基础工程-第3章.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章无筋扩展基础和扩展基础的设计,3,1,基础的类型,浅埋基础,深埋基础,基础,浅埋基础,独立基础,条形基础,十字交叉基础,箱形基础,桩 基 础,沉井,和沉箱基础,地下连续墙基础,筏形基础,壳体基础,深埋基础,柱下独立基础,墙下独立基础,独立基础,柱下独立基础,柱下条形基础,墙下条形基础,条形基础,条形基础,十字交叉基础,筏形基础,筏形基础,箱形基础,壳体基础,桩基础,管桩基础,沉井基础,江阴长江公路大桥是一座悬索桥。既然是悬索桥，南北两岸就必须有系钢索的锚碇。沉井平面长,69m,，宽,51m,，下沉深度为,58m,，相当于九个半篮球场那么大的,20,层高楼埋进地底下,.,沉箱基础,地下连续墙施工,基础方案选用,独立基础,条基,交叉条基,筏基,箱基,桩基,3,2,浅基础设计的原则和方法,一、基础工程的设计任务与内容,根据上部结构的受力特点和使用要求，综合考虑地质条件、施工条件、经济造价和环境保护等因素，寻求技术先进、经济合理而且实际可行的地基基础方案并进行必要的力学检算，使之满足安全、合理、经济和环保的总体设计目标。,基础设计,地 基,结 构,承 载 力,沉降变形,稳 定 性,强 度,刚 度,基本尺寸,钢筋数量等,二、概率极限状态设计法,概率极限状态设计法简介,概率极限状态设计法以概率论为基础，以结构的可靠指标（或失效概率）表示结构的可靠程度，是一种先进的设计方法。,先进性：比较充分地考虑各种设计因素的变异性。,但在地基基础的设计中，由于资料收集的困难，目前对于设计变量的变化规律掌握不够，以及由于数学上的一些困难，全面采用该法尚不成熟。因此，目前采用与传统形式近似的,分项系数,设计表达式，以分项系数代替过去的安全系数。,两种极限状态,承载能力极限状态,正常使用极限状态,三、设计所需资料,建筑场地的地形图和工程地质勘察资料；,建（构）筑物的平面、立面及剖面图；,作用在基础上的荷载；,建筑材料的供应情况及施工技术条件。,四、设计步骤,确定基础的类型及平面布置方式；,选择基础的埋置深度；,由地基承载力要求等确定基础的底面尺寸，并进行必要的地基验算；,进行基础的结构设计；,绘制基础施工详图，并出相应的施工说明。,3,3,基础埋置深度的确定,基础的,埋置深度,指基础的底面至设计地面的铅垂距离。,一、基础埋深确定原则,基础应保证一定的埋深，不使外界各种不良因素对基础产生较大的影响。,基础应置于较好的土层上，以减小基础的尺寸，节约材料。但同时还应考虑埋深不应太大，避免开挖施工的不便和工程量的增大；,在可能的情况下，尽量将基础置于地下水位以上，避免施工时基槽（坑）的排水或降水，此外也有利于地下室的防水及基础的防腐蚀（对有腐蚀性的地下水）。,二、应考虑的因素,建筑物结构条件与场地环境条件,建筑物的用途、类型、规模与性质,相邻建筑物的影响,高层建筑抗风、抗震要求,建于土坡上的基础,以强度高、压缩性低的土层为持力层，尽可能浅,工程地质条件,建筑基础：基础底面尽可能在地下水位以上,桥梁基础：局部冲刷线以下,水文地质条件,基坑下有承压水层,冻 土,多年冻土,季节性冻土,冻 胀,融 沉,最小埋深,地基冻融条件,设计埋深,3,4,荷载和荷载组合,一、荷载分类（按随时间的变化）,永久荷载,：在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计,或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。如结构自重、土压力、预应力等。,可变荷载,：在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。如楼面活荷载、积灰荷载、吊车荷载、风、雪荷载等。,偶然荷载,：在结构使用期间不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。如爆炸力、撞击力等。,二、荷载组合,荷载组合,标准组合,准永久组合,基本组合,频遇组合,偶然组合,永久性荷载控制,地基承载力,变 形,结构设计,三、作用在基础上的荷载,（,a,）内墙或内柱,（,b,）外墙或外柱,竖向力,：主要荷载，产生基底竖向压力及地基沉降。,水平力,：影响地基的水平稳定性，对基底产生弯矩。,弯矩,：影响基底压力的分布形态，造成地基的不均沉降。