基礎(chǔ)工程之淺基礎(chǔ)PPT（共97頁）

1、 第2章 淺基礎(chǔ) 2-1 概述 2-2 淺基礎(chǔ)的類型 2-3 基礎(chǔ)埋置深度的選擇 2-4 淺基礎(chǔ)的地基承載力 2-5 基礎(chǔ)底面尺寸的確定 2-6 減輕不均勻沉降危害的措施2-1 概 述天然地基上的淺基礎(chǔ)（本章討論）人工地基上的淺基礎(chǔ)2.1.1 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1.2 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法2.1.3 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)原則1. 地基的類型2. 基礎(chǔ)的類型2.1.1 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要內(nèi)容：1.選擇基礎(chǔ)方案（確定材料、類型，進(jìn)行基礎(chǔ)平面布置）；2.確定地基持力層和基礎(chǔ)埋置深度；3.確定地基承載力；4.確定基礎(chǔ)的底面尺寸，必要時(shí)進(jìn)行地基變形與穩(wěn)定性驗(yàn)算；5.進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（內(nèi)力分析、截面計(jì)算、構(gòu)造要求）；6

2、.繪制基礎(chǔ)施工圖，提出施工說明。2.1.2 淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法常規(guī)設(shè)計(jì)法（簡(jiǎn)化計(jì)算法）、相互作用設(shè)計(jì)法。常規(guī)設(shè)計(jì)法要點(diǎn)：特點(diǎn)：滿足靜力平衡條件；不滿足變形協(xié)調(diào)條件。結(jié)論：地基越軟弱或越不均勻，按常規(guī)設(shè)計(jì)法計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際情況的差別就可能越大。合理的設(shè)計(jì)方法：考慮地基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的相互作用（分析難度較大）。常規(guī)設(shè)計(jì)法適用條件：1.地基沉降較小或較均勻；2.基礎(chǔ)剛度較大。2.1.3 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)原則5)地基內(nèi)有厚度較大或厚薄不勻的填土，其自重固結(jié)未完成時(shí)。即應(yīng)驗(yàn)算地基變形。標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)計(jì)值按結(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)、殼體基礎(chǔ)等。2.2.1 擴(kuò)展

3、基礎(chǔ)作用：把墻或柱的荷載側(cè)向擴(kuò)展到土中，使之滿足地基承載力和變形的要求。2.2 淺基礎(chǔ)類型按材料分：無筋基礎(chǔ)（剛性基礎(chǔ)）、鋼筋混凝土基礎(chǔ)。1. 無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)指由磚、毛石、砼、毛石砼、灰土、三合土等材料組成的無需配置鋼筋的墻下條形基礎(chǔ)或柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。俗稱“剛性基礎(chǔ)”。適用于多層民用建筑和輕型廠房。磚：強(qiáng)度等級(jí)不低于MU10。砂漿：不低于M5。在地下水位以下或當(dāng)?shù)鼗脸睗駮r(shí)，應(yīng)采用水泥砂漿砌筑。適用于6層及6層以下的民用建筑和磚墻承重的廠房。(1)磚基礎(chǔ)墊層作用（素砼，100厚，C10）：保護(hù)坑底土體不被人為擾動(dòng)和雨水浸泡；改善基礎(chǔ)的施工條件。(2)毛石基礎(chǔ)毛石是指未經(jīng)加工鑿平的石料。應(yīng)采用未風(fēng)化

