第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理

1、第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 v 1. 淺基礎(chǔ)的定義淺基礎(chǔ)的定義 v 2. 淺基礎(chǔ)的荷載傳遞淺基礎(chǔ)的荷載傳遞 基礎(chǔ)應(yīng)力和變形 地基 荷載基底壓力 通常將基礎(chǔ)的埋置深度小于5m，或小于基礎(chǔ)最小寬度。 一般只需經(jīng)過挖槽、排水等普通施工程序就可建造的基 礎(chǔ)稱作淺基礎(chǔ)。 側(cè)壁的摩阻力忽略不計。側(cè)壁的摩阻力忽略不計。 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 v 淺基礎(chǔ)設(shè)計時應(yīng)考慮的主要因素 (1) 建筑基礎(chǔ)所用的材料及基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)型式； (2) 基礎(chǔ)的埋置深度； (3) 地基土的承載力； (4)基礎(chǔ)的形狀和布置，以及與相鄰基礎(chǔ)、地下構(gòu) 筑物和地下管道的關(guān)系； (5) 上部結(jié)構(gòu)類型、使用要求及對不均勻沉降的敏 感性； (6)

2、 施工期限、施工方法及所需的施工設(shè)備等; (7)在地震區(qū)，還應(yīng)考慮地基和基礎(chǔ)的抗震要求。 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 1. 剛性基礎(chǔ)(無筋擴展基礎(chǔ)無筋擴展基礎(chǔ)) ) 一、按基礎(chǔ)材料的性能分類一、按基礎(chǔ)材料的性能分類 材料：材料：通常由磚，毛石、素混凝土，三合土和灰土 等材料建造的基礎(chǔ)。 特點：特點：抗壓性能較好，但抗拉、抗剪強度不高。 應(yīng)用范圍：剛性基礎(chǔ)可用于六層和六層以下（三合土基 礎(chǔ)不宜超過四層）的民用建筑和砌體承重的廠房。 F 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 0 h b tg t F bt h0 設(shè)計要求：設(shè)計要求：發(fā)生在基礎(chǔ)內(nèi)的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力不超過其 材料強度設(shè)計值。可通過限制基礎(chǔ)外伸寬度與基

3、礎(chǔ)高 度的比值(寬高比)來實現(xiàn)。 -剛性角剛性角 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 F2. 柔性基礎(chǔ)(擴展基礎(chǔ)擴展基礎(chǔ)) ) 材料：材料：鋼筋混凝土。 設(shè)計要求：設(shè)計要求：采用擴大基礎(chǔ)底面積的方法來滿足地基承載力 的要求，但不必增加基礎(chǔ)的埋深；選擇合適的基礎(chǔ)材料、 高度與配筋來滿足基礎(chǔ)抗剪和抗彎要求。 特點：特點：具有較好的抗剪能力和 抗彎能力。 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 1. 獨立基礎(chǔ) 二、按基礎(chǔ)形狀和大小分類按基礎(chǔ)形狀和大小分類 主要是柱下基礎(chǔ)主要是柱下基礎(chǔ), 需土質(zhì)較好需土質(zhì)較好 F 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 2. 條形基礎(chǔ)(十字交叉條形基礎(chǔ)) 墻下或柱下條形基礎(chǔ) 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 縱向

4、條形基礎(chǔ)縱向條形基礎(chǔ) 橫向條形基礎(chǔ)橫向條形基礎(chǔ) 柱下:土質(zhì)更差或荷載很大時,將縱橫向條形基礎(chǔ)相連 3.十字交叉基礎(chǔ) 十字交叉條形基礎(chǔ)可承擔(dān)10層以下民用住宅。 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 土質(zhì)更差,單獨基礎(chǔ)彼此之間滿堂布置，聯(lián)成整體滿堂基礎(chǔ) a)、b)平板式c)、d)梁板式 6層住宅50層高層建筑都可使用，如美國休斯敦市的52層 殼體廣場大樓，天然地基上的筏板基礎(chǔ)厚度為2.52m。 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 底板底板 外墻外墻 內(nèi)墻內(nèi)墻 有底板、墻和頂板形成箱，整體性好、空間剛度大 箱形基礎(chǔ) 箱形基礎(chǔ)埋深較深，基礎(chǔ)空腹，卸除了基底處原有土體的自重應(yīng)力 ，因此大大地減小了作用于基礎(chǔ)底面的附加應(yīng)力，

