哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑結(jié)構(gòu)課件14

第4章鋼筋混凝土軸心受拉構(gòu) 第8第9章砌體和砌體結(jié)構(gòu)第11章 第14 第14(subsoil 第14 第141 1()()()所組成的三相體系。土中顆粒的大2 土的密度ρ和重度)，單位體

(t/m3單位體積土所受到的重力稱為重力密度，簡稱

mg

g(kN/m3gg=10m/s21.6~2.0t/m3，其測定方法一“”測定。 2)土粒相對密 (土粒比重4ds msVs式 ms

4 2.65~2.75t/m3

w

—土中水的質(zhì)量 0%~40%之間20%~100%之間變化，其測定方""測定。

/

1.85

w

mw

185155

(wp是指土由塑性狀態(tài)變到流動狀態(tài)時的分界含水 是指液限與塑限的差值。即I=wp–wL。塑性指塑性指數(shù)在一定程度上綜合反映了影響粘性土特征的各種重要因素。因此，工程上常按Ip對粘性

IL

IL的大小將粘性土的軟硬狀態(tài) ae1p2Es

a壓縮系數(shù)Es壓縮模量

對應(yīng)

kPa時相對應(yīng)的壓縮系數(shù)值α1-2劃分為低、中、高,: <0.1Mpa-1時,為低壓縮性土0.1Mpa-1α1-2<0.5Mpa-1③當(dāng)α1-2≥0.5Mpa- 時,為高壓縮性土 ,有一個初步了解，(Sr)的多 2(特別是強度)及其與地質(zhì)成因的關(guān)系來進(jìn)行分()土可分為巖石、 根據(jù)巖塊飽和單軸抗壓強度按表分為堅硬巖、較硬巖、較軟巖、軟巖和極軟巖。當(dāng)缺乏飽和單軸抗壓強度資料或不能進(jìn)行該項試驗時，可在現(xiàn)場通過觀察定性劃分，劃分標(biāo)準(zhǔn)可按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)(GB50001-2002)附錄A.0.l執(zhí)行。 當(dāng)缺乏飽和單軸抗壓強度資料或不能進(jìn)行該項試驗時，可在現(xiàn)場通過觀察定性劃分，劃分標(biāo)準(zhǔn)可按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50001-2002)附錄A.0.l執(zhí)行。 為在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積,并經(jīng)生物化學(xué)作用形成,其天然含水量大于液限,天然孔隙比大于或等于1.51.0粘土。其液限一般大于50。紅粘土經(jīng)再搬運后仍保45 根據(jù)其組成和成因,可分為素填土、壓實填土、于或等于40%的粘性土。 為浸水后產(chǎn)生附加沉降,其濕陷系數(shù)大于或等0.0153, (1)(1),天然cz

zdAdA

上的豎向自重應(yīng)力外,還存在作用于豎直面上水平側(cè)

k0

zx式中k0為土的側(cè)向壓力系數(shù) 基礎(chǔ)的剛度、平面形狀、尺寸大小和埋置深度有關(guān)，而且還與作用在基礎(chǔ)上的荷載大小與分布、 作用在基底上的荷載合力通過基底形心時,基底壓力可假設(shè)為均勻分布,見圖，其值按下式計算pF式中

基底平均壓應(yīng)力F作用在基礎(chǔ)上的豎向荷載 GA基底面積，m2G重度;d,m 2）基礎(chǔ),設(shè)計時通常將基底長邊方向定在偏心方向,見圖,此時,基底邊緣壓力可按材料力學(xué)偏心受壓公式 2）基礎(chǔ),設(shè)計時通常將基底長邊方向定在偏心方向,見圖,此時,基底邊緣壓力可按材料力學(xué)偏心受壓公式

pmax

基礎(chǔ)底面抵抗矩，We

F16e bl l ee e

重新分布。根據(jù)偏心荷載與地基反力的平衡條件,荷載合力F+Cpmax

2FG3kb緣的距離,m。 一般的天然土層在自重應(yīng)力作用下變形早巳完成,因此,只有新增加于基底上的壓力才能增加應(yīng)力和變形。一般基礎(chǔ)都埋于地面以下一定深度處。建筑物建成后,作用于基底上的平均壓力減去基底處原先存在于土中的自重應(yīng)力 pcdp0d 式中