4、的硬質(zhì)巖石，禁用風(fēng)化毛石。(3)灰土基礎(chǔ)石灰和土料按體積比3:7或2:8拌和均勻，在基槽內(nèi)分層夯實(shí)（每層虛鋪220250mm,夯實(shí)至150mm）?；彝粱A(chǔ)宜在比較干燥的土層中使用。在我國華北和西北地區(qū)，廣泛用于5層和5層以下的民用房屋。(4)三合土基礎(chǔ)由石灰、砂、骨料（礦渣、碎磚、碎石）加水混合而成。體積比1:2:4或1:3:6。用于4層和4層以下的民用房屋。四合土基礎(chǔ)（南方個(gè)別地區(qū)用）：水泥：石灰：砂：骨料1:1:5:10或1:1:6:12(5)砼基礎(chǔ)C15。抗壓強(qiáng)度、耐久性、抗凍性較好。毛石砼基礎(chǔ)： 在砼基礎(chǔ)中埋入體積占25%30%的毛石，石塊尺寸不宜超過300mm。 可節(jié)省水泥用量，減少

5、水化熱。2. 鋼筋砼擴(kuò)展基礎(chǔ)（簡(jiǎn)稱擴(kuò)展基礎(chǔ)）特點(diǎn)：抗彎、抗剪性能較好，基礎(chǔ)高度較小。(1)墻下鋼筋砼條形基礎(chǔ)(2)柱下鋼筋砼獨(dú)立基礎(chǔ) 圖2-4 柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)(a)階梯形基礎(chǔ)；(b)錐形基礎(chǔ)；(c)杯口基礎(chǔ)2.2.2 聯(lián)合基礎(chǔ)2.2.3 柱下條形基礎(chǔ)特點(diǎn)：整體抗彎剛度較大，因而具有調(diào)整不均勻沉降的能力；基底壓力較均勻；造價(jià)高于擴(kuò)展基礎(chǔ)。常用作軟弱地基或不均勻地基上框架或排架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。2.2.4 柱下交叉條形基礎(chǔ)2.2.5 筏形基礎(chǔ)特點(diǎn)： 底面積大，故可減小基底壓力；可提高地基承載力（尤其在有地下室時(shí)）；能增強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性，調(diào)整不均勻沉降。其他功能：見教材。注意：當(dāng)?shù)鼗@著軟硬不均時(shí)，

6、要慎用。(1)墻下筏形基礎(chǔ) 為一塊厚度約200300mm的鋼筋砼平板。 主要在華東地區(qū)采用，淺埋或不埋。 適用于具有硬殼持力層、比較均勻的軟弱地基上六層及六層以下承重橫墻較密的民用建筑。硬土軟土(2)柱下筏形基礎(chǔ)2.2.6 箱形基礎(chǔ)特點(diǎn)：剛度極大；抗震性能好；有補(bǔ)償效應(yīng)。地下室用途受限制；工期長；造價(jià)高；施工技術(shù)復(fù)雜。 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)又統(tǒng)稱為連續(xù)基礎(chǔ)。2.2.7 殼體基礎(chǔ)其他基礎(chǔ)：折板基礎(chǔ)等。2-3 基礎(chǔ)埋置深度的選擇 基礎(chǔ)的埋置深度是指基礎(chǔ)的底面至室外設(shè)計(jì)地面的距離。確定基礎(chǔ)埋深時(shí)，除了要考慮持力層的情況外，還應(yīng)考慮使用功能、地下室、地下設(shè)施、基礎(chǔ)形式、荷

7、載、地質(zhì)水文條件、相鄰建筑物以及凍脹、沖刷等因素。 基礎(chǔ)埋深的確定原則是： 在保證安全可靠的前提下盡量淺埋。但基礎(chǔ)埋深不得小于0.5m，基礎(chǔ)頂面距地面的距離宜大于0.1m。 同一建筑物下面各部分的基礎(chǔ)埋深可以不一致。 2.3.1 與建筑物有關(guān)的條件建筑物在使用功能和用途方面的要求；高層建筑；承受上拔力的基礎(chǔ)；高聳結(jié)構(gòu)；冷庫等。2.3.2 工程地質(zhì)條件 持力層 下臥層 軟弱下臥層對(duì)于中小型建筑物：良好土層堅(jiān)硬、硬塑、可塑狀態(tài)的粘性土層；密實(shí)或中密狀態(tài)的砂土層和碎石土層；其他中低壓塑性土層。軟弱土層軟塑、流塑狀態(tài)的粘性土層；松散狀態(tài)的砂土層；未經(jīng)處理的填土；其他高壓縮性土層。(1)良好土層埋深由其

