基础设计原则与规定--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,*,基础工程设计原则与规定,概述,地基基础设计是土木工程结构设计的重要组成部分。结构设计包含基础设计。在某种地质条件下，基础设计的意义和要求，比上部结构设计更重要、更难。,基础的设计,地基与基,础的关系,天然地基上的浅基础,天然地基上的深基础,地基与基础密切相关，彼此制约,地基与基础设计,不能单方面考虑,地基基础方案,人工地基上的浅基础,地基基础,方案选择,基础的设计,施工条件,上部结构的性质,工程地质条件,包括建筑物的用途、结构布置、结构类型、荷载性质及大小等,包括场地土层分布、组成、土性及地下水等,包括当地施工技术力量、施工设备、材料价格、工期、造价、环境保护等,优选,天然地基,上的浅基础,土层,编号,土层名,土性特征描述,/kN/m,3,e,C,/,kPa,/,承载力标准值,/,kPa,压缩模量,/,MPa,说 明,人工填土,褐黄色，稍湿到很湿，上,部约,0.5m,为杂填土,16,0.7,10,15,不宜作为持力层,粉质粘土,灰黄色，软塑,17,0.7,12,15,不宜作为持力层,粉砂,灰色，成分为长石、石英,等，稍密，饱和,17.5,0.7,20,150,10,粉质粘土,灰黄色，软塑到流塑，呈,透镜体分布,18.5,0.73,15,18,不宜作为持力层,细砂,灰色，成分为长石、石英,等，稍密饱和,18.5,0.55,25,200,12,粘土,灰黄色，硬塑,19,0.5,25,20,300,14,泥质砂岩,浅灰色，中等风化到微风,化，岩体完整性较好,20,1000,可认为不可压缩,地层参数表,地基基础设计的基本内容与步骤,地基基础设计,地基计算,基础设计,控制地基的变形：正常使用极限状态,地基的稳定性验算：斜坡，高耸结构,基础结构的强度,刚度,耐久性,防止地基强度破坏：承载力极限状态,基础选型,基础埋深和形状尺寸,浅基础的设计内容,充分掌握拟建场地的地质勘察资料,考虑选择基础类型和平面布置方案,选择地基持力层和基础埋置深度,确定地基承载力,确定基础底面尺寸,进行必要的地基稳定性和变形验算,进行基础的结构设计,绘制基础施工图，提出必要的技术说明,建筑物的型式与功能,上部结构荷载资料,场地勘察与室内试验资料,场地施工技术条件,基础型式方案比较,拟定基础型式及平面布置,确定基础埋深,必要时的验算,（软弱下卧层强度、变形稳定、抗滑验算等）,确定地基承载力,确定基底平面尺寸,计算地基承受荷载,基础结构设计,（基础剖面尺寸、配筋）,编制施工说明、绘施工图,计算地基净反力,不,满,足,设计步骤,基底压力,附加应力,地基沉降变形,基底反力,基础结构的外荷载,上部结构的自重及各种荷载都是通过基础传到地基中的。,上部结构,基础,地基,建筑物设计,1,）常规设计法,：,将地基、基础、上部结构三者分离，分别对三者进行计算。,优缺点：,计算简单（不考虑三者共同作用）；满足静力平衡条件；忽略三者受荷后变形的连续性；不经济、不合理。,适用条件：,沉降较小或较均匀；基础刚度大。,基础的设计方法,基底压力接近直线“刚性设计”,基础的设计方法,2,）地基上梁板的计算法,：,通常柱下条形基础、筏板基础及箱形基础等连续基础可采用此方法。,特点：,仅考虑地基与基础的相互作用，建立既满足静力平衡条件又满足地基与基础接触面上的变形协调条件的地基应力与应变关系式，直接或近似求解基础内力。,3,）考虑上部结构刚度的计算方法,：,特点：,不仅考虑地基与基础的相互作用，同时粗略考虑上部结构刚度的影响。,分类：逐次逼近法,有限元法,等效刚度法,地基基础设计原则,设计等级,甲级,乙级,丙级,1,）地基复杂程度,2,）建筑物规模和功能特征,3,）地基问题可能造成建筑物,破坏或影响正常使用程度,划分原则,地基基础设计等级,建筑地基基础设计规范,GB50007-2011,地基基础设计原则,地基基础设计原则,在长期荷载作用下，地基变形不致造成结构的损坏,在最不利荷载作用下，地基不出现失稳现象,设计要求,地基计算内容,建筑物类型,地基承载力计算,设计等级为甲、乙、丙级的建筑物,地基变形计算,设计等级为甲、乙及,部分丙级,建筑物,地基稳定性计算,经常受水平荷载的高层建筑物；高耸结构、挡土墙；建造在斜坡上或边坡附近的建筑物或构筑物；基坑工程,抗,浮,验算,当,地下水埋藏较浅，建筑物地下室或地下构筑物存在上浮问题,计算要求,地基基础设计原则,1,）地基承载力特征值小于,130KPa,且体型复杂的建筑；,理由：荷载分布不均匀，不是丙级。