷载设计值的规定. 如下：, 19 ,基本组合fundamental combination 承载能力极限状态计算时,永久作用和可变作用的组 合. 偶然组合accidental combination 承载能力极限状态计算时,永久作用,可变作用和一个 偶然作用的组合 标准组合characteristic/nominal combination 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 频遇组合frequnt combi

11、nations 正常使用极限状态计算时,对可变荷载采用频遇值或 永久值为荷载代表值的组合. 准永久组合quasi-permanent combinations 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., 20 ,地基基础设计时，所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力和限值应按下列规定： 1. 按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时，传至基础或承台底面上的荷载效应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。 2. 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荷载效应的标准永久组合，不应

12、计入风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值。,1.1.4 关于荷载取值的规定, 21 ,3. 计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，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1.0。 4. 在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力，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，应按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。 当需要验算基础裂缝宽度时，应按正常使用极限状态荷载效应标准组合。 5. 基础设计安全等级、结构设计使用年限、结构重要性系数应按有关规范的规定采用，但结构重要性系数0不应小于1.

13、0。, 22 ,正常使用极限状态下，荷载效应标准组合设计值 S,按永久荷载标准值Gk计算的荷载效应值,按可变荷载标准值Qik计算的荷载效应值,可变荷载Qi的组合值系数，查相应规范确定,S = SGk+ SQ1k+ni=2ci SQik, 23 ,Gk-永久荷载的标准值; Qk-可变荷载的标准值; GGk-永久荷载效应的标准值; SQk-可变荷载效应的标准值; S-荷载效应组合设计值; R-结构构件抗力的设计值; 0-结构重要性系数; G-永久荷载的分项系数; Q-可变荷载的分项系数; c-可变荷载的组合值系数; f-可变荷载的频遇值系数; q-可变荷载的准永久值系数;, 24 ,承载能力极限状

14、态下，由可变荷载效应控制的基本组合设计值 S,第i个可变荷载的分项系数,永久荷载的分项系数,按建筑结构荷载规范GB50009确定,S =G SGk+Q1 SQ1k+ni=2Qici SQik, 25 ,思考题,1 地基基础设计分为哪几个等级？不同的等级对地基计算有何具体的要求？ 2 目前常采用什么样的地基基础设计方法？ 3 如何理解正常使用极限状态和承载能力极限状态？, 26 ,1.2 地基基础与上部结构 共同作用的概念（将在刚性基础后介绍）,地基、基础与上部结构的关系 基础刚度的影响 上部结构刚度的影响,Concept of Interaction among Subsoil, Footin

15、g and Superstructure,返 回, 27 ,1.2.1 地基基础与上部结构关系,常规设计方法 设计中三者分开考虑，视彼此为相互独立的结构单元进行静力平衡分析计算； 不考虑上部结构的刚度，只计算作用在基础顶面上的荷载； 也不考虑基础的刚度，基底反力简化为直线分布，并反向施加于地基，当作柔性荷载验算地基承载力和进行地基沉降计算。,上部结构,基础,地基, 28 ,实际情况： 三者相互连接整体,共同承担荷载而产生相应的变形 三者都按各自的刚度对相互的变形产生相应的制约作用 三者之间同时满足静力平衡和变形协调两个条件,应能正确反映结构刚度影响，合理反映土的变形特性,合理的分析计算方法：,

16、需研究合理反映土的变形特性的地基计算模型与参数。, 29 ,1.2.2 基础刚度的影响,柔性基础,可随地基的变形而任意弯曲 基底反力分布与作用荷载分布相同 均布荷载下沉降中部大，边缘小。 无力调整基底不均匀沉降,要使沉降均匀，应使边缘荷载增大, 30 ,柔性基础, 31 ,刚性基础,具有抗弯刚度, 在荷载作用下不产生挠曲 基础在中心荷载作用下沉降均匀，基底的沉降处处相等，基底保持水平, 32 ,当中心荷载不大时，基底反力呈马鞍形分布； 随上部荷载增大，邻近基底边缘塑性区逐渐扩大，基底应力重分布， 变成抛物线形, 33 ,刚性基础基底反力分布与荷载分布情况无关，仅与荷载合力大小与作用点位置相关。

