土力学李广信天然地基上的浅基础.pptx

目前规范中设计承载力的确定目前规范中设计承载力的确定1.1.静载荷试验静载荷试验fa=fak+b (b-3)+d m(d-0.5)f fak ak:静载荷试验确定的承载力静载荷试验确定的承载力-特征值特征值f fa a ：深宽修正后的承载力特征值：深宽修正后的承载力特征值荷载板荷载板容许承载力容许承载力承载力的特征值承载力的特征值 fak荷载沉降曲线有直线段荷载沉降曲线有直线段 取取 比例界限比例界限pcr 当当pu2.0 pcr时时 取取pu/2渐变型曲线渐变型曲线 s/B=0.010.015低压缩性土低压缩性土 s/B=0.02高压缩性土高压缩性土地基勘察方法地基勘察方法 pu pcrs(mm)荷载沉降曲线荷载沉降曲线 (kPa)目前规范中设计承载力的确定目前规范中设计承载力的确定n2.2.承载力承载力 公式法：公式法：fa=Mb b+Md md+Mcck fa:承载力特征值（设计值）承载力特征值（设计值）相当与相当与 p1/4=N B /2+Nq d+Ncc其中其中ck,k 为抗剪强度指标的标准值为抗剪强度指标的标准值 即试验即试验参数的参数的平均值平均值乘以乘以统计修正系数统计修正系数容许承载力容许承载力第五章第五章天然地基上的浅基础天然地基上的浅基础天然地基上的浅基础设计天然地基上的浅基础设计Shallow foundation in natural groundGB50007-20021 浅基础的设计方法浅基础的设计方法2 基础分类基础分类3基础埋深确定基础埋深确定4 地基计算承载力、变形、稳定地基计算承载力、变形、稳定5 基础设计基础设计天然地基：天然土层，不对地基土做处理天然地基：天然土层，不对地基土做处理浅基础浅基础：(1)埋深小于埋深小于5m的柱基或墙基，的柱基或墙基，(2)埋深小于埋深小于基础宽度的筏基、箱基，埋深大于基础宽度的筏基、箱基，埋深大于5m，(3)不考虑不考虑基础侧面摩擦力基础侧面摩擦力D D天然地基天然地基下卧层下卧层持力层持力层(受力层受力层)主主要要受受力力层层地基与基础地基与基础设计地面设计地面FGD埋深D q=D均布荷载天然地基浅基础天然地基浅基础人工地基：加固上部土层，提高承载力。地基处理人工地基：加固上部土层，提高承载力。地基处理软土软土人工地基浅基础人工地基浅基础桩基础和深基础桩基础和深基础将荷载传递到下部好土层将荷载传递到下部好土层新加坡发展银行新加坡发展银行,四墩四墩,每墩直径每墩直径7.3m大直径钻孔桩大直径钻孔桩风化砂岩及粉砂岩风化砂岩及粉砂岩部分风化及部分风化及不风化泥岩不风化泥岩桩基础桩基础深基础深基础第第1节节 浅基础的设计方法和步骤浅基础的设计方法和步骤一一 地基基础的设计方法地基基础的设计方法 容许承载力设计容许承载力设计 正常使用极限状态正常使用极限状态 单一安全系数设计单一安全系数设计 基于可靠度的分项系数设计基于可靠度的分项系数设计(一一)容许承载力设计方法容许承载力设计方法地基的容许承载力地基的容许承载力:(1)基底压力不能超过地基的极基底压力不能超过地基的极限承载力，并且有足够的安全度。限承载力，并且有足够的安全度。(2)地基变形不地基变形不能超过允许变形值能超过允许变形值设计方法设计方法承载能力极限状态承载能力极限状态(二二)可靠度设计方法可靠度设计方法以概率理论为基础的极限状态设计方法以概率理论为基础的极限状态设计方法 荷载荷载S和抗和抗力力R的关系的关系 ZRSZ0 结构处于失效状态结构处于失效状态,Z0 结构处于极限状态。结构处于极限状态。f(Z)Z=R-SZmzpf采用可靠指标采用可靠指标 评评价安全性价安全性地基基础的设计方法地基基础的设计方法安全系数安全系数Fs相同，可靠指标相同，可靠指标 不同不同f(R)f(S)S,RSmRmf(R)f(S)S,RSm Rm地基基础的设计方法地基基础的设计方法(二二)可靠度设计方法可靠度设计方法结构物在规定条件下和时间内结构物在规定条件下和时间内(50年年)完成预定功能的完成预定功能的概率称为结构可靠度概率称为结构可靠度上部结构已经采用这种设计方法上部结构已经采用这种设计方法地基基础比较难地基基础比较难目前采用考虑一定变异性的分项系数的目前采用考虑一定变异性的分项系数的实用方法实用方法地基基础的设计方法地基基础的设计方法二二 荷载计算荷载计算1 荷载种类荷载种类永久永久(恒恒)荷载荷载:(1)不随时间变化不随时间变化,(2)变化与均值比可变化与均值比可以忽略以忽略,(3)单调变化并趋于极值。