建筑基礎設計課件

1建筑基礎設計CalculationandDesignofBuildingFoundation2緒論第一部分淺基礎設計1.1概述1.2地基基礎與上部結構共同作用概念1.3淺基礎分類1.4基礎埋深的選擇1.5地基計算1.6基礎底面尺寸設計1.7無筋擴展基礎設計1.8擴展基礎1.9二柱聯(lián)合基礎1.10減輕建筑物不均勻沉降危害的措施1.11地基計算模型1.12文克勒地基上梁的計算1.13柱下條形基礎31.14筏形基礎1.15箱形基礎1.16補償性基礎概要1.17動力基礎設計第二部分樁基礎及其它深基礎2.1概述2.2樁及樁基礎分類2.3樁、土體系的荷載作用機理2.4單樁豎向承載力2.5群樁豎向承載力2.6樁基承載力與沉降驗算2.7樁的水平承載力與位移2.8樁基礎設計5基礎工程：是建筑工程的一個部分工程，是研究建筑基礎設計和基礎施工的學科。基礎工程的重要性，表現(xiàn)在以下幾個方面：

1、它是建筑工程的重要部分；

2、在投資上可占建筑投資的四分之一到三分之一；

3、在工期上可占全部工期的四分之一，甚至更多。

4、它是埋設于地下的隱蔽工程，對設計、施工質量要求高，應一次做位?；A工程的工作內(nèi)容：基礎設計和基礎施工。6一、建筑地基基礎的概念

地基與基礎是建筑工程中兩個不同而又聯(lián)系密切的概念。任何建筑物都是支承在地層上，受建筑物荷載作用影響的那一部分地層稱為地基。建筑物向地基傳遞荷載的下部結構稱為基礎。建筑物基礎通常要埋入地下一定的深度，使之支承在較好的地層上，這一深度稱基底埋深（d）。返回7持力層下臥層基礎地基附加應力地基上部結構荷載地面受力層σZd埋深自重應力σC9持力層下臥層基礎地基附加應力地基上部結構荷載地面受力層σZd埋深自重應力σC10