,2,）在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，可能起地基产生过大的不均匀沉降时；,理由：荷载分布不均匀，不是丙级。,3,）软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时；,理由：地基不简单（岩土不均匀），不是丙级。,4,）相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；,5,）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；,理由：地基不简单（岩土不均匀良好），不是丙级。,五种情况的丙级建筑物仍应作变形验算,荷载取值的规定,荷载取值原则,遵循以概率理论为指导的极限状态设计方法,该原则特点：,（,1,）建立结构可靠度与结构极限状态方程；,（,2,）充分考虑各有关影响因素的客观差异性；,（,3,）设计计算工作量大，地基基础设计有些参数因统计资料不足，很大程度凭经验确定。,正常使用极限状态,对于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定值，如影响建筑物正常使用或外观的地基变形,承载能力极限状态,对于结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载大变形。,地基基础设计原则,浅基础,桥梁基础中常见,厂房基础中常见,计算内容,荷载效应最不利组合,相应的抗力及限值,图示,按地基承载力确定基底面积及基础埋深,正常使用极限状态下荷载效应的,标准组合,地基承载,力特征值,f,a,(,kpa,),计算地基变形,正常使用极限状态下荷在效应的,准永久值组合,（不计入风荷载和地震作用）,地基变形值,S,计算挡土墙土压力、地基和斜坡的稳定、滑坡推力,承载力极限状态下荷载效应的,基本组合,，但,分项系数地基设计时现在均为,1,；,确定基础高度、支挡结构截面；计算基础或支挡结构内力；确定配筋或验算材料强度,承载力极限状态下荷载效应的,基本组合,，采用,相应的分项系数；,F M,e,F+G,荷载取值,地基基础设计原则,承载力极限状态,正常使用极限状态,基本组合,简化基本组合,标准组合,准永久组合,民用建筑楼面均布活荷载的代表值,类别,住宅 宿舍 办公室 教室 试验室,食堂 餐厅,礼堂 剧场 影院,商店车站,机场大厅,健身房 舞台,书库档案库,标准值,(KN/m,2,),组合值系数,c,准永久值系数,q,2.0,2.5,3.0,3.5,4.0,5.0,0.7,0.7,0.7,0.7,0.7,0.9,0.4,0.5,0.5,0.3,0.5,0.5,0.8,永久荷载效应控制的基本组合值取标准组合值的,1.35,倍,地基基础规范的设计原则,从已有的大量地基事故分析，绝大多数事故都由地基变形过大且不均匀所造成。,土为大变形材料，荷载增加，变形增加，承载力也随之增大，很难界定“极限值”。,地基承载力还有潜力时，变形已超限。,地基设计：,采用正常使用极限状态，所选定的地基承载力是一种允许承载力（承载力特征值）,相应的荷载组合采用标准组合。,按变形设计的原则,!,浅基础的类型,1,、常用材料,灰土：生石灰经熟化（加水化开）后与塑性指数较低的粉土、粘性土按体积比为,37,或,2,8,配制而成。,石：微风化硬质岩石。,砖：强度等级不低于,MU10,的粘土实心砖。,三合土：石灰、砂（或粉煤灰）和骨料配制而成。,混凝土：强度等级不低于,C15,。,钢筋混凝土,毛石（块石、片石）,料石（条石）,毛石混凝土,素混凝土,浅基础的类型,2,、基础的类型,浅基础的分类方法,按基础材料,按基础受力特点,按基础结构类型,刚性基础,柔性基础,无筋基础,钢筋混凝土基础,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,1),扩展基础,浅基础的类型,结构型式,柱下独立,基础,(,单独基础,),墙下条形基础,基础材料,无筋扩展基础,(,刚性基础,),钢筋混凝土基础,(,柔性基础,),无筋扩展基础,(,刚性基础）,材料：,砖、石、灰土、三合土及混凝土,工作条件：,犹如一倒置的承受地基反力 的两端外伸的悬臂梁,刚性角在,1.1 1.5,之间，,与材料和荷载（基底压力）有关,F,b,t,b,0,h,0,扩展基础,特点：,砖、石、灰土，素混凝土材料,抗压强度较高，抗拉和抗剪强,度很低，受弯后易剪切破坏。