8、他條件和最小埋深確定。淺埋，一般取d=0.51.5m。(2)軟弱土層12層：按情況(1)處理35層：可采用連續(xù)基礎(chǔ)方案、或人工地基方案。6層以上：樁基方案。(3)軟弱土層良好土層h當(dāng)h2m時(shí)：按情況(2)處理。當(dāng)h短期承載力（超強(qiáng)固結(jié)土可能例外）。2. 按地基載荷試驗(yàn)確定（最可靠）淺層平板載荷試驗(yàn)、深層平板載荷試驗(yàn)、螺旋板載荷試驗(yàn)。地基靜載試驗(yàn)概況堆 載荷載板主梁優(yōu)缺點(diǎn)：能較好的反映天然土體的壓縮性；試驗(yàn)工作量和 費(fèi)用較大，時(shí)間較長。fa的確定方法：(1)當(dāng)ps曲線上有比例界限p1時(shí)，取fak=p1；確定地基承載力實(shí)測(cè)值：(2)當(dāng)pu2p1時(shí)，取fak=pu/2；(3)當(dāng)不能按上述二款要求確定

9、時(shí)，可取s/b=0.010.015所對(duì)應(yīng)的荷載作為fak ，但其值不應(yīng)大于最大加載量的一半。 對(duì)同一土層，應(yīng)選擇三個(gè)以上的試驗(yàn)點(diǎn)，當(dāng)試驗(yàn)實(shí)測(cè)值的極差（最大值與最小值之差）不超過其平均值的30%時(shí)，取其平均值作為該土層的地基承載力特征值fak。確定地基承載力特征值：3.按規(guī)范承載力表確定野外鑒別結(jié)果室內(nèi)物理力學(xué)指標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力觸探試驗(yàn)錘擊數(shù)fak注意：埋深d的取法，見教材。超載q=mdqd=q/m主裙樓一體的情況 與土力學(xué)中介紹的理論公式具有相同的形式，但兩者含義不同。 還需要注意下列兩點(diǎn)： 1）公式中已經(jīng)包含了基礎(chǔ)寬度和埋深的影響； 2）公式中的b是指基礎(chǔ)的短邊。4.按建筑經(jīng)驗(yàn)確定基槽檢驗(yàn)和地基的

10、局部處理： 在基槽挖至接近槽底時(shí)，應(yīng)由設(shè)計(jì)、施工和勘察人員對(duì)槽底土層進(jìn)行檢查，即所謂“驗(yàn)槽”。 對(duì)沒有地基勘察資料的輕型建筑物，地基淺層情況只能憑驗(yàn)槽了解；有地基勘察報(bào)告的工程，主要是核實(shí)勘察資料是否符合實(shí)際。 通過驗(yàn)槽，可以判斷持力層的承載力、地基的均勻程度是否滿足設(shè)計(jì)要求，以防止產(chǎn)生過量的不均勻沉降。 驗(yàn)槽以細(xì)致的觀察為主，輔以輕便簡(jiǎn)易的勘探方法，如輕便觸探和夯擊聽音等。 通過觀察驗(yàn)槽和釬探后，如不滿足要求，應(yīng)根據(jù)具體情況更改設(shè)計(jì)或進(jìn)行地基處理。對(duì)于槽底的局部人工填土和墓坑、松土坑、廢井，一般宜挖除并用碎石、砂、灰土等分層回填夯實(shí)。對(duì)于局部松軟土，一般應(yīng)挖除至原土。 當(dāng)上述挖、填方法由于施