单调变化并趋于极值。可变可变(活活)荷载：变化与均值比不可以忽略荷载：变化与均值比不可以忽略偶然偶然(特殊特殊)荷载：在结构使用期间不一定出现，一荷载：在结构使用期间不一定出现，一旦出现其值很大，持续时间很短。旦出现其值很大，持续时间很短。荷载计算荷载计算2 荷载效应荷载效应上部结构上部结构F：结构自重：结构自重 屋面楼面荷载屋面楼面荷载 活荷载活荷载基础自重基础自重G：设计地面高程：设计地面高程(内外地面平均值内外地面平均值)F MFF HF MH一般为前两种情况，横向力不大，只做校核一般为前两种情况，横向力不大，只做校核荷载计算荷载计算GGGG3 荷载组合极限状态设计荷载组合极限状态设计标准组合标准组合：正常使用极限状态设计时，采用标准值：正常使用极限状态设计时，采用标准值(或组合值或组合值)为荷载代表的组合，承载力验算为荷载代表的组合，承载力验算基本组合基本组合：承载能力极限状态设计时，永久作用与：承载能力极限状态设计时，永久作用与可变作用的组合可变作用的组合(分项系数分项系数)，冲切验算，冲切验算准永久组合准永久组合：正常使用极限状态设计时，对于可变：正常使用极限状态设计时，对于可变荷载采用准永久值为荷载代表的组合荷载采用准永久值为荷载代表的组合,沉降验算沉降验算荷载计算荷载计算三三浅浅基基础础设设计计步步骤骤No结构、地质和环境资料结构、地质和环境资料基础结构类型、建筑材料基础结构类型、建筑材料地基承载力地基承载力 荷载荷载 基础初步尺寸基础初步尺寸基础结构和构造设计基础结构和构造设计基础设计图、施工图、预算书基础设计图、施工图、预算书确定持力层、基础埋深确定持力层、基础埋深 验算承载力、变形和稳定验算承载力、变形和稳定基坑设计基坑设计一一 浅基础的分类浅基础的分类1 按基础埋深分类按基础埋深分类2 按基础的按基础的结构形式分类结构形式分类3 按基础刚度分类按基础刚度分类无筋扩展无筋扩展(刚性刚性)基础基础扩展基础扩展基础4 4 按基础材料分类按基础材料分类浅基础分类浅基础分类第第2 2节节 浅基础的类型浅基础的类型2 按基础的结构形式分类按基础的结构形式分类1)单独基础单独基础:柱下或墙下柱下或墙下,土质较好土质较好Individual footing,pad foundation独立基础的独立基础的主要受力层深度主要受力层深度 1.5b浅基础分类浅基础分类2)条型基础条型基础墙下或柱下条形基础墙下或柱下条形基础,柱下柱下:一般是土质差一般是土质差,两侧单独两侧单独基础相连基础相连Strip foundation条形基础的条形基础的主要受力层深度主要受力层深度 3.0b浅基础分类浅基础分类3)十字交叉基础十字交叉基础柱下柱下:土质更差土质更差,或荷载很大或荷载很大,四面基础相连四面基础相连纵向条形基础纵向条形基础横向条形基础横向条形基础浅基础分类浅基础分类Cross Strip footing4)片筏基础片筏基础土质更差土质更差,单独基础联成整体单独基础联成整体,游泳馆游泳馆,筏下有肋筏下有肋,板板下处理下处理浅基础分类浅基础分类Mat foundation5)箱形基础箱形基础 Box foundation有筏、墙和顶板形成箱，整体性更好有筏、墙和顶板形成箱，整体性更好底板底板外外墙墙内内墙墙浅基础分类浅基础分类6)壳体基础壳体基础 Shell foundation浅基础分类浅基础分类2 按基础的按基础的结构形式结构形式 单独基础单独基础 Individual footing pad foundation 条形基础条形基础 Strip footing 十字交叉基础十字交叉基础 Cross strip footing 筏板基础筏板基础 Mat foundation 