,设计,采用限制基础外伸宽度与高,方法：,度之比（台阶宽高比）不超 过允许值的构造措施。,刚性基础,扩展基础,定义,刚性基础,：,用砖、石抗拉和抗剪强度较 低的材料建造，在构造上受,刚性角限制，受力后不发生 挠曲变形的基础。,应用范围,：,一般用于六层及六层以下（三合土不超过四层）的民用建筑和轻型厂房。,在桥梁基础中，通常采用如图所示的刚性扩大基础。,桥梁工程中常用的刚性扩大基础,钢筋混凝土扩展基础,(,柔性基础,),材料,:,钢筋混凝土,工作条件：,倒置悬臂梁,F,扩展基础,特点：,基础配置一定数量的钢筋，可 以承受拉应力，故不受刚性角,的限制，但,要满足抗弯,抗剪,和抗冲切等结构要求,。,定义：柔性基础,-,用钢筋混凝土建造，构造上不受刚性角限制，受力后允许产生一定挠曲变形的基础。,适用条件,：,宽基浅埋,支模板,2mx2m,某工程柱下独立基础,2),联合基础,浅基础的类型,基础材料,:,钢筋混凝土,结构型式,矩形联合,基础,梯形联合基础,连梁式联合基础,特点：,调整相邻两柱沉降差,防止两柱相向倾斜,。,适用条件,：,两柱设立独立基础时，其中一柱受限；两柱间距较小而基底面积不足或荷载偏心过大等,浅基础的类型,3),柱下条形基础,基础材料,:,钢筋混凝土,结构型式,单向条形,基础,:,同一轴线（或同一方向）上若干 柱下相连的钢筋混凝土条形基础。,十字交叉条形基础柱网下沿纵横两向分别设置,的钢筋混凝土条形基础。,特点：,1,）,抗弯刚度大，具有调 整不均匀沉降的能力。,2,）,能将集中柱荷载较均,匀地分布到整个基底。,工作条件,：有别于钢筋混凝土扩展基础，不仅在横截面方向如倒置的悬臂梁，在纵向则如倒置的以各柱为铰支的多跨连续梁。,浅基础的类型,适用条件,：,地基土较软弱，分布不均；基底面积受相邻建筑物或设备基础的限制无法扩展时；柱荷载差异大，以致基底面积扩大使其彼此接近或相碰时。,某工程柱下条形基础,浅基础的类型,4),筏形基础,覆盖于建筑物地基上的整体钢筋混凝土板状基础。,基础材料,:,钢筋混凝土,工作条件,:,犹如倒置的楼盖结构,结,构,型,式,墙下筏,基,-,平板式,柱下筏基,平板式,梁板式,浅基础的类型,1,）,有,较大基底面积,，不仅易于满足软弱地基承载力的要求，而且,减少,了地基的,附加压力,，并在与上部结构共同工作的,条件下使,沉降,比较,均匀,；,2,）,对上部结构刚度较好的多层房屋，能,增加整体性能,，减少,相对沉降，增强,抗震性能,；,3,）,可,跨越,土中浅层小洞穴和,局部软弱层,，防止因局部下沉造,成的房屋损坏；,4,）,可满足工艺上,连续作业,要求和自动化程度较高的工艺设备,不允许有差异沉降的要求；,5,）,可作为水池、油库等的,防渗底板,；,6,）,有地下室时，可提供较宽敞的使用空间；,7,）,有地下室或架空地板时，具有一定的补偿性效应。,筏基的功能,不足之处,1),无力调整过大的差异沉降,2),上下配筋，经济指标较高,某工程现场筏板基础钢筋网,浅基础的类型,5),箱形基础,由钢筋混凝土底板、顶板和内外墙体组成的整体空间结构基础。,基础材料,:,钢筋混凝土,适用条件,：,软弱地基上的高层、重型或对不均匀沉降要求严格的建筑物,浅基础的类型,特点,1,）,基础埋深大、中空形式，使开挖卸去的土重部分抵偿,了上部结构传来的荷载，能显著减小基底压力、降低,基础沉降量；,2,）,整体刚度大，只能产生大致的均匀沉降或整体倾斜，,抗震性能好；,3,）,具有较大地下空间可供各种使用功能，但因内墙分隔,而使使用受限4,）,经济指标高，施工技术复杂，对防水通风要求较高。,浅基础的类型,6),壳体基础,基础材料：,钢筋混凝土,结构型式,正圆锥壳体,M,形组合壳体,内球外锥组合壳体,特点：,1,）,材料省、造价低，,2,）,施工技术要求高,。,适用条件,：,可用作柱基础和筒形构筑物基础,壳体基础,岩层锚杆基础,岩层锚杆基础适用于直接建在基岩上的,柱基,，以及承受拉力或水平力较大的建筑物、构筑物基础。,岩层锚杆基础,单独基础 条形基础 箱形和筏形基础,基底面积越来越大,、对上部结构荷载的扩散作用越来越强,在相同的上部结构荷载作用下，,基底压力和基底附加压力越来越小，,刚度越来越大，可以适应更软弱的地基，可以减小地基的沉降变形,在相同的地基条件下，可以承受更大的上部结构荷载作用,设计计算方法越来越复杂，一般情况下工程造价越来越高,浅基础的特点：,小结,基础埋置深度的选择,1,、确定基础埋深的意义和原则,下卧层,持力层（受力层）,F,G,d,设计地面,基础底面,基础埋深,埋深定义,基础埋置深度,是指基础底面至设计地面的距离。