地基基础设计必须根据建筑物的用途和安全等级.ppt

第一节第一节 概概 述述 地基基础设计必须根据建筑物的用途和安全地基基础设计必须根据建筑物的用途和安全等级、平面布置和上部结构类型，充分考虑建筑等级、平面布置和上部结构类型，充分考虑建筑场地和地基岩土条件，结合施工条件以及工期、场地和地基岩土条件，结合施工条件以及工期、造价等各方面要求，合理选择地基基础方案，因造价等各方面要求，合理选择地基基础方案，因地制宜、精心设计，以保证建筑物的安全和正常地制宜、精心设计，以保证建筑物的安全和正常使用。使用。一、选择地基基础类型，主要考虑两方面因素：一、选择地基基础类型，主要考虑两方面因素：一、选择地基基础类型，主要考虑两方面因素：一、选择地基基础类型，主要考虑两方面因素：1 1、建筑物的性质；、建筑物的性质；、建筑物的性质；、建筑物的性质；2 2、地基的地质情况。、地基的地质情况。、地基的地质情况。、地基的地质情况。2021/9/241二、天然地基上的浅基础：二、天然地基上的浅基础：二、天然地基上的浅基础：二、天然地基上的浅基础：做在天然地基上，埋置深度小于做在天然地基上，埋置深度小于5米的一般米的一般基础（柱基或墙基）以及埋置深度虽超过基础（柱基或墙基）以及埋置深度虽超过5米，米，但小于基础宽度的大尺寸基础（如箱形基础）但小于基础宽度的大尺寸基础（如箱形基础），在计算中基础的侧面摩擦力不必考虑，统，在计算中基础的侧面摩擦力不必考虑，统称为称为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天然地基上的浅基础。2021/9/242地基基础设计的基本原则地基基础设计的基本原则地基基础设计的基本原则地基基础设计的基本原则1.防止地基土发生剪切破坏和丧失稳定性，应防止地基土发生剪切破坏和丧失稳定性，应具有足够的安全度；具有足够的安全度；2.控制地基的变形量，使之不超过建筑物的地控制地基的变形量，使之不超过建筑物的地基特征变形允许值；基特征变形允许值；3.基础本身应具有足够的强度、刚度和耐久性。基础本身应具有足够的强度、刚度和耐久性。三、地基基础方案三、地基基础方案三、地基基础方案三、地基基础方案1.天然地基上的浅基础；天然地基上的浅基础；2.人工地基上的浅基础；人工地基上的浅基础；3.天然地基上的深基础、桩基础。天然地基上的深基础、桩基础。2021/9/243人工地基：人工地基：人工地基：人工地基：加固上部土层，提高土层的承载力，再把基础做加固上部土层，提高土层的承载力，再把基础做在这种经过人工加固后的土层上。这种地基叫做人工地基。在这种经过人工加固后的土层上。这种地基叫做人工地基。桩基础：桩基础：桩基础：桩基础：在地基中打桩，把建筑物支撑在桩台上，建筑物的荷在地基中打桩，把建筑物支撑在桩台上，建筑物的荷载由桩传到地基深处较为坚实的土层。这种基础叫做桩基础。载由桩传到地基深处较为坚实的土层。这种基础叫做桩基础。深基础：深基础：深基础：深基础：把基础做在地基深处承载力较高的土层上。埋置深度把基础做在地基深处承载力较高的土层上。埋置深度大于大于5m或大于基础宽度。在计算基础时应该考虑基础侧壁摩或大于基础宽度。在计算基础时应该考虑基础侧壁摩擦力的影响。这类基础叫做深基础。擦力的影响。这类基础叫做深基础。四、常规设计：四、常规设计：四、常规设计：四、常规设计：常用浅基础体型不大、结构简单，在计算单个基础时，一常用浅基础体型不大、结构简单，在计算单个基础时，一般既不遵循上部结构与基础的变形协调条件，也不考虑地基与般既不遵循上部结构与基础的变形协调条件，也不考虑地基与基础的相互作用。这种简化法也经常用于其它复杂基础的初步基础的相互作用。这种简化法也经常用于其它复杂基础的初步设计，称为设计，称为常规设计常规设计常规设计常规设计。2021/9/244第二节第二节 基础的材料与构造类型基础的材料与构造类型一、基础材料一、基础材料1 1、砖石砌体砖石砌体 砖的标号不应低于砖的标号不应低于MU7.5MU7.5，大放角基础。大放角基础。两皮两皮一收或两皮一收与一皮一收相间。一收或两皮一收与一皮一收相间。毛石：未经加工整平的石料。毛石：未经加工整平的石料。注意注意注意注意其构造要求及其构造要求及台阶高宽比要求。台阶高宽比要求。