淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)課件

1、第十一章淺基礎(chǔ)第一節(jié)概述一、淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)內(nèi)容1.選擇基礎(chǔ)的材料、類型、進(jìn)行基礎(chǔ)平面布置；2.確定地基持力層和基礎(chǔ)埋深；3.確定地基承載力；4.根據(jù)持力層承載力初步確定基礎(chǔ)底面積，必要時(shí)進(jìn)行軟弱下臥層承載力驗(yàn)算、地基變形驗(yàn)算；5.進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；6.繪出基礎(chǔ)施工圖，編寫(xiě)施工說(shuō)明。 二、淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法（一）常規(guī)設(shè)計(jì)法1.不考慮地基、基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)相互作用；2.不考慮上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的變形協(xié)調(diào)條件。（二）適用條件1.基礎(chǔ)沉降較小或較均勻的一般基礎(chǔ)；2.基礎(chǔ)剛度較大，假設(shè)基底壓力線性分布。 三、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)原則（一）設(shè)計(jì)等級(jí)：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(wèn)題可能造成建筑物破壞或影響

2、正常使用的程度，將地基基礎(chǔ)分為甲、乙、丙級(jí)。 （二）對(duì)地基計(jì)算的要求1.所有建筑物的地基均應(yīng)滿足承載力計(jì)算的有關(guān)規(guī)定；2.設(shè)計(jì)等級(jí)為甲、乙級(jí)的建筑物，均應(yīng)按地基變形進(jìn)行設(shè)計(jì)；3.部分丙級(jí)的建筑物可不作變形驗(yàn)算；4.對(duì)經(jīng)常受水平荷載的高層建筑、高聳建筑和擋土墻等，以及建造在斜坡上或邊坡附近的建筑物和構(gòu)筑物，尚應(yīng)驗(yàn)算其穩(wěn)定性；5.基坑工程應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算；6.當(dāng)?shù)叵滤癫剌^淺，建筑地下室或地下構(gòu)筑物存在上浮問(wèn)題時(shí)，尚應(yīng)進(jìn)行抗浮驗(yàn)算。 （三）關(guān)于荷載取值的規(guī)定1.按地基承載力確定基礎(chǔ)底面積及埋深時(shí)，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)的標(biāo)準(zhǔn)組合（荷載標(biāo)準(zhǔn)值）。相應(yīng)的抗力應(yīng)采用地基承

3、載力特征值。2.計(jì)算地基變形時(shí)，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(zhǔn)永久組合，不應(yīng)計(jì)入風(fēng)荷載和地震作用。相應(yīng)的限制應(yīng)為地基變形允許值。3.計(jì)算擋土墻土壓力、地基計(jì)斜坡的穩(wěn)定性及滑坡推力時(shí)，荷載效應(yīng)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(xiàng)系數(shù)均為1.0。4.在確定基礎(chǔ)高度、支擋結(jié)構(gòu)截面、計(jì)算基礎(chǔ)或支擋結(jié)構(gòu)內(nèi)力、確定配筋和驗(yàn)算材料強(qiáng)度時(shí)，上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載效應(yīng)組合和相應(yīng)的地基反力，應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合，采用相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)。 （荷載設(shè)計(jì)值）當(dāng)需驗(yàn)算基礎(chǔ)裂縫寬度時(shí)，應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合。5. 永久荷載效應(yīng)控制的基本組合值可取標(biāo)準(zhǔn)組

4、合值的1.35倍。 第二節(jié) 淺基礎(chǔ)的類型一、根據(jù)剛度分類1.剛性基礎(chǔ)：無(wú)筋基礎(chǔ)，包括磚、灰土、毛石、塊石、混凝土等。特點(diǎn)：抗壓強(qiáng)度高，抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度低?；A(chǔ)高度受剛性角限制，因此較高，基礎(chǔ)幾乎不發(fā)生撓曲變形。2.柔性基礎(chǔ)：鋼筋混凝土基礎(chǔ)。特點(diǎn)：因鋼筋承擔(dān)拉應(yīng)力，混凝土承擔(dān)壓應(yīng)力，充分發(fā)揮材料性能，基礎(chǔ)高度不受剛性角限制，因此較小，適于寬基淺埋的情況。 二、根據(jù)結(jié)構(gòu)型式分類1.擴(kuò)展基礎(chǔ)：指墻下條形基礎(chǔ)和柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。（1）無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)適用于多層民用建筑和輕型廠房。墊層的作用：保護(hù)坑底土體不被人為擾動(dòng)和雨水浸泡，同時(shí)改善基礎(chǔ)施工條件。磚、毛石、鋼筋混凝土基礎(chǔ)下常敷設(shè)100mm厚C10混凝土墊