1基礎(chǔ)按其使用的材料可分為:磚基礎(chǔ)、三合石混凝土基礎(chǔ)和鋼筋凝土基礎(chǔ)。 原則,并滿足技術(shù)經(jīng)濟的要求。1強度,但抗拉強度和抗剪強度較低,抗凍性較差。磚基礎(chǔ),見圖,具有取材容易,因此廣泛應(yīng)用于六層及六層 2)渣)按體積比為1:2:41:3:6220mm150碎磚次之,碎石不易窮打結(jié)實,質(zhì)量較差。一般用于地下水位較低,四層及四層以下的民用建筑中。 (3灰土是用石灰和土料混合而成,石灰經(jīng)消化1￣2天后,用5￣10mm粘土為宜,若用粘土則應(yīng)采取相應(yīng)措施,使其達(dá)到松散程度,石灰和土料按其體積比為3:72:8 力,每一階梯宜用二排或三6-9200mm400mm。 5混凝土基礎(chǔ)水泥用量較大,造于基礎(chǔ)體積30%的毛石,做成毛石混凝土基礎(chǔ),見圖 6鋼筋混凝土基礎(chǔ)強度大,且具有良好的抗彎21 單獨基礎(chǔ)是柱基礎(chǔ)的主要類型。它所用材料依柱的材料和荷載大小而定,如柱子是鋼柱或鋼基礎(chǔ)的截面可做成階 14.2當(dāng)建筑物傳給基礎(chǔ)的荷載不大,但基礎(chǔ)需要過梁跨度一般為4～5m，如圖。 2)條形基礎(chǔ)是墻基礎(chǔ)的主要類型。它常用磚石建造,當(dāng)基礎(chǔ)上的荷載較大而地基承載力較低,需加大基礎(chǔ)的寬度,但又不宜增加基礎(chǔ)的高度和埋置深度時,可考慮采用墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。墻下鋼(a但當(dāng)基礎(chǔ)延伸方向上建筑物與地基的壓縮性不均勻時,彎能力,可采用帶肋的墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ),見 基底面積必然很大而互相接近,施工,可將同一排的條形基礎(chǔ), 3)度,減少不均勻沉降,可在柱網(wǎng)縱橫兩方向設(shè)置鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)形成十字形基礎(chǔ), 4混凝土底板,柱子直接支承在底板上,見圖(a)。 將梁放在底板的下方 5)為了使基礎(chǔ)具有更大的剛度,大大減少建筑物的彎曲變形,可將基礎(chǔ)做成由頂板、底板及若干下室,它的主要特點是剛度巨大,而且挖去很多土,減少了基礎(chǔ)底面的附加壓力,因而適用于地基礎(chǔ) 地基基礎(chǔ)設(shè)計是整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個重要組成部分，它對建筑物的安全和正常使用有著密切的關(guān)系。一般在天然地基(未經(jīng)加固的天然土層)上修筑淺基礎(chǔ)，其施工簡單，且較為經(jīng)濟；而人工地基(經(jīng)加固的地基)上的淺基礎(chǔ)及深基礎(chǔ)，往往造價較高，施工也比較復(fù)雜。因此，在保證建筑物的安全和正常使用的條件下，應(yīng)優(yōu)先選用天然地基上淺基礎(chǔ)方案。 a.選擇基礎(chǔ)的類型、材料,并進(jìn)行平面布置;b.選擇基礎(chǔ)的埋置深度;c.確定地基的承載力;臥層強度驗算; 14.312必須綜合考慮建筑物自身條件(如使用條件、結(jié)構(gòu)質(zhì)、水文條件、氣候條件、相鄰建筑物的影響等),確定一個技術(shù)上可靠,經(jīng)濟上合理的埋置深度。 14.3(1)建筑物在使用功能上如需有人防、儲藏、存車、服務(wù)性設(shè)施的地下室和設(shè)備層,或需有地下管道和設(shè)備基礎(chǔ)等要求,則應(yīng)滿足從建筑物使用功能上提出的埋深要求將基礎(chǔ)局部或整體加深。為了保護(hù)基礎(chǔ)不受人類和生物活動的影響,基礎(chǔ)宜埋置在地表以0.5m,且基礎(chǔ)頂面低于室外設(shè)計地面0.lm。 14.32荷載大小不同,對地基土的要求也不同。同一較大水平荷載的基礎(chǔ),應(yīng)有足夠的埋置深度以保證 14.33上層土較好時,一般宜選上層土作為持力層。當(dāng)下層土的承載力大于上層土?xí)r,如取下層土作為持力基礎(chǔ)放在哪層土上。此外,還應(yīng)考慮地基土在水平采取不同的埋置深度,以調(diào)整基礎(chǔ)的不均勻沉降。 14.3地下水位以上,避免施工排水的麻煩。如必須將基礎(chǔ)埋在地下水位以下時,則應(yīng)采取施工排水措施,保護(hù)地基土不受擾動,對地下室時,應(yīng)采取防止基礎(chǔ)不受侵蝕的措施。4設(shè)計的基礎(chǔ)淺于或等于相鄰原有建筑物基礎(chǔ)。 14.3當(dāng)必須深于原有建筑物基礎(chǔ)時,則應(yīng)使兩基礎(chǔ)間保持一定凈距,根據(jù)荷載大小和土質(zhì)情況,一般為1￣2倍兩相鄰基底標(biāo)高差,見圖,否 5)土層,在全國分布很廣。當(dāng)土層溫度降至攝氏零度時，土中的自由水首先結(jié)冰，隨著土層溫度繼續(xù)下降，結(jié)合水的外層也開始凍結(jié)，因而結(jié)合水膜變薄，附近未凍結(jié)區(qū)土粒較厚的水膜便會遷移至水膜較薄的凍結(jié)區(qū),并參與凍結(jié)。同時由于土中孔隙變細(xì)，毛細(xì)水也會不斷上升，使冰晶體增大，形成凍脹，如果凍脹產(chǎn)生的上抬力大于作用在基底的豎向力，會引起建筑物開 當(dāng)土層解凍時，土中的冰晶體融化，使土軟化，含水量增大，土的強度降低，將產(chǎn)生附加沉降稱為融陷。地基土的這種凍脹與融陷現(xiàn)象往往季節(jié)性凍土的凍脹性與融陷性是相互關(guān)聯(lián)的,故常以凍脹性加以概括。土的凍脹性大小與土粒大小、含水量和地下水位高低有密切關(guān)系?！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計規(guī)范》根據(jù)土的名稱、含水量大小、地下水位高低和平均凍脹率將地基土分為:不凍脹、弱凍脹、凍脹、強凍脹和特強凍脹土。 對于埋置于不凍脹土中的基礎(chǔ),其埋深可不考慮深可按下式計算