箱形基础箱形基础 Box foundation 壳体基础壳体基础浅基础分类浅基础分类Mat foundation3 按基础刚度分类按基础刚度分类无筋扩展基础 Rigid foundation 砖、石、灰土，素混凝土 材料抗拉强度很低有基础台阶宽高比(刚性角)要求扩展基础(柔性基础)Spread foundation钢筋混凝土要满足抗弯,抗剪和抗冲切等结构要求1.1 1.5与材料和荷载有关F bth0F浅基础分类浅基础分类4 按基础材料分类按基础材料分类砖砖石料石料混凝土混凝土钢筋混凝土钢筋混凝土灰土灰土三合土三合土浅基础分类浅基础分类三三浅浅基基础础设设计计步步骤骤No结构、地质和环境资料结构、地质和环境资料基础结构类型、建筑材料基础结构类型、建筑材料地基承载力、荷载和基础初步尺寸地基承载力、荷载和基础初步尺寸基础的结构和构造设计基础的结构和构造设计基础设计图、施工图、预算书基础设计图、施工图、预算书确定持力层、基础埋深确定持力层、基础埋深 验算承载力、变形和稳定验算承载力、变形和稳定基坑设计基坑设计第第3节节 基础的埋置深度基础的埋置深度独立基础主要受力层独立基础主要受力层 1.5b1.5b条形基础条形基础主要受力层主要受力层 3.0b3.0b下卧层下卧层持力层持力层(受力层受力层)设计地面设计地面FG埋深 D基础埋深和尺寸基础埋深和尺寸一一 基础埋深确定基础埋深确定(一）基础埋深确定的基本原则一）基础埋深确定的基本原则在满足承载力的条件下尽量浅埋。省工省时省料，但在满足承载力的条件下尽量浅埋。省工省时省料，但是有如下基本要求：是有如下基本要求：1 D大于大于50cm,表土扰动，植物，冻融，冲蚀表土扰动，植物，冻融，冲蚀2 基础顶距离表土大于基础顶距离表土大于10cm，保护，保护3 桥要求在冲刷深度以下桥要求在冲刷深度以下还有三项控制因素还有三项控制因素D大于大于10cm(二二)结构要求结构要求1 地下室，地下管道地下室，地下管道(上下水，煤气电缆上下水，煤气电缆)应在基应在基底以上，便于维修，要求地下室底以上，便于维修，要求地下室,作用作用:承载力承载力变形变形 补偿基础补偿基础 基础埋深和尺寸基础埋深和尺寸F管道管道美国世贸大厦地下美国世贸大厦地下7层层1 新建筑物基础埋深浅新建筑物基础埋深浅2 新旧相邻建筑物有一定距离新旧相邻建筑物有一定距离 L/H=12 否则要求支护否则要求支护 严格限制支护水平位移严格限制支护水平位移 (二二)结构要求结构要求基础埋深和尺寸基础埋深和尺寸新新旧旧L H基础埋深不同时基础埋深不同时(1)主楼与裙房主楼与裙房 高度不同高度不同,分期施工分期施工(2)台阶式相连台阶式相连,如山坡上的房屋如山坡上的房屋 或者验算边坡稳定性或者验算边坡稳定性三三 基础埋深和尺寸基础埋深和尺寸台北国际金融中心台北国际金融中心(二二)结构要求结构要求L/H=12(三三)地基及地质水文条件地基及地质水文条件1 地下水位以上地下水位以上 否则开挖降水否则开挖降水,费用大扰动费用大扰动2 土层分布情况土层分布情况(1)浅基础还是深基础浅基础还是深基础(桩基础桩基础)(2)天然还是人工地基天然还是人工地基(3)天然地基天然地基,埋深根据土层分布定埋深根据土层分布定 基础埋深和尺寸基础埋深和尺寸台北国际金融中心台北国际金融中心珠海祖国广场珠海祖国广场在满足其在满足其他要求下他要求下尽量浅埋尽量浅埋只有低层只有低层房屋可用房屋可用,否则处理否则处理尽量浅埋尽量浅埋但是如但是如h1太小就为太小就为IIh14 m 桩基桩基或处理或处理(三)地基及地质水文条件好土好土软土软土(很深很深)好土好土软土软土软土软土好土好土 I II III IVh1 基础埋深和尺寸基础埋深和尺寸h1(四四)冻结深度冻结深度1 冻胀危害及机理冻胀危害及机理(1)冻胀及冻拔冻胀及冻拔 地面隆起地面隆起(不均匀不均匀)翻浆翻浆,融陷融陷,强度降低强度降低如果冻结深度大于融沉，如果冻结深度大于融沉，称为永冻土称为永冻土 基础埋深和尺寸基础埋深和尺寸地下冰地下冰基础埋深和尺寸基础埋深和尺寸冻胀丘冻胀丘Pingo 基础埋深和尺寸基础埋深和尺寸冻胀丘冻胀丘Pingo 基础埋深和尺寸基础埋深和尺寸热融热融1 冻胀危害及机理冻胀危害及机理冻深毛细区毛细区地下水地下水1928-1929 Casagrande做了较深入的研究做了较深入的研究,美国北部美国北部:冰深冰深45cm,冻胀量冻胀量13cm,=8%12%,60%110%,冰透镜达冰透镜达13cm冻结区冻结区考虑冻胀的基础埋深考虑冻胀的基础埋深(2)机理机理 复杂复杂,开始认为是水变成冰的体胀开始认为是水变成冰的体胀.