5、層。 （2）鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)1）墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ) 2）柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ) 2.聯(lián)合基礎(chǔ)適用于：相鄰二柱間距較小或一柱靠近建筑界限 3.柱下條形基礎(chǔ) 4.柱下交叉條形基礎(chǔ)、連梁式交叉條形基礎(chǔ) 5.筏形（片筏）基礎(chǔ) 6.箱形基礎(chǔ) 7.殼體基礎(chǔ)第三節(jié) 基礎(chǔ)埋置深度的選擇一、與建筑物有關(guān)的條件1.首先考慮建筑物使用功能和用途。2.埋深隨建筑物高度增大而適當(dāng)增大，在抗震設(shè)防區(qū)：（1）筏形和箱形基礎(chǔ)：d （1/15）H。（2）樁筏和樁箱形基礎(chǔ)：d （1/18 1/20 ）H。3.受上拔力的輸電塔等基礎(chǔ)：埋深應(yīng)能滿足抗拔要求。4.煙囪、水塔等高聳結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)：埋深應(yīng)能滿足抗傾覆穩(wěn)定性要求。 二、工

6、程地質(zhì)條件1.在地基受力層范圍內(nèi)，自上而下都是好土層：由其它條件和最小埋深確定。2.在地基受力層范圍內(nèi)，自上而下都是軟弱土層：采用深基礎(chǔ)或人工地基。3. 上軟下硬：軟弱土層厚度小于2m，取下部好土為持力層；軟弱土層較厚，采用深基礎(chǔ)或人工地基。4. 上硬下軟：對(duì)于中小型建筑或6層以下的住宅，盡量淺埋。 當(dāng)?shù)鼗至禹斆鎯A斜時(shí)，同一建筑物的基礎(chǔ)可以采用不同埋深。為保證基礎(chǔ)的整體性，墻下無(wú)筋基礎(chǔ)應(yīng)沿傾斜方向做成臺(tái)階形，并由深到淺逐漸過(guò)渡。 三、水文地質(zhì)條件1.基礎(chǔ)盡量埋置在地下水位以上。2.當(dāng)持力層下存在承壓水時(shí)，為防止坑底土被承壓水沖壞，要求承壓含水層頂面處的總覆蓋壓力大于承壓含水層頂面的靜水壓力

7、： 四、地基凍融條件1.多年凍土與季節(jié)性凍土（1）多年凍土：連續(xù)三年及三年以上的凍土。（2）季節(jié)性凍土：冬季凍結(jié)、夏季融化，每年凍融交換一次。2.凍脹與融陷現(xiàn)象：未凍結(jié)區(qū)的自由水和部分弱結(jié)合水不斷向凍結(jié)區(qū)遷移、積聚，同時(shí)水結(jié)冰體積增大9，產(chǎn)生凍脹現(xiàn)象，到了夏季，冰融化后，含水率增大，地基沉陷。3.地基凍脹土分類：不凍脹、弱凍脹、凍脹、強(qiáng)凍脹和特強(qiáng)凍脹五類。4.凍脹土中基礎(chǔ)的最小埋深為：設(shè)計(jì)凍深與基底下允許殘留凍土層最大厚度之差。 五、場(chǎng)地環(huán)境條件1.基礎(chǔ)最小埋深為0.5m。2.基礎(chǔ)頂面至少低于室外設(shè)計(jì)底面0.1m。3.新建建筑基礎(chǔ)埋深不宜大于原有建筑基礎(chǔ)埋深，否則，兩基礎(chǔ)之間的凈距不宜小于兩基

8、礎(chǔ)底面高差的1 2倍或采取有效措施。4.在基礎(chǔ)影響范圍內(nèi)有管道等地下設(shè)施時(shí)，基礎(chǔ)底面一般應(yīng)低于這些設(shè)施的底面，否則應(yīng)采取有效措施。5.在河流、湖泊等水體旁建造的基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底面應(yīng)位于沖刷線之下。第四節(jié) 淺基礎(chǔ)的地基承載力一、地基承載力：地基承受荷載的能力。二、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。三、地基承載力特征值確定考慮的兩個(gè)條件：1.要有一定的強(qiáng)度安全儲(chǔ)備，即：式中：pu為地基極限承載力； K為安全系數(shù)。 2.地基變形不應(yīng)大于相應(yīng)允許值。式中： 為由地基允許變形值控制的系數(shù)， 地基變形控制越嚴(yán)， 值越?。粚?duì)允許產(chǎn)生較大地基變形的建筑物， 可