2 2、混凝土和毛石混凝土、混凝土和毛石混凝土3 3、钢筋混凝土、钢筋混凝土 2021/9/2454 4、灰土、灰土 石灰和土的体积比一般为石灰和土的体积比一般为3 3：7 7或或2 2：8 8灰土干重度灰土干重度14.515.5KN/m ,容许承载力可达容许承载力可达250300KPa。应：捏紧成团，落地开花。应：捏紧成团，落地开花。5 5、三合土、三合土 其体积比一般为其体积比一般为1 1：3 3：6 6或或1 1：2 2：4 4（石灰：砂子：（石灰：砂子：骨料）。骨料）。2021/9/246二、构造类型1、独立基础。、独立基础。2021/9/2473、筏板基础。、筏板基础。4、箱形基础。、箱形基础。目前在高层建筑中多采用箱形基础目前在高层建筑中多采用箱形基础。5、壳体基础、壳体基础一般适用于水塔、烟囱、料仓和中小型高炉等一般适用于水塔、烟囱、料仓和中小型高炉等高耸的构筑物的基础。高耸的构筑物的基础。2、条形基础：、条形基础：长度远大于宽度的基础。长度远大于宽度的基础。2021/9/248第三节 基础的埋置深度一、概念：一、概念：一、概念：一、概念：1 1、基础埋置深度：、基础埋置深度：、基础埋置深度：、基础埋置深度：是指基础底面至地面（一般指设计地面）的距离。是指基础底面至地面（一般指设计地面）的距离。2 2、基础埋深选择的意义：、基础埋深选择的意义：、基础埋深选择的意义：、基础埋深选择的意义：影响：建筑物的安全和正常使用；基础施工技术影响：建筑物的安全和正常使用；基础施工技术措施；施工工期；工程造价。措施；施工工期；工程造价。安全方面：对高层稳定、滑移的影响；地基强度、安全方面：对高层稳定、滑移的影响；地基强度、变形的影响；基础由于冻胀或水影响下的耐久性。变形的影响；基础由于冻胀或水影响下的耐久性。2021/9/2493 3、基础埋深选择的原则：、基础埋深选择的原则：、基础埋深选择的原则：、基础埋深选择的原则：在保证建筑物安全、稳定、耐久使用的前提下，在保证建筑物安全、稳定、耐久使用的前提下，应尽量浅埋，以便节省投资，方便施工。除基岩应尽量浅埋，以便节省投资，方便施工。除基岩外，一般不宜小于外，一般不宜小于0.5米。另外，基础顶面应底于米。另外，基础顶面应底于设计外地面设计外地面100mm以上，以避免基础外露。以上，以避免基础外露。2021/9/24102021/9/2411一、与建筑物有关的条件一、与建筑物有关的条件 包括建筑物的用途，有无地下室、设备基础包括建筑物的用途，有无地下室、设备基础和地下设施，基础的型式和构造等。和地下设施，基础的型式和构造等。二、作用在地基上的荷载大小和性质二、作用在地基上的荷载大小和性质三、工程地质条件和水文地质条件三、工程地质条件和水文地质条件 合理合理选择地基持力层。另外，选择基础埋深选择地基持力层。另外，选择基础埋深时应注意地下水的埋藏条件和动态。（渗流力、时应注意地下水的埋藏条件和动态。（渗流力、浮托力）浮托力）二、影响基础埋深的因素：二、影响基础埋深的因素：二、影响基础埋深的因素：二、影响基础埋深的因素：2021/9/2412四、相邻建筑物的基础埋深四、相邻建筑物的基础埋深 当存在相邻建筑物时，当存在相邻建筑物时，新建建筑物的基础埋深不宜大于原有建筑新建建筑物的基础埋深不宜大于原有建筑物的基础埋深。物的基础埋深。当埋深大于原有建筑物的基础埋深时，当埋深大于原有建筑物的基础埋深时，两基础之间应保持一定净距，其数值应根两基础之间应保持一定净距，其数值应根据原有建筑物荷载大小、基础型式和土质据原有建筑物荷载大小、基础型式和土质情况而定。情况而定。2021/9/2413 如上述要求不能满足时，如上述要求不能满足时，应采取分段施工，设临时加固应采取分段施工，设临时加固支撑，打板桩，地下连续墙等施工措施，支撑，打板桩，地下连续墙等施工措施，或加固原有建筑物的地基。或加固原有建筑物的地基。五、地基土冻胀和融陷的影响五、地基土冻胀和融陷的影响2021/9/2414第四节第四节 地基承载力的确定地基承载力的确定1 1、地基承载力：、地基承载力：、地基承载力：、地基承载力：地基在保证其稳定的前提下，满足建筑物各类变形要地基在保证其稳定的前提下，满足建筑物各类变形要求时的承载能力。求时的承载能力。