,3,5,地基计算,一、基本规定,地基基础设计等级,设计等级,建筑和地基类型,甲级,重要的工业与民用建筑物,30,层以上的高层建筑,体型复杂、层数相差超过,10,层的高低层连成一体的建筑物,大面积的多层地下建筑物（如地下车库、商场、运动场等）,对地基变形有特殊要求的建筑物,复杂地质条件下的坡上建筑物（包括高边坡）,对原有工程影响较大的新建建筑物,场地和地基条件复杂的一般建筑物,位于复杂地质条件及软土地区的二层及二层以上地下室的基坑工程,乙级,除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物,丙级,场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物；次要的轻型建筑物,对地基计算的要求,承载力,甲、乙、丙级建筑物,变 形,1.,甲、乙级,2.,表,3,2,以外的丙级,3.,表,3,2,以内但符合下款的丙级：地基承载力特征值小于,130kPa,，且体型复杂的建筑；基础（及其附近）地面上有堆载或相邻基础荷载差异较大，可能引起地基产生过大的不均匀沉降时；软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时；相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成时。,稳定性,1.,承受水平荷载的高层建筑或高耸结构物,2.,建在斜坡上的基础,二、地基承载力验算（持力层）,中心荷载,要 求,独立基础,条形基础,确定基础底面尺寸,小偏心荷载（,eb/6,）,及,要 求,双向偏心,大偏心荷载,（,eb/6,）,基底尺寸确定步骤,（,1,）先按中心荷载作用下公式预估基础底面积,A,0,或,b,0,；,（,2,）考虑荷载偏心影响，根据偏心距的大小将,A,0,或,b,0,增大,10%40%,作为首次试算尺寸,A,或,b,；,（,3,）根据,A,的大小初步选定矩形基础的,l,和,b,；,（,4,）根据已选定的,l,和,b,验算偏心距,e,和基底边缘最大压力；,（,5,）如满足要求则选定的,l,和,b,合适，不满足则需调整尺寸后再进行验算。,三、软弱下卧层承载力验算,独立基础,条形基础,四、地基承载力的确定,按理论公式,按载荷试验,按地基规范推荐公式,（,e,b,/30,）,基于临界荷载,p,1/4,的公式修正而来,地基承载力修正公式,例题,五、地基变形验算,要求：,变形的类型：,沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜,地基变形计算：,六、地基稳定性验算,抗水平滑动,抗倾覆,整体滑动稳定性,斜坡上的基础,条形基础,矩形基础,3,6,无筋扩展基础和扩展基础设计,一、无筋扩展基础设计,毛石,砖,灰土,素混凝土,毛石混凝土,无筋扩展基础,构造要求,保证基础不发生破坏,刚性角,用于,6,层及以下的房屋建筑。,表,3-11,无筋扩展基础台阶宽高比的允许值,基础材料,质量要求,台阶宽高比的允许值,p,k,100,100,p,k,200,200,p,k,300,混凝土,C15,1,：,1.00,1,：,1.00,1,：,1.25,毛石混凝土,C15,1,：,1.00,1,：,1.25,1,：,1.50,砖,砖不低于,MU10,、砂浆不低于,M5,1,：,1.50,1,：,1.50,1,：,1.50,毛石,砂浆不低于,M5,1,：,1.25,1,：,1.50,灰土,体积比为,3,：,7,或,2,：,8,，其最小干密度：,粉土,1.55t/m,3,粉质粘土,1.50t/m,3,粘土,1.45t/m,3,1,：,1.25,1,：,1.50,三合土,石灰：砂：骨料（体积比）,=1,：,2,：,4,或,1,：,3,：,6,，每层虚铺,220mm,，夯至,150mm,1,：,1.50,1,：,2.00,例题,二、扩展基础设计,类型及构造要求,主要用于需要较大的基础底面积而又希望降低基础高度（即所谓宽基浅埋）的情况。,现浇柱下独立基础,主要用于现浇钢筋混凝土框架结构房屋和单层工业厂房。,墙下钢筋混凝土条形基础,预制独立基础,主要用于单层工业厂房结构采用预制钢筋混凝土柱时。,主要作砌体承重墙体的基础。,确定基础高度：,抗剪（墙下条基）,抗冲切（独立基础）,配 筋：,抗 弯,扩展基础结构设计,1,、墙下条形扩展基础,a.,计算基底净反力,b.,按抗剪要求确定截面高度,基底净反力,p,j,通常指由基础顶面标高以上部分传下的荷载所产生的地基反力。,c.,计算基础的抗弯钢筋,弯 矩,配 筋,2,、柱下钢筋混凝土独立基础,（,a,）冲切破坏检算,确定基础高度,独立扩展基础如高度不足容易产生冲切破坏，破坏的特征是沿柱边或台阶边缘产生近似于,45,的张拉裂缝，最后形成冲切破坏锥体。,独立扩展基础抗冲切验算的,基本原则,是：基础可能冲切破坏面以外的地基净反力产生的冲切力应小于基础相应破坏面（破坏角锥体表面）上的混凝土抗冲切能力。,计算的关键是确定冲切力和冲切破坏面的几何特征。,基础的抗冲切承载力应满足下列公式：,（,b,）配 筋,独立扩展基础承受荷载后，基础底板在地基反力作用下会沿柱四周向上发生弯曲破坏，其破坏特征是裂缝沿柱角至基础角将底面分裂成四块梯形面积。可近似把基础底板视为双向弯曲板，采用简化算法计算其内力。,在轴心荷载或单向偏心荷载的作用下，当基础台阶的宽高比小于或等于,2.5,和偏心距小于或等于,1/6,短边长度时，任意截面的弯矩可按下列公式计算：,弯 矩,配 筋,例题,3,7,独立基础及条形基础的施工方法简介,施工顺序：建筑定位 放线（轴线及基槽边线）,基槽开挖,基槽验收,垫层铺设,基础放线,基础浇（砌）筑,基槽回填。,3,8,减轻不均匀沉降的措施,建筑措施,结构措施,施工措施,