,基础埋深的选择,选择埋深的意义,实质,选择合适的持力层,保证,1,）,地基的可靠性（强度、变形和稳定性要求）,2,）,基础的稳定性（抗倾覆、滑动和侵蚀要求）,3,）,施工的难易性（埋深大施工难，反之则易）,4,）,造价的经济性,（埋深大造价高，反之则低）,基础埋深的选择,选择埋深的原则,1,）,在满足地基强度、稳定和变形要求的前提下，基础应,尽量浅埋；,2,）,除岩石地基外，,基础埋深不宜小于,0.5m,。,3),当上层土强度大于下层土时，宜采用上层为持力层。,4),高层建筑应有足够的埋深来保持其稳定性。,浅埋可节约材料，方便施工，缩短工期，降低造价,浅层土体孔隙与大气相通，有充足的氧气和营养物，是生物活动的主要场所，土体性能较差；岩石成分稳定，无需限定,规范理解：基础埋深,d,的取值,1,）一般至室外标高算起；,2,）在填方整平地区，可至填土地面标高算起。但填土 在上部结构施工完成以后，应从天然地面标高算起；,3,）对于地下室，如采用箱形或筏形基础时，至室外标 高算起；当采用独立基础或条形基础时，应从室内地 面标高算起。,注：,天然地面 设计地面 室外标高 室内标高,基础埋深的选择,1,）,与建筑物有关的条件,2,、选择基础埋深的影响因素,建,筑,物,的,功,能,用,途,1,、考虑建筑物结构类型、使用功能和用途要求；,2,、土质地基上高层建筑，应满足稳定性要求；,3,、岩石地基上高层建筑，应满足抗滑要求；,4,、受上拔力的基础，满足抗拔要求；,5,、高耸构筑物，满足抗倾覆稳定性要求。,抗震区筏板、箱形基础,不宜小于,建筑物高度,1/15,；,桩箱、桩筏基础,不宜小于,建筑物高度,1/181/20,只有轻型建筑可用，否则采用连续基础、人工处理或深基础比较确定,上硬下软,尽量浅埋（宽基浅埋），但是如,h,1,太小就按情况,考虑,上软下硬,h,1,4 m,桩基,或人工处理,好土,软土,(,很深,),好土,软土,软土,好土,I II III IV,基础埋深和尺寸,h,1,基础条件由,其它条件确,定时，基础尽可能浅埋,基础埋深的选择,2,）,工程地质条件,h,1,基础埋深的选择,3,）,水文地质条件,地基中有地下水时,1,）,基础应尽量置于地下水位以上；,2,）,当基础必须置于地下水位以下时，应考虑排水、围护,及扰动和地下水有无侵蚀性，设计时还应考虑地下室,防渗、抗浮等问题；,3,）,有承压水时，由避免基坑被承压水冲破的条件确定。,向上的承压水压力,向下的土压力,要求,.,有承压水时,基坑尺寸较大时应满足,:,k,1.1,基础埋深的选择,4,）,地基冻融条件,冻土地基,：,地基土的温度低于摄氏零度时，土 中部分孔隙水将冻结而形成冻土。,冻土的类 型,季节性冻土,-,冬季冻结，夏季融化，每年冻融交替一次。,多年冻土,-,连续冻结三年以上的冻土。,基础埋深的选择,土的冻胀与融陷,毛细水,土,颗粒,结合水,冰,冻胀,土冻结后体积的膨胀,冻胀机理,季节性冻土由细粒土组成，土中含水量高且地下水位又高时，不但在冻结深度范围内的土中水被冻结形成冰晶体，且未冻区的自由水和弱结合水会不断向冻结区迁移、聚集，使冰晶体逐渐扩大，引起土体发生膨胀和隆起，形成冻胀现象。,结冰时水的膨胀可达,10%,左右，且膨胀力很大，达,2MPa,量级，当膨胀力大于,基底压力时，基础被抬起,融陷,冻土融化后引起建筑物沉陷的现象。,基础埋深和尺寸,基础埋深的选择,冻深,毛细区,地下水位,冻结区,土冻胀的,影响因素,土质：含弱结合水或有毛细水的细粒土,含水量：含水量越大，冻胀性越强,地下水位：离冻结区越近，水分补充越快,基础埋深的选择,冻胀的分类,不冻胀,特强冻胀,弱冻胀,冻胀,强冻胀,冻深对基础埋深的要求,Z,d,d,min,室内地面,h,max,d,min,=,z,d,h,max,式中：,z,d,设计冻深；,h,max,允许残留冻土,最大厚度。,季节性冻土地基的设计深度,z,d,可按下式计算,：,式中：,z,d,设计冻深；,z,0,标准冻深。,系采用在地表平坦、裸露、城,市之外的空旷场地中不少于,10,年实测最大冻,深的平均值；,zs,土的类别对冻深的影响系数，,zw,土的冻胀性对冻深的影响系数，,ze,环境对冻深的影响系数。,有地下室或半地下室的建筑，,其埋深必须结合地下部分设计,标高选定。地下管道（上下水，,煤气电缆）应在基底以上，且,应预留孔洞，孔径应大于管径,（,1015mm,），管道宜选柔材,。