基础工程之浅基础.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,*,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,*,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,*,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,*,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,*,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,*,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,*,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,*,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,*,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,*,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,2,章 浅基础,2-1,概述,2-2,浅基础的类型,2-3,基础埋置深度的选择,2-4,浅基础的地基承载力,2-5,基础底面尺寸的确定,2-6,减轻不均匀沉降危害的措施,1,2-1,概 述,天然地基上的浅基础,（本章讨论）人工地基上的浅基础,2.1.1,浅基础设计内容,2.1.2,浅基础设计方法,2.1.3,地基基础设计原则,2,1.,地基的类型,3,2.,基础的类型,4,2.1.1,浅基础设计内容,主要内容：,1.,选择基础方案（确定材料、类型，进行基础平面布置）；,2.,确定地基持力层和基础埋置深度；,3.,确定地基承载力；,4.,确定基础的底面尺寸，必要时进行地基变形与稳定性验算；,5.,进行基础结构设计（内力分析、截面计算、构造要求）；,6.,绘制基础施工图，提出施工说明。,5,2.1.2,浅基础设计方法,常规设计法（简化计算法）、相互作用设计法。,常规设计法要点：,特点：,满足静力平衡条件；,不满足变形协调条件。,结论：,地基越软弱或越不均匀，按常,规设计法计算的结果与实际情,况的差别就可能越大。,6,合理的设计方法：,考虑地基、基础与上部结构的相互作用（分析难度较大）。,常规设计法适用条件：,1.,地基沉降较小或较均匀；,2.,基础刚度较大。,7,2.1.3,地基基础设计原则,8,5),地基内有厚度较大或厚薄不匀的填土，其自重固结未完成时。,即应验算地基变形,。,9,10,11,12,标准值,13,设计值,14,按结构型式分,：扩展基础、联合基础、柱下条形基础、柱下交,叉条形基础、筏形基础、箱形基础、壳体基础等。,2.2.1,扩展基础,作用,：把墙或柱的荷载侧向扩展到土中，使之满足地基承载力和变形的要求。,2.2,浅基础类型,按材料分,：无筋基础（刚性基础）、钢筋混凝土基础。,15,1.,无筋扩展基础,指由砖、毛石、砼、毛石砼、灰土、三合土等材料组成的无需,配置钢筋的墙下条形基础或柱下独立基础。俗称“刚性基础”。,适用于,多层民用建筑和轻型厂房。,砖：强度等级不低于,MU10,。,砂浆：不低于,M5,。,在地下水位以下或当地基土潮湿时，应采用水泥砂浆砌筑。,适用于,6,层及,6,层以下的民用建筑和砖墙承重的厂房。,(1),砖基础,16,垫层作用,（素砼，,100,厚，,C10,）：,保护坑底土体不被人为扰动和雨水浸泡；,改善基础的施工条件。,(2),毛石基础,毛石,是指未经加工凿平的石料。,应采用未风化的硬质岩石，禁用风化毛石。,17,(3),灰土基础,石灰和土料按体积比,3:7,或,2:8,拌和均匀，,在基槽内分层夯实（每层虚铺,220250mm,夯实至,150mm,）。,灰土基础宜在比较干燥的土层中使用。在我国华北和西北地,区，广泛用于,5,层和,5,层以下的民用房屋。,(4),三合土基础,由石灰、砂、骨料（矿渣、碎砖、碎石）加水混合而成。