[工學]第七章 淺基礎設計.ppt

第七章淺基礎設計 7 1地基基礎設計的基本原則 7 2淺基礎的類型 7 3基礎埋置深度的選擇 7 4地基承載力 7 5基礎底面尺寸的確定 7 6地基變形驗算 7 7擴展基礎設計 7 8減輕不均勻沉降的措施 7 1地基基礎設計的基本原則 一 概述 地基基礎設計必須根據建筑物的用途和安全等級 平面布置和上部結構類型 充分考慮建筑場地和地基巖土條件 結合施工條件以及工期 造價等各方面要求 合理選擇地基基礎方案 因地制宜 精心設計 以保證建筑物的安全和正常使用 二 選擇地基基礎類型主要考慮因素 1 建筑物的性質2 地基的地質情況 三 地基基礎方案 1 天然地基上的淺基礎2 人工地基上的淺基礎3 天然地基上的深基礎 樁基礎 人工地基 加固上部土層 提高土層的承載力 再把基礎做在這種經過人工加固后的土層上 這種地基叫做人工地基 樁基礎 在地基中打樁 把建筑物支撐在樁臺上 建筑物的荷載由樁傳到地基深處較為堅實的土層 這種基礎叫做樁基礎 深基礎 把基礎做在地基深處承載力較高的土層上 埋置深度大于5m或大于基礎寬度 在計算基礎時應該考慮基礎側壁摩擦力的影響 這類基礎叫做深基礎 淺基礎 做在天然地基上 埋置深度小于5米的一般基礎 柱基或墻基 以及埋置深度雖超過5米 但小于基礎寬度的大尺寸基礎 如箱形基礎 在計算中基礎的側面摩擦力不必考慮 統(tǒng)稱為天然地基上的淺基礎 四 常規(guī)設計常用淺基礎體型不大 結構簡單 在計算單個基礎時 一般既不遵循上部結構與基礎的變形協(xié)調條件 也不考慮地基與基礎的相互作用 這種簡化法也經常用于其它復雜基礎的初步設計 稱為常規(guī)設計 第七章淺基礎設計 7 1地基基礎設計的基本原則 7 2淺基礎的類型 7 3基礎埋置深度的選擇 7 4地基承載力 7 5基礎底面尺寸的確定 7 6地基變形驗算 7 7擴展基礎設計 7 8減輕不均勻沉降的措施 7 1地基基礎設計的基本原則 人工地基 加固上部土層 提高土層的承載力 再把基礎做在這種經過人工加固后的土層上 這種地基叫做人工地基 樁基礎 在地基中打樁 把建筑物支撐在樁臺上 建筑物的荷載由樁傳到地基深處較為堅實的土層 這種基礎叫做樁基礎 深基礎 把基礎做在地基深處承載力較高的土層上 埋置深度大于5m或大于基礎寬度 在計算基礎時應該考慮基礎側壁摩擦力的影響 這類基礎叫做深基礎 淺基礎 做在天然地基上 埋置深度小于5米的一般基礎 柱基或墻基 以及埋置深度雖超過5米 但小于基礎寬度的大尺寸基礎 如箱形基礎 在計算中基礎的側面摩擦力不必考慮 統(tǒng)稱為天然地基上的淺基礎 常規(guī)設計常用淺基礎體型不大 結構簡單 在計算單個基礎時 一般既不遵循上部結構與基礎的變形協(xié)調條件 也不考慮地基與基礎的相互作用 這種簡化法也經常用于其它復雜基礎的初步設計 稱為常規(guī)設計 1 選擇基礎的材料和類型2 選擇基礎的埋置深度3 確定地基承載力4 根據地基承載力 確定基礎的構造尺寸 必要時進行下臥層強度驗算 5 進行必要的地基驗算 包括變形與穩(wěn)定性驗算 6 進行基礎的高度設計7 繪基礎施工圖 天然淺基礎設計內容及步驟 滿足如下要求 1 承載力2 變形3 穩(wěn)定4 基礎本身 強度 剛度 耐久性 抗裂 設計基本原則 兩種極限狀態(tài)設計 承載能力極限狀態(tài) 以結構內力 地基荷載 超過其承載能力為依據 各種失穩(wěn) 結構破壞 正常使用極限狀態(tài) 以結構 地基 的變形 裂縫 振動參數 老化蠕變 的限值為依據 有時間接通過應力控制 例如最大塑性深度的限制 容許承載力 五 地基基礎設計的基本原則 1 防止地基土發(fā)生剪切破壞和喪失穩(wěn)定性 應具有足夠的安全度 2 控制地基的變形量 使之不超過建筑物的地基特征變形允許值 3 基礎本身應具有足夠的強度 剛度和耐久性 建筑地基規(guī)范 將地基基礎設計分為三個設計等級 某谷倉的地基整體破壞 