自由水冻结温度自由水冻结温度0oc,结合水冻结温度结合水冻结温度-0.5-30oc毛细水毛细水土颗粒土颗粒结合水结合水冰冰考虑冻胀的基础埋深考虑冻胀的基础埋深总结总结:开敞式水源开敞式水源,冻结慢冻结慢,形成透镜体形成透镜体自由水自由水+外层外层(弱弱)结合水冻结结合水冻结,形成冰针形成冰针,冰透镜冰透镜结合水膜变薄结合水膜变薄,离子浓度加大离子浓度加大吸力增加吸力增加吸引毛细水吸引毛细水吸引地下水吸引地下水毛细水毛细水土颗粒土颗粒结合水结合水冰冰考虑冻胀的基础埋深考虑冻胀的基础埋深2 发生冻胀的条件发生冻胀的条件(1)土的条件土的条件 一般是细颗粒土。一般是细颗粒土。砂土的毛细高度小，发生冰冻时体积膨胀，孔隙水容砂土的毛细高度小，发生冰冻时体积膨胀，孔隙水容易排走，骨架不变。太细的土，水分供应不及时，冻易排走，骨架不变。太细的土，水分供应不及时，冻胀也不明显。胀也不明显。(2)温度条件温度条件 低于冻结温度低于冻结温度(3)水文条件水文条件含水量，具有开放性条件，含水量，具有开放性条件，粉土冻胀严重粉土冻胀严重 毛细高度大毛细高度大 渗透性相对较低渗透性相对较低考虑冻胀的基础埋深考虑冻胀的基础埋深天然地基上的浅基础设计天然地基上的浅基础设计Shallow foundation on natural groundGB50007-20021 浅基础的设计方法浅基础的设计方法2 基础分类基础分类3基础埋深确定基础埋深确定4 地基计算承载力、变形、稳定地基计算承载力、变形、稳定5 刚性基础设计刚性基础设计6 扩展基础设计扩展基础设计7.基础的结构设计基础的结构设计 无筋基础刚性角无筋基础刚性角无筋扩展基础无筋扩展基础 砖、石、灰土，素混凝土砖、石、灰土，素混凝土 材料抗拉强度较低材料抗拉强度较低有基础台阶宽高比有基础台阶宽高比(刚性角刚性角)要求要求扩展基础(柔性基础)钢筋混凝土满足抗弯,抗剪和抗冲切等结构要求=1.1 1.5与材料和荷载有关F bth0F小节小节基础埋深小节基础埋深小节一一 基础埋深确定基础埋深确定 确定的基本原则确定的基本原则 满足承载力的条件下尽量浅埋。满足承载力的条件下尽量浅埋。基本要求：基本要求：1 D大于大于50cm 2 基础顶距离表土大于基础顶距离表土大于10cm 3 桥基础在冲刷深度以下桥基础在冲刷深度以下三项控制因素三项控制因素 结构要求结构要求 地质水文条件地质水文条件 冻胀要求冻胀要求2 发生冻胀的条件发生冻胀的条件(1)土的条件土的条件粉土冻胀严重粉土冻胀严重 毛细高度大毛细高度大 渗透性相对较低渗透性相对较低砂土砂土 不易冻胀不易冻胀 粘土粘土 水分供应不及时，冻胀也不明显。水分供应不及时，冻胀也不明显。(2)温度条件温度条件 低于冻结温度低于冻结温度(3)水文条件水文条件 含水量高，具有开放性水分补给条件含水量高，具有开放性水分补给条件考虑冻胀的基础埋深考虑冻胀的基础埋深3 按冻胀的地基土分类按冻胀的地基土分类 不冻胀，弱冻胀，冻胀，强冻胀，特强冻胀不冻胀，弱冻胀，冻胀，强冻胀，特强冻胀考虑冻胀的基础埋深考虑冻胀的基础埋深冻胀后地面冻胀后地面 h设计冻深设计冻深 zd(h-h)z0(h)实测冻土厚度实测冻土厚度原地面原地面zdz0标准冻深多年实测最大冻结深度的平均值标准冻深多年实测最大冻结深度的平均值z0z0标准冻深多年实测最大冻结深度的平均值标准冻深多年实测最大冻结深度的平均值北京北京 1.0m，哈尔滨，哈尔滨 2.0m，满洲里，满洲里 2.5m考虑冻胀的基础埋深考虑冻胀的基础埋深4 考虑冻胀的基础埋深考虑冻胀的基础埋深设计冻结深度设计冻结深度 zd z0 zs zw