,体积比,1:2:4,或,1:3:6,。,用于,4,层和,4,层以下的民用房屋。,18,四合土基础,（南方个别地区用）：,水泥：石灰：砂：骨料,1:1:5:10,或,1:1:6:12,(5),砼基础,C15,。,抗压强度、耐久性、抗冻性较好。,毛石砼基础,：,在砼基础中埋入体积占,25%30%,的毛石，石块尺寸不宜超过,300mm,。,可节省水泥用量，减少水化热。,19,2.,钢筋砼扩展基础（简称扩展基础）,特点,：抗弯、抗剪性能较好，基础高度较小。,(1),墙下钢筋砼条形基础,20,(2),柱下钢筋砼独立基础,图,2-4,柱下钢筋混凝土独立基础,(a),阶梯形基础；,(b),锥形基础；,(c),杯口基础,21,2.2.2,联合基础,22,2.2.3,柱下条形基础,23,特点,：,整体抗弯刚度较大，因而具有调整不均匀沉降的能力；,基底压力较均匀；,造价高于扩展基础。,常用作,软弱地基或不均匀地基上框架或排架结构的基础。,24,2.2.4,柱下交叉条形基础,25,2.2.5,筏形基础,特点,：,底面积大，故可减小基底压力；可提高地基承载力（尤其在有地下室时）；能增强基础的整体性，调整不均匀沉降。,其他功能：见教材。,注意,：当地基显著软硬不均时，要慎用。,26,(1),墙下筏形基础,为一块厚度约,200300mm,的钢筋砼平板。,主要在华东地区采用，浅埋或不埋。,适用于,具有硬壳持力层、比较均匀的软弱地基上六层及六层以下承重横墙较密的民用建筑。,硬土,软土,27,(2),柱下筏形基础,28,2.2.6,箱形基础,特点：,刚度极大；抗震性能好；有补偿效应。,地下室用途受限制；工期长；造价高；施工技术复杂。,柱下条形基础、柱下交叉条形基础、筏形基础、箱形基础又统称为,连续基础,。,29,2.2.7,壳体基础,其他基础：折板基础等。,30,2-3,基础埋置深度的选择,基础的埋置深度,是指基础的底面至室外设计地面的距离。确定基础埋深时，除了要考虑持力层的情况外，还应考虑使用功能、地下室、地下设施、基础形式、荷载、地质水文条件、相邻建筑物以及冻胀、冲刷等因素。,31,基础埋深的确定原则,是：,在保证安全可靠的前提下尽量浅埋。但基础埋,深不得小于,0.5m,，基础顶面距地面的距离宜大于,0.1m,。,同一建筑物下面各部分的基础埋深可以不一致。,32,2.3.1,与建筑物有关的条件,建筑物在使用功能和用途方面的要求；,高层建筑；,承受上拔力的基础；,高耸结构；,冷库等。,33,2.3.2,工程地质条件,持力层,下卧层,软弱下卧层,34,对于中小型建筑物：,良好土层,坚硬、硬塑、可塑状态的粘性土层；密实或,中密状态的砂土层和碎石土层；其他中低压,塑性土层。,软弱土层,软塑、流塑状态的粘性土层；松散状态的砂,土层；未经处理的填土；其他高压缩性土层。,35,(1),良好,土层,埋深由其他条件和最小埋深确定。,浅埋，一般取,d,=0.51.5m,。,(2),软弱,土层,12,层：按情况,(1),处理,35,层：可采用连续基础方案、,或人工地基方案。,6,层以上：桩基方案。,36,(3),软弱土层,良好土层,h,当,h,2m,时：按情况,(2),处理。,当,h,短期承载力（超,强,固结土可能例外）。,47,48,2.,按地基载荷试验确定（最可靠）,浅层平板载荷试验、深层平板载荷试验、螺旋板载荷试验。,49,地基静载试验概况,堆 载,荷载板,主梁,50,51,优缺点：,能较好的反映天然土体的压缩性；试验工作量和,费用较大，时间较长。,f,a,的确定方法：,52,(1),当,p,s,曲线上有比例界限,p,1,时，取,f,ak,=,p,1,；,确定地基承载力实测值,：,(2),当,p,u,2,p,1,时，取,f,ak,=,p,u,/2,；,(3),当不能按上述二款要求确定时，可取,s,/,b,=0.010.015,所对,应的荷载作为,f,ak,，但其值不应大于最大加载量的一半。,对同一土层，应选择三个以上的试验点，当试验实测值的极差（最大值与最小值之差）不超过其平均值的,30%,时，取其平均值作为该土层的地基承载力特征值,f,ak,。,确定地基承载力特征值,：,53,3.,按规范承载力表确定,野外鉴别结果,室内物理力学指标,现场动力触探试验锤击数,f,ak,54,注意,：,埋深,d,的取法，见教材。