地基液化引起的建筑物破壞 墨西哥市藝術宮于1904年落成 至今已有100余年的歷史 當地表層為人工填土與砂夾卵石硬殼層 厚度5m 其下為超高壓縮性淤泥 天然孔隙比高達7 12 天然含水量高達150 600 為世界罕見的軟弱土 層厚達25m 因此 這座藝術宮嚴重下沉 沉降量竟高達4m 臨近的公路下沉2m 公路路面至藝術宮門前高差達2m 參觀者需步下9級臺階 才能從公路進入藝術宮 下沉量為一般房屋一層樓有余 造成室內外連接困難和交通不便 內外網管道修理工程量增加 比薩斜塔 不均勻沉降 始建于1173年 60米高 1271年建成平均沉降2米 最大沉降4米 傾斜5 5 頂部偏心2 1米 相鄰建筑物引起的不均勻沉降 膨脹土地基上的建筑物 7 2淺基礎的類型 1 磚石砌體磚 標號不應低于MU10 大放角基礎 兩皮一收或兩皮一收與一皮一收相間 毛石 未經加工整平的石料 注意其構造要求及臺階高寬比要求 一 按基礎材料分類 2 混凝土和毛石混凝土 3 鋼筋混凝土 4 灰土石灰和土的體積比一般為3 7或2 8灰土干重度 14 5 15 5KN m3 容許承載力可達250 300KPa 應 捏緊成團 落地開花5 三合土其體積比一般為1 3 6或1 2 4 石灰 砂子 骨料 二 按構造分類 1 獨立基礎 煙囪 水塔 高爐等構筑物 有時也可采用殼體基礎外 更多的是采用鋼筋混凝上圓板或圓環(huán)基礎及混凝土大塊式基礎 2 條形基礎 長度遠大于寬度的基礎 3 柱下十字形基礎 4 筏板基礎 滿堂紅 5 箱形基礎 目前在高層建筑中多采用 6 殼體基礎 一般適用于水塔 煙囪 料倉和中小型高爐等高聳的構筑物的基礎 7 2淺基礎的類型 1 剛性基礎 三 按材料性能分類 1 材料 磚 塊石 毛石 砼 三合土等 2 特性 抗壓強度大 抗拉 抗剪強度小 3 高度由構造滿足要求 允許剛性角 允許寬高比 4 目的 使得基礎內部產生壓力而不產生拉力 允許剛性角 允許寬高比 2 柔性基礎 三 按材料性能 1 材料 鋼筋混凝土 2 特性 抗壓 抗拉 抗剪強度都大 3 高度由抗沖切驗算滿足 4 目的 使得基礎不產生沖切破壞 7 3基礎埋置深度的選擇 一 概念 1 基礎埋置深度基礎底面至地面 一般指室外設計地面 的距離 2 基礎埋深選擇的意義 影響 建筑物的安全和正常使用 基礎施工技術措施 施工工期 工程造價 安全方面 對高層穩(wěn)定 滑移的影響 地基強度 變形的影響 基礎由于凍脹或水影響下的耐久性 3 基礎埋深選擇的原則 在保證建筑物安全 穩(wěn)定 耐久使用的前提下 應盡量淺埋 以便節(jié)省投資 方便施工 除基巖外 一般不宜小于0 5米 基礎頂面應低于設計外地面100mm以上 以避免基礎外露 1 建筑物的用途類型及荷載大小性質 1 建筑物的用途 有無地下室 設備基礎和地下設施等 2 上部結構對不均勻沉降敏感 3 基礎承受較大垂直與水平荷載 4 在地震區(qū)或有振動荷載的基礎 5 同一建筑物基礎埋深不同 6 剛性基礎構造要求 二 影響基礎埋深的因素 2 工程地質條件和水文地質條件 1 根據工程地質條件選擇合適的土層作為地基持力層是確定基礎埋深的主要因素 二 影響基礎埋深的因素 密實土 A 松軟土 B 松軟土 C 密實土 密實土 D 軟弱土 第七章淺基礎設計 7 1地基基礎設計的基本原則 7 2淺基礎的類型 7 3基礎埋置深度的選擇 7 4地基承載力 7 5基礎底面尺寸的確定 7 6地基變形驗算 7 7擴展基礎設計 7 8減輕不均勻沉降的措施 1 選擇基礎的材料和類型2 選擇基礎的埋置深度3 確定地基承載力4 根據地基承載力 確定基礎的構造尺寸 必要時進行下臥層強度驗算 5 進行必要的地基驗算 包括變形與穩(wěn)定性驗算 6 進行基礎的高度設計7 繪基礎施工圖 天然淺基礎設計內容及步驟 3 基礎埋深選擇的原則 在保證建筑物安全 穩(wěn)定 耐久使用的前提下 應盡量淺埋 以便節(jié)省投資 方便施工 除基巖外 一般不宜小于0 