zeZ0 标准冻深 受土性和环境因素影响考虑冻胀的基础埋深考虑冻胀的基础埋深设计冻深设计冻深 zd(h-h)冻胀后地面冻胀后地面原地面原地面 hZ0(h)实测冻土厚度实测冻土厚度zd4 考虑冻胀的基础埋深考虑冻胀的基础埋深设计冻结深度设计冻结深度 zd z0 zs zw ze考虑冻胀性，基础最小埋置深度考虑冻胀性，基础最小埋置深度dmin zd-hmaxhmax 残留冻土层厚度zdz0dmin室内地面室内地面hmax考虑冻胀的基础埋深考虑冻胀的基础埋深案例分析案例分析8：在辽宁某地修建一在辽宁某地修建一6层宿舍楼，层宿舍楼，9月底开工月底开工挖地基，挖地基，3月份建成第一层时发现基础和月份建成第一层时发现基础和墙面由于冻胀而开裂。设计的基础埋深完墙面由于冻胀而开裂。设计的基础埋深完全满足冻深的要求，解释为什么发生冻胀全满足冻深的要求，解释为什么发生冻胀破坏？破坏？考虑冻胀的基础埋深考虑冻胀的基础埋深一一 地基承载力计算和基础底面积的确定地基承载力计算和基础底面积的确定(一一)承载力计算承载力计算1 荷载板试验荷载板试验2 规范规定的公式规范规定的公式3 经验方法经验方法千千斤斤顶顶荷载板荷载板第四节第四节 地基计算地基计算地基计算地基计算1现场载荷试验确定承载力特征值现场载荷试验确定承载力特征值fak经验方法确定确定承载力特征值经验方法确定确定承载力特征值fak深度宽度修正的特征值深度宽度修正的特征值 p50地基承载力计算地基承载力计算 b、d 为宽度深度修正系数，按持力层土查为宽度深度修正系数，按持力层土查基础宽度基础宽度b大于大于6m按按6m计，小于计，小于3m按按3m计计本章基础宽度和埋深符号采用小写本章基础宽度和埋深符号采用小写 b和和d2 规范中设计承载力的确定规范中设计承载力的确定 fa=Mb b+Md md+Mcck fa:承载力特征值承载力特征值(设计值设计值)相当与相当与 p1/4=N B /2+Nq d+Ncc基础宽度基础宽度B大于大于6m按按6m计算，砂土小于计算，砂土小于3m按按3m计算计算，先初步估计先初步估计B,B(b)为基础短边为基础短边地基承载力计算地基承载力计算bl基本条件：基底平均压力基本条件：基底平均压力p不大于持力层承不大于持力层承载力的特征值载力的特征值fap fa(二二)根据持力层承载力确定基础面积根据持力层承载力确定基础面积1)确定基础尺寸确定基础尺寸2)验算持力层承载力验算持力层承载力持力层承载力持力层承载力GFfa1 中心荷载中心荷载柱基础柱基础(1)底面积底面积A的确定的确定荷载荷载F+G G=A d,是基础加土的容重是基础加土的容重=20kN/m3承载力特征值承载力特征值 fa (如果是荷载板试验暂不做宽度修正如果是荷载板试验暂不做宽度修正)基底面积基底面积F+G=AfaGF基础底面积基础底面积(2)长和宽长和宽,高度的确定高度的确定单独无筋扩展基础单独无筋扩展基础b l A b b0+2h tg l l 0+2h tg 满足满足d h+0.1m确定确定b,l 和和h=45o(1:1)30o(1:2)基础底面积基础底面积Fll0b0bbth2 条形基础条形基础单位长度，确定基础宽度单位长度，确定基础宽度Fh bb0+2htg 确定h砖墙:承重墙b 6070cm,b0为24,37,48cm 非承重墙b 50cm持力层承载力和基础底面积持力层承载力和基础底面积3 偏心荷载偏心荷载以柱下独立基础为例以柱下独立基础为例(1)按中心荷载确定底面积按中心荷载确定底面积A1(2)考虑偏心考虑偏心A=(1.11.4)A1 根据偏心大小根据偏心大小根据根据A初步确定初步确定b和和lF Me F+G持力层承载力和基础底面积持力层承载力和基础底面积4 扩展基础扩展基础(钢筋混凝土钢筋混凝土)n埋置深度和平面尺寸的确定方法一刚性基埋置深度和平面尺寸的确定方法一刚性基础相同础相同n基础高度较小基础高度较小.Fbth0F持力层承载力和基础底面积持力层承载力和基础底面积初步确定了埋深和尺寸后初步确定了埋深和尺寸后,需要一系列验算需要一系列验算(一一)持力层验算持力层验算1 承载力根据实际宽度计算承载力根据实际宽度计算 