sm07天然地基上浅基础设计.pptx

1/50第七章第七章 天然地基浅基础设计天然地基浅基础设计 7 7 7 7-1-1 概概概概 述述述述 7-2 7-2 浅基础设计准则、步骤浅基础设计准则、步骤浅基础设计准则、步骤浅基础设计准则、步骤 7-3 7-3 浅基础类型、材料浅基础类型、材料浅基础类型、材料浅基础类型、材料 7-4 7-4 基础埋置深度基础埋置深度基础埋置深度基础埋置深度 7-5 7-5 地基承载力及底面尺寸确定地基承载力及底面尺寸确定地基承载力及底面尺寸确定地基承载力及底面尺寸确定 7-6 7-6 地基变形验算地基变形验算地基变形验算地基变形验算 7-7 7-7 刚性基础设计刚性基础设计刚性基础设计刚性基础设计 7-8 7-8 扩展基础设计扩展基础设计扩展基础设计扩展基础设计 7-9 7-9 减轻不均匀沉降危害的措施减轻不均匀沉降危害的措施减轻不均匀沉降危害的措施减轻不均匀沉降危害的措施2/507-1 概概 述述天然地基、人工地基天然地基、人工地基 浅基础：埋深小于浅基础：埋深小于5 5m m或基础宽，不计侧摩擦或基础宽，不计侧摩擦 天然地基浅基础经济、简单，应优先采用天然地基浅基础经济、简单，应优先采用3/507-2 浅基础设计准则、步骤浅基础设计准则、步骤 一、地基的极限状态设计一、地基的极限状态设计两种极限状态：两种极限状态：承载力极限状态承载力极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态不确定性及概率极限设计准则不确定性及概率极限设计准则 功能函数功能函数 Z=R-SZ=R-S R:R:抗力；抗力；S:S:荷载效应荷载效应 可接受值可接受值4/50实用极限状态设计准则实用极限状态设计准则p p设计压力；设计压力；f f承载力设计值承载力设计值求求p p时用荷载之基本组合时用荷载之基本组合(设计值设计值)l承载力极限状态承载力极限状态l正常使用极限状态正常使用极限状态S:S:地基变形；地基变形；S S:变形容许值变形容许值求求S S 时用荷载之长期效应组合（非恒载则折时用荷载之长期效应组合（非恒载则折减）减）,不计风、地震，（标准值）不计风、地震，（标准值）5/50二、地基基础设计等级划分二、地基基础设计等级划分l建筑物安全等级：甲级，乙级，丙级建筑物安全等级：甲级，乙级，丙级三、地基基础设计一般要求三、地基基础设计一般要求l承载力承载力l变形变形l稳定性稳定性全部全部基坑，边坡基坑，边坡甲乙级全部，丙级部分甲乙级全部，丙级部分6/50四、设计步骤四、设计步骤1 1、基础类型、材料及平面布局、基础类型、材料及平面布局2 2、基础埋深确定、基础埋深确定3 3、地基承载力确定，基础尺寸确定、地基承载力确定，基础尺寸确定4 4、软弱下卧层验算、软弱下卧层验算5 5、验算变形、验算变形6 6、基础结构构造设计、基础结构构造设计7 7、施工图绘制、施工图绘制7/50五、荷载取值与抗力限值五、荷载取值与抗力限值l确定基础底面尺寸、埋深确定基础底面尺寸、埋深荷载取标准值；荷载取标准值；抗力取特征值抗力取特征值l变形验算变形验算荷载取准永久值；荷载取准永久值；抗力取变形允许值抗力取变形允许值l土压力及稳定性土压力及稳定性荷载取设计值荷载取设计值基本组合，分项系数均为基本组合，分项系数均为1 1.0l基础结构设计基础结构设计荷载取设计值荷载取设计值基本组合，分项系数实取基本组合，分项系数实取基本组合基本组合8/507-3 浅基础类型、材料浅基础类型、材料一、浅基础类型一、浅基础类型1 1、单独基础单独基础用于柱下、墙梁下用于柱下、墙梁下（荷载较小）（荷载较小）包括包括刚性基础、扩展刚性基础、扩展基础、壳体基础基础、壳体基础 同一基底尺寸，刚性同一基底尺寸，刚性基础高度大基础高度大9/50刚性角刚性角，体现刚性基础荷载扩散范围。