5米 基礎頂面應低于設計外地面100mm以上 以避免基礎外露 1 建筑物的用途類型及荷載大小性質 1 建筑物的用途 有無地下室 設備基礎和地下設施等 2 上部結構對不均勻沉降敏感 3 基礎承受較大垂直與水平荷載 4 在地震區(qū)或有振動荷載的基礎 5 同一建筑物基礎埋深不同 6 剛性基礎構造要求 二 影響基礎埋深的因素 2 工程地質條件和水文地質條件 1 根據工程地質條件選擇合適的土層作為地基持力層是確定基礎埋深的主要因素 二 影響基礎埋深的因素 密實土 A 松軟土 B 松軟土 C 密實土 密實土 D 軟弱土 2 工程地質條件和水文地質條件 2 合理選擇地基持力層應考慮動態(tài) 滲流力 浮托力 的作用 二 影響基礎埋深的因素 粘土層底面土壓力應大于粘土層底部單位面積上受到承壓水的浮托力 以免開挖基槽 坑底土被承壓水沖破引起突涌或流砂現象 2 工程地質條件和水文地質條件 3 一般基底宜設置在地下水位以上 4 必須置于地下水位以下時 則應考慮地下水對基礎是否有侵蝕性 以及施工時基坑排水及坑壁圍護等問題 二 影響基礎埋深的因素 3 相鄰建筑物的基礎埋深 1 當存在相鄰建筑物時 新建建筑物的基礎埋深不宜大于原有建筑物的基礎埋深 2 當埋深大于原有建筑物的基礎埋深時 兩基礎之間應保持一定凈距 其數值應根據原有建筑物荷載大小 基礎型式和土質情況而定 3 如上述要求不能滿足時 應采取分段施工 設臨時加固支撐 打板樁 地下連續(xù)墻等施工措施 或加固原有建筑物的地基 二 影響基礎埋深的因素 3 相鄰建筑物的基礎埋深 二 影響基礎埋深的因素 4 地基土凍脹和融陷的影響 二 影響基礎埋深的因素 1 選擇基礎的材料和類型2 選擇基礎的埋置深度3 確定地基承載力4 根據地基承載力 確定基礎的構造尺寸 必要時進行下臥層強度驗算 5 進行必要的地基驗算 包括變形與穩(wěn)定性驗算 6 進行基礎的高度設計7 繪基礎施工圖 天然淺基礎設計內容及步驟 7 4地基承載力 一 概念 1 地基承載力 地基在保證其穩(wěn)定的前提下 滿足建筑物各類變形要求時的承載能力 2 地基承載力的確定方法 a 按土的抗剪強度指標確定 b 按地基載荷試驗確定 c 按地基規(guī)范承載力表確定 d 根據相鄰條件相似的建筑物經驗確定 7 4地基承載力 二 按土的抗剪強度指標確定 1 建筑地基規(guī)范 推薦的理論公式 2 魏錫克公式 或漢森公式 當e 0 033b 根據土的抗剪強度指標確定地基承載力 fa 土的抗剪強度指標確定的地基承載力特征值Mb Md Mc 承載力系數 可根據 k查表7 9得到 地基土的重度 地下水位以下取浮重度d 基礎埋置深度 m 從室外地面標高計算m 基礎底面以上土的加權重度 地下水位以下取浮重度b 基礎底面寬度 大于6m時 按6m取值 對于砂土小于3m時按3m取值ck 基底下一倍短邊寬深度內土的粘聚力標準值 1 建筑地基規(guī)范 推薦的理論公式 二 按土的抗剪強度指標確定 2 魏錫克公式 或漢森公式 總安全系數設計原則 三 按地基載荷試驗確定 1 載荷試驗法 是在保持地基土天然應力和結構狀態(tài)情況下 模擬建筑物荷載條件 通過一定面積的承壓板向地基施加垂向荷載 研究地基土變形和強度規(guī)律的一種原位試驗 試驗中土的受力條件近似無側限壓縮 三 按地基載荷試驗確定 1 載荷試驗法 由拐點得地基極限承載力pu 除以安全系數K得容許承載力 p 平板載荷試驗要點 0 5m 0 5m 0 71m 0 71m 1 0m 1 0mB 3b 3d 以消除側向土自重引起的超載影響同一土層參加統(tǒng)計的試驗點不應少于3點 各試驗實測值的極差不得超過其平均值的30 取此平均值作為該土層的地基承載力特征值fak 逐級加荷 逐級觀測 記錄土的變形量 直至地基土達到破環(huán)狀態(tài) 承壓板周圍土出現明顯裂縫或隆起 變形急劇增加 p s曲線出現陡降段等 8 10級每級穩(wěn)定的標準承載力的標準 