11、工困難等緣故而不宜采用時(shí)，可考慮采用鋼筋混凝土梁板基礎(chǔ)，以跨越局部松軟土，或采用增大基礎(chǔ)埋深、擴(kuò)大基礎(chǔ)面積、布置聯(lián)合基礎(chǔ)、加設(shè)擠密樁或局部設(shè)置樁基等方法加以解決。 當(dāng)柱基或部分基槽下方存在過于堅(jiān)硬的舊基礎(chǔ)、樹根和巖石等障礙物時(shí)，均應(yīng)盡可能挖除，以防建筑物產(chǎn)生不均勻沉降或開裂。2.4.3 地基變形驗(yàn)算 建筑物的地基變形計(jì)算值應(yīng)不大于地基變形允許值 ，即要求滿足下列條件： （215）回顧地基變形按其特征可分為四種：沉降量獨(dú)立基礎(chǔ)中心點(diǎn)的沉降值或整幢建筑物基礎(chǔ)的平均 沉降值；沉降差相鄰兩個(gè)柱基的沉降量之差；傾斜基礎(chǔ)傾斜方向兩端點(diǎn)的沉降差與其距離的比值；局部?jī)A斜砌體承重結(jié)構(gòu)沿縱向610m內(nèi)基礎(chǔ)兩點(diǎn)的沉

12、降差與其距離的比值。不同結(jié)構(gòu)類型需驗(yàn)算的地基變形：砌體承重結(jié)構(gòu)：由局部?jī)A斜控制；框架結(jié)構(gòu)和單層排架結(jié)構(gòu)：由沉降差控制；高聳結(jié)構(gòu)和高層建筑：由建筑物的整體傾斜（特別是橫向整 體傾斜）控制，必要時(shí)應(yīng)控制平均沉降量。沉降觀測(cè) 在必要情況下，需要分別預(yù)估建筑物在施工期間和使用期間的地基變形值，以便預(yù)留建筑物有關(guān)部分之間的凈空，考慮連接方法和施工順序。此時(shí)，一般多層建筑物在施工期間完成的沉降量，對(duì)于砂土可認(rèn)為其最終沉降量已完成80%以上，對(duì)于其他低壓縮性土可認(rèn)為已完成最終沉降量的50%80%，對(duì)于中壓縮性土可認(rèn)為已完成20%50%，對(duì)于高壓縮性土可認(rèn)為已完成5%20% 。 如果地基變形計(jì)算值大于地基變形

13、允許值，一般可以先考慮適當(dāng)調(diào)整基礎(chǔ)底面尺寸（如增大基底面積或調(diào)整基底形心位置）或埋深，如仍未滿足要求，再考慮是否可從建筑、結(jié)構(gòu)、施工諸方面采取有效措施以防止不均勻沉降對(duì)建筑物的損害，或改用其他地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案。 室內(nèi)外平均埋深從已固結(jié)完畢的老天然地面算起注意以下三式中d的區(qū)別：2.5 基礎(chǔ)底面尺寸的確定2.5.1 按地基持力層承載力計(jì)算基底尺寸1.軸心荷載作用要求：pk fa柱下獨(dú)立基礎(chǔ)：墻下條形基礎(chǔ)：b、l 宜為100mm的整數(shù)倍。 某粘性土重度m為18.2kN/m3 ，孔隙比e=0.7，液性指數(shù)IL=0.75，地基承載力特征值fak為220kPa?，F(xiàn)修建一外柱基礎(chǔ)，作用在基礎(chǔ)頂面的軸心荷載

14、Fk830kN，基礎(chǔ)埋深（自室外地面起算）為1.0m，室內(nèi)地面高出室外地面0.3m，試確定方形基礎(chǔ)底面寬度。 【解】 先進(jìn)行地基承載力深度修正。自室外地面起算的基礎(chǔ)埋深d=1.0m ,查表25，得d=1.6，由式（214）得修正后的地基承載力特征值為：例題22fa= fak +dm (d -0.5) =220 +1.618.2(1.0-0.5)=235 kPa取b=2m。因b3m，不必進(jìn)行承載力寬度修正。計(jì)算基礎(chǔ)及其上土的重力Gk時(shí)的基礎(chǔ)埋深為：d=(1.0+1.3)/2=1.15m。由于埋深范圍內(nèi)沒有地下水，hw=0。由式（219）得基礎(chǔ)底面寬度為：2.偏心荷載作用要求：pk fapkmax