17、 中心受荷下的基底反力的分布边缘大、中部小 荷载合力偏心很大时，离合力作用点近的基底边缘反力很大，而远离的基底边缘反力为零，甚至基底可能与地基脱开,具有刚度的基础，在调整基底沉降使之趋于均匀的同时，也使基底压力发生由中部向边缘转移的过程。 把刚性基础能跨越基底中部，将所承担的荷载相对集中地传至基底边缘的现象称作基础的“架越作用”。, 34 ,1 软土地基 淤泥或淤泥质土地基中，当基础相对刚度较大时，相对为刚性基础，基底反力分布可按直线分布计算:,地基非均质性的影响,基础与地基比 较的相对刚度,地基相 对软弱, 35 ,2 坚硬地基 包括岩石、密实卵石坚硬粘性土地基，基础抗弯刚度很小，中心荷载作

18、用时，仅传递荷载附近的地基中，远离荷载的地基不受力。,地基相 对坚硬, 36 ,3 软硬悬殊地基 中硬边软-正向挠曲变为反向挠曲 中软边硬-基础挠曲加剧,弯矩分布图, 37 ,4 荷载大小影响 有利性： 地基中硬边软，上部荷载大小不同，P1P2，对基础受力有利； 地基中软边硬，上部荷载不等，P1P2；, 38 ,不利性： 中硬边软 P1P2 中软边硬 P1P2, 39 ,1.2.3 上部结构刚度的影响,上部结构的刚度：指整个上部结构对基础不均匀沉降或挠曲的抵抗能力，或称整体刚度。 刚度不同地基变形不同；基础受力不同。,柔性结构,按刚度分,敏感性结构,刚性结构,分述如下：, 40 ,完全柔性结构

19、 上部柔性结构的变形与地基的变形一致，地基变形对上部结构不产生附加应力，上部结构没有调整地基不均匀变形的能力，对基础的挠曲没有制约作用。 绝对刚性结构 中心荷载下，均匀地基的沉降相同，基础不发生挠曲，具有调整地基应力，使沉降均匀的作用。 敏感性结构：指不均匀沉降会引起较大的附加应力的结构。 硬：土的压缩模量高，结构调整地基变形能力差。 软：土的压缩模量低，对体型简单的建筑物具较高的调整不均匀能力，结构不具有调整大差异沉降的能力。, 41 ,刚性上部结构具有调整地基应力、使沉降均匀的作用。 对条形基础的变形而言，相当于在柱位处提供了不动支座，在地基反力作用下，犹如倒置的连续梁。,结构的变形与地基

20、的变形一致，地基的变形对上部结构不产生附加应力，上部结构没有调整地基不均匀变形的能力，对基础的挠曲没有制约作用，即上部结构不参与地基、基础的共同工作。, 42 ,1.2.4 基础的分析方法,条形、筏形和箱形基础的分析方法大致可分为3个发展阶段，形成3种类型的方法。,考虑上部结构-基础-地基共同作用分析法,不考虑共同作用分析法,考虑基础-地基共同作用分析法, 43 ,将上部结构、基础与地基按静力平衡条件分割成3个独立部分求解： s1：先把上部结构看成柱端固接于基础上的独立结构，用结构力学方法求出柱底反力和结构内力； s2：以柱端作用力反向作用于基础上，按基底反力直线分布的假定求出基底反力，然后用

21、结构力学方法求基础的内力； s3：不考虑基础刚度的调节作用，把基底反力反向作用于地基表面，计算地基变形。,不考虑共同作用分析法, 44 ,s1：选择地基模型计算 s2：按静力平衡条件将上部结构与基础分割开，用结构力学方法求出柱端作用力，并反向作为荷载施加于基础上，然后根据选择的地基模型计算基底反力与地基变形的关系,考虑基础-地基共同作用分析法, 45 ,考虑三者共同作用方法的基本原则： 要求上部结构、基础和地基相互之间在连接点处不仅要满足静力平衡条件，而且必须满足变形协调条件。即上部结构柱端的位移与该点基础上表面的位移相一致。基底任一点的位移与该点的地基变形也相一致。,考虑上部结构-基础-地基