特征 值 按載荷試驗成果確定地基承載力特征值 p s曲線確定地基承載力特征值 1 當p s曲線上有比例界限時 取該比例界限所對應的荷載值 2 當極限荷載小于對應比例界限的荷載值的2倍時 取極限荷載值的一半 3 當不能按上述二點確定時 如壓板面積為0 25 0 50m2 可取s b 0 01 0 015所對應的荷載 但其值不應大于最大加載量的一半 2 靜力觸探試驗法 CPT conepenetrationtest Qf Qc 用靜壓力勻速將裝有標準規(guī)格探頭的觸探器壓入土中 通過壓力傳感器及電阻應變儀測出土層對探頭的貫入阻力 探頭貫入阻力的大小直接反映了土的強度的大小 把貫入阻力與荷載試驗所得到的地基容許承載力建立相關關系 從而即可按照實測的貫入阻力確定地基的容許承載力值 還可以把土的貫入阻力與土的變形模量及壓縮模量建立相關關系 從而可以確定變形模量和壓縮模量 方法介紹 探頭阻力Q可分為兩個部分 1 錐頭阻力Qc 2 側壁摩阻力Qf 比貫入阻力 探頭單位截面積的阻力 3 標準貫入試驗法 SPT standardpenetrationtest 試驗時 先行鉆孔 再把上端接有鉆桿的標準貫入器放至孔底 然后用質量為63 5kg的錘 以76cm的高度自由下落將貫入器先擊入土中15cm 然后測繼續(xù)打30cm的所需要錘擊數 該擊數稱為標準貫入擊數 建立標準貫入擊數與地基承載力之間的對應關系 可以得到相應標準貫入擊數下的地基承載力 四 按 地基規(guī)范 承載力表確定 規(guī)范 規(guī)定 當b 3m或d 0 5m 地基承載力特征值應該進行修正 fa 修正后的地基承載力特征值fak 地基承載力特征值 根據強度指標確定 b d 基礎寬度和埋深的地基承載力修正系數 可查表7 10 說明 規(guī)范 規(guī)定地基承載力特征值還可以由載荷試驗或其它原位測試 并結合工程經驗等方法綜合確定 五 例題分析 例 某一柱下鋼筋混凝土單獨基礎如圖所示 已知基礎底面尺寸為3 0 5 1m 1 按第2層粉質粘土的抗剪強度指標確定地基承載力特征值 2 已知土層2的地基承載力特征值 試按地基規(guī)范承載力表確定地基承載力特征值 F1 M 粉質粘土 F2 粉質粘土 淤泥質土 1000 500 3 0 5 1m 7 5基礎底面尺寸的確定 天然地基上淺基礎的設計包括內容 1 選擇基礎的材料 類型和平面布置 2 選擇基礎的埋置深度 3 確定地基承載力 4 確定基礎尺寸 5 進行地基變形與穩(wěn)定性驗算 6 進行基礎結構設計 7 繪制基礎施工圖 提出施工說明 一 按地基持力層的承載力計算基底尺寸設計時 先選定埋深d并初步選擇基底尺寸 求得持力層承載力設計值fa 再驗算并調整尺寸直至滿足設計要求 1 對于中心受壓基礎 若是條形基礎 F G取單位長度基底面積計算 G GAd 取室內外平均埋深計算 1 對于中心受壓基礎 Pk 相應于荷載效應標準組合時 基礎底面處的平均壓力值 fa 修正后的地基承載力特征值 Fk 相應于荷載效應標準組合時 上部結構傳至基礎頂面的豎向力值 Gk 基礎自重和基礎上的土重 A 基礎底面面積 注意 d為基礎平均埋深 作用于基礎底面形心上的力矩M F G e 基礎底面的抵抗矩 矩形截面W bl2 6 2 對于偏心受壓基礎 當e0 基底壓力呈梯形分布 當e l 6時 pmax 0 pmin 0 基底壓力呈三角形分布 當e l 6時 pmax 0 pmin 0 基底出現拉應力 基底壓力重分布 基底壓力重分布 偏心荷載作用在基底壓力分布圖形的形心上 2 對于偏心受壓基礎 算法 1 按中心受壓計算 求出A0 2 考慮偏心影響 令A 1 1 1 4 A0 l b 1 2 2 0 4 驗證 3 計算Pkmax Pkmin 一般應使Pkmin 0 二 軟弱下臥層的強度驗算 當地基受力層范圍內有軟弱下臥層 承載力顯著低于持力層的高壓縮性土層 按持力層土的承載力計算得出基礎底面所需的尺寸后 