2淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本原理201203

1、第二章 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本原理1主要內(nèi)容2.1 概述2.2 淺基礎(chǔ)類(lèi)型2.3 基礎(chǔ)的埋置深度2.4 地基承載力的確定及驗(yàn)算2.5 基礎(chǔ)底面尺寸的確定2.6 地基的變形驗(yàn)算2.7 地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性驗(yàn)算2.8 減輕不均勻沉降危害的措施 22.1 概 述合理選擇地基基礎(chǔ)方案地基基礎(chǔ)方案有：天然地基或人工地基上的淺基礎(chǔ)；深基礎(chǔ)；深淺結(jié)合的基礎(chǔ) 3淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要考慮的問(wèn)題基礎(chǔ)所用的材料及基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)型式；基礎(chǔ)埋置深度；地基土的承載力；基礎(chǔ)的形狀和布置，以及與相鄰基礎(chǔ)、地下構(gòu)筑物和地下管線的關(guān)系；5、上部結(jié)構(gòu)的類(lèi)型、使用要求及其對(duì)不均勻沉降的敏感性；6、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

2、慮地基和基礎(chǔ)的抗震要求4按結(jié)構(gòu)型式分： 擴(kuò)展基礎(chǔ)、聯(lián)合基礎(chǔ)、柱下條形基礎(chǔ)、柱下交叉條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)和殼體基礎(chǔ)等。按材料性能分： 無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)、擴(kuò)展基礎(chǔ)、柱下鋼筋砼條形基礎(chǔ)2.2 淺基礎(chǔ)的類(lèi)型 5一、無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ) 由磚、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料組成的無(wú)需配置鋼筋的墻下條形基礎(chǔ)或柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。 材料抗壓好；抗拉強(qiáng)度很低要求基礎(chǔ)臺(tái)階寬高比（剛性角）符合一定條件Fbth06二、鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)（擴(kuò)展基礎(chǔ)） 墻下鋼筋砼條形基礎(chǔ)和柱下鋼筋砼獨(dú)立基礎(chǔ) 抗彎、抗剪性能好，要滿足抗彎、抗剪和抗沖切 等結(jié)構(gòu)要求7三、柱下條形基礎(chǔ) 調(diào)節(jié)不均勻沉降優(yōu)點(diǎn)：材料省、造價(jià)低缺點(diǎn)： 施工復(fù)雜

3、、技術(shù)高、工期長(zhǎng)8柱下交叉條形基礎(chǔ) 9四、筏形基礎(chǔ) 平板式板厚不小于400mm，一般為0.52.5m10五、箱形基礎(chǔ)整體空間結(jié)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn)： 抗彎剛度大， 補(bǔ)償效應(yīng)缺點(diǎn)： 鋼筋水泥用量大，工期長(zhǎng)，造價(jià)高，施工復(fù)雜11六、殼體基礎(chǔ) 優(yōu)點(diǎn)：材料省、造價(jià)低缺點(diǎn)： 施工復(fù)雜、技術(shù)高、工期長(zhǎng)12基礎(chǔ)埋置深度是指基礎(chǔ)底面至天然地面的距離2.3 基礎(chǔ)的埋置深度下臥層持力層（受力層）FG13基礎(chǔ)埋深確定的基本原則在滿足承載力的條件下盡量淺埋;省工省時(shí)省料，但是有如下基本要求： 埋深不宜小于0.5m, 基礎(chǔ)頂面宜低于室外設(shè)計(jì)地面0.1m 橋墩基礎(chǔ)要求在沖刷深度以下D大于10cm14一、建筑物的用途類(lèi)型及荷載大小的性

4、質(zhì)1.首先考慮建筑物的使用功能，如必須設(shè)地下室、地下設(shè)施、屬于半埋式結(jié)構(gòu)物等2.高層建筑，為了滿足穩(wěn)定性要求，基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)加大：筏形和箱型基礎(chǔ)，不小于建筑物高度的1/15樁筏和樁箱基礎(chǔ)，不小于建筑物高1/181/203.對(duì)巖石地基上高層，滿足抗滑要求4.受上拔力的基礎(chǔ)，滿足抗拔要求5.高聳結(jié)構(gòu)，滿足抗傾覆穩(wěn)定性要求15二、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)（一）水文地質(zhì)條件 1. 基礎(chǔ)應(yīng)盡量埋置在良好的持力層上。 2. 當(dāng)上層土的承載力低，而下層土的承載力高時(shí)， 應(yīng)將基礎(chǔ)埋置在下層較好的土層中。 3. 當(dāng)?shù)鼗芰Ψ秶鷥?nèi)存在軟弱下臥層時(shí)，軟弱下臥 層的承載力和地基變形也應(yīng)滿足要求。16常見(jiàn)四種情況，確定基礎(chǔ)埋