9、取 。四、地基承載力特征值的確定可由載荷試驗(yàn)或其它原位試驗(yàn)、公式計(jì)算并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)等方法綜合確定。1.根據(jù)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定（1）地基極限承載力理論公式對(duì)長(zhǎng)期承載力，安全系數(shù)取2 3。 （2）規(guī)范推薦的理論公式當(dāng)荷載偏心距e偏心一側(cè)基底邊長(zhǎng)L的1/30時(shí)，以p1/4為基礎(chǔ)，計(jì)算公式為：式中：Mb、 Md 、 Mc 承載力系數(shù)，根據(jù)土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值k查表23確定。b基礎(chǔ)底面寬度，大于6m時(shí)，取6m；對(duì)于砂土，小于3m時(shí)取3m。d基礎(chǔ)埋置深度，一般自室外地坪算起。k 、ck 基底下一倍基寬深度內(nèi)土的內(nèi)摩擦角、粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值。 當(dāng)施工速度較快，地基持力層透水性和排水條件不良時(shí)，地基短期承載力根據(jù)不

10、排水抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定，當(dāng)u 0時(shí)，Mb0， Md 1， Mc 3.14，取ck cu代入上式：幾點(diǎn)說(shuō)明：1.抗剪強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)根據(jù)原狀土樣三軸壓縮實(shí)驗(yàn)確定，每層土的實(shí)驗(yàn)數(shù)量不得少于6組。2.對(duì)于k 0的土， fa隨著b的增大而增大。3.除實(shí)體基礎(chǔ)、飽和軟土， fa隨著d的增大而增大。4.根據(jù)抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定的fa沒(méi)有考慮地基變形要求。5.抗剪強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值k 、ck等于統(tǒng)計(jì)修正系數(shù) 、 c乘以抗剪強(qiáng)度指標(biāo)平均值m、cm 。 2.根據(jù)地基載荷試驗(yàn)確定（1）對(duì)于低壓縮性土：取承載力特征值 pcr ；當(dāng)pu 3m，根據(jù)寬度修正后的地基承載力特征值重新進(jìn)行上述計(jì)算；（6）驗(yàn)算：（7）若不能同時(shí)滿足要求，可

11、以調(diào)整基底長(zhǎng)邊與短邊之比n，或增大基礎(chǔ)底面積，直到滿足要求為止。 例題23同例題22，但作用在基礎(chǔ)頂面處的荷載還有力矩200KN.m和水平荷載20KN。試確定基礎(chǔ)底面尺寸。解考慮偏心影響，將按中心受壓初步確定的基礎(chǔ)底面積增大15，取基底長(zhǎng)短邊之比為2。 二、軟弱下臥層承載力驗(yàn)算1.應(yīng)滿足的條件：軟弱下臥層頂面的自重應(yīng)力 與附加應(yīng)力 之和不超過(guò)軟弱下臥層經(jīng)修正后的承載力特征值 。即： 2.附加應(yīng)力計(jì)算：采用應(yīng)力擴(kuò)散法計(jì)算。條形基礎(chǔ)：矩形基礎(chǔ) 第六節(jié) 剛性基礎(chǔ)剖面設(shè)計(jì)一、剛性角 二、剛性基礎(chǔ)臺(tái)階寬高比允許值 第七節(jié) 減輕不均勻沉降危害的措施一、不均勻沉降的危害1.造成砌體承重結(jié)構(gòu)的墻體開(kāi)裂。2.使框架等超靜定結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力，梁、柱端及樓板出現(xiàn)裂縫。3.建筑物傾斜或倒塌。二、減小不均勻沉降危害的措施1.采用抵抗不均勻沉降性能好的基礎(chǔ)。如筏基、箱基、樁基等。2.對(duì)地基進(jìn)行人工處理。3.建筑、結(jié)構(gòu)、施工分別采取措施。 三、建筑措施1.體型力求簡(jiǎn)單2.控制建筑物的長(zhǎng)高比及合理布置墻體3.設(shè)置沉降縫（沉降縫必須從基底斷開(kāi)）。4.相鄰建筑物基礎(chǔ)間應(yīng)有一定凈距。5.調(diào)整某些設(shè)計(jì)標(biāo)高。 四、結(jié)構(gòu)措施1.減輕建筑物自重2.設(shè)置圈梁3.設(shè)置基礎(chǔ)梁（地梁）4.減小或調(diào)整基底附加應(yīng)力（1）設(shè)置地下室或半地下室，形成補(bǔ)償基礎(chǔ)。（2）加大基礎(chǔ)底面積5.采用對(duì)不均勻沉降欠敏感