,基础埋深和尺寸,基础埋深的选择,5,）,场地环境条件,同一建筑物基础可采用不,同的埋深，对土质地基上,的墙下无筋基础，应做成 台阶状，这是为解决基础,不均匀变形的构造措施。,L/,H=12,新旧相邻建筑物的新基础,其埋深不宜超过原有建筑,物基础底面，否则应有一,定间距，即：,L,H,=12,若不能满足上述要求，则,应在施工期间对原有建筑 物采取保护措施。,L,H,基础埋深和尺寸,基础埋深的选择,为了保护基础不受人 类和其他生物活动等,的影响，,基础的顶面,宜低于室外设计地面,0.10m,，,同时又要便,于周围排水沟的布置。,d,大于,10cm,旧,新,新,浅基础的地基承载力,1.,地基承载力的概念,地基承受荷载的能力,为了满足地基强度和稳定性的要求，设计时必须控制基础底面最大压力不得大于某一界限值，这一界限值称为,地基承载力,。,极限承载力,地基即将丧失稳定性时的承载力,;,允许承载力,:,地基稳定有足够的安全度且变形,在允许范围内时的承载力。,地基承载力特征值相应于载荷试验时，地基土的压力变形曲线,线性变形段内,不超过比例界限点的,地基压力值。,s,p,s,曲线,p,cr,p,u,f,a,s,a,p,地基承载力特征值,f,a,在保证地基稳定的条件下,使建筑物的沉降量不超过,允许值的地基承载力,。,浅基础的地基承载力,2.,地基承载力确定的原则,1,）,在最不利荷载作用下，地基不出现失稳现象；,2,）,在长期荷载作用下，地基变形不造成上部结构损坏。,特点：,1.,地基承载力特征值实质就是允许,承载力；,2.,按正常使用 极限状态原则确定；,3.,以地基的变形作为控制标准。,荷载增加,地基变形增长,地基承载力加大,地基承载力是,其变形的函数,浅基础的地基承载力,3,.,地基承载力特征值确定的方法,根据土的抗剪强度指标，按理论公式计算,按地基现场载荷试验确定,按规范承载力表确定,根据相邻条件相似的建筑经验确定,分类,浅基础的地基承载力,1),按土的抗剪强度指标确定,浅基础的地基承载力,地基极限承载力理论公式,安全系数，一般取,23,地基规范推荐的理论公式,f,a,=,M,b,b,+,M,d,m,d,+,M,c,c,k,注：,此式以,p,1/4,=,N,b,/2+,N,q,d,+,N,c,c,为,理论依 据当,24,时，M,b,实际比理论大。按 经验值取。,该公式相应的理论模式是基底压力呈,条形均匀分布,。,所以,仅适用于,e,0.033,b,的,情况。,承载力系数，按 查表确定,。,基底以上土层的加权平均重度；,b,基础底面宽度（,m,），,当基础宽度大于,6,m,时按,6m,考虑,对于砂土，小于,3m,时按,3m,计算；,d,基础埋置的深度,（,m,），,一般自室外地面标高算起。,c,k,基底下一倍基宽深度范围内,土的粘聚力标准值。,基底以下土的重度；,式中,f,a,由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值,（容许承载力值）；,M,b,、,M,d,、,M,c,承载力系数，根据持力层土的内摩擦角 值,按表3-1,确定；,浅基础的地基承载力,（,1,）土的抗剪强度指标 、,c,k,的取值,原状土样，三轴试验，每层土的试验数量,6,组；,指标的计算,(,取样的地点）,（,2,）地下水对地基承载力的影响,（,m,、,的取值）,基底上下土的重度,m,、,，在地下水位以下采用有效重度,;,（,3,）基础宽度和埋深对地基承载力的影响,对,0,的土，增大基础宽度，地承力随之增大；但,b,6,时，取,b,=6,；对砂土地基,b,3,时，取,b,=3,。,(b,的限制）,对饱和软粘土（,=0,），有,f,a,=3.14c,u,+,m,d,地承力随埋深增加而增大，但对实体基础，尤其是置于饱,和软粘土上时，承载力无明显增长。,（,4,）按此式确定,f,a,时，尚应,进行地基的变形验算。,几点说明：,思考：,饱和软粘土上加宽基础对承载的影响如何？,-,适用于浅层地基,2),按地基载荷试验确定,浅基础的地基承载力,浅层平板载荷试验,深层平板载荷试验,螺旋板载荷试验,适用于深层地基,千斤顶,荷载板,载荷板的测试范围：,在现场通过,0.25,0.50m,2,的载荷板对扰动较少的地基土体直接施荷，所测得的成果一般能反映相当于,1,2,倍荷载板宽度的深度以内土体的平均性质。,浅基础的地基承载力,载荷试验结果,p s,曲线,确定,地基承载力特征值,方,法,p-s,曲线“,陡降型,”,取值主要由地基强度控制,p-s,曲线,“,缓变型,”,取值主要由地基允许变形,控制,常出现于中、高压缩,性土,常出现于低压缩性土,浅基础的地基承载力,p s,曲线,“,陡降型,”,步骤：,1,）,当,p s,曲线上有明显的比例界限,p,b,时，取,p,b,对应的荷载值为地基承载力特征值；,2,）,当,p,u,2,p,b,时，取,p,u,/,2,为地基承载力特征值。