2 2、地基承载力的确定方法：、地基承载力的确定方法：、地基承载力的确定方法：、地基承载力的确定方法：a、根据规范表格确定；、根据规范表格确定；b、按静载荷试验方法确、按静载荷试验方法确定；定；c、根据土的强度理论计算确定；、根据土的强度理论计算确定；d、根据相邻条件相似的建筑物经验确定。、根据相邻条件相似的建筑物经验确定。2021/9/2415 按地基载荷试验确定地基按地基载荷试验确定地基 的承载力特征值：的承载力特征值：在现场通过一定尺寸的载荷板对扰动在现场通过一定尺寸的载荷板对扰动较少的浅部地基土体直接加荷，所测得的较少的浅部地基土体直接加荷，所测得的成果一般能反映相当于成果一般能反映相当于12倍载荷板宽度的倍载荷板宽度的深度以内土体的平均性质。深度以内土体的平均性质。2021/9/2416按载荷试验成果确定按载荷试验成果确定地基承载力特征值地基承载力特征值ps02021/9/2417 承载力特征值的确定：承载力特征值的确定：1.当当ps曲线上有曲线上有比例界限比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值；时，取该比例界限所对应的荷载值；2.当极限荷载小于对应比例界限的荷当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的载值的2倍时，取倍时，取极限荷载值的一半极限荷载值的一半；3.当不能按上述二点确定时，如压板当不能按上述二点确定时，如压板面积为面积为0.250.50m2，可取，可取s/b=0.010.015所所对应的荷载，但其值不应大于对应的荷载，但其值不应大于最大加载量最大加载量的一半的一半。2021/9/2418 同一土层参加统计的试验点同一土层参加统计的试验点不应少于不应少于3点点，各试验实测值的，各试验实测值的极差不得超过其平均值的极差不得超过其平均值的30%，取此平均，取此平均值作为该土层的地基承载力特征值值作为该土层的地基承载力特征值fak。2021/9/2419使用查表法确定地基承载力使用查表法确定地基承载力承载力特征值承载力特征值当根椐野外鉴别结果确定地基承载力特征值当根椐野外鉴别结果确定地基承载力特征值 当当根根据据室室内内物物理理、力力学学指指标标平平均均值值确确定定地地基基承承载载力力特特征征值值时时，应应查查相相应应的的表表格格所所得得的的承承载载力力基基本本值值乘乘以以回回归归修修正正系系数数，作作为为承承载载力力特特征征值。值。（13.4.213.4.2）2021/9/2420根据标准贯入试验锤击数，轻便触探试验锤击数：根据标准贯入试验锤击数，轻便触探试验锤击数：（13.4.313.4.3）式中：式中：参与统计的锤击数均值；参与统计的锤击数均值；参与统计的锤参与统计的锤击数标准差击数标准差承载力特征值的修正：承载力特征值的修正：承载力特征值的修正：承载力特征值的修正：2021/9/2421按理论公式计算按理论公式计算 凭当地经验确定凭当地经验确定 2021/9/2422第五节 浅基础的计算天然地基上浅基础的设计，天然地基上浅基础的设计，包括下述各项内容：包括下述各项内容：1.选择基础的材料、类型和平面布置；选择基础的材料、类型和平面布置；2.选择基础的埋置深度；选择基础的埋置深度；3.确定地基承载力；确定地基承载力；4.确定基础尺寸；确定基础尺寸；5.进行地基变形与稳定性验算；进行地基变形与稳定性验算；6.进行基础结构设计；进行基础结构设计；7.绘制基础施工图，提出施工说明。绘制基础施工图，提出施工说明。2021/9/2423一、按地基持力层的承载力计算基底尺寸一、按地基持力层的承载力计算基底尺寸一、按地基持力层的承载力计算基底尺寸一、按地基持力层的承载力计算基底尺寸 设计时，先选定埋深设计时，先选定埋深d并初步选择基底尺寸，求得并初步选择基底尺寸，求得持力层承载力设计值持力层承载力设计值fa ，在按下列条件验算并调整尺，在按下列条件验算并调整尺寸直至满足设计要求。寸直至满足设计要求。Pk fa1 1、对于中心受压基础：、对于中心受压基础：、对于中心受压基础：、对于中心受压基础：P Pk k相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值。相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值。fa修正后的地基承载力特征值。修正后的地基承载力特征值。