15、 1.2 fae l/6（或pkmin0）試算法步驟：（1）進(jìn)行深度修正，初步確定修正后的地基承載力特征值fa。（2）根據(jù)荷載偏心情況，將按軸心荷載作用計(jì)算得到的基底面積增大10%40%，即?。?）選取基底長邊l與短邊b的比值n（一般取n2），于是有（4）考慮是否應(yīng)對(duì)地基承載力進(jìn)行寬度修正。如需要，在承 載力修正后，重復(fù)上述2、3兩個(gè)步驟，使所取寬度前后 一致。 （5）計(jì)算偏心距e和基底最大壓力pkmax，并驗(yàn)算是否滿足式 （221）和（224）的要求。 （6）若b、l 取值不適當(dāng)（太大或太?。烧{(diào)整尺寸再行驗(yàn) 算，如此反復(fù)一二次，便可定出合適的尺寸。 同例題22，但作用在基礎(chǔ)頂面處的荷載還

16、有力矩200kNm和水平荷載20kN（見例圖2-3），試確定矩形基礎(chǔ)底面尺寸。 解 （1）初步確定基礎(chǔ)底面尺寸考慮荷載偏心，將基底面積初步增大20%，由式（225）得例題23取基底長短邊之比n=l/b=2，于是因b=1.5m3m，故fa無需作寬度修正。 （2）驗(yàn)算荷載偏心距e基底處的總豎向力：Fk+Gk= 830+201.53.01.15= 933.5 kN基底處的總力矩： Mk= 200+200.6 = 212 kNm偏心距： e = Mk/ ( Fk+Gk ) =212/ 933.5 = 0.227 m 1.2fa = 282 kPa （不行） （4）調(diào)整底面尺寸再驗(yàn)算 取b=1.6m，l

17、=3.2m，則Fk+Gk= 830+201.63.21.15= 947.8 kN e=212/947.8=0.224m 所以基底尺寸為1.6m3.2m。 試確定圖218中帶壁柱的墻基礎(chǔ)的底面尺寸。取圖中長度等于壁柱間距（3m）的T形基底面積為計(jì)算單元。作用于基礎(chǔ)頂面的豎向力Fk=315kN，作用位置距墻中線0.15m（偏向壁柱一側(cè)），修正后的持力層承載力特征值fa=130kPa。 例題24說明原理2.5.2 地基軟弱下臥層承載力驗(yàn)算要求： z +czfaz 標(biāo)準(zhǔn)值僅作深度修正矩形基礎(chǔ)：條形基礎(chǔ)：地基壓力擴(kuò)散角值 表2-7Es1/Es2z=0.25bz0.50b3623 510 25 1020

18、30 注：z0.25b 時(shí)取 =0，必要時(shí)， 宜由試驗(yàn)確定；z0.50b時(shí)值不變。 例圖2-5中的柱下矩形基礎(chǔ)底面尺寸為 5.4m2.7m，試根據(jù)圖中各項(xiàng)資料驗(yàn)算持力層和軟弱下臥層的承載力是否滿足要求。例題25解 持力層承載力驗(yàn)算b=0，d=1.0 , fa=209+1.018.0(1.8-0.5)=232.4 kPaFk+Gk=1800+220+202.75.41.8 =2545kN Mk=950+1801.2+2200.62=13302kNm 軟弱下臥層承載力驗(yàn)算 由Es1/Es2=7.5/2.5=3, z/b=2.5/2.70.50,查表2 -7得 =23，tan = 0.424。 cz