22、共同作用分析法,考虑基础-地基共同作用分析法 计算结构结果与实际仍有差别。 原因： 不考虑上部结构的刚度贡献，导致地基变形偏大，基础内力偏高，设计偏于安全； 没有考虑基础的变形会引起上部结构产生附加应力与变形，这是偏于不安全的方面。, 46 ,三种分析方法的比较,全部共同作用方法,结构力学方法,部分共同作用方法, 47 ,1结构力学方法（方法1)： 不考虑相互作用，把柱端看作不动铰支座，使柱下基础梁呈正弯矩，柱间为负弯矩，梁中点处弯矩为127km，仅为完全考虑共同作用的37%，对于基础梁偏不安全。由于没有反映基础沉降在上部结构中产生次应力，对上部结构也偏不安全的。 计算中没有考虑地基变形对基础

23、的影响，将基础视为绝对刚性，也不符合基础发生整体挠曲的实际情况。,结果分析, 48 ,2部分共同作用方法(方法2)： 不考虑上部结构刚度的贡献，基础梁仅依靠自身与地基的刚度抵抗挠曲，故整体挠曲较大。除两端外，基础梁受正弯矩作用，中点弯矩值为全部共同作用计算结果的18%，说明此法计算的相对挠曲偏大，内力偏高，设计偏于安全。另一方面，此法也没有考虑基础沉降在结构内部引起的次应力，就结构而言，则偏于不安全。, 49 ,3全部共同作用方法(方法3 ) ： 计算结果表明：基础梁的弯矩介于上述两种方法之间，整体挠曲仍占有较大比重，除端部外，基础梁也都承受正弯矩。条形和筏形基础采用端部外伸的方法扩大基础底面

24、积，可起调整改善梁的弯矩分布的作用。 可见，考虑上部结构的刚度，能有效地降低基础的内力，使设计更为经济合理。, 50 ,1.2.5 共同作用问题, 简化方法计算引起的误差一般不致于影响的结构安全或增加工程造价。但这一做法简化对条形、筏形和箱形等规模较大，承受荷载较多和上部结构较复杂的基础，常会引起较大的误差。 考虑共同作用，单独满足静力平衡，而且还要满足变形协调条件。 问题解决途径：需要一套计算理论与分析方法，包括：（1）建立能较好反映地基土变形特性的地基模型及模型参数确定方法；（2）建立上部结构、基础、地基共同作用理论,地基反力计算是共同作用理论的核心问题, 51 ,思考题,1 怎样理解地基

25、、基础和上部结构共同作用的概念？ 2 如何理解进行地基、基础和上部结构共同作用分析的意义？, 52 ,1.3 浅基础分类,Classification of Shallow Foundation,返 回, 53 ,按材料分类,基础分类,砖基础 毛石基础 灰土基础 三合土基础 混凝土基础 钢筋混凝土基础, 54 ,墙下条形基础,柱下单独基础,箱形基础,壳体基础,按结构型式分类,独立基础,柱下条形基础,二柱联合基础,扩展基础,筏形基础,钢筋混凝土扩展基础,无筋扩展基础,独立基础,柱下交叉条形基础, 55 ,砖基础,混凝土或毛石混凝土基础,毛石基础, 56 ,柱下扩展（独立）基础,阶形基础 锥形基础

26、 杯口基础, 57 ,柱下交叉条形基础,柱下条形基础, 58 ,筏形基础, 59 ,箱形基础, 60 ,1.3.1 扩展基础,当上部结构通过墙、柱等承重构件传递的荷载，在基础底面上引起的基底压力大于地基承载力时，有必要在墙、柱之下设置水平截面向下扩大的基础扩展基础，以便将墙或柱荷载扩散分布于基础底面，使之满足地基承载力和变形的要求。,扩展基础,条形墙基础,单独柱基础,配筋 不配筋,配筋 不配筋,柔性与刚性, 61 ,定 义：又称刚性基础，系指由砖、毛石、灰土、三合土、混凝土或毛石混凝土等材料组成的墙下条形基础或柱下独立基础。 特 点：刚性基础具有一定的抗压强度，但抗拉强度和抗剪强度低，不能承受

27、弯矩。 适用范围：无筋扩展基础适用于多层民用建筑和轻型厂房。,1.3.1.1 无筋扩展基础, 62 ,砖基础,混凝土或毛石混凝土基础,毛石基础, 63 ,砖 基 础,砖砌体具有一定的抗压强度，但抗拉强度和抗剪强度低。 砖基础所用的砖，强度等级不低于MU10，砂浆不低于M5。 在地下水位以下或当地基土潮湿时，应采用水泥砂浆砌筑。在砖基础底面以下，一般应先做100mm厚的C10的混凝土垫层。 一般可用于6层及6层以下工民用建筑。, 64 ,毛石基础,指未经加工凿平的石料。 毛石基础所采用的是未风化的硬质岩石，禁用风化毛石。由于毛石之间间隙较大，如果砂浆(不低于M5)粘结的性能较差，则不能用于多层建