5、深：自上而下都是良好土層自上而下都是軟弱土層上部為軟弱土層，而下部為良好土層 取決于上部軟弱土層的厚度上部為良好土層，而下部為軟弱土層 基礎(chǔ)盡量淺埋 17（二）水文地質(zhì)條件 基礎(chǔ)應(yīng)盡量埋置在地下水位以上18三、相鄰建筑物基礎(chǔ)埋深的影響 19四、地基土凍脹和融陷的影響 凍脹：土凍結(jié)后體積增大的現(xiàn)象 融陷：凍土融化后產(chǎn)生的沉陷 凍脹率凍脹等級(jí)：不凍脹、弱凍脹、凍脹、 強(qiáng)凍脹和特強(qiáng)凍脹最小埋深20五、補(bǔ)償基礎(chǔ)概念在軟弱地基上建造采用淺基礎(chǔ)的高層建筑時(shí)，常會(huì)遇到地基承載力或沉降不滿足要求的情況，常采用補(bǔ)償性基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。21 此時(shí)p0=0，建筑物的重力等于基坑挖去的總土重，即全補(bǔ)償性基礎(chǔ)； 若N/A大于0

6、d，則稱(chēng)部分補(bǔ)償性基礎(chǔ)。建筑物的沉降與建筑物基底附加壓力成正比222.4 地基承載力的確定及驗(yàn)算 地基承載力概念 地基承載力指地基承受荷載的能力 地基承載力特征值fa在保證地基穩(wěn)定的條件下，使建筑物的沉降量不超過(guò)允許值的地基承載力。 fa取決于兩個(gè)條件：要有一定的安全儲(chǔ)備，即fa=pu/K地基變形不應(yīng)大于相應(yīng)的允許值Sa 23一、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí) 1. 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)242. 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定：2526二、巖土工程勘察的要求巖土工程勘察報(bào)告應(yīng)提供的資料；地基評(píng)價(jià)；施工驗(yàn)槽。27三、荷載效應(yīng)組合的規(guī)定 1.作用在基礎(chǔ)上的荷載 (1)永久荷載：上部結(jié)構(gòu)+基礎(chǔ)自重、固定設(shè)備土壓力、 穩(wěn)定

7、水壓力 可變荷載：普通荷載：活荷載、風(fēng)荷載、雪、吊車(chē) 特殊荷載：地震、船只或漂流物的撞擊力 (2)荷載效應(yīng)的代表值 標(biāo)準(zhǔn)值 準(zhǔn)永久值=標(biāo)準(zhǔn)值*q 組合值=標(biāo)準(zhǔn)值*c (3)荷載設(shè)計(jì)值：代表值*分項(xiàng)系數(shù)282. 荷載效應(yīng)組合 (1)荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合（正常使用極限狀態(tài)）荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合 (2)荷載效應(yīng)的基本組合（承載力極限狀態(tài)）29四、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的技術(shù)要求1. 地基土抵抗剪切破壞和防止喪失穩(wěn)定，應(yīng)具有足夠的安全度2. 基礎(chǔ)沉降量應(yīng)小于地基的允許變形值3. 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐久性。30五、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的三種表達(dá)式1. 容許承載力法2. 安全系數(shù)法3. 分項(xiàng)系數(shù)法31六、地基承載

8、力的確定1. 理論公式法32332、載荷試驗(yàn)法 載荷試驗(yàn)包括淺層平板載荷試驗(yàn)、深層平板試驗(yàn)及螺旋板載荷試驗(yàn)密實(shí)砂土、硬塑粘土等低壓縮性土p-s曲線為陡降型 取p1（比例界限荷載）且p1pu/2松砂、填土、可塑粘土等中、高壓縮性土p-s曲線為緩變型 取沉降s=(0.010.015)b所對(duì)應(yīng)的荷載343、地基承載力的修正 35計(jì)算公式為： 36373839七、地基承載力驗(yàn)算1.軸心荷載作用時(shí)（一）持力層承載力驗(yàn)算40blN=F+G2.偏心荷載作用時(shí)41以條形面積為例beNeb/6: 三角形偏心荷載時(shí)：a=b/2-e42（二）軟弱下臥層承載力驗(yàn)算F pdzpcz軟土Es1Es2注意：下臥層承載力 f