2021/9/2424dfaFkAGg-dfaFkbGg-（矩形）（矩形）（条形）（条形）F Fk k相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值。向力值。GGk k基础自重和基础上的土重。基础自重和基础上的土重。AGkFkpk+=A A基础底面面积。基础底面面积。注意：注意：注意：注意：d d为基础平均埋深。为基础平均埋深。为基础平均埋深。为基础平均埋深。算法：算法：算法：算法：涉及到涉及到fa的宽度修正。的宽度修正。1、先假定、先假定B3m，不做宽度修正。，不做宽度修正。2、如果、如果B3m，则再考虑宽度修正。，则再考虑宽度修正。2021/9/24252、对于偏心受压基础：、对于偏心受压基础：同时满足：同时满足：Pk faMMk k相应于荷载效应标准组合时，作用于基础底面的力矩值。相应于荷载效应标准组合时，作用于基础底面的力矩值。由上式得：由上式得：afW2.1MK+kpmax=AGkFk+即：即：2021/9/2426kpmax=3laGk)2(Fk+算法：算法：算法：算法：1、按中心受压计算，求出、按中心受压计算，求出A0。2、令、令A=（1.11.4）A0。3、验证、验证Pkmax1.2fa2021/9/2427二、软弱下卧层的强度验算二、软弱下卧层的强度验算当地基受力层范围内有当地基受力层范围内有软弱下卧层软弱下卧层（承载力（承载力显著低于持力层的高压缩性土层）显著低于持力层的高压缩性土层）时，按持力层土的承载力计算时，按持力层土的承载力计算得出基础底面所需的尺寸后，得出基础底面所需的尺寸后，还必须对软弱下卧层按下式进行验算还必须对软弱下卧层按下式进行验算2021/9/2428pcpczpz2021/9/2429基底压力标准值；基底压力标准值；基底处自重压力值；基底处自重压力值；应力扩散角（表应力扩散角（表7-14）；）；2021/9/2430防止不均匀沉降损害的措施防止不均匀沉降损害的措施 地基的过量变形将使建筑物损坏或影地基的过量变形将使建筑物损坏或影响其使用功能。特别是高压缩性土、膨胀响其使用功能。特别是高压缩性土、膨胀土、湿陷性黄土以及软硬不均等不良地基土、湿陷性黄土以及软硬不均等不良地基上的建筑物，如果考虑欠周，就更易因不上的建筑物，如果考虑欠周，就更易因不均匀沉降而开裂损坏。如何防止或减轻不均匀沉降而开裂损坏。如何防止或减轻不均匀沉降造成的损害，是设计中必须认真均匀沉降造成的损害，是设计中必须认真考虑的问题。考虑的问题。2021/9/2431一、建筑措施一、建筑措施 1.建筑物的体型力求简单建筑物的体型力求简单 2.在应力突变处，宜设置沉降缝在应力突变处，宜设置沉降缝 3.相邻建筑物基础间的净距相邻建筑物基础间的净距 地基中附加应力的向外扩散，使得相地基中附加应力的向外扩散，使得相邻建筑物的沉降相互影响。在软弱地基上，邻建筑物的沉降相互影响。在软弱地基上，两建筑物基础的距离太近时，相邻影响产两建筑物基础的距离太近时，相邻影响产生的附加不均匀沉降，可能造成建筑物的生的附加不均匀沉降，可能造成建筑物的开裂或互倾。开裂或互倾。2021/9/2432 为了避免相邻影响的损害，为了避免相邻影响的损害，软弱地基上的建筑物基础之间软弱地基上的建筑物基础之间要有一定的净距。要有一定的净距。4.调整建筑物某些组成部分的标高调整建筑物某些组成部分的标高 a.室内地坪和地下设施的标高，应根室内地坪和地下设施的标高，应根据预估沉降量予以提高。建筑物各部分据预估沉降量予以提高。建筑物各部分（或设备之间）有联系时，可将沉降较大（或设备之间）有联系时，可将沉降较大者标高提高。者标高提高。2021/9/2433 b.建筑物与设备之间，应建筑物与设备之间，应留有足够的净空。当建筑物有留有足够的净空。当建筑物有管道穿过时，应预留足够尺寸的孔洞，或管道穿过时，应预留足够尺寸的孔洞，或采用柔性的管道接头等。采用柔性的管道接头等。二、结构措施二、结构措施 1.减轻建筑物的自重（减小基底压力）减轻建筑物的自重（减小基底压力）2.设置圈梁（增加建筑物的整体性）设置圈梁（增加建筑物的整体性）3.减小或调整基底附加压力减小或调整基底附加压力2021/9/2434三、地基变形验算四、滑动和倾覆稳定性的验算2021/9/24352021/9/2436