28、筑，且不宜用于地下水位以下。 但由于毛石基础的抗压性和抗冻性能较好，可用来作为7层以下的民用建筑物基础。, 65 ,灰土基础,灰土是用石灰和土料配制而成的。 石灰以块状为宜，经熟化(加水化开)12天后过5mm筛立即使用。 土料应用塑性指数较低的粉土和粘性土为宜，土料团粒应过筛，粒径不得大于15mm。 石灰和土料按体积配合比为3:7或2:8，最小干密度为：粉土1.55t/m3、粉质粘土1.50 t/m3、粘土1.45 t/m3，拌和均匀，在基槽内分层夯实(每层虚铺约220250mm，夯实至150mm)。,灰土基础宜在比较干燥的土层中使用，其本身具有一定的抗冻性。在我国华北和西北地区，广泛用于5层

29、和5层以下的民用建筑。, 66 ,三合土基础,三合土是由石灰、砂和骨料(矿渣、碎砖或碎石)加水混合而成。 施工时石灰、砂、骨料按体积配合比为124136拌和均匀后再分层夯实(每层虚铺约220mm夯至150mm)。 三合土的强度较低，一般只用于4层及4层以下的民用建筑。, 67 ,混凝土基础,混凝土基础的抗压强度、耐久性和抗冻性比较好，其强度等级一般为C15以上。 混凝土基础常用在荷载较大的墙柱处。如在混凝土基础中加入体积占2530的毛石(石块尺寸不宜超过300mm)，即做成毛石混凝土基础，可节省水泥用量。, 68 ,以上无筋基础的材料都具有较好的抗压性能，但抗拉、抗剪强度不高，设计时必须保证发

30、生在基础内的拉应力和剪应力不能超过相应的材料强度的设计值。 通常是通过基础构造的限制来实现，即基础每个台阶的宽度与设计高度之比都不得超过允许值。,b2 H0, tg,刚性角,H0,b2, 69 ,b2,:H0,Pk=N/A, 70 ,1.3.1.2 钢筋混凝土扩展基础,钢筋混凝土扩展基础系指柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础。 基础的抗压、抗弯和抗剪性能良好，可在竖向荷载较大、地基承载力不高以及承受水平力和力矩荷载等情况下使用。 基础的高度不受台阶宽高比的限制，故适宜于需要“宽基浅埋”的场合下采用。例如当软土地基的表层具有一定厚度的硬壳层，并拟利用该层作为持力层时，更可考虑采用这类

31、基础型式。, 71 ,如地基不均匀，为增强基础纵向的整体性和抗弯能力，可以采用有肋的墙基础,墙下扩展（条形）基础,宽基浅埋, 72 ,柱下扩展（单独）基础,阶形基础 锥形基础 杯口基础,双向配筋, 73 ,1.3.2 柱下条形基础,支承同一方向(或同一轴线)上若干根柱的长条形连续基础称为柱下条形基础,采用钢筋混凝土材料，将建筑物所有荷载传递到地基中，基础本身应有一定的尺寸和配筋。 基础的抗弯刚度较大，具有调整不均匀沉降的能力，可使各柱的竖向位移较均匀。, 74 ,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，具有柱下条形基础的性能。,矩形联合基础,梯形联合基础,联梁式联合基

32、础, 75 , 柱荷载较大或地基条件较差，如采用单独基础，可能出现过大的沉降； 柱距较小而地基承载力较低，如采用单独基础，则相邻基础之间的净距很小且荷载影响较大； 由于已有的相邻建筑物或道路等场地的限制，使边柱做成不对称的单独基础过于偏心，而需要与内柱做成联合基础或连续基础。,对于下列情况可以考虑采用柱下条形基础或联合基础：, 76 ,若地基软弱且两个方向分布不均，需要基础两个方向具有一定的刚度来调整不均匀沉降，则可以在柱网下沿纵横两向设置钢筋混凝土条形基础，从而形成柱下交叉条形基础。,柱下交叉条形(交梁)基础, 77 ,1.3.3 独立基础,独立基础是配置于整个结构物之下的无筋或有配筋的单个