9、az 只做深度修正擴(kuò)散角可查表2-14基礎(chǔ)埋深加大附加應(yīng)力近似為零（補(bǔ)償性）43式中：pz 軟弱下臥層頂面處的附加應(yīng)力值(kPa)；pcz軟弱下臥層頂面處土的自重應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值，pcz=(d+z)，為軟弱下臥層以上各土層的加權(quán)平均重度(kN/m3)，d為基礎(chǔ)埋深(m)，z為基礎(chǔ)底面至軟弱下臥層頂面處的距離(m)；faz 軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值。44式中：l、b 分別為矩形基礎(chǔ)底面的長(zhǎng)度和寬度；pk 基底的平均壓力值；pc 基底處土的自重應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值，pc=od，o為 基底以上土的加權(quán)平均重度，d 基礎(chǔ)的埋深z 基底至軟弱下臥層頂面的距離； 基底壓力擴(kuò)散角，可按表2-14采用。

10、 “壓力擴(kuò)散角”概念：根據(jù)擴(kuò)散前、后各面積上的總壓力不變條件，得：矩形：條基：45關(guān)于 的簡(jiǎn)化計(jì)算：條件：46墊層驗(yàn)算墊層底面處的附加壓力值； 軟弱下臥層頂面處深度修正后的地基承載力特征值；矩形或條形基礎(chǔ)底邊寬度；墊層底面處的自重應(yīng)力；基礎(chǔ)底面處的自重應(yīng)力；基礎(chǔ)底面至軟弱下臥層頂面的垂直距離；地基壓力擴(kuò)散線與垂直線的夾角擴(kuò)散角；相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，基礎(chǔ)底面處 的平均壓力值條形基礎(chǔ)1. 墊層厚度的確定 矩形基礎(chǔ)472. 墊層寬度的確定應(yīng)滿足基礎(chǔ)底面壓力擴(kuò)散的要求，同時(shí)還應(yīng)考慮到墊層應(yīng)有足夠的寬度及墊層側(cè)面土的強(qiáng)度條件，以防止墊層材料向側(cè)邊擠出而增加墊層的豎向變形量3. 墊層承載力的確定 取

11、決于墊層材料性質(zhì)、施工機(jī)具能量大小、施工質(zhì)量的優(yōu)劣 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)確定484. 地基變形計(jì)算地基變形計(jì)算 s=s1+s2（1）墊層自身的變形量（2）下臥土層的變形量49補(bǔ)充習(xí)題：某磚混結(jié)構(gòu)承重墻下條形基礎(chǔ)，寬1.2m，埋深1m，上部結(jié)構(gòu)作用于基礎(chǔ)頂面荷載為120kN/m，地基土表層為粉質(zhì)粘土，厚度1m，重度117.5kN/m3；第二層為淤泥質(zhì)粘土，厚度15m，重度217.8 kN/m3；第三層為密實(shí)砂礫石。地下水距地表層為1m。地基承載力特征值fak=45kPa。砂墊層厚度為1.7m，擴(kuò)散角=30o，地基深度修正系數(shù)d=1.0。驗(yàn)算砂墊層厚度是否滿足要求。（16分） 50取1m長(zhǎng)度計(jì)算 地基

12、承載力修正 基底附加應(yīng)力： 下臥層頂面附加應(yīng)力 下臥層頂自重應(yīng)力 故砂墊層厚度滿足要求。 （3分）（3分）（4分）（3分）（3分）51GFdFk 作用在頂面的荷載標(biāo)準(zhǔn)值，kNGk基礎(chǔ)及臺(tái)階上填土總重，kNA 基底面積，m2G 平均重度，一般取 20 kN/m3d 基礎(chǔ)平均埋深，mfa=fak+dm(d-0.5) 暫不做寬度修正，認(rèn)為b3m一、軸心荷載作用下2.5 基礎(chǔ)底面尺寸的確定單獨(dú)基礎(chǔ)52GFd條形基礎(chǔ)1.按軸心荷載作用計(jì)算A2.將計(jì)算得到 A 或 b 擴(kuò)大至 10%-30%3.驗(yàn)算地基承載力，若不滿足繼續(xù)放大二、偏心荷載作用下53不同類(lèi)型建筑物根據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型、使用要求、荷載性質(zhì)等需滿足不同