5、減少建筑物的沉 降，這種基礎(chǔ)又稱之為補償基礎(chǔ)。 “套箱式” 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 d A N pp c - 00 基底附加壓力： 0 A N d 若基礎(chǔ)埋深 基地附加壓力p0=0 ， 此時稱為全補償基礎(chǔ)。 p0 0稱為部分補償基礎(chǔ) p050cm 10cm 一一 、基礎(chǔ)埋深確定的基本原則、基礎(chǔ)埋深確定的基本原則 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 二、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件二、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件 在滿足設(shè)計要在滿足設(shè)計要 求下盡量淺埋求下盡量淺埋 只有低層房屋只有低層房屋 可用可用,否則進行否則進行 地基處理地基處理 盡量淺埋但盡量淺埋但 是如是如h1太小太小 就進行地基就進行地基 處理處理 h1

6、4 m 樁基或處樁基或處 理理 硬土層硬土層 軟土軟土層層 硬土層硬土層 軟土層軟土層 軟土層軟土層 硬土層硬土層 I II III IV h1 h1 利用較好的表層土作為地基的持力層。反之，則用下 面的土層?；A(chǔ)盡量做在地下水位以上。 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 三、建筑物場地的環(huán)境條件三、建筑物場地的環(huán)境條件 L H 新建建筑物的基礎(chǔ)埋深不宜深于相鄰原有建筑物的 基礎(chǔ)埋深。 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 地下室的地下管道（上下水，煤氣電 纜）應(yīng)在基底以上 主樓與裙房 分期施工設(shè)置后澆帶 F 管 道 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 四、地基土凍脹和融陷的影響四、地基土凍脹和融陷的影響 基礎(chǔ)盡量埋在冰凍線

7、以下。 dmin z0 hmax z0 標(biāo)準凍深；標(biāo)準凍深；凍深影響系數(shù)凍深影響系數(shù); ; hmax殘留凍土層最大厚度；殘留凍土層最大厚度； Z0 Z0 dmin 室內(nèi)地面室內(nèi)地面 hmax 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 地基基礎(chǔ)作為承重土層和建筑物的下部結(jié)構(gòu)，應(yīng)滿足下列 功能要求： （1）在偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后，仍能保持必需的整體穩(wěn)定性。 （2）能承受在正常施工和正常使用時可能出現(xiàn)的各種情況；并具 有良好的工作性能； （3）在正常維護情況下具有足夠的耐久性能； 一、地基基礎(chǔ)設(shè)計原則一、地基基礎(chǔ)設(shè)計原則 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 二、二、 荷載規(guī)定荷載規(guī)定 作用在基礎(chǔ)上的荷載作用在基礎(chǔ)上的荷載

8、F M F F H F M H 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 基本組合：承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，永久作用與可 變作用的組合（分項系數(shù)） 標(biāo)準組合：正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時，采用標(biāo)準值 （或組合值）為荷載代表的組合 準永久組合：正常使用極限狀態(tài)設(shè)計時，對于可變荷 載采用準永久值為荷載代表的組合 荷載效應(yīng)組合荷載效應(yīng)組合 荷載組合極限狀態(tài)設(shè)計時，荷載組合極限狀態(tài)設(shè)計時，為保證結(jié)構(gòu)可靠性對于同時為保證結(jié)構(gòu)可靠性對于同時 出現(xiàn)底各種荷載設(shè)計值的規(guī)定出現(xiàn)底各種荷載設(shè)計值的規(guī)定 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 （1）按地基承載力承載力確定基礎(chǔ)底面積及埋深，傳至基礎(chǔ)底 面上的荷載應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的標(biāo)準組合

9、 。 承載力采用特征值。 （2）計算地基變形時，傳至基礎(chǔ)底面上的荷載效應(yīng)應(yīng)按 正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的準永久組合。不應(yīng)計入風(fēng) 荷載和地震荷載。相應(yīng)的限值應(yīng)為地基變形的允許值。 （3）在確定基礎(chǔ)或承臺高度、支擋結(jié)構(gòu)高度、計算它們 的內(nèi)力、確定配筋和驗算材料強度時，上部結(jié)構(gòu)傳來的荷 載效應(yīng)組合和相應(yīng)的基底反力，采用承載能力極限狀態(tài)下 荷載效應(yīng)的基本組合，采用相應(yīng)的分項系數(shù)； （4）計算擋土墻、地基或斜坡穩(wěn)定基滑坡推力時，荷載 效應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合，但其分 項系數(shù)均為1。 地基基礎(chǔ)設(shè)計的荷載效應(yīng)組合地基基礎(chǔ)設(shè)計的荷載效應(yīng)組合 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 q地基承載力標(biāo)準組合地