,超载,q,=,m,d,q,d,=,q,/,m,主裙楼一体的情况,55,与土力学中介绍的理论公式具有相同的形式，但两者含义不同。,还需要注意下列两点：,1,）公式中已经包含了,基础宽度和埋深的影响,；,2,）公式中的,b,是指基础的,短边,。,56,57,4.,按建筑经验确定,基槽检验和地基的局部处理：,在基槽挖至接近槽底时，应由设计、施工和勘察人员对槽底土层进行检查，即所谓“验槽”。,对没有地基勘察资料的轻型建筑物，地基浅层情况只能凭验槽了解；有地基勘察报告的工程，主要是核实勘察资料是否符合实际。,通过验槽，可以判断持力层的承载力、地基的均匀程度是否满足设计要求，以防止产生过量的不均匀沉降。,验槽以细致的观察为主，辅以轻便简易的勘探方法，如轻便触探和夯击听音等。,58,通过观察验槽和钎探后，如不满足要求，应根据具体情况更改设计或进行地基处理。对于槽底的局部人工填土和墓坑、松土坑、废井，一般宜挖除并用碎石、砂、灰土等分层回填夯实。对于局部松软土，一般应挖除至原土。,当上述挖、填方法由于施工困难等缘故而不宜采用时，可考虑采用钢筋混凝土梁板基础，以跨越局部松软土，或采用增大基础埋深、扩大基础面积、布置联合基础、加设挤密桩或局部设置桩基等方法加以解决。,当柱基或部分基槽下方存在过于坚硬的旧基础、树根和岩石等障碍物时，均应尽可能挖除，以防建筑物产生不均匀沉降或开裂。,59,2.4.3,地基变形验算,建筑物的地基变形计算值应不大于地基变形允许值,，即要求满足下列条件：,（,2,15,）,回顾,60,地基变形按其特征可分为四种：,沉降量,独立基础中心点的沉降值或整幢建筑物基础的平均,沉降值；,沉降差,相邻两个柱基的沉降量之差；,61,倾斜,基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；,局部倾斜,砌体承重结构沿纵向,6,10m,内基础两点的沉降差,与其距离的比值。,62,不同结构类型需验算的地基变形：,砌体承重结构,：由,局部倾斜,控制；,框架结构和单层排架结构,：由,沉降差,控制；,高耸结构和高层建筑,：由建筑物的,整体倾斜,（特别是横向整,体倾斜）控制，必要时应控制,平均沉降量,。,63,64,65,沉降观测,在必要情况下，需要分别,预估,建筑物在施工期间和使用期间的地基变形值，以便预留建筑物有关部分之间的净空，考虑连接方法和施工顺序。此时，一般多层建筑物在施工期间完成的沉降量，,对于砂土可认为其最终沉降量已完成,80%,以上，对于其他低压缩性土可认为已完成最终沉降量的,50%80%,，对于中压缩性土可认为已完成,20%50%,，对于高压缩性土可认为已完成,5%20%,。,如果地基变形计算值大于地基变形允许值,，一般可以先考虑适当,调整,基础底面尺寸（如增大基底面积或调整基底形心位置）或埋深，如仍未满足要求，再考虑是否可从建筑、结构、施工诸方面采取有效措施以防止不均匀沉降对建筑物的损害，或改用其他地基基础设计方案。,66,室内外平均埋深,从已固结完毕的老天然地面算起,注意以下三式中,d,的区别：,67,2.5,基础底面尺寸的确定,2.5.1,按地基持力层承载力计算基底尺寸,1.,轴心荷载作用,要求：,p,k,f,a,柱下独立基础：,墙下条形基础：,b,、,l,宜为,100mm,的整数倍。,68,某粘性土重度,m,为,18.2kN/m,3,，孔隙比,e,=0.7,，液性指数,I,L,=0.75,，地基承载力特征值,f,ak,为,220kPa,。现修建一外柱基础，作用在基础顶面的轴心荷载,F,k,830kN,，基础埋深（自室外地面起算）为,1.0m,，室内地面高出室外地面,0.3m,，试确定方形基础底面宽度。,【,解,】,先进行地基承载力深度修正。自室外地面起算的基础埋深,d,=1.0m,查表,25,，得,d,=1.6,，由式（,214,）得修正后的地基承载力特征值为：,例题,22,f,a,=,f,ak,+,d,m,(,d,-0.5),=220+1.618.2(1.0-0.5)=235 kPa,69,取,b,=2m,。因,b,3m,，不必进行承载力,宽度修正。,计算基础及其上土的重力,G,k,时的基础埋深为：,d,=(1.0+1.3)/2=1.15m,。由于埋深范围内没有地下水，,h,w,=0,。