還必須對軟弱下臥層進行驗算 基底壓力標準值 基底處自重壓力值 應力擴散角 表7 19 三 例題分析 例1 某一柱下鋼筋混凝土單獨基礎如圖所示 已知基礎底面尺寸為3 0 5 1m 作用于基礎的荷載標準值如圖所示 試驗算地基承載力是否滿足要求 三 例題分析 例2 某一柱下鋼筋混凝土單獨基礎如圖所示 基礎埋深2m 基礎建筑在如圖所示地基上 已知作用于基礎的荷載標準值如圖所示 試確定該基礎基底尺寸 第七章淺基礎設計 7 1地基基礎設計的基本原則 7 2淺基礎的類型 7 3基礎埋置深度的選擇 7 4地基承載力 7 5基礎底面尺寸的確定 7 6地基變形驗算 7 7擴展基礎設計 7 8減輕不均勻沉降的措施 四 課堂練習 題1 某一柱下鋼筋混凝土單獨基礎如圖所示 已知基礎底面尺寸為3 0 3 5m 作用于基礎的荷載標準值如圖所示 試驗算地基承載力是否滿足要求 1 選擇基礎的材料和類型2 選擇基礎的埋置深度3 確定地基承載力4 根據地基承載力 確定基礎的構造尺寸 必要時進行下臥層強度驗算 5 進行必要的地基驗算 包括變形與穩(wěn)定性驗算 6 進行基礎的高度設計7 繪基礎施工圖 天然淺基礎設計內容及步驟 一 建筑物沉降觀測 反映地基的實際變形以及地基變形對建筑物的影響程度根據沉降觀測資料驗證地基設計方案的正確性 地基事故的處理方式以及檢查施工的質量沉降計算值與實測值的比較 判斷現行沉降計算方法的準確性 并發(fā)展新的更符合實際的沉降計算方法 7 6地基變形驗算 以精密水準方法 測定建筑物垂直方向的變形 為基礎工程的勘探 設計 施工和科研服務 一般分為甲 乙兩類 甲類觀測按二等水準測量方法實施 乙類觀測按三等水準測量方法實施 一 建筑物沉降觀測 觀測工作主要內容 1 收集資料和編寫計劃2 水準基點設置3 觀測點的設置4 水準測量5 觀測資料的整理 7 6地基變形驗算 二 地基的容許變形值 地基變形按其變形特征劃分1 沉降量 一般指基礎中點的沉降量2 沉降差 相鄰兩基礎的沉降量之差3 傾斜 基礎傾斜方向兩端點的沉降差與其距離之比4 局部傾斜 承重砌體沿縱墻6 10m內基礎兩點的沉降差與其距離之比 三 地基變形驗算 地基變形驗算一般規(guī)定 根據建筑物地基基礎設計等級及長期荷載作用下地基變形對上部結構的影響程度 地基基礎設計應符合下列規(guī)定 所有建筑物的地基計算均應滿足承載力計算的有關規(guī)定 甲級 乙級建筑物 均應按地基變形設計 表7 2所列范圍內的丙級建筑物可不作變形驗算 但如有下列情況之一時 仍應作變形驗算 地基承載力特征值小于130kPa 且體型復雜的建筑 在基礎上及其附近有地面堆載或相鄰基礎荷載差異較大 可能引起地基產生過大的不均勻沉降時 軟弱地基上的建筑物存在偏心荷載時 1 選擇基礎的材料和類型2 選擇基礎的埋置深度3 確定地基承載力4 根據地基承載力 確定基礎的構造尺寸 必要時進行下臥層強度驗算 5 進行必要的地基驗算 包括變形與穩(wěn)定性驗算 6 進行基礎的高度設計7 繪基礎施工圖 天然淺基礎設計內容及步驟 7 7擴展基礎設計 擴展基礎是指柱下鋼筋混凝土單獨基礎和墻下鋼筋混凝土條形基礎由于不受剛性角限制 設計上可以做到寬基淺埋 充分利用淺層好土層作為持力層 與剛性基礎相比較 鋼筋混凝土基礎具有較大的抗拉 抗彎能力 能承受較大的豎向荷載和彎矩 因此 鋼筋混凝土擴展基礎普遍應用于單層和多層結構中 1 錐形基礎的邊緣高度 不宜小于200mm 階梯形基礎的每階高度 宜為300 500mm 一 擴展基礎的構造要求 2 混凝土強度等級不宜低于C20 基礎下通常設置C10混凝土墊層 墊層厚度為70 100mm 每邊伸出基礎邊緣100mm 3 擴展基礎底板受力鋼筋的最小直徑不宜小于10mm 間距不宜大于200mm 也不宜小于100mm 墻下鋼筋混凝土條形基礎縱向分布鋼筋的直徑不小于8mm 間距不大于300mm 每延米分布鋼筋的面積應不小于受力鋼筋面積的1 10 當有墊層時鋼筋保護層的厚度不小于40mm 