33、基础。 基础与上部结构连成一体，或自身形成一个块状实体，具有很大的整体刚度。, 78 ,(1) 独立基础的常用型式,烟囱、水塔、高炉等构筑物，有时也可采用壳体基础外，更多采用钢筋混凝土圆板或圆环基础及混凝土的实体基础。,梯形独立基础, 79 ,(2) 壳体基础,若独立基础上部荷载较大时，可将基础做成各种形式的壳体，形成壳体基础，以改善基础受力性能，如烟囱、水塔、电视塔等高耸建筑物常采用壳体基础。, 80 ,1.3.4 筏形基础,筏形基础由于其底面积大，故可减小地基上单位面积的压力，同时也可提高地基土的承载力，并能更有效地增强基础的整体性，调整不均匀沉降。 若上部荷载大、地基软弱或地下防渗需要时

34、，可采用筏形基础，俗称满堂基础。基础用钢筋混凝土材料做成连续整片基础，也称片筏基础。, 81 ,适用条件： 当柱或墙传来的荷载很大 地基土较软弱 地下水防渗需要 需增加基础板的刚度,1.3.5 箱形基础,把地下室的底板、顶板、侧墙及一定数量的内隔墙组成一个整体刚度很强的钢筋混凝土箱形结构。, 82 ,具有很大的抗弯刚度，只能产生大致均匀的沉降或整体倾斜，从而基本上消除了因地基变形而使建筑物开裂的可能性。 箱形基础内的空间常用作地下室。这一空间的存在，减少了基底压力；如不必降低基底压力，则相应可增加建筑物的层数。 箱形基础的钢筋、水泥用量很大，施工技术要求高。,箱形基础特点, 83 ,柱下条形基

35、础、筏形和箱形基础以其较优良的结构特点，适合于各种地质条件的地基上规模大、层数多、结构复杂的现代建筑物的基础。在我国已建成的大量高层建筑中，很多都是采用这类基础。,我国沿海许多城市，地基土质十分软弱，高层建筑物的沉降量很大，筏形和箱形基础也只限用于高度小于50m内的建筑物。更高的建筑多采用桩与筏基、桩与箱基相结合的复合基础形式，称为桩筏基础和桩箱基础。,浅基础方案的选用和方案比较, 84 ,1有较大的基底面积，能承担较大的建筑物荷载，容易满足承载力的要求。对于有局部地质缺陷的地基，可用这类基础直接跨越地质缺陷部位，避免进行地基局部处理。 2将整个建筑物连成整体，具有较大的刚性，可调整和均衡上部

36、结构荷载向地基传递，减小由于荷载差异和地基不均匀造成的建筑物不均匀沉降或倾斜，减小地基不均匀变形在结构物内部引起的附加应力。,筏形和箱形基础的特点：, 85 ,3. 基础埋置深度较大，可提高竖向和水平承载力，增加建筑物的稳定性，同时利用地基补偿作用减小基底的附加压力，从而减小建筑物的沉降量。 4. 筏形和箱形基础在建筑物下部构成较大的地下空间，提供安置高层建筑用的设备或公共设施的合适场所。 5. 筏形尤其是箱形基础，技术要求和造价较高，施工中需要处理大基坑、深开挖所碰到的许多问题，因此，需要根据具体条件通过技术经济比较才能正确选用。, 86 ,方案比较方法：,基础方案的选择没有“标准答案”。

37、掌握充分的资料，包括：上部结构的工程条件、要求和场地工程地质条件等资料, 87 ,上部结构资料,地质资料,基础设计的三项 重要技术指标,地基类型判别及可能发生的问题 土层分布的工程性质研究 查明地下水及地表水的运动规律 查明拟建建筑物周围及地下的情况,建筑物的重要性 建筑物体型的复杂程度 结构类型、荷载大小及 传力系统,技术合理性 施工技术可行性 经济性,根据, 88 ,思考题,1 基础按结构形式可分为几种类型？ 2 进行基础设计前需要掌握哪些资料？ 3 筏形基础和箱形基础有何特点？ 4 如何保证无筋扩展基础内的拉应力和剪应力不超过相应的材料强度的设计值？, 89 ,1.4 基础埋深的选择,S