b 6m 按按6 m,3m 按按3m 荷载板试验荷载板试验fa=Mb b+Md md+Mc ck 基础宽度基础宽度b大于大于6m按按6m计算，砂土小于计算，砂土小于3m按按3m计算计算地基承载力验算地基承载力验算(三三)承载力验算承载力验算2 承载力验算承载力验算根据初步确定的根据初步确定的d与与b，确定，确定fa(1)中心荷载中心荷载(2)偏心荷载偏心荷载 *高层建筑高层建筑 *地震可能出现地震可能出现eb/6,pmin0基础的验算基础的验算地基承载力验算地基承载力验算blMae3ae采用不对称柱采用不对称柱n实际基底与土之间不能传递拉应力，基底实际基底与土之间不能传递拉应力，基底压应力分布如图。一部分脱开。压应力分布如图。一部分脱开。n要求要求3a 0.75b，即脱开面积小于，即脱开面积小于25%n不满足时不满足时 增加增加A 增加增加l,减少减少b,A不变不变 采用不对称柱采用不对称柱地基承载力验算地基承载力验算(三三)软弱下卧层承载力验算软弱下卧层承载力验算存在软弱下卧层时，要验算存在软弱下卧层时，要验算1)按中心荷载确定基底压力按中心荷载确定基底压力 p=(F+G)/A2)基底原自重应力基底原自重应力 c03)基底附加应力基底附加应力 p0=pk-c04)扩散角扩散角 与与Es1/Es2及及z/b有关有关 持力层太薄不起作用持力层太薄不起作用地基承载力验算地基承载力验算p0=pk-c0F dz c0 cz软土软土Es1Es2 5)软弱下卧层顶部附加应力软弱下卧层顶部附加应力 查表查表2176)软弱下卧层承载力软弱下卧层承载力 (规范规范)按基础宽度和下卧层深度计算按基础宽度和下卧层深度计算 (荷载板荷载板)做深度修正不做宽度修正做深度修正不做宽度修正地基承载力验算地基承载力验算F p-c0dz c0 cz软土软土Es1Es2(四四)地基的稳定验算地基的稳定验算深层滑动深层滑动PhPv表层滑动表层滑动PhPv地基承载力验算地基承载力验算二二 地基变形验算地基变形验算(一一)地基变形要求地基变形要求n甲级和部分乙级建筑，在满足承载力要甲级和部分乙级建筑，在满足承载力要求外，还要验算沉降求外，还要验算沉降n大部分乙级建筑物查表确定承载力，无大部分乙级建筑物查表确定承载力，无需验算沉降需验算沉降n特殊原因特殊原因地基变形：沉降量、沉降查、倾斜和局部地基变形：沉降量、沉降查、倾斜和局部倾斜倾斜地基变形验算地基变形验算沉降计算时的荷载准永久组合沉降计算时的荷载准永久组合2 2 沉降计算沉降计算(1)基本原理基本原理:分层总合法分层总合法,规范为方便采用规范为方便采用“平均附加应力系数法平均附加应力系数法”有应力的量纲有应力的量纲(2)计算最终沉降计算最终沉降S=s Si 计算深度确定计算深度确定 s 0.025 S地基变形验算地基变形验算平均附加应力系数法平均附加应力系数法：Ai=p0(izi-i-1 zi-1)si=zihi/Esi=Ai/Esis=s siz0zi-1zihi zib地基变形验算地基变形验算(3)地基最终沉降地基最终沉降S=sS s沉降计算经验系数沉降计算经验系数,因为在前面计算中因为在前面计算中,忽忽略了侧向变形及取样扰动略了侧向变形及取样扰动 s=1.4 0.2,(1)与土质软硬与土质软硬Es有关有关,是多层平是多层平均值均值,(2)与基底净附加应力与基底净附加应力p0/fk的大小有的大小有关，关，地基变形验算地基变形验算3 沉降不满足时沉降不满足时,修改设计修改设计n增大尺寸增大尺寸(减少减少p0)n增加埋深增加埋深(减少减少p0),尤其增加地下室尤其增加地下室-补偿补偿基础基础n地基处理地基处理n调整荷载调整荷载地基变形验算地基变形验算一一 荷载计算荷载计算二二 基础尺寸基础尺寸三三 基础高度基础高度四四 基础验算基础验算第五节第五节 刚性基础设计刚性基础设计取一延米计算荷载取一延米计算荷载取取1 1开间算总荷载，再均分开间算总荷载，再均分刚性基础设计刚性基础设计砖基础砖基础240560240560基础的结构设计基础的结构设计刚性基础设计刚性基础设计砖石基础砖石基础30030030080 