天然地基基础设计培训讲学.ppt
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1、天然地基基础设计 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望5.1 概述概述 5.2 基础埋置深度基础埋置深度5.3 地基承载力和基础尺寸初步确定地基承载力和基础尺寸初步确定5.4 地基承载力验算和变形验算地基承载力验算和变形验算5.5 抗震设计抗震设计5.6 基础结构设计基础结构设计5.7 共同作用概念共同作用概念5.8 减轻不均匀沉降危害的措施减轻不均匀沉降危害的措施本章目录本章目录5.1 5.1 概述概述几个概念:几个概念:d基础基础地基地基埋深埋深5.
2、1 5.1 概述概述基础类型:基础类型:天然地基上的浅基础天然地基上的浅基础桩基础桩基础人工地基上的浅基础人工地基上的浅基础深基础深基础换土垫层,水泥土桩、碎石桩复合地基等换土垫层,水泥土桩、碎石桩复合地基等人工地基:人工地基:埋深埋深5m5m特殊方法施工特殊方法施工考虑侧壁阻力作用考虑侧壁阻力作用沉井基础沉井基础沉箱基础沉箱基础桩基础也属深基础桩基础也属深基础浅基础:浅基础:埋深小于埋深小于5m5m,或者埋深大于,或者埋深大于5m5m,但,但是小于基础宽度。两侧(四周)的摩阻力忽是小于基础宽度。两侧(四周)的摩阻力忽略不计。所以不是简单的深浅概念。略不计。所以不是简单的深浅概念。5.1 5.
3、1 概述概述FdG主主要要受受力力层层持力层(受力层)持力层(受力层)下卧层下卧层条形基础条形基础 3b独立基础独立基础 1.5b且且 5m(二层以下民用建筑除外)(二层以下民用建筑除外)主要受力层深度:主要受力层深度:浅基础的类型浅基础的类型按基础刚度分按基础刚度分无筋扩展基础(刚性基础)无筋扩展基础(刚性基础)单独基础(独立基础)、条形基础、单独基础(独立基础)、条形基础、筏型基础、箱型基础、壳型基础筏型基础、箱型基础、壳型基础按结构形式分按结构形式分扩展基础(柔性基础)扩展基础(柔性基础)5.1 5.1 概述概述按基础刚度分按基础刚度分 无筋扩展基础无筋扩展基础扩展基础扩展基础(柔性基础
4、柔性基础)1:1.0 1:2.0与材料和荷与材料和荷载有关载有关F bth0F 砖、石、灰土,素混凝土砖、石、灰土,素混凝土 材料抗拉强度很低材料抗拉强度很低要求基础台阶宽高比(刚性角)要求基础台阶宽高比(刚性角)符合一定条件符合一定条件钢筋混凝土钢筋混凝土要满足抗弯、抗剪和抗要满足抗弯、抗剪和抗冲切等结构要求冲切等结构要求5.1 5.1 概述概述按基础结构形式分按基础结构形式分1 1 单独基础单独基础2 2 条形基础条形基础5.1 5.1 概述概述3 十字交叉基础十字交叉基础条形基础的变种条形基础的变种5.1 5.1 概述概述4 4 筏形(筏板)基础筏形(筏板)基础5.1 5.1 概述概述底
5、板底板外外墙墙内内墙墙5 5 箱形基础箱形基础由底板、墙和顶板形成箱,整体性更好由底板、墙和顶板形成箱,整体性更好5.1 5.1 概述概述6 6 壳体基础壳体基础高耸建筑物高耸建筑物5.1 5.1 概述概述5.1 5.1 概述概述设计要求设计要求满足:满足:承载力、变形要求承载力、变形要求设计内容设计内容确定:确定:埋深、型式、结构尺寸(长埋深、型式、结构尺寸(长 宽宽 高)、材料高)、材料验算:验算:承载力、变形、结构本身强度承载力、变形、结构本身强度设计规范设计规范1 1 建筑地基基础设计规范(建筑地基基础设计规范(GBJ7-89GBJ7-89)2 2 建筑地基基础设计规范(建筑地基基础设
6、计规范(GB50007-2002GB50007-2002)5.1 5.1 概述概述设计等级设计等级02规范:规范:设计等级设计等级甲级甲级 乙级乙级 丙级丙级设计方法设计方法允许(容许)承载力设计方法允许(容许)承载力设计方法极限状态设计方法极限状态设计方法承载能力极限状态承载能力极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态5.1 5.1 概述概述荷载规定荷载规定荷载荷载分类分类永久荷载永久荷载可变荷载可变荷载偶然荷载(特殊荷载):爆炸力、撞击力偶然荷载(特殊荷载):爆炸力、撞击力建筑结构荷载规范(建筑结构荷载规范(GB50009-2001GB50009-2001)荷载的标准值荷载的标准值荷载的准