由式（,219,）得基础底面宽度为：,70,2.,偏心荷载作用,要求：,p,k,f,a,p,kmax,1.2,f,a,e,l,/6,（或,p,kmin,0,）,71,试算法步骤：,（,1,）进行深度修正，初步确定修正后的地基承载力特征值,f,a,。,（,2,）根据荷载偏心情况，将按轴心荷载作用计算得到的基底面积增大,10%40%,，即取,（,3,）选取基底长边,l,与短边,b,的比值,n,（一般取,n,2,），于是有,72,（,4,）考虑是否应对地基承载力进行宽度修正。如需要，在承,载力修正后，重复上述,2,、,3,两个步骤，使所取宽度前后,一致。,（,5,）计算偏心距,e,和基底最大压力,p,kmax,，并验算是否满足式,（,221,）和（,224,）的要求。,（,6,）若,b,、,l,取值不适当（太大或太小），可调整尺寸再行验,算，如此反复一二次，便可定出合适的尺寸。,73,同例题,22,，但作用在基础顶面处的荷载还有力矩,200kNm,和水平荷载,20kN,（见例图,2-3,），试确定矩形基础底面尺寸。,解,（,1,）初步确定基础底面尺寸,考虑荷载偏心，将基底面积初步增大,20%,，由式（,225,）得,例题,23,74,取基底长短边之比,n,=,l,/,b,=2,，于是,因,b,=1.5m3m,，故,f,a,无需作宽度修正。,（,2,）验算荷载偏心距,e,基底处的总竖向力：,F,k,+,G,k,=830+201.53.01.15=933.5 kN,基底处的总力矩：,M,k,=200+200.6=212 kNm,偏心距：,e,=,M,k,/(,F,k,+,G,k,),=212/933.5=0.227 m 1.2,f,a,=282 kPa,（不行）,（,4,）调整底面尺寸再验算,取,b,=1.6m,，,l,=3.2m,，则,F,k,+,G,k,=830+201.63.21.15=947.8 kN,e,=212/947.8=0.224m,所以基底尺寸为,1.6m3.2m,。,76,试确定图,218,中带壁柱的墙基础的底面尺寸。取图中长度等于壁柱间距（,3m,）的,T,形基底面积为计算单元。作用于基础顶面的竖向力,F,k,=315kN,，作用位置距墙中线,0.15m,（偏向壁柱一侧），修正后的持力层承载力特征值,f,a,=130kPa,。,例题,24,说明原理,77,2.5.2,地基软弱下卧层承载力验算,要求：,z,+,cz,f,az,标准值,仅作深度修正,78,矩形基础：,条形基础：,地基压力扩散角,值 表,2-7,E,s1,/E,s2,z,=0.25,b,z,0.50,b,3,6,23,5,10,25,10,20,30,注：,z,0.25,b,时取,=0,，必要时，宜由试验确定；,z,0.50b,时,值不变。,79,例图,2-5,中的柱下矩形基础底面尺寸为,5.4m2.7m,，试根据图中各项资料验算持力层和软弱下卧层的承载力是否满足要求。,例题,25,80,解,持力层承载力验算,b,=0,，,d,=1.0,f,a,=209+1.018.0(1.8-0.5)=232.4 kPa,F,k,+,G,k,=1800+220+202.75.41.8,=2545,kN,M,k,=950+1801.2+2200.62=13302,kN,m,81,软弱下卧层承载力验算,由,E,s1,/E,s2,=7.5/2.5=3,z/b,=2.5/2.7,0.50,查表,2-7,得,=23,，,tan,=0.424,。,82,cz,=18.01.8+(18.7-10)2.5,=54.2 kPa,f,az,=75+1.012.6(4.3-0.5)=122.9 kPa,cz,+,z,=54.2+57.2=111.4 kPa,f,az,（可以）,83,2.5.3,按允许沉降差调整基础底面尺寸,(1),基底尺寸对沉降的影响,s,=(1-,2,),bp,0,/,E,0,(2-31),a.,对比按,p,k,=,f,a,原则设计的两个基础,（基底压力相同）,因为,、,、,p,0,、,E,0,为常量，所有,s,b,故基础底面积越大，沉降越大。,b.,对同一基础而言,（,F,常量）,p,0,F,/,A,s,(1-,2,),F,/,lE,0,(2-32),故加大基础底面积（,l,增大）或长宽比,n,（,减小）可以,减少沉降量。