150 150刚性基础设计刚性基础设计素混凝土基础素混凝土基础一层台阶一层台阶120200240 60 170240 60 150 150两层台阶两层台阶刚性基础设计刚性基础设计天然地基上的浅基础设计天然地基上的浅基础设计Shallow foundation on natural groundGB50007-20021 浅基础的设计方法浅基础的设计方法2 基础分类基础分类3基础埋深确定基础埋深确定4 地基计算承载力、变形、稳定地基计算承载力、变形、稳定5 刚性基础设计刚性基础设计6 扩展基础设计扩展基础设计7.基础的结构设计基础的结构设计基础高度较小，要满足冲切要求基础高度较小，要满足冲切要求第六节第六节 扩展基础设计扩展基础设计一一 扩展基础破坏形式扩展基础破坏形式21 21纯剪斜压弯曲F冲切冲切扩展基础设计扩展基础设计二二 单独基础冲切破坏验算单独基础冲切破坏验算荷载采用基本组合荷载采用基本组合基底压力计算时只考虑基底压力计算时只考虑F,不考虑不考虑G刚性基础设计刚性基础设计45o1单独基础中心荷载单独基础中心荷载F1=AcpeV=0.7 hftbph0Ac 为阴影面积为阴影面积bp 冲切锥体破坏面上下冲切锥体破坏面上下 边周长的平均值边周长的平均值ft 混凝土抗拉强度混凝土抗拉强度h0h0aca h 冲切截面高度影响系数冲切截面高度影响系数h045o2 单独基础偏心荷载冲切破坏单独基础偏心荷载冲切破坏四四 基础的验算基础的验算amh0h0l0l h 冲切截面高度影响系数冲切截面高度影响系数F1=AcpeV=0.7 h ft am h0Ac为阴影面积为阴影面积bp冲切锥体破坏面上下冲切锥体破坏面上下边的平均值边的平均值ft 混凝土抗拉强度混凝土抗拉强度3 单独基础弯矩计算单独基础弯矩计算b0(b-bc)/2b(b-bc)/2(a-ac)/2aca(a-ac)/2四四 基础的验算基础的验算baIIIa1II截面截面I II I，IIIIIIII处的弯矩处的弯矩b0(b-bc)/2b(b-bc)/2(a-ac)/2aca(a-ac)/2IIIa1II三三浅浅基基础础设设计计步步骤骤No结构、地质和环境资料结构、地质和环境资料基础结构类型、建筑材料基础结构类型、建筑材料地基承载力、荷载和基础初步尺寸地基承载力、荷载和基础初步尺寸基础的结构和构造设计基础的结构和构造设计基础设计图、施工图、预算书基础设计图、施工图、预算书确定持力层、基础埋深确定持力层、基础埋深 验算承载力、变形和稳定验算承载力、变形和稳定基坑设计基坑设计第七节第七节 基础的抗震验算基础的抗震验算Kobe earthquake,1995环球火山地震带环球火山地震带欧亚大陆欧亚大陆日本日本1995 发生破坏的大开车站发生破坏的大开车站阪神地震中液化阪神地震中液化液化：松砂地基在液化：松砂地基在振动荷载作用下丧振动荷载作用下丧失强度变成流动状失强度变成流动状态的一种现象态的一种现象神户码头：神户码头：大面积砂土液化大面积砂土液化很大的侧向变形很大的侧向变形和沉降，建筑物和沉降，建筑物倒塌或严重损伤倒塌或严重损伤 储储油油罐罐倾倾斜斜液化引起的河道破裂液化引起的河道破裂Concrete-frame structure with a mid-story collapse 1999 年年9月月21日台湾大地震日台湾大地震台中县，石冈坝由台中县，石冈坝由于通过逆冲断层破坏于通过逆冲断层破坏台中县太平市台中县太平市1999 年年9月月21日台湾大地震日台湾大地震台中县台中县台中县雾峰乡台中县雾峰乡 一一 抗震验算抗震验算(一一)动荷载和抗震承载力动荷载和抗震承载力1 抗震承载力抗震承载力 pE=sf s=11.5(软软硬硬)为提高系数为提高系数 由于特殊荷载安全系数降低由于特殊荷载安全系数降低 在动荷载作用下在动荷载作用下,动强度偏高动强度偏高抗震验算抗震验算2 基底压力计算基底压力计算(拟静力法拟静力法)将地震作用等效为惯性力将地震作用等效为惯性力,按静荷载分析计算按静荷载分析计算(1)荷载组合荷载组合 GE计算地震时结构总荷载计算地震时结构总荷载 G 