7、永久值荷载的准永久值5.1 5.1 概述概述荷载组合荷载组合基本组合基本组合标准组合标准组合准永久组合准永久组合正常使用极正常使用极限状态下的限状态下的承载力验算承载力验算正常使用极限状态下正常使用极限状态下的变形验算,不记入的变形验算,不记入风荷载和地震作用风荷载和地震作用水平荷载较大的建水平荷载较大的建筑物、挡土墙等,筑物、挡土墙等,承载力极限状态下承载力极限状态下的稳定验算的稳定验算5.1 5.1 概述概述民用建筑楼面均布活荷载的代表值民用建筑楼面均布活荷载的代表值类别类别住宅住宅 宿舍宿舍 办公室办公室 教室教室 试验室试验室食堂食堂 餐厅餐厅礼堂礼堂 剧场剧场 影院影院商店车站商店车
8、站机场大厅机场大厅健身房健身房 舞台舞台书库档案库书库档案库标准值标准值(KN/m2)组合值组合值系数系数 c准永久值准永久值系数系数 q2.02.53.03.54.05.00.70.70.70.70.70.90.40.50.50.30.50.50.85.2 5.2 基础埋置深度基础埋置深度原则:原则:在满足承载力的条件下尽量浅埋在满足承载力的条件下尽量浅埋基本要求:基本要求:1.除岩石以外,除岩石以外,D大于大于50cm(表土扰动,植物,(表土扰动,植物,冻融,冲蚀)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其它控制因
9、素其它控制因素5.2 5.2 基础埋置深度基础埋置深度1 1 建筑物的用途、结构类型及荷载性质与大小建筑物的用途、结构类型及荷载性质与大小地震区,除岩石地基外,天然地基的筏形和箱形地震区,除岩石地基外,天然地基的筏形和箱形基础埋深不宜小于建筑物高度的基础埋深不宜小于建筑物高度的1/151/15地下管道(上下水,煤气电缆)应在基底以上,地下管道(上下水,煤气电缆)应在基底以上,便于维修便于维修基础埋深不同时基础埋深不同时 (1)(1)主楼与裙房,高度不同主楼与裙房,高度不同,分期施工设置后浇带分期施工设置后浇带 (2)(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新旧及相邻建筑物有一定
10、距离。否则要求支护,新旧及相邻建筑物有一定距离。否则要求支护,并且要严格限制支护的水平位移。并且要严格限制支护的水平位移。5.2 5.2 基础埋置深度基础埋置深度2 2 工程地质和水文地质条件工程地质和水文地质条件尽量在地下水位以上尽量在地下水位以上,否则开挖降水否则开挖降水,费用大费用大有承压水时,防止承压水顶破基底有承压水时,防止承压水顶破基底基坑基坑5.2 5.2 基础埋置深度基础埋置深度根据土层分布情况确定根据土层分布情况确定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房只有低层房屋可用,否屋可用,否则处理则处理尽量浅埋。尽量浅埋。但是如但是如h h1 1太太小就为小就为I
11、IIIh1 5m桩基桩基或处理;或处理;好土好土软土软土好土好土 I II III IV好土好土软土软土软土软土(很深很深)h15.2 5.2 基础埋置深度基础埋置深度3 3 地基土的冻胀地基土的冻胀5.2 5.2 基础埋置深度基础埋置深度冻土冻土多年冻土(冻结时间多年冻土(冻结时间 3 3年年)季节性冻土季节性冻土发生冻胀的条件发生冻胀的条件(1 1)土的条件)土的条件 一般是细颗粒土一般是细颗粒土(2 2)温度条件)温度条件 低于冻结温度低于冻结温度(3 3)水力条件)水力条件 含水量,具有开放性条件,如粉土冻胀最严重含水量,具有开放性条件,如粉土冻胀最严重外因外因内因内因土的冻胀性土的冻