其大小要，体现刚性基础荷载扩散范围。其大小要求见表（台阶宽高比）求见表（台阶宽高比）刚性角做法：刚性角做法：合理合理不安全不安全不经济不经济10/502、条形基础、条形基础 用于柱下、墙下用于柱下、墙下 墙下条基可有刚性、墙下条基可有刚性、扩展之分（墙高差别扩展之分（墙高差别大时亦不可能做成刚大时亦不可能做成刚性）性）双向条基：交叉梁基双向条基：交叉梁基础（或条基础（或条基+连梁）连梁）11/503、筏形基础、筏形基础 又称满堂红基础，又称满堂红基础，防水性好防水性好12/504、箱形基础、箱形基础 刚度大，抗不均匀沉降能力强刚度大，抗不均匀沉降能力强13/50二、基础材料二、基础材料 基础所处环境差，对其材料有一定要求基础所处环境差，对其材料有一定要求砖石、砂浆：其最低标号见规范砖石、砂浆：其最低标号见规范 对砖要看：是否寒区、潮湿程度对砖要看：是否寒区、潮湿程度 对石材、砂浆：仅看潮湿程度，因其抗冻性好对石材、砂浆：仅看潮湿程度，因其抗冻性好素混凝土：多用素混凝土：多用C10C10钢砼：性能更好，用于荷载较大的情况，一般钢砼：性能更好，用于荷载较大的情况，一般不低于不低于C15C15，壳体基础不低于壳体基础不低于C20C20。（。（强度低，强度低，易开裂，使钢筋锈蚀，膨胀，破坏混凝土）易开裂，使钢筋锈蚀，膨胀，破坏混凝土）14/50灰土：多用三七灰土（体积比），不可有生灰灰土：多用三七灰土（体积比），不可有生灰块块 夯实最优含水量夯实最优含水量“捏紧成团，落地开花捏紧成团，落地开花”密实度控制：虚铺密实度控制：虚铺22-2522-25cmcm，夯成夯成1515cmcm（一步一步灰土）灰土）承载力标准值用承载力标准值用20-2520-25t/mt/m2 2 抗水性差，早期抗冻性差，仅用于水位以上抗水性差，早期抗冻性差，仅用于水位以上 加水泥成三合土更好加水泥成三合土更好15/507-4 基础埋置深度基础埋置深度埋置深度埋置深度：从（室外）设计地面到基底竖直距离：从（室外）设计地面到基底竖直距离埋深确定需考虑以下因素：埋深确定需考虑以下因素：1 1、建筑物本身、建筑物本身 使用功能，高层建筑的稳定要求使用功能，高层建筑的稳定要求16/502、工程地质条件、工程地质条件（a a）由其他因素定由其他因素定（b b）对低层可加大基础对低层可加大基础刚度，对高层用人刚度，对高层用人工地基或深基础工地基或深基础（c c）视表层厚度定视表层厚度定（d d）尽可能浅，但表层薄尽可能浅，但表层薄则属于（则属于（b b）（e e）如上分析如上分析用好土层作持力层用好土层作持力层17/50尽可能在地下水位以上（往往做不到）尽可能在地下水位以上（往往做不到）有承压水时，其上应有足够土重有承压水时，其上应有足够土重最高水位线最高水位线最低水位线最低水位线3 3、水文地质条件、水文地质条件18/50不冻或永冻均问题不大，不冻或永冻均问题不大，季节性冻融季节性冻融则可造成危害则可造成危害冻胀：冻胀：水结冰膨胀，冻后又吸水更加大膨胀。含水水结冰膨胀，冻后又吸水更加大膨胀。含水细粒土冻胀。细粒土冻胀。（细砂不冻胀、粉砂冻胀）（细砂不冻胀、粉砂冻胀）4 4、土层冻结深度、土层冻结深度融陷：融陷：高温水融化土体积减小高温水融化土体积减小冻胀、融陷循环使建筑物损坏冻胀、融陷循环使建筑物损坏冻胀性分类：冻胀性分类：规范分规范分不、一般、弱、强不、一般、弱、强4 4类类19/50弱冻胀弱冻胀冻胀冻胀强冻胀强冻胀：标准冻深标准冻深：采暖系数采暖系数7 7，角部大，因散热快，角部大，因散热快埋深在埋深在z z0 0以深，则无需考虑冻胀以深，则无需考虑冻胀最小冻深：最小冻深：20/505、场地环境 要大于雨水冲刷、树要大于雨水冲刷、树木生长、其它生物活木生长、其它生物活动形成孔洞等可能到动形成孔洞等可能到达的深度。