無墊層時不小于70mm 4 鋼筋混凝土條形基礎底板在T形及十字形交接處 底板橫向受力鋼筋僅沿一個主要受力方向通長布置 另一方向的橫向受力鋼筋可布置到主要受力方向底板寬度1 4處 在拐角處底板橫向受力鋼筋應沿兩個方向布置 5 當柱下鋼筋混凝土獨立基礎的邊長和墻下鋼筋混凝土條形基礎的寬度大于或等于2 5m時 底板受力鋼筋的長度可取邊長或寬度的0 9倍 并宜交錯布置 1 選擇基礎的材料并初步擬定立面的形式和高度 2 選擇地基持力層并決定基礎的埋置深度 3 計算基礎底面積并決定其尺寸 循環(huán)試算 4 必要時計算地基基礎的穩(wěn)定性和沉降 5 驗算基礎的抗沖切 抗剪和抗彎曲承載力并配置鋼筋 6 決定基礎的細部尺寸并繪制結構圖 二 擴展基礎的結構設計 擴展基礎 鋼筋混凝土 設計 確定基礎高度 抗剪 墻下條基 抗沖切 獨立基礎 配筋 抗彎 1 鋼筋混凝土條形基礎 2 墻下鋼筋混凝土條形基礎 墻下鋼筋混凝土條形基礎的構造要求 1 墊層的厚度不宜小于70mm 通常采用100mm 2 錐形基礎的邊緣高度不宜小于200mm 階梯形基礎的每一級高度宜為300 500mm 3 受力鋼筋的最小直徑不宜小于10mm 間距不宜大于200mm 也不宜小于100mm 分布鋼筋的直徑不宜小于8mm 間距不大于300mm 每延米分布鋼筋的面積不小于受力鋼筋面積的1 10 4 保護層厚度 有墊層時不小于40mm 無墊層時不小于70mm 墻下鋼筋混凝土擴展基礎的構造 墻下條形擴展基礎一般沿基礎長度取1m作為計算區(qū)段 相關的計算規(guī)定如下 a 基礎底板的高度應滿足抗剪要求 b 基礎底板的配筋應按抗彎計算確定 c 確定基礎底面積時不應重復計算縱橫基礎交接處的面積 墻下條形擴展基礎的結構設計 a 計算基底凈反力 不考慮基礎自重和基礎上的覆土壓力 b 按抗剪要求確定截面高度 c 計算基礎的抗彎鋼筋 彎矩 最大彎矩發(fā)生在基礎的根部 當墻體為混凝土時 a b1 當墻體為磚墻且墻體放腳伸出不超過1 4磚長時 a b1 0 06 m 最大彎矩確定之后 可由正截面抗彎計算確定基礎的配筋 鋼筋配置時除了滿足構造要求外 還應注意下列兩條 基礎的主要受力方向一般為橫向 所以受力鋼筋也布置在橫向 且應布置在底層 當地基較軟時 為增加基礎的縱向剛度 也可在縱向設置受力鋼筋 或進一步設置縱梁 3 柱下鋼筋混凝土單獨基礎 現澆基礎 預制基礎 基礎底板的高度和變階處高度按抗沖切計算確定 基礎底板的配筋按抗彎計算確定 當采用鋼筋混凝土柱時 尚應檢算基礎與柱連接處的強度 當基礎混凝土強度小于柱時 柱下單獨擴展基礎的計算原則 a 計算基底凈反力 不考慮基礎自重和基礎上覆土壓力 基底的凈反力按剛性基礎的基底壓力簡化算法計算 計算公式與墻下條形基礎相同 不過基礎的寬度應為其實際寬度 檢算地基承載力時使用荷載的標準組合 檢算基礎結構的截面強度時使用荷載的基本組合 雙向偏心時可按兩個方向分別計算和配筋 獨立擴展基礎如高度不足容易產生沖切破壞 破壞的特征是發(fā)生沿柱邊或臺階邊緣產生近似于45 方向的張拉裂縫 最后形成沖切破壞錐體 b 抗沖切驗算 確定基礎高度 b 抗沖切驗算 確定基礎高度 獨立擴展基礎抗沖切驗算的基本原則是 基礎可能沖切破壞面以外的地基凈反力產生的沖切力應小于或等于基礎相應破壞面 破壞角錐體表面 沖切面 上的混凝土抗沖切能力 計算的關鍵是確定沖切力和沖切破壞面的幾何特征 b 抗沖切驗算 確定基礎高度 相應于荷載效應基本組合時作用在上地基土的凈反力設計值 受沖切承載力截面高度影響系數 混凝土軸心抗拉設計強度 沖切破壞錐體的有效高度 有墊層時 ho h 45mm 無墊層時 ho h 75mm 扣除基礎自重及其上土重后相應于荷載效應基本組合時的基底凈反力 對偏心受壓基礎可取基礎邊緣處用最大地基土單位面積凈反力 沖切驗算時取用的部分基底面積 沖切破壞錐體最不利一側計算長度 沖切破壞錐體最不利一側斜截面的上邊長 當計算柱與基礎交接處的受沖切承載力時 