建筑物荷載通過基礎傳給地基，使地基產(chǎn)生應力并由此變形。為保證建筑物的安全使用，地基基礎設計應滿足下列基本要求：

地基應有足夠的強度。在建筑物荷載作用下，地基土不會失穩(wěn)破壞；

地基不能產(chǎn)生過大的變形而影響建筑物的安全與正常使用。

基礎結構本身應有足夠的強度和剛度，在地基反力作用下基礎不會破壞，并具有調(diào)整不均勻沉降的能力。二、地基基礎設計的基本要求返回11地基基礎類型天然地基：若地基內(nèi)部是良好的土層或上部有較厚的良好的土層時，一般將基礎直接做在天然土層上。人工地基：換墊地基、復合地基天然地基上的淺基礎：做在天然地基上、埋深小于5m的一般基礎(柱基或墻基)以及埋深雖超過5m，但小于基礎寬度的大尺寸的基礎(如箱形基礎)。天然地基中的深基礎、樁基礎13地基基礎方案的選擇地基基礎方案的選擇要從兩個方面著手：1、建筑工程的上部結構條件與要求；2、建筑場地工程地質條件。可供考慮選擇的方案有四類：1、天然地基上的淺基礎2、樁基礎3、深基礎人工地基上的淺基礎4、地基處理的復合樁地基人工地基上的深基礎14淺基礎15淺基礎17淺基礎施工18樁基載體樁19旋挖鉆機21振動沉管灌注樁機與施工22預制樁---柴油打樁機23靜壓預制樁基礎施工25靜壓預制樁基礎施工26長鏍旋鉆孔灌注樁施工27深基坑與箱、筏基礎29復合地基處理之一深層攪拌樁施工30深層攪拌樁復合地基處理31水泥、土樁柱體復合地基32水泥、土樁柱體復合地基33地基處理之一強夯施工34地基基礎方案的選擇順序：1、天然地基上的淺基礎（首選方案）；2、人工地基上的淺基礎（次選方案）。如換填法；3、樁基礎：地基上軟下硬，施工快速可靠；4、復合樁地基：5、深基礎：6、復合基礎：如樁箱結合35三、地基基礎設計的基本內(nèi)容與程序1、了解建筑工程條件與特點和建筑場地工程地質條件2、進行基礎類型選擇3、進行地基計算（設計），即針對基礎埋深、尺寸、地基沉降與穩(wěn)定等問題。4、考慮地基處理方案5、進行基礎設計6、基坑問題：開挖、邊坡支護、基坑降水和環(huán)境保護7、基礎施工本講重點：為2，3，5.返回36地基與基礎是整個建筑工程中的一個重要組成部分，它的質量好壞關系到建筑物的安全、經(jīng)濟和正常使用。地基基礎屬于隱蔽工程，一旦發(fā)生事故，難以處理。國內(nèi)外地基基礎工程事故的實例如下，我們應引以為戒，慎重對待基礎工程。四、地基基礎在建筑工程中的重要性返回37結構：呈矩形，南北向長59.44m，東西向寬23.47m，高31.00m，容積36368m3。谷倉為圓筒倉，每排13個圓倉，5排共計65個圓筒倉。谷倉基礎為鋼筋混凝土筏板基礎，厚度61cm，埋深3.66m。事故：1911年動工，1913年完工，空倉自重20000T，相當于裝滿谷物后滿載總重量的42.5%。1913年9月裝谷物，10月17日當谷倉已裝了31822m3谷物時，發(fā)現(xiàn)1小時內(nèi)豎向沉降達30.5cm，結構物向西傾斜，并在24小時內(nèi)谷倉傾斜，傾斜度離垂線達26°53′，谷倉西端下沉7.32m，東端上抬1.52m。處理：1952年經(jīng)勘察試驗與計算，谷倉地基實際承載力為193.8-176.6kPa，遠小于谷倉破壞時發(fā)生的壓力329.4kPa，因此，谷倉地基因超載發(fā)生強度破壞而滑動。事后在下面做了70多個支撐于基巖上的混凝土墩，使用388個50T千斤頂以及支撐系統(tǒng)，才把倉體逐漸糾正過來，但整個倉體的位置比原來降低了４米。加拿大特朗斯康谷倉是一個地基失穩(wěn)的典型實例。38加拿大特朗斯康谷倉地基因超載發(fā)生強度破壞而滑動39

比薩斜塔是一座8層圓柱形的建筑，全部用白色大理石砌成，塔高55米，重達1.42萬噸。地基持力層為粉砂，其下為粉土和粘土層。于1173年動工興建，建造中因塔身南傾而停工，以后時停時建，直至1350年才完工。此后塔身繼續(xù)傾斜，至今南側下沉近3m，北側下沉1m多，南北兩端沉降差達1.8m，塔頂離中心線已達斜度5.2m，傾斜5.5o，成為危險建筑物。盡管從19世紀開始，意大利政府對斜塔采取了一系列的挽救措施，曾花費近千萬美元，加固塔身，采取糾偏和地基加固措施，但效果并不明顯。著名的意大利比薩斜塔就是一個因地基不均勻沉降過大而導致塔身嚴重傾斜的典型例子。據(jù)2005年央視報道：其地基加固處理完工，可保證三百年穩(wěn)定40比薩斜塔與中國斜塔41（上海）宋代的護珠塔，這座塔不知何時開始不斷傾斜，如今它的傾斜程度已經(jīng)超過著名的比薩斜塔42

我國蘇州名勝虎丘塔，七層磚砌結構，高47.5m，底層直徑13.7m，但目前該塔傾斜嚴重，塔尖偏離軸中心線達2.31m。經(jīng)勘探發(fā)現(xiàn)，該塔建于傾斜的基巖上，覆蓋土層一邊厚3.8m，另一邊厚5.8m，因為不均勻沉降產(chǎn)生塔身傾斜。43444546菲律賓震害199047菲律賓震害199048臺灣宜蘭震害1995洪如江攝49臺灣宜蘭震害1995洪如江攝50國內(nèi)外建筑工程事故統(tǒng)計國外國內(nèi)設計40％為次要方面設計多保守施工34％為主要方面質量差材料26％為主要方面質量差51◢