10、基承載力標(biāo)準組合 q穩(wěn)定分析穩(wěn)定分析基本組合，分項系數(shù)基本組合，分項系數(shù)1.0 即即單一安全系數(shù)法單一安全系數(shù)法 q結(jié)構(gòu)設(shè)計基本組合結(jié)構(gòu)設(shè)計基本組合 q沉降計算準永久組合沉降計算準永久組合 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 1. 按承載力理論計算公式確定 三、地基承載力的確定三、地基承載力的確定 四、地基承載力特征值修正四、地基承載力特征值修正 2. 按現(xiàn)場載荷試驗確定 五、地基承載力驗算五、地基承載力驗算 （1）地基持力層承載力驗算 ； （2）軟弱下臥層承載力的驗算 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 （1 1）軸心荷載作用）軸心荷載作用 a kk k f A GF p pk 相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準組合時，基礎(chǔ)底

11、面處的平均壓力值。 k F上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向荷載標(biāo)準組合值 Gk 基礎(chǔ)與基礎(chǔ)上土的總重量，GkA.D.G (一) 持力層承載力驗算 G近似按20kN/m3 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 （2 2）偏心荷載作用）偏心荷載作用 a fp2 . 1 maxk ak fp 同時滿足 ab GF p 3 )(2 kk maxk y y x x W M W M lb GF p k kkk mink maxk 偏心距el /6時 偏心距el /6時 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 ( (二二) ) 軟弱下臥層承載力驗算軟弱下臥層承載力驗算 azczz f z cz az f 相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準組合時，軟弱下臥

12、層頂面處的附加壓力值，kPa 軟弱下臥層頂面處土的自重應(yīng)力標(biāo)準組合值，kPa 軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值，kPa。 下臥層頂面的附加應(yīng)力： tg2tg2 ck - zlzb lbp z tg2 ck - zb bp z 矩形面積基礎(chǔ) 條形面積基礎(chǔ) 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 Es1/Es2 z=0.25b z=0.5b 3 5 10 6 10 20 23 25 30 壓力擴散角 注：1. Es1 Es2 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 在一般情況下，基礎(chǔ)底面尺寸事先并不知道，需根據(jù)工程實踐， 在確定基礎(chǔ)類型和埋置深度后，用持力層的承載力來設(shè)計基礎(chǔ) 底面尺寸。 a kk k f A

13、GF p df F A Ga - k fa為經(jīng)過深度和寬度初步修正后的地基承載力特征值。 條形基礎(chǔ)，可沿基礎(chǔ)長方向取單位長度1m進行計算，則基礎(chǔ)的寬 度為 ： df F b Ga - k 1. 1. 軸心荷載軸心荷載 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 2. 2. 偏心荷載偏心荷載 （1）按軸心荷載作用條件初步估算基礎(chǔ)底面積： （2）根據(jù)偏心距的大小，將基礎(chǔ)的底面積增大（1030）%，并以 適當(dāng)?shù)?比例(宜l/b3,一般取l/b2)確定基礎(chǔ)底面的長度 （3）由調(diào)整后的基礎(chǔ)底面尺寸按式 df F A Ga - k y y x x W M W M lb GF p k kkk mink maxk 計算過程可能

14、要經(jīng)過幾次試算方能最后確定合適的基礎(chǔ)底面尺寸。 a fp2 . 1 maxk ak fp 滿足 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 對于設(shè)計等級為甲級和乙級的建筑物以部分丙級建筑物以外， 不但要滿足地基承載力要求，還必須進行地基變形驗算： 地基最終變形量。目前最常用的計算方法就是應(yīng)力面積法， 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GB50007-2002)給出了考慮經(jīng)驗系數(shù)修 正的計算方法。 地基的允許變形值。它是根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)特點、使 用條件和地基土的類別而確定的。 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 根據(jù)地基復(fù)雜程度，建筑物規(guī)模和功能特征以及由于地基 問題可能造成建筑物破壞或影響正常使用的程度（危及人的生命、 造成經(jīng)濟損失