取柱寬 當計算基礎變階處的受沖切承載力時 取上階寬 沖切破壞錐體最不利一側斜截面在基礎底面積范圍內的下邊長 當沖切破壞錐體的底面落在基礎底面以內時計算柱與基礎交接處的受沖切承載力時 取柱寬加兩倍基礎有效高度 計算基礎變階處的受沖切承載力時 取上階寬加兩倍該處的基礎有效高度 基礎底板在荷載效應基本組合時的凈反力作用下 如同固定于臺階根部或柱邊的倒置懸臂板 一般屬于雙向受彎構件彎矩控制截面在柱邊緣處或變階處計算出控制彎矩后可分別對基礎的兩個方向配置鋼筋 配筋時應滿足相應的構造要求 同時應將主要受力方向的鋼筋布置在下層 在軸心荷載或單向偏心荷載的作用下 當基礎臺階的寬高比小于或等于2 5和偏心距小于或等于1 6短邊長度時 任意截面的彎矩按下式計算 c 內力計算及配筋 4 柱下鋼筋混凝土條型基礎 a 基礎底面尺寸的確定長度由構造要求確定 寬度由地基承載力要求確定b 翼板的計算c 基礎梁縱向內力分析 a 基礎底面尺寸的確定 首先按構造要求確定基礎長度l 然后將基礎視為剛性矩形基礎 按地基承載力特征值確定基礎底面寬度b 在按構造要求確定基礎長度l時 應盡量使其形心與基礎所受外合力的重心相重合 b 翼板的計算 翼板可視為肋梁兩側的懸臂 計算肋梁根部的剪力和彎矩 然后按斜截面的抗剪強度確定翼板厚度并由肋梁根部的彎矩M計算翼板內的橫向配筋 橫向鋼筋通常布置在下層 c 基礎梁縱向內力分析 1 靜定分析法 2 倒梁法 靜定分析法是一種按線性分析基底凈反力的簡化計算方法 也就是剛性基礎基底壓力的簡化算法 其適用前提是要求基礎具有足夠的相對抗彎剛度以及上部結構對于地基的差異變形不敏感 假定基底反力呈線性分布 求得基底凈反力 基礎上所有的作用力都已確定并按靜力平衡條件計算出任意截面上的剪力V及彎距M 由此繪出沿基礎長度方向的剪力圖和彎距圖 依此進行肋梁的抗剪計算及配筋 靜定分析法沒有考慮基礎自身的變形以及與上部結構的相互作用 與其他方法比較 計算所得基礎不利截面上的彎矩絕對值一般偏大 此法只宜用于上部為柔性或簡支結構 且基礎自身剛度較大的條形基礎以及聯(lián)合基礎 1 靜定分析法 適于上部為柔性結構 基礎本身剛度較大 彎矩值偏大 把柱腳視為條形基礎的支座 支座間不存在相對豎向位移 并假定基底凈反力呈線性分布 且柱作用于基礎的荷載已求出按倒置的普通連續(xù)梁計算梁沿縱向的內力 如采用力矩分配法 力法 位移法等 2 倒梁法 當上部荷載較大 地基土較軟弱 只靠單向設置柱下條形基礎已不能滿足地基承載力和地基變形要求時 可采用沿縱 橫柱列設置交叉條形基礎 又稱十字交叉梁基礎或交梁基礎 柱下十字交叉梁基礎可視為雙向的柱下條形基礎 其每個方向的條形基礎的構造與計算 與前述相同 只是由柱傳來的豎向力由兩個方向的條形基礎共同承擔 故需在兩個方向上進行分配 而柱傳遞的彎矩Mx和My直接加于相應方向的基礎梁上 不必再做分配 即不考慮基礎梁承受扭矩 4 柱下十字交叉條形基礎 第一個條件指在節(jié)點處分配給兩個方向條形基礎的荷載之和等于柱荷載第二個條件指分離后的條形基礎在交叉節(jié)點處的撓度應相等 豎向荷載在正交的兩個條形基礎上的分配原則應滿足兩個條件 靜力平衡條件和變形協(xié)調條件 1 概述 三 筏形基礎與箱形基礎設計 筏形基礎是指柱下或墻下連續(xù)的平板式或梁板式鋼筋混凝土基礎 亦稱筏板基礎 片筏基礎或滿堂紅基礎 當建筑物開間尺寸不大 或柱網尺寸較小以及對基礎的剛度要求不很高時 為便于施工 可將其做成一塊等厚度的鋼筋混凝土平板 即平板式筏形基礎 板上若帶有梁 則稱為梁板式或肋梁式筏形基礎 筏形基礎的自身剛度較大 可有效地調整建筑物的不均勻沉降 對充分發(fā)揮地基的承載力較為有利 箱形基礎是由底板 頂板 側墻及一定數量的內隔墻構成的整體剛度較好的單層或多層鋼筋混凝土基礎 箱形基礎的內部空間可結合建筑物的使用功能設計成地下室 地下車庫或地下設備層等 箱形基礎具有很大的剛度和整體性 能有效地調整基礎的不均勻沉降 