z

z式中

z010料時,可按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中所附的季節(jié)性凍土標(biāo)準(zhǔn)凍深圖采用; 14.3

1.000.950.900.850.80；ze—環(huán)境對凍深的影響系數(shù)。對于村、鎮(zhèn)、hma—基礎(chǔ)底面下允許殘留凍土層的最大厚 3條件下,建筑物不產(chǎn)生過大沉降和不均勻結(jié)構(gòu)特點和施工速度等因素有關(guān)。 14.3在基礎(chǔ)設(shè)計中,當(dāng)基礎(chǔ)的寬度大于3m或埋深大于0.5m時,從荷載試驗或其他原位測試、經(jīng)驗值等方法確定的地基承載力特征值,尚應(yīng)按fa

b3dmd

式中

—

,kPa程實踐經(jīng)驗等方法綜合確定; 14.3

— —基底以下土的重度,地下水位以下取浮重度, —m3m3m6m6m取值; —m時,應(yīng)從室內(nèi)地面標(biāo)高起算。 14.341 14.3 14.3 14.3130KPa且體型復(fù)雜的建自重固結(jié)未 ; 14.3供巖土工程勘察報告。地基開挖后應(yīng)進(jìn)行施工驗 14.3k 時,基礎(chǔ)底面處的平均壓力值k pkA

GAdGd Alb用下采用方形基礎(chǔ)A=b2,如采用矩形基礎(chǔ),可假定b≤

lAb

l/

<2

2 pmax

Fk

Mpkfa

1.2fa 根據(jù)偏心荷載大小，將基底面積增加10%~40%,A在確定基礎(chǔ)尺寸中只考慮到基底壓力不超過持力層土的承載力。如果地基變形計算深度在確定基底尺寸中只考慮到基底壓力不超過持力層土的承載, 尚應(yīng)驗算軟弱下臥層的承載力，以防止下臥層發(fā)生

fazpz

14.3 沉降差傾斜6～10m對于砌體承重結(jié)構(gòu)應(yīng)用局部傾斜控制，對于框架結(jié)構(gòu)和單層排架結(jié)構(gòu)應(yīng)由相鄰柱基的沉降差控制；對于多層或高層建筑和高聳構(gòu)筑物應(yīng)用傾斜控制。對于建筑在軟弱地區(qū)上的建筑物，應(yīng)先驗算沉 14.3(6),只能保證地基的,尚,其計算方,這里僅介紹剛性基礎(chǔ)的計算。土和混凝土等基礎(chǔ)。對于這類基礎(chǔ)必須控制其內(nèi) 14.3的強度條件，而無需進(jìn)行內(nèi)力分析和截面強度計ibi i 14.3h 14.41深層較為堅實的土層或巖層作為持力層,即用深基,能承受豎向荷載、水平:; 14.4如;11樁側(cè),2）樁端,稱為摩擦樁。 14.42,;常預(yù)制樁的沉樁方法有錘擊法、振動法、射水法及壓樁法等,各種方法的使用應(yīng)根據(jù)樁穿 14.4①沉管灌注樁 14.425m。這種樁的施

(a)打樁機位:(b)沉管;(c)澆灌混凝土(d)(e)繼續(xù)澆灌混凝土;(f) 14.43倍樁身直徑。鉆孔樁適用于幾乎任何一種復(fù)0.6m2m以上，又由 14.40.8m。 14.430分鐘，在孔底爆 14.431）2）1,不不產(chǎn)生過大變形時所承受的最大荷載。 樁基在