38、election of Footing Embedded Depth,返 回, 90 ,室内地面,室外地面,d,基础埋置深度(d)：基础底面至室外地面的距离. 目的：防止基础暴露、侵蚀、人为破坏；保证基础稳定、建筑物安全。, 91 ,影响基础埋深的因素要考虑以下5个方面：,1.建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地下设施，基础的形式和构造； 2.作用在地基上的荷载大小和性质； 3.工程地质和水文地质条件； 4.相邻建筑物基础埋深； 5.地基土冻胀和融陷的影响。,基础埋深的确定是基础设计中的一个重要环节。 影响基础埋深的因素很多，而对某一项工程而言，往往只是其中的一项或两项起决定作用。 设计时应

39、从工程的实际出发，抓住主要因素进行选择。, 92 ,合理选择埋深的必要性： 为保证基础安全同时减少基础的尺寸，尽量将基础设置在良好的土层上。但埋深过大，施工不方便，并且提高基础的造价。,基础埋深的设计原则： 在保证安全可靠的前提下，尽量浅埋。 为此：1.不应小于0.5m（岩石地基除外）; 2.基础顶面至少要低于设计地面的0.1m。, 93 ,基础埋深首先取决于建筑物的用途。 具有地下室或半地下室的建筑物，基础埋深必须结合建筑物地下部分的设计标高来选定。 若在基础影响范围内有地下管沟等，原则上基础的埋深应低于这些设施。 高层建筑基础埋深应满足地基承载力、变形和稳定性要求。在抗震设防区，除岩石地基

40、外，在天然地基上的箱形和筏形基础埋深不宜小于建筑物高度的1/15分。桩箱或桩筏基础的埋深（不计桩长）不宜小于建筑物高度的1/18-1/20。,1.4.1 建筑物的用途、结构及荷载条件（对埋深的影响）,关于基础埋深, 94 ,选择基础埋深时也必须考虑荷载的性质与大小。 荷载大，基础的尺寸需要大些，同时也需要适当增加埋深。 长期作用有较大水平荷载和位于坡顶、坡面的基础应有一定的埋深，以确保基础具有足够的稳定性。 如输电塔承受上拔力的结构的基础，也要求有一定的埋深以提供足够的抗拔阻力。, 95 ,位于坡顶、坡面的基础应有一定的埋深，以确保基础具有足够的稳定性。, 96 ,当存在相邻建筑物时，新建建筑

41、物的基础埋深不宜大于原有建筑物基础； 当埋深大于原有建筑物基础时，两基础之间应保持一定的净距；净距为高差的1-2倍。,若不能满足要求时，应采取分段施工，设临时加固支撑、打板桩、地下连续墙等施工措施，或加固原有建筑物地基。,L (1-2) H, 97 ,由于建筑建筑物使用上的要求，基础须有不同的埋深时，应做成台阶状，逐步由浅到深过渡。 台阶高度和宽度之比为1/2。,L (1-2) H, 98 ,基坑支护, 99 ,1.4.2 地基土的性质和分布（对埋深的影响）,基础应尽可能埋置在良好的持力层上。 土质的好坏是相对的。 分析各土层的深度、层厚、地基承载力大小与压缩性高低，结合上部结构情况进行技术与

42、经济比较，确定最佳的基础埋深。, 100 ,a. 地基是好土（承载力高，分布均匀，且压缩性小），埋深按其他条件或最小埋深确定； b. 地基都是软土，不采用天然地基；若采用浅基，应采取地基处理措施；或考虑桩基础与深基础。 c. 地基土上软下好，需据软土厚度和建筑物类型确定： 1）软土厚2m以内，采用其下好土层； 2）软土厚2-4m，对低层建筑，可作在软土层上，但须加强上部结构刚度；重要建筑物或有地下室，做在软土下好土层； 3）软土厚度大于5m，可按情况b.处理。 d. 地基上好下软，应尽可能浅埋；或考虑减小基底尺寸； e. 由若干层好土和软土交互，应根据各土层的厚度和承载力大小确定。, 101