,浅基础的地基承载力,p s,曲线,“,缓变型,”,步骤：,当,p s,曲线上无明显的比例界限,p,b,和极限荷载,p,u,时，取沉降,s,=(,0.010.015),b,对应的荷载值为地基承载力特征值；且其值不大于最大加载量的一半。,条件：,承压板面积为,0.25 0.50m,2,同一层土参加统计试验点不少于三点，所得试验实测值的极差,(,最大值与最小值之差,),不超过平均值的,30%,时，取此平均值为地基承载力特征值,f,a,k,。即：,满足：,f,=,f,a,max,f,a,min,0.3,f,a,m,有：,f,a,k,=,f,a,m,浅基础的地基承载力,要求,浅基础的地基承载力,载荷试验的主要优缺点,载荷板与实际基础对地基影响深度比较,(a),载荷试验,(b),实际基础,优点：,载荷试验可靠性高，对于成分或结构很不均匀的土层，如杂填土、裂隙土、风化岩等，它则显出用别的方法所难以代替的作用。,缺点：,费时、耗资多；载荷板的尺寸一般比实际基础小，影响深度较小，试验只反映这个范围内土层的承载力。,浅基础的地基承载力,地基承载力特征值的修正,修正原因,:,考虑增加基础宽度和埋置深度时，地基承载力也将随之提高，所以，应将地基承载力对不同的基础宽度和埋置深度进行修正，才能供设计使用。,适用条件,:,当基础宽度大于,3m,或埋置深度大于,0.5m,时，从现场载荷试验或其他原位测试等方法确定的,地基承载力特征值,应进行修正。,修正公式,:,f,a,=,f,a,k,+,b,(,b,3),+,d,m,(,d,0.5),基础宽度和埋深的地承力修正系数,浅基础的地基承载力,f,a,与,f,a,k,的 区 别,4.,地基变形验算,浅基础的地基承载力,地基变形验算目的,保证建筑物安全、正常使用和,外观。,变形验算的要求,：建筑物的地基特征变形计算值，不 应大于地基特征变形允许值，即,地基特征变形计算值,变形特征允许值。,注：,传至基础上的荷载应按正常使用极限状态下荷载效应的,准永久组合,（不应计入风荷载和地震作用）。,地基变形特征：,对各种建筑物产生危害的不利沉降形式。,类型,浅基础的地基承载力,沉降量,沉降差,倾斜,局部倾斜,浅基础的地基承载力,(1),沉降量,指基础某点的沉降值。,控制对象：,对于单层排架结构，体型简单的高层建筑 基础，高耸结构基础的沉降量应注意验算。,浅基础的地基承载力,(2),沉降差,一般指相邻柱基中点的沉降量之差。,控制对象是不均匀沉降的一种，框架结构 容易出现这种情况的破坏。,浅基础的地基承载力,（,3,）倾斜,指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值。,控制对象：,高耸结构、长高比很小的高层建筑,浅基础的地基承载力,（,4,）局部倾斜,指,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。,控制对象：,一般砌体承重结构房屋的长高比不太大，易出现这种不均匀沉降。它是,砌体承重结构,的主要变形特征。,软土地基或荷载中间大的情况,较硬的土层或中间硬两边较软的地基土层,变形特征,定 义,图 示,控制对象,沉降量,基础中心点的沉降值,单层排架结构，体型简单的高层建筑基础，高耸结构基础的沉降量应注意验算。,沉降差,相邻两个柱基的沉降量之差。,框架结构、砌体墙填充的边排柱等基础,倾斜,基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值,多,高层建筑物、高耸结构、土层分布不均及相邻建筑物影响,局部倾斜,砌体,承重结构沿纵墙,610,米内基础两点的沉降差与其距离的比值,砌,体承重结构,浅基础的地基承载力,变形验算的选择,（,1,）与,柔性结构,有关的地基变形特征通常柔性结构指,排架结构,，一般在低、中压缩性地基上不会产生沉降破坏，但在高压缩性地基上应注意下列变形特征：,砌体墙填充的边排柱（尤其是端部抗风柱）,-,验算,沉降差,单层排架柱基（尤其是多跨排架的中排柱基）验算,沉降量,对有桥式吊车的厂房，应,限制相邻柱基,沉降差,引起的吊车轨道面的,倾斜,，以防导致吊车滑行或卡轨。,浅基础的地基承载力,（,2,）与,敏感性结构,有关的地基变形特征,所谓敏感性结构指对不均匀沉降敏感的,框架结构和砌体承重结构,。