达的深度。在已有建筑附近时在已有建筑附近时 D DH/LH/L0.50.51 1有管线时，要深于管有管线时，要深于管线埋深线埋深21/507-5 地基承载力及底面尺寸确定地基承载力及底面尺寸确定一、一、地基承载力确定地基承载力确定 1.1.承载力的三种值承载力的三种值 基本值基本值：一个荷载实验值，或由土性指标均值查：一个荷载实验值，或由土性指标均值查表表 标准值标准值：较基本值有较小的离散性（但值未必大）：较基本值有较小的离散性（但值未必大）特征值特征值：同标准值比，增加了深、宽影响：同标准值比，增加了深、宽影响 （未必采用深宽修正的方法得出）（未必采用深宽修正的方法得出）22/502.承载力确定方法承载力确定方法基本值基本值荷载试验：取荷载试验：取p pcrcr，p pu u /K K 或或p p|s=0.06bs=0.06b由土性指标均值查表由土性指标均值查表标准值标准值荷载试验荷载试验:几个试验所得基本值之平均几个试验所得基本值之平均由土性指标均值查表得基本值由土性指标均值查表得基本值,再考虑指标再考虑指标之离散性进行修正之离散性进行修正23/50离散性修正离散性修正修正系数修正系数二个指标时：二个指标时：x x为为d d2 2的折算系数的折算系数变异系数变异系数 d=s/m用用N N63.563.5、N N1010修正后查表修正后查表 N N=m m-1.645-1.645s s24/50M Mc c、M Md d、M Mb b 查表；查表；b取取36mg g0 0、g g:基底上、下土重度基底上、下土重度,水下用浮重度水下用浮重度直接由公式直接由公式，f f、c用标准值（用标准值（1倍基础宽的深度内）倍基础宽的深度内）特征值特征值q用标准值再深宽修正用标准值再深宽修正查表查表 (按所考虑土层。分析其取值规律按所考虑土层。分析其取值规律!)!)bb6m6m取取6 6m m（为控制沉降）为控制沉降）,对砂土对砂土b3m b3m 取取3 3m me0,0,考虑地考虑地震荷载时要求脱开面积震荷载时要求脱开面积25%25%偏心荷载偏心荷载：F F荷载值；荷载值；G G自重标准值自重标准值e3m b3m 重算重算2、偏心荷载、偏心荷载 按中心荷载求按中心荷载求A,A,加大加大10-40%,10-40%,再验算。要求再验算。要求必要时对必要时对1 1、2 2均应验算下卧层及变形均应验算下卧层及变形33/50三、基础高度确定三、基础高度确定埋深埋深 h+1015 cm，且且0.5m34/507-8 扩展基础设计扩展基础设计 多用钢筋混凝土，因有拉应力。基底尺寸计算多用钢筋混凝土，因有拉应力。基底尺寸计算同前，这里考虑基础本身之强度、配筋同前，这里考虑基础本身之强度、配筋一、扩展基础的破坏形式一、扩展基础的破坏形式剪切破坏：直接上下剪断很少见剪切破坏：直接上下剪断很少见斜拉：腹筋少，剪跨大（冲切破坏）斜拉：腹筋少，剪跨大（冲切破坏）斜压：腹筋多，剪跨小。强度高斜压：腹筋多，剪跨小。