基础加周围土重基础加周围土重 FE 地震引起的惯性力地震引起的惯性力 M FE引起的地面位置的力矩引起的地面位置的力矩pmaxFEGMGED抗震验算抗震验算(2)ae3a不不脱脱离离脱脱离离抗震验算抗震验算3 水平地震力水平地震力FE的计算的计算nFE=Geq 单层单层Geq=Ge 多层多层Geq=0.85 Ge等效重量荷载等效重量荷载总重力荷载总重力荷载关键在于地震影响系数关键在于地震影响系数 抗震验算抗震验算与设计裂度有关与设计裂度有关,a 加速度加速度(取决裂度取决裂度),决定决定 max与近震与近震,远震有关远震有关,比震中小比震中小2度为远震度为远震与地基土有关与地基土有关与建筑物本身的特性有关与建筑物本身的特性有关,自振周期自振周期T 裂度裂度(Earthquake Intensity):某地区的地面和各某地区的地面和各种建筑物受一次地震影响的强烈程度种建筑物受一次地震影响的强烈程度.(反映破反映破坏程度坏程度).国际上定国际上定12度度 (1)与震级有关与震级有关 (2)与距离震中的远近有关与距离震中的远近有关 (3)与地质和地形条件有关与地质和地形条件有关设计裂度设计裂度:根据某地区多年地震裂度的统计而确根据某地区多年地震裂度的统计而确定的基本裂度定的基本裂度.根据重要性加减根据重要性加减.震级震级:M=logA,是能量大小的尺度是能量大小的尺度 Magnitude抗震验算抗震验算Tg 特征周期特征周期,地震在此地震在此地基引起的震动主周地基引起的震动主周期期*当建筑物基本周期接当建筑物基本周期接近于地基的特征周期近于地基的特征周期时发生最大损害时发生最大损害共共振振*一次地震中一次地震中,出现低层出现低层建筑破坏建筑破坏,同裂度另同裂度另一地方高层破坏一地方高层破坏 0 0.1 Tg 3 T(秒)max抗震验算抗震验算4 4 验算条件验算条件脱离段脱离段 1016%,79度不液化度不液化*非液化土层非液化土层du很厚很厚,地下水位地下水位dw很深很深 不必进一步不必进一步判断判断抗震验算抗震验算2 规范法判断地基液化规范法判断地基液化(2)复判复判在以上初在以上初判的基础上判的基础上,用标准惯入击数用标准惯入击数N63.5反映砂土密度反映砂土密度首先饱和首先饱和,地下水以下地下水以下,砂土或粉土砂土或粉土ds标惯点深度；标惯点深度；dw地下水深度，地下水深度，c粘粒含量，粘粒含量，N0基准基准标惯击数标惯击数抗震验算抗震验算N0基准基准标惯击数标惯击数裂度裂度远近远近7度度8度度9度度近震近震61016远震远震812/抗震验算抗震验算清华四教学楼清华四教学楼四教四教五教五教暗河暗河地基处理地基处理泥泥沙沙馆馆离离心心机机基础成功设计案例基础成功设计案例四教四教五教五教暗河暗河地基处理地基处理杂杂填填土土四教四教基础成功设计案例基础成功设计案例1 天然地基天然地基 浅基础浅基础2 容许承载力设计方法容许承载力设计方法3 按基础的结构形式按基础的结构形式 单独基础单独基础 条形基础条形基础 十字交叉基础十字交叉基础 筏板基础筏板基础 箱形基础箱形基础 壳体基础壳体基础4 基础埋深确定基础埋深确定 3个基本要求个基本要求 3个控制因素个控制因素小结小结Mat foundationPrantl解解BEFpu实际地面实际地面DC地基承载力地基承载力45 245-290o严谨严谨 勤奋勤奋 求实求实 创新创新地基承载力作业地基承载力作业 土力学土力学 8-4问题思路问题思路:F=承载力承载力/基底压力基底压力按照软粘土考虑按照软粘土考虑 十字板剪切得到不排水的强度十字板剪切得到不排水的强度cu地基承载力地基承载力 pu=5.14c+q凝聚力凝聚力 cu f 60 kPa (原位原位)习题点评习题点评=5.14*60+3*19.6=367.2 kPa=367.2/200=1.84判断安全系数是否满足要求判断安全系数是否满足要求条件：永久建筑物，灵敏度条件：永久建筑物，灵敏度室内的凝聚力室内的凝聚力 c f qu/2=20 kPa p186灵敏度灵敏度=3 要求安全系数要求安全系数F=2.7所以，不满足要求所以，不满足要求