由于一般砌体的抗拉、抗剪强度较低，在地基不均匀变形影响下，易沿纵墙开裂破坏；而框架结构则主要是由于相邻柱基的不均匀沉降在上部结构中产生较大次应力，使强度超过安全储备而破坏。因此：,砌体承重结构,-,验算,局部倾斜,框架结构,-,验算相邻柱基的,沉降差,浅基础的地基承载力,（,3,）与,刚性结构,有关的地基变形特征所谓刚性结构指,高层建筑和高耸结构物。,高耸结构和长高比很小的高层建筑，地基变形的主要特征是建筑物的,整体,倾斜,；,对地基较均匀、且无相邻荷载影响的高耸结构，则注意控制,沉降量,。,高耸及高层建筑容易产生倾斜的主要原因是地基不均匀及相邻建筑影响，此外这类结构受水平荷载大、重心高，容易重心偏移引起偏心力矩而影响倾覆稳定性，故倾斜允许值随高度增加而递减。,浅基础的地基承载力,沉降观测与地基变形值的预估,沉降观测目的,通过对观测结果的分析,来验证计算方法；,可预测沉降发展的趋势,及时采取处理措施。,预估,施工期间,使用期间,变形值,便于预留,建筑物有关部,分间净空,浅基础的地基承载力,预估地基,变形值,考虑,土的,压缩性,多层建筑在施工期间完成的沉降量,砂土,-,80%,以上,低压缩性土,5080%,中压缩性土,2050%,高压缩性土,520%,变形不满足时的措施,1),适当调整基底尺寸,(,改变基底附加压力,);,2),适当调整基础埋深,;,3),改用其它基础型式,;,4),采用人工地基处理方案,;,5),从建筑,结构及施工等方面采取措施以防止地,基不均匀沉降对上部结构造成的损害。,基础底面尺寸的确定,1.,按,地基持力层承载力特征值确定基底面积,G,k,F,k,1,）中心荷载下的基础,计算假定,:,基底压力均匀分布,基底平均压力标准值,p,k,不超过持力层经修正后的地基承载力特征值,f,a,，即：,p,k,f,a,计算要求,p,k,计算公式,基础底面尺寸的确定,G,k,F,k,d,l,b,基础自重及其台阶上的土重,实体,基础,G,k,=,G,Ad,=20,Ad,基础底面尺寸的确定,矩形基础,A,=,l b,（一般,l/b,3,）,方形基础,A,=,b,2,条形基础,A,=1,b=b,沿基础长度方向取,1m,的计算单元（,l=,1m,）,基础底面尺寸的确定,【,例,1】,某住宅承重墙厚,240mm,，采用墙下条形基础；地基土表层为杂填土，厚度,0.80m,，重度,17.5kN/m,3,，其,下为粘土层，重度,18.5,kN/m,，承载力特征值,f,a,k,为,170kPa,，孔隙比,0.86,。地下水位在地表下,1.0m,处。若已知上部墙体传来的竖向荷载标准值为,195kN/m,。试,确定基础底面尺寸。,解:,1.,确定基础埋深,:,为了便于施工，基础宜建在地下水位以上，故选择粘土层作为持力层，初步选择基础埋深,d,=1m,。,2.,对持力层土进行深度修正,:,埋深范围内土的加权平均,重度,：,持力层土的承载力特征值,3.,取,1m,长的条基作计算单元,基础宽度,取该承重墙下条形基础宽度,b,1.25m,。,4.,验算,:,满足要求。,基础底面尺寸的确定,2,）偏心荷载下的基础,计算 基底压力按直线分布,假定,:,（梯形或三角形分布）,同时满足下列两式的要求，即：,p,k,f,a,p,kmax,1.2,f,a,计算要求,F,e,F,+G,M,l,b,p,kmax,p,kmin,p,k,计算公式,基础底面尺寸的确定,基础底面的抵抗矩,矩形基础,M,k,=(,F,k,+,G,k,),e,矩形基础,基础底面尺寸的确定,e,x,y,l,b,k,3,k,F+G,当,p,kmin,l,/6:,出现拉应力区,基础底面尺寸的确定,计算偏心荷载作用下的基础底面尺寸,逐次渐近试算法,计算步骤,1),按中心受压初步计算基底尺寸：,2),据偏心大小，增加基,底尺寸,1040%,，即：,A,1,=,（,1.11.4,）,A,0,3),初选,l,和,b,，一般取,l,/,b,=12,，得实际基底尺寸,：,A,A,1,承载力特征,值可先进行,深度修正若,b,3,，则对地基承载力进行宽度修正,基础底面尺寸的确定,4),计算基底,p,k,和,p,kmax,：,其中：,要求：,）应满足,e,l,(,即,p,kmin,0),）对重要建筑物：,p,kmin,p,kmax,1/4 1/3,以避免产生过大的不均匀沉降；,）对个别情况可：,e,l,(,即,p,kmin,0,）,此时：,M,k,=M,0k,+V,k,H,0,上部结构,传来的力矩标准值,5),验算,：,p,k,f,a,p,kmax,1.2,f,a,如不满足要求，应修改尺寸，重复,上述步骤，直到符合要求为止。