15、、造成社會影響及修復(fù)的可能性），可將地基基礎(chǔ) 設(shè)計分為三個設(shè)計等級 ： 地基基礎(chǔ)設(shè)計等級地基基礎(chǔ)設(shè)計等級 設(shè)計設(shè)計 等級等級 建筑和地基類型建筑和地基類型 甲級甲級 重要的工業(yè)與民用建筑物；30層以上的高層建筑；體型復(fù)雜，層 數(shù)相差超過10層的高低層連成一體建筑物；大面積的多層地下 建筑物(如地下車庫，商場等)；地基變形有特殊要求的建筑物； 復(fù)雜地質(zhì)條件下的坡上建筑物(包括高邊坡)；對原有工程影響較 大的新建建筑物場地和地基條件復(fù)雜的一般建筑物；位于復(fù)雜 地質(zhì)條件及軟土地區(qū)的二層及二層以上地下室的基坑工程。 乙級乙級 除甲級、丙級以外的工業(yè)與民用建筑物。 丙級丙級 場地和地基條件簡單，荷載分布

16、均勻的七層及七層以下民用建筑及 一般工業(yè)建筑物；次要的輕型建筑物。 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 地基的允許變形值按其變形特征可分為 沉降量、沉降差、傾斜、局部傾斜 ： 沉降量：獨立基礎(chǔ)或剛性特別大的基礎(chǔ)中心的沉降量； 沉降差：相鄰兩個單獨基礎(chǔ)的沉降量之差； 傾斜：獨立基礎(chǔ)在傾斜方向兩端點的沉降差與其距離的 比值； 局部傾斜：指砌體承重結(jié)構(gòu)沿縱向610m內(nèi)基礎(chǔ)兩點的 沉降差與其距離的比值。 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 對經(jīng)常受水平荷載作用的高層建筑物和高聳結(jié)構(gòu)物或建在斜坡 上的建筑物，以及地基中存在傾斜或軟弱地層時，還應(yīng)進行地基 穩(wěn)定性驗算： 2

17、. 1 滑動力矩 抗滑力矩 K 位于穩(wěn)定土坡坡頂上的建筑物，在b3m時，可通過增大距離基 礎(chǔ)到邊坡的距離 確保邊坡穩(wěn)定： tg 5 . 3 d ba- tg 5 . 2 d ba- 條形基礎(chǔ) 矩形基礎(chǔ) 2.5m 土坡穩(wěn)定驗算！ 45o 8m 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 當(dāng)建筑物的不均勻沉降過大時，將使建筑物開裂損壞并影響其使用， 特別對于高壓縮性土、膨脹土、濕陷性黃土以及軟硬不均等不良地 基上的建筑物 。 通常防止的辦法有： 為了減少總沉降量，采用樁基礎(chǔ)或其他深基礎(chǔ)； 對地基進行處理，以提高地基承載力和壓縮模量； 從地基、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)共同作用的觀點出發(fā)，在建筑、結(jié)構(gòu) 和施工中采取措施。 第二章

18、淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 一、建筑措施 1、建筑物的體型力求簡單 建筑物體型：指其平面形狀和立面高差（包括荷載差） 2、增強結(jié)構(gòu)的整體剛度 控制長高比，合理布置縱橫墻。 3、設(shè)置沉降縫 用沉降縫將建筑物（包括基礎(chǔ)）分割為兩個或多個獨立的沉降單元，分 割出的沉降單元應(yīng)具備體型簡單、長高比較小、結(jié)構(gòu)類型單一以及地基比較 均勻等條件。 4、相鄰建筑基礎(chǔ)間應(yīng)有合適的凈距 拉大相鄰建筑物基礎(chǔ)間的凈距 5、調(diào)整某些設(shè)計標(biāo)高 根據(jù)建筑物各部分可能產(chǎn)生的不均勻沉降，采取一些技術(shù)措施，控制與 調(diào)整各部分標(biāo)高，減輕不均勻沉降對使用上的影響。 第二章淺基礎(chǔ)設(shè)計基本原理 二、結(jié)構(gòu)措施 1、設(shè)置圈梁 設(shè)置圈梁可增強砌體承重墻房屋的整體性，提高墻體的抗撓、抗拉、抗 剪的能力，是防止墻體裂縫產(chǎn)生與發(fā)展的有效措施，在地震區(qū)還起到抗震作 用。 2、選用合