强度高（0.250.25f fc cbhbh0 0),),不起控制作用不起控制作用剪压：一般情况剪压：一般情况 和梁类似，柱为支座，地反力为荷载（分布荷和梁类似，柱为支座，地反力为荷载（分布荷载）载）35/50 条基可有腹筋条基可有腹筋,验算剪压破坏（同钢砼构件，略）验算剪压破坏（同钢砼构件，略）;单独基础一般无腹筋单独基础一般无腹筋,验算冲切验算冲切 净反力概念净反力概念:自重就地平自重就地平衡衡,不引起基不引起基础的础的Q Q、M M弯曲破坏弯曲破坏36/50二、中心荷载二、中心荷载冲切力：冲切力：抗力抗力：要求要求：V V1、冲切验算、冲切验算ACA037/502、弯曲破坏验算、弯曲破坏验算 IIIIII破坏弯矩：破坏弯矩：抗力抗力：要求要求：M MuI-I截面截面II-II截面截面38/50仅算荷载大的仅算荷载大的1/41/4部分，部分，取取ps,max。偏于保守，思偏于保守，思路同上路同上三、偏心荷载三、偏心荷载1、冲切验算、冲切验算39/502、弯曲破坏验算、弯曲破坏验算 I-I截面截面II-II截面截面40/50四、扩展基础构造四、扩展基础构造 一般作成锥形和台阶形，锥形边缘高度不小于一般作成锥形和台阶形，锥形边缘高度不小于200200mmmm，锥台坡度不大于锥台坡度不大于1 1：3 3（勿过陡），台阶高（勿过陡），台阶高度度300-500300-500mmmm，保护层保护层35-7035-70mmmm。41/507-9 减轻不均匀沉降危害的措施减轻不均匀沉降危害的措施一、建筑措施一、建筑措施1、体形力求简单、体形力求简单42/502、塔楼偏心要小、塔楼偏心要小43/503、控制长高比、控制长高比2.5344/504、合理布置纵横墙、合理布置纵横墙 地基不均匀沉降多在纵向，要避免纵墙开洞、地基不均匀沉降多在纵向，要避免纵墙开洞、转折、中断而消弱其刚度；纵横墙联结，多一转折、中断而消弱其刚度；纵横墙联结，多一些横墙，增加整体刚度些横墙，增加整体刚度45/505、间距合理、间距合理 46/506、设沉降缝、设沉降缝 设于平面转折处、荷载差异处、过长的建筑、设于平面转折处、荷载差异处、过长的建筑、地基差异明显处、分期建造的房屋地基差异明显处、分期建造的房屋 但有间距过小的问题，但有间距过小的问题，L/HL/H要小，且应在缝附近要小，且应在缝附近加强，防止开裂加强，防止开裂7 7、调整各部分标高、调整各部分标高 将沉降大的部分的标高提高，结构与设备间预将沉降大的部分的标高提高，结构与设备间预留净空，用柔性管道。留净空，用柔性管道。47/50二、结构措施二、结构措施1 1、减轻自重、减轻自重 用轻质材料，轻型结构。例，金茂大厦为钢结用轻质材料，轻型结构。例，金茂大厦为钢结构；预应力混凝土结构（林同炎首先开始用）；构；预应力混凝土结构（林同炎首先开始用）；冲气结构冲气结构2 2、减小附加压力、减小附加压力 利用补偿利用补偿 （学研楼高差大，为减小沉降差加（学研楼高差大，为减小沉降差加大埋深；某图书馆书库荷载大，加地下室）大埋深；某图书馆书库荷载大，加地下室）亦可调整建筑与设备荷载部位、调整基底尺寸，亦可调整建筑与设备荷载部位、调整基底尺寸，以减小不均匀沉降，例以减小不均匀沉降，例48/503 3、加大基础刚度加大基础刚度4 4、采用不同的基础型式、采用不同的基础型式：例城乡中心：例城乡中心5 5、设圈梁、设圈梁：一般设于基底及门窗之上，要闭合：一般设于基底及门窗之上，要闭合且有足够强度且有足够强度6 6、采用对不均匀沉降不敏感的结构、采用对不均匀沉降不敏感的结构 排架、三铰拱对不匀沉降不敏感，不会引起排架、三铰拱对不匀沉降不敏感，不会引起内力内力 （但吊车敏感）（但吊车敏感）7 7、地基处理、地基处理49/50三、施工措施三、施工措施1 1、勿扰动灵敏土，扰动则换土；、勿扰动灵敏土，扰动则换土；2 2、合理安排施工顺序，先高后低；、合理安排施工顺序，先高后低；3 3、后浇带（目前应用广泛）；、后浇带（目前应用广泛）；4 4、基坑合理支护，防止隆起、挤桩等。、基坑合理支护，防止隆起、挤桩等。