19、 = 18.01.8+(18.7-10)2.5 =54.2 kPa faz = 75+1.012.6(4.3-0.5)=122.9 kPa cz + z =54.2+57.2 =111.4 kPa faz （可以） 2.5.3 按允許沉降差調(diào)整基礎(chǔ)底面尺寸(1)基底尺寸對(duì)沉降的影響s=(1-2)bp0/E0 (2-31)a. 對(duì)比按pk=fa原則設(shè)計(jì)的兩個(gè)基礎(chǔ)（基底壓力相同）因?yàn)?、p0、E0為常量，所有s b 故基礎(chǔ)底面積越大，沉降越大。b.對(duì)同一基礎(chǔ)而言（F常量）p0F/A s (1-2)F/lE0 (2-32)故加大基礎(chǔ)底面積（l 增大）或長寬比n（減小）可以減少沉降量。(2)減少沉降量的

20、措施a.加大底面積A(A加大10%，沉降約減少4.6%)；b.增大長寬比n(當(dāng)n從1增大到3時(shí)，沉降約減少6%)。(3)減少不均勻沉降的措施a.若小基礎(chǔ)的強(qiáng)度儲(chǔ)備足夠，可減少其底面積；b.小基礎(chǔ)盡量做方，大基礎(chǔ)n盡量大；c.將大基礎(chǔ)的底面積增大（有軟弱下臥層時(shí)例外）。2.5.4 地基穩(wěn)定性驗(yàn)算 對(duì)于經(jīng)常承受水平荷載作用的高層建筑 、高聳結(jié)構(gòu)，以及建造在斜坡上或邊坡附近的建筑物和構(gòu)筑物，應(yīng)對(duì)地基進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。 K = Mr /Ms 1.2 (2-42) 對(duì)修建于坡高和坡角不太大的穩(wěn)定土坡坡頂?shù)幕A(chǔ)（圖2-18），當(dāng)垂直于坡頂邊緣線的基礎(chǔ)底面邊長b3m時(shí)，如基礎(chǔ)底面外緣至坡頂邊緣的水平距離a不小

21、于2.5m，且符合下式要求： ab d /tan （2-43） 則土坡坡面附近由基礎(chǔ)所引起的附加壓力不影響土坡的穩(wěn)定性。式中為土坡坡角，d為基礎(chǔ)埋深，系數(shù)取3.5（對(duì)條形基礎(chǔ)）或2.5（對(duì)矩形基礎(chǔ)和圓形基礎(chǔ)）。 2.6減輕不均勻沉降危害的措施1、建筑物的體型應(yīng)力求簡(jiǎn)單平面：一字形立面：高差最好不超過二層建筑物立面高差過大2.6.1 建筑措施（1）控制建筑物的長高比：建筑物長高比是指它的長度L與其高度（屋頂檐口至基底的距離）Hf之比 （2）合理布置縱、橫墻： 砌體結(jié)構(gòu) 2、加強(qiáng)建筑物的整體剛度建筑物過長：長高比7.6:12.53.03、設(shè)置沉降縫 沉降縫從上部結(jié)構(gòu)檐口到基礎(chǔ)底面將建筑物分割成兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立單元 沉降縫要求：分割出的獨(dú)立單元（或沉降單元），應(yīng)滿足體形簡(jiǎn)單、長高比小、結(jié)構(gòu)類型不變和所在處的地基比較均勻等條件的要求。 沉降縫作用：調(diào)整不均勻沉降。 沉降縫設(shè)置的位置注意事項(xiàng)：沉降縫內(nèi)填塞雜物、兩單元對(duì)傾過大、寬度不足，沉降縫失效決定相鄰建筑物基礎(chǔ)間凈距的指標(biāo)：4、恰當(dāng)安排相鄰建筑物基礎(chǔ)間的凈距（1）同期建造的兩相鄰建筑物，低（或輕）者受高（或重）者的影響；（2）不同期建造的兩相鄰建筑物，原有建筑物受鄰近新建高（或重）的建筑物的影響。相鄰基礎(chǔ)附加應(yīng)力疊加不均勻沉降受影響建筑