基礎分析已從過去的單獨計算發(fā)展到考慮地基、基礎與上部結構共同作用的整體分析。◢新技術新方法：無論在設計理論上，還是在施工技術上，都有了新的發(fā)展，出現(xiàn)了如補償式基礎、樁-筏基礎、樁-箱基礎、巨型鋼筋混凝土浮運沉井等基礎形式；◢地基處理技術方面，如強夯法、砂井預壓法、真空預壓法、振沖法、旋噴法、深層攪拌法、樹根樁、壓力注漿法都是近幾十年來創(chuàng)造和完善的方法。近幾十年來研究情況52現(xiàn)代建筑工程高、深、大、新53世界第一高樓2010年1月5日世界第一高樓迪拜塔正式啟用,確定高度為828米54中國第一高樓在哪里，傳說中國第一高樓（將）為上海中心大廈，設計總高度632米。（尚未建成）

中國十大高層55據(jù)2008年香港媒體報道，世界高樓協(xié)會頒發(fā)給臺北市新地標101大樓“世界第一高樓”的證書，樓高508米，56高層建筑——中國目前有高層建筑7000多幢、1.3億m2

，超過150m的已達100幢上海100m以上的高層建筑已有2400多幢57臺北101大樓高508米馬來西亞雙子星座大廈451.9米芝加哥西爾斯大樓，443米，上海金茂大廈，420.5米香港國際金融中心大廈，420米紐約帝國大廈，381米58深基礎工程——多層地下室（我國工程）城市工程名稱開挖深度（m）北京中央電視臺約27.0中國大劇院基坑工程23.50上海金茂大廈19.65森茂大廈19.75天津天津百貨大樓14.50長春吉林大學第一醫(yī)院擴建工程19.8哈爾濱哈醫(yī)大保健大樓深基坑工程2059

深基礎工程——多層地下室（我國工程）城市工程名稱開挖深度（m）武漢中南商業(yè)大廈17.40國貿(mào)中心16.80廣州京光廣場16.00深圳賽格廣場9.00賢成大廈17.00青島百盛大廈20.00圖書文化大廈20.0060

深基礎工程——多層地下室（國外工程）城市工程名稱地下層數(shù)（開挖深度）（m）英國倫敦奧德斯蓋特地下室7層（22.00m）美國波士頓郵政廣場地下車庫7層（23.20m）法國巴黎拉費埃特百貨大樓6層日本東京讀賣新聞社大樓6層61大型水利樞紐工程62大型水利樞紐工程63

據(jù)俄羅斯《莫斯科時報》2007.04.19日報道，俄羅斯政府18日曝光了的一項雄心勃勃的工程：在白令海峽海底修建一條103公里長的“世界最長的海底隧道”，將俄羅斯西伯利亞和美國阿拉斯加連接起來。據(jù)悉，這項工程由俄、美、加三國聯(lián)手建設，預計需要10至15年完成。復雜的新型工程64地基與基礎是一門知識面較廣、綜合性較強的課程，它不但涉及到工程地質學、巖土力學，還涉及到建筑結構與施工技術等幾個學科的知識。地基與基礎還是一門有著較強的實踐性和理論性的課程。由于地基土形成的自然歷史條件不同，因此它的工程特性是復雜多樣的。目前解決地基基礎問題主要是靠經(jīng)驗、試驗，輔以理論計算，因此課本中有著大量的經(jīng)驗公式、圖表和近似計算法。五、課程的特點及任務返回65通過課程的學習對地基的計算有深刻的理解和認識，進一步熟悉土力學的基本原理；掌握一般淺基礎的設計計算方法；掌握樁基礎的