43、,尽量埋置于水位以上，避免地下水对基础开挖，基础施工和使用期间的影响(冻胀)； 基础埋深低于地下水时应考虑施工期间的基坑降水、坑壁支撑以及是否可能产生流沙、管涌等问题； 地下水对基础材料的侵蚀性、地下室防渗、轻型结构物上浮的可能性、地下水浮托力引起基础底板的内力变化等。,1.4.3 地下水条件, 102 ,为防止基底因挖土减压而隆起开裂，必须控制基坑开挖深度，使承压含水层顶部保持一定的土层厚度h0,透水层,隔水层, 103 ,平均冻胀率 冻胀等级 冻胀类型 1 I 不冻胀 1 12 V 特强冻胀,确定埋深时应考虑地基的冻胀性。,多年冻土,季节性冻土,冻土,1.4.4 土的冻胀影响,冻胀性等级与

44、分类,我国局部地区,我国多见于北方地区, 104 ,冻胀率（ ）： 冻胀前后土的体积或高度之差 与冻胀前土的体积或高度之比，用 百分比表示 。,V 冻后 - V 冻前,V 冻前,100%, =, 105 , 106 , 107 , 108 ,Wp-塑限含水量, 109 ,不冻胀土的基础埋深不考虑冻结深度； 冻胀土基础最小埋深dmin,Zd,hman,设计冻深,允许残留冻土层厚度,dmin,有效冻结厚度,允许残留冻土层厚度,意义, 110 ,季节性冻土地基的设计冻深 zd 可按下式计算,环境对冻深的影响系数； 土的冻胀性对冻深的影响系数； 土的类别对冻深的影响系数； 当地标准冻结深度, 111

45、, 112 ,允许残留冻土层厚度hman的确定：（如下表） 根据土的冻胀性、基础形式，采暖情况和基底平均压力确定 当有充分依据时，基底下允许残留冻土层厚度也可根据当地经验确定。,基底下虽有一定厚度的残留冻土，但其冻胀变形已很小，不会影响上部结构的安全与使用。, 113 ,建筑基底下允许残留冻土层厚度hman（m）, 114 ,思考题,1 什么是基础的埋深？ 2 从地基土的角度如何确定基础埋深？ 3 选择基础埋深可以从哪些方面考虑？ 4 根据冻胀性可将冻胀性土分类哪几类？, 115 ,作业1,一似建浅基础厂房建筑位于长春市郊区，地基土为粉质粘土，土的平均冻胀率 （）为9.2，长春地区季节性冻土标

46、准深度（Z0）为1.70m。试设计该建筑场地季节性冻土地基的设计冻深（zd）。若采用方形基础，无采暖条件，基底平均压力（PO）为130KPa，试设计基础最小埋深。, 116 ,1.5 地基计算,Calculation of Strength and Deformation of Subgrade,返 回, 117 ,1.5.1 承载力计算,1. 定义（概念：地基承载力、允许承载力、极限承载力； 新、旧规范承载力） 地基承载力：指单位面积上地基承受荷载的能力。 当地基同时满足强度和变形两个条件时，单 位面积所能承受的最大荷载，称地基承载力 新、旧规范地基承载力对比： 旧规范： 新规范 地基承载力

47、标准值（fk ）= 地基承载力特征值（fak ） 地基承载力设计值（f ）= 修正后地基承载力特征值（fa）, 118 ,地基允许承载力f：在保证地基稳定性和建筑物的沉降量不超过允许值的条件 地基极限承载力(Pu)：使地基岩土发生破坏所需的单位面积上的平均荷载。,2. 影响地基承载力的因素 * 地基土成因、岩性、岩相与其堆积年代; * 地基土的物理-力学性质 * 基础底面宽度（b）与埋深(d) * 地下水的存在条件与土的渗透性 * 建筑物情况，体型简单整体刚度大，对不均匀沉降的适应性好, 119 ,确定方法 地基承载力特征值(fak):可由载荷试验或其它原位测试、公式计算、并结合工程实践经验等方法综合确定。 修正后地基承载力特征值(fa)（即设计值f)的确定方法有三种方式： （1）按地基载荷试验确定； （2）根据土的类型及土工物理试验指标（如密实度、孔隙比、液限指数含水量）或原位测试指标（如，动探、静探等） （3）根据土的抗剪强度指标以理论公式计算；, 120 ,现场试验,载荷试验的方法是在测试土层上放置一承压板，然后逐级加荷，每一级荷载至地基的沉降基本稳定后再施加下一级荷载，直至所施加的荷载接近或达到极限荷载。,1 、现场载荷试验, 121 , 122 ,地基极限荷载,地基临塑荷载,荷 载 增 大, 123 ,土的压缩性不同，ps曲线的特征不同。