又由于它具有較大的埋深 土體對其具有良好的嵌固與補償效應 因而具有較好的抗震性和補償性 是目前高層建筑中經常采用的基礎類型之一 筏形基礎和箱形基礎的選型應根據工程地質和水文地質條件 上部結構體系的形式 柱距 荷載大小以及施工條件等因素綜合確定 平面尺寸應根據地基土的承載能力 上部結構的布置及荷載分布等因素按計算確定 筏基和箱基底面的形心最好與上部結構豎向永久荷載的重心相重合 若不能重合 在永久荷載與樓 屋 面活荷載長期效應組合下的偏心距e 對高層建筑最好能符合 2 筏形基礎和箱形基礎的構造 1 筏形基礎的構造 平板式和梁板式筏基均可用作柱下和墻下基礎 梁板式筏基的梁可以增大基礎自身的剛度 當需使筏板頂面保持為平面時 基礎梁可從板底向下伸出 墻下筏板也可在其厚度內設置暗梁 研究表明 矩形筏基的縱向相對撓曲要比橫向大得多 若需擴大筏板面積 宜向寬度方向擴展 以使筏基的縱向相對撓曲不致過大 高層建筑的平板式筏基 筏板伸出墻柱外緣的寬度不宜大于2 0m 對梁板式筏基 筏板伸出基礎梁外緣的寬度 在基礎縱向不宜大于0 8m 橫向不宜大于1 2m 多層建筑的墻下筏基 筏板懸挑墻外的長度 從軸線起算橫向不宜大于1 5m 縱向不宜大于1 0m 1 筏形基礎的構造 筏板可以根據需要設計成等厚度或變厚度 對于高層建筑 平板式筏基的板厚不宜小于400mm 梁板式的板厚應不小于300m 且板厚與板格的最小跨度之比不宜小于1 20 多層建筑筏基的板厚可適當減小 其中墻下筏基的板厚不得小于200mm 平板式和梁板式筏基均可用作柱下和墻下基礎 梁板式筏基的梁可以增大基礎自身的剛度 當需使筏板頂面保持為平面時 基礎梁可從板底向下伸出 墻下筏板也可在其厚度內設置暗梁 若筏基內力用后面所述的倒樓蓋法求得 其配筋除滿足計算要求外 還應符合下述規(guī)定 平板式筏基柱下板帶和跨中板帶的底部鋼筋及梁板式筏基筏板縱橫方向的支座鋼筋 指柱下 基礎梁及剪力墻處板底的鋼筋 均應有1 3 1 2貫通全跨 且其配筋率應不小于0 15 對肋梁不外伸的雙向外伸懸挑板 其轉角部分最好切角 并在板底布置輻射狀 直徑與邊跨的受力鋼筋相同 內錨長度大于外伸長度且大于混凝土受拉錨固長度的附加鋼筋 其外端最大間距不大于200mm 平板式筏基兩種板帶頂部的鋼筋和梁板式筏基跨中的鋼筋都應按實際配筋全部連通 筏基的混凝土強度等級 對高層建筑應不低于C30 多層建筑的墻下筏基可采用C20 地下水位以下的地下室筏基防水混凝土的抗?jié)B等級 應根據地下水的最高水頭與混凝土厚度之比確定 且不應低于0 6MPa 1 筏形基礎的構造 地下室底層柱或剪力墻與基礎梁連接的構造要求 2 箱形基礎的構造 箱基的高度應滿足結構強度 剛度和使用要求 其值不宜小于長度的1 20 并不宜小于3m 箱基的埋置深度應滿足抗傾覆和抗滑移的要求 在抗震設防地區(qū) 其埋深不宜小于建筑物高度的1 15 同時基礎高度要適合做地下室的使用要求 凈高不應小于2 2m 箱基的外墻應沿建筑物四周布置 內墻宜按上部結構柱網尺寸和剪力墻位置縱 橫交叉布置 一般每平方米基礎面積上墻體長度不小于400mm或墻體水平截面總面積不宜小于箱基外墻外包尺寸的水平投影面積的1 10 不包括底板懸挑部分面積 對基礎平面長寬比大于4的箱基 其縱墻水平截面積不得小于外墻外包尺寸的水平投影面積的1 18 2 箱形基礎的構造 計算墻體水平截面積時 不扣除洞口部分 箱基的墻體厚度應根據實際受力情況確定 外墻不應小于250mm 常用250 400mm 內墻不宜小于200mm 常用200 300mm 箱基的墻體一般采用雙向 雙層配筋 無論豎向 橫向其配筋均不宜小于 10 200 除上部結構為剪力墻者外 箱基墻體的頂部均宜配置兩根以上不小于 20的通長構造鋼筋 箱基中應盡量少開洞口 必須開設洞口時 門洞應設在柱間居中位置 洞邊至柱中心的距離不宜小于1 2m 洞口上過梁的高度不宜小于層高的1 5 洞口面積不宜大于柱距與箱基全高乘積的1