,84,(2),减少沉降量的措施,a.,加大底面积,A,(,A,加大,10%,，沉降约减少,4.6%),；,b.,增大长宽比,n,(,当,n,从,1,增大到,3,时，沉降约减少,6%),。,(3),减少不均匀沉降的措施,a.,若小基础的强度储备足够，可减少其底面积；,b.,小基础尽量做方，大基础,n,尽量大；,c.,将大基础的底面积增大（有软弱下卧层时例外）。,85,2.5.4,地基稳定性验算,对于经常承受水平荷载作用的高层建筑,、高耸结构，以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物，应对地基进行稳定性验算。,K,=,M,r,/,M,s,1.2 (2-42),86,对修建于坡高和坡角不太大的稳定土坡坡顶的基础（图,2-18,），当垂直于坡顶边缘线的基础底面边长,b,3m,时，如基础底面外缘至坡顶边缘的水平距离,a,不小于,2.5m,，且符合下式要求：,a,b,d,/tan,（,2-43,）,则土坡坡面附近由基础所引起的附加压力不影响土坡的稳定性。式中,为土坡坡角，,d,为基础埋深，,系数,取,3.5,（对条形基础）或,2.5,（对矩形基础和圆形基础）。,87,2.6,减轻不均匀沉降危害的措施,1,、建筑物的体型应力求简单,平面：一字形,立面：高差最好不超过二层,建筑物立面高差过大,2.6.1,建筑措施,88,（,1,）控制建筑物的长高比,：建筑物,长高比,是指它的长度,L,与其高度（屋顶檐口至基底的距离）,H,f,之比,（,2,）合理布置纵、横墙,：砌体结构,2,、加强建筑物的整体刚度,建筑物过长：长高比,7.6:1,2.53.0,89,3,、设置沉降缝,沉降缝,从上部结构檐口到基础底面将建筑物分割成两个或多个独立单元,沉降缝要求：分割出的独立单元（或沉降单元），应满足体形简单、,长高比小,、结构类型不变和所在处的地基比较均匀等条件的要求。,沉降缝作用：,调整不均匀沉降,。,沉降缝设置的位置,注意事项：沉降缝内填塞杂物、两单元对倾过大、宽度不足，沉降缝失效,90,决定相邻建筑物基础间净距的指标：,4,、恰当安排相邻建筑物基础间的净距,（,1,）同期建造的两相邻建筑物，低（或轻）者受高（或重）者的影响；,（,2,）不同期建造的两相邻建筑物，,原有建筑物受邻近新建高（或重）的建筑物的影响。,相邻基础,附加应力叠加,不均匀沉降,受影响建筑（被影响者）,影响建筑（产生影响者）,刚度（长高比）,预估平均沉降量,（地基压缩性、建筑规模）,91,由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触,92,对于不同期建造的两相邻建筑物，原有建筑物受邻近新建高（或重）的建筑物的影响。,修建新建筑物：引起原有建筑物开裂,93,5,、调整建筑物各部分的标高,原理：根据可能产生的不均匀沉降，将预估沉降量大的部分标高提高，待其沉降后达到预定的标高，与沉降小的部分协调一致。,（,1,）室内地坪和地下设施的标高，应根据预估沉降量予以提高；,（,2,）建筑物各部分（或设备之间）有联系时，可将沉降较大者标高提高；,（,3,）建筑物与设备之间，应留有足够的净空；,（,4,）当有管道穿过建筑物时，应预留足够尺寸的孔洞，或采用柔性的管道接头。,94,2.6.2,减轻不均匀沉降的结构措施,1,、减轻建筑物自重,减轻墙重量：采用多孔砖，轻质墙等。,选用轻型结构：采用预应力钢筋混凝土结构、轻钢结构及各种轻型空间结构。,减少基础和回填土重量：如采用空心基础、壳体基础、以及加空地板代替厚填土等。,2,、设置圈梁、基础梁（地圈梁）,平面内形成,闭合,的网状系统。,钢筋混凝土圈梁 钢筋砖圈梁（或钢筋砖带）,增强建筑物的抗弯刚度,95,3,、减小或调整基底附加压力,减小基底附加压力：,减轻建筑物自重,设置地下室（或半地下室、架空层）,改变基底尺寸：,4,、,采用非敏感性结构,排架、三铰拱等铰接结构,选择和调整基础底面尺寸,调整基底压力,减少沉降差,96,2.6.3,减轻不均匀沉降的施工措施,1,、合理安排施工程序,先重后轻（先建重的部分）,先高后低（先建高的部分）,先主体后附属,(,先建主体的部分,),2,、基础周围不宜堆载、防止施工的不利影响,打桩，强夯，井点降水、深基坑开挖,3,、保护基底的地基土,土的结构性 保持地基土的原状结构,开挖基槽时，保留约,200mm,；,防水,97,