13、的地基變形要求沉降量、沉降差、傾斜、局部?jī)A斜等2.6 地基變形驗(yàn)算注意：荷載應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合，不應(yīng)計(jì)入風(fēng)荷載和地震荷載54一、地基變形驗(yàn)算 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定了 關(guān)于哪些建筑是否進(jìn)行變形驗(yàn)算的相關(guān)規(guī)定。55二、地基特征變形量分為：沉降量、沉降差、傾斜、局部?jī)A斜。1. 沉降量指基礎(chǔ)中心點(diǎn)的沉降值(a)；2. 沉降差一般指相鄰兩單獨(dú)柱基中點(diǎn)的沉降量 之差(b)；3. 傾斜指基礎(chǔ)傾斜方向兩端點(diǎn)的沉降差與其距 離的比值(c)；4. 局部?jī)A斜指砌體承重結(jié)構(gòu)沿縱向610m基礎(chǔ)兩 點(diǎn)的沉降差與其距離的比值(d)；56地基特征變形（沉降計(jì)算）57表2-11 建筑物的地基變形允許

14、值58注：有括號(hào)者僅使用于中壓縮性土； l為相鄰柱基中心距離/mm，Hg為自室外地面起算的建筑物高度/m。59三、地基沉降量計(jì)算方法1、彈性理論公式法（土力學(xué)）基于布辛尼斯克課題的位移解：地基均勻較方便，結(jié)果偏大。w沉降影響系數(shù)；E0 變形模量602、分層總和法基本假定：（1）地基只有豎向壓縮變形，無(wú)側(cè)向變形；（2）用基礎(chǔ)中點(diǎn)地基的附加應(yīng)力計(jì)算變形。（3）確定計(jì)算深度與分層厚度（0.4b或者 12m均）合適。61623、規(guī)范推薦法基本假定：各向同性均質(zhì)直線體理論計(jì)算地基附加應(yīng)力，對(duì)于同一層采用單一指標(biāo)，精度高。確定計(jì)算深度課本P376364令654、考慮地基回彈的沉降計(jì)算pc基坑底面以上的自重

15、應(yīng)力，地下水位以下取浮重度。 回彈變形量如：基坑開(kāi)挖等66四、沉降觀測(cè) 1. 測(cè)點(diǎn)的布置 （1）建筑物四周的角點(diǎn) （2）轉(zhuǎn)角處 （3）中點(diǎn) （4）沉降縫附近 （5）新舊建筑物連接處 （6）地基條件明顯變化處2. 觀測(cè)時(shí)間（1）施工時(shí)：民用建筑，每增加一層觀測(cè)一次 工業(yè)建筑，按荷載施加階段來(lái)進(jìn)行觀測(cè)（2）施工后持續(xù)觀測(cè)，半年后沉降量小于2mm，停止觀測(cè)672.7 地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性驗(yàn)算經(jīng)常承受水平荷載作用的高層和高聳結(jié)構(gòu)位于斜坡上的建筑物地基中存在傾斜或軟弱地層PhPv驗(yàn)算穩(wěn)定性的工程條件68一 、穩(wěn)定性驗(yàn)算圓弧滑動(dòng)面法滑動(dòng)穩(wěn)定安全系數(shù)K69二、斜坡上的基礎(chǔ)無(wú)須驗(yàn)算穩(wěn)定性的條件要求：條形基礎(chǔ)：a3

16、.5bd/tan矩形基礎(chǔ)：a2.5bd/tan條件：坡高h(yuǎn)8m，坡角45o、a2.5m, b3m(1)(2)70采用樁基礎(chǔ)或其他深基礎(chǔ)，減少地基總沉降量對(duì)地基進(jìn)行處理，提高地基承載力和壓縮模量在建筑、結(jié)構(gòu)和施工中采取措施2.8 減輕建筑不均勻沉降危害的措施71一、建筑措施1、建筑物體型力求簡(jiǎn)單 建筑物體型是指其平面形狀與立面輪廓。 722、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體剛度（1）控制建筑物基礎(chǔ)長(zhǎng)高比732、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體剛度（2）合理布置縱橫墻74復(fù)雜建筑物平面的轉(zhuǎn)折部位；長(zhǎng)高比過(guò)大的建筑物的適當(dāng)部位；建筑物的高度(或荷載)差異處；地基土的壓縮性或土層構(gòu)造有明顯差異處；建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型(包括基礎(chǔ))截然不同處；分期建造房屋的交接