,【,例,2】,柱截面尺寸,300400mm,2,，,作用在柱底的荷载标准值：,中心垂直荷载,700kN,，力矩,80kN-m,，水平荷载,13kN,。基 础高度,0.6m,，埋深,1m,；粘性土地基，,=,17.5kN/m,3,，,e,=0.7,，,I,L,=0.78,，,f,a,k,=226kPa,。试根据持力层地基承载 力确定基础底面尺寸。,解题思路：此题为偏心荷载作用下的基础，解题思路为,:,对地基承 载力进行深度修正，按中心荷载作用初定基础底面积，考虑偏心荷载作用扩大基础面积，验算地基承载力，如 不合适，调整基底面积重复按上述步骤计算。,注意：,1,）对两边地面标高不等的基础，计算地基承载力深度修正 时，其埋深从室外地坪标高（地面标高更低的一边）算,起。计算基础和回填土重时，应采用平均埋深。,2,）剪力应转化对基底的弯矩，其方法为用剪力乘以剪力至,基底中心的距离（力臂）。,3,）如果初定的基底宽度大于,3m,，应对地基承载力进行宽度,修正后再进行验算。,，,【,解,】1,、求地基承载力特征值,根据粘性土,e,=0.7,，,I,L,=0.78,查表,2-5,，得：,b,=0.3,d,=1.6,持力层承载力特征值,f,a,（先只考虑对基础进行埋深修正）：,2,、初步选择基底尺寸,计算基础和回填土重,G,k,时的基础埋深,按中心受压计算基底面积,由于偏心不大，基础底面,积按,20%,增大，即：,初步选择基础底面积,因 不需再对,f,a,进行宽度修正。,3,、验算持力层地基承载力,基础和回填土重,偏心距,即,基底最大压力,基底平均压力,满足要求。最后确定该柱基础底面长,l,=2.4m,宽,b,=1.6m,。,2.,地基软弱下卧层承载力验算,基础底面尺寸的确定,当持力层下有软土时，可能,在此层破坏，需要验算软弱下卧,层的地基承载力,F,k,p,0,d,z,p,cd,p,cz,软土,E,s1,E,s2,G,k,验算要求,作用于下卧层顶面的全部压力（自重应力和附加应力），不超过软卧层的承载力。即：,p,z,+,p,cz,f,az,基底附加压力,基底处自重应力,软卧层顶面处自重应力,p,z,软卧层顶面处附加应力,基础的验算,软弱下卧层顶面的附加应力简化计算,压力扩散角法,基础底面尺寸的确定,条件,假设基底处的附加应力,向下传递时某一角度 向外扩散，并均匀分布于较大面积的软弱下卧土层上。,F,k,p,0,软土,E,s1,E,s2,G,k,d,p,cd,=,m,d,p,cd,p,cz,z,p,z,矩形,基础,条形,基础,软卧层顶面处附加应力,=,基底处总应力,应力扩散后面积,注,扩散角 与,E,s1,/E,s2,及,z/b,有,关,，持力层太薄不起作用,基础底面尺寸的确定,软弱下卧层地基承载力特征值,f,a,z,计算,f,a,z,=,f,a,k,+,d,m,（,d+z,0.5,）,对软弱下卧层地基,承载力只进行深度,修正，修正深度从,地面到软卧层顶面,当上述验算不能满足时可采取的措施,1),采用“宽基浅埋”方案，尽量减少基础埋深，增,加基底至软弱下卧层的距离，使传至软弱下卧 层的附加应力减小；,2),增大基础宽度，减小基底压力，,使传至软卧层 的附加应力减小（但可能增加软弱卧层变形）,;,3),采用人工地基或,采用深基础避开软弱下卧层,。,2,、验算要求,其埋深应取从地面到软弱下卧层顶面的距离。,传递到软弱下卧层顶面处的附加应力与土的自重应力之和不超过下卧层的承载力,=,表,3-12,【,例,2】,解：,条形基础,水下土的有效重度,软弱下卧层顶面处土的自重应力值,查表得,软弱下卧层顶面处的附加应力值,软弱下卧层顶面以上土的加权平均重度不满足要求。,考虑增大基底面积。设条形基础宽,3.37m,，,由题意，加大基底面积后，持力层承载力也肯定满足要求，,不用再验算。,这时，基底压力：,重新验算软弱下卧层承载力：,满足要求。,方形基础,查表得,满足要求。,3.,地基稳定性验算,基础底面尺寸的确定,验算对象,1),承受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构物,2),建在斜坡,上或边坡附近的建,(,构,),筑物,。,验算内容,1),整体滑动破坏,-,通常采用圆弧滑动面法,要求,:,K,=,M,r,M,s,1.2,抗滑力矩,滑动力矩,基础底面尺寸的确定,验算内容,2),斜坡上建,(,构,),筑物,对稳定土坡,(,如图,),上的基础,当,b,