12、胀性5.2 5.2 基础埋置深度基础埋置深度土的冻胀性土的冻胀性衡量指标衡量指标冻胀性分类冻胀性分类平均冻胀率:平均冻胀率:不冻胀不冻胀不冻胀不冻胀 1%弱冻胀弱冻胀弱冻胀弱冻胀 1%3.5%冻胀冻胀冻胀冻胀 3.5%6%强冻胀强冻胀强冻胀强冻胀 6%12%注意:注意:碎石、砂等中碎石、砂等中粒径小于粒径小于0.075mm的的颗粒含量太高也会导颗粒含量太高也会导致冻胀致冻胀新讲义表新讲义表2-105.2 5.2 基础埋置深度基础埋置深度考虑冻胀的基础埋深考虑冻胀的基础埋深按按0202规范规范dmin zd-hmax z zd d:设计冻深设计冻深h hmaxmax:容许残留冻土层最大厚度容许残
13、留冻土层最大厚度zd=z0 zs zw ze标标准准冻冻深深土土类类别别冻冻胀胀性性环环境境影响系数影响系数Z Z0 0 标准冻深:标准冻深:北北 京京 0.81.0m哈尔滨哈尔滨 2.0m满洲里满洲里 2.8m 10年的实测最年的实测最大冻深平均值大冻深平均值5.3 5.3 地基承载力和基础尺寸初步确定地基承载力和基础尺寸初步确定极限承载力极限承载力承载力承载力容许承载力:设计承载力容许承载力:设计承载力通常所说的承载力指容许承载力通常所说的承载力指容许承载力理论公式计算承载力:临界荷载临界荷载 P1/4、P1/3临塑荷载临塑荷载 Pcr5.3 5.3 地基承载力和基础尺寸初步确定地基承载力
14、和基础尺寸初步确定阶段阶段1:弹性段弹性段阶段阶段2:局部塑性区局部塑性区阶段阶段3:完全破坏段完全破坏段极限荷载极限荷载Pu(极限承载力)(极限承载力)5.3 5.3 地基承载力和基础尺寸初步确定地基承载力和基础尺寸初步确定q=0dp2 zMZmax=0:Zmax=B/4 或或 B/3:Pcr=0 dNq+cNcP1/4=B N1/4+0 d Nq+cNc临界临界荷载荷载P1/3=B N1/3+0 d Nq+cNc临塑荷载临塑荷载极限荷载(极限承载力)极限荷载(极限承载力)Pu 计算计算1 普朗德尔普朗德尔-瑞斯纳公式瑞斯纳公式5.3 5.3 地基承载力和基础尺寸初步确定地基承载力和基础尺寸
15、初步确定 q=0d d2 太沙基公式太沙基公式5.3 5.3 地基承载力和基础尺寸初步确定地基承载力和基础尺寸初步确定被动区过渡区刚性核刚性核太沙基太沙基极限承载力:极限承载力:一个半经一个半经验的公式验的公式3 斯凯普顿公式斯凯普顿公式5.3 5.3 地基承载力和基础尺寸初步确定地基承载力和基础尺寸初步确定对于饱和软粘土地基对于饱和软粘土地基 0:条形基础下:条形基础下:普朗德尔普朗德尔-瑞斯瑞斯纳公式的特例纳公式的特例 矩形基础下:矩形基础下:斯凯普斯凯普顿公式顿公式4 汉森公式汉森公式5.3 5.3 地基承载力和基础尺寸初步确定地基承载力和基础尺寸初步确定在原有极限承载力公式上修正:在原
16、有极限承载力公式上修正:基础形状修正基础形状修正深度修正深度修正荷载倾斜修正荷载倾斜修正地面倾斜修正地面倾斜修正基底倾斜修正基底倾斜修正理论公式计算承载力(总结):临界荷载临界荷载 P1/4、P1/3临塑荷载临塑荷载 Pcr极限荷载极限荷载Pu(极限承载力)(极限承载力)普朗特尔普朗特尔-雷斯诺公式雷斯诺公式太沙基公式太沙基公式斯凯普顿公式斯凯普顿公式汉森公式汉森公式5.3 5.3 地基承载力和基础尺寸初步确定地基承载力和基础尺寸初步确定我国规范中取:我国规范中取:fa=Mb b+Md md+Mcck以临界荷载以临界荷载P1/4为理论基础为理论基础5.3 5.3 地基承载力和基础尺寸初步确定地
17、基承载力和基础尺寸初步确定1 1 通过公式计算通过公式计算2 2 通过载荷试验确定通过载荷试验确定3 3 通过经验确定通过经验确定GBJ7-89 GBJ7-89 规范:规范:推荐查表方法推荐查表方法GB50007-2002 GB50007-2002 规范:规范:取消了相关表格取消了相关表格承载力公式计算:承载力公式计算: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)5.3 5.3 地基承载力和基础尺寸初步确定地基承载力和基础尺寸初步确定 Mb、Md、Mc:承载力系数,由承载力系数,由 k 查表查表 b:基底宽度,大于基底宽度,大于6m按按6m考虑,考虑
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