第三章浅基础结构设计第2节.pptx
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1、第一节第一节概述概述进行地基基础设计需要同学明白进行地基基础设计需要同学明白6 6大主要问题:大主要问题:1 1、应明确浅基础的、应明确浅基础的“受力特点受力特点”,浅基础在建筑物的三大组,浅基础在建筑物的三大组成部分之间是承上启下(成部分之间是承上启下(两头受气两头受气“力力”)的作用,既承受来自上部结构的各种力)的作用,既承受来自上部结构的各种力的作用,又承受来自地基的反力的作用。的作用,又承受来自地基的反力的作用。2 2、应明确由于设计人员选择的浅基础的材料不同,、应明确由于设计人员选择的浅基础的材料不同,材料的性质也不同,导致基础受力的能力也不同,材料的性质也不同,导致基础受力的能力也
2、不同,各种基础特点和实用性必将不同各种基础特点和实用性必将不同。总之设计应满足因地制宜、总之设计应满足因地制宜、说地取材、保护环境和节约资源的原则,做到安全适用、技术先进、经济合理、确说地取材、保护环境和节约资源的原则,做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境,并根据岩土工程勘察资料,综合考虑结构类型、材料情况与施保质量、保护环境,并根据岩土工程勘察资料,综合考虑结构类型、材料情况与施工条件、经济等因素,精心设计。工条件、经济等因素,精心设计。第1页/共38页 3 3、应明确进行刚性基础设计和柔性扩展基础设、应明确进行刚性基础设计和柔性扩展基础设计的区别计的区别(1 1)刚性基础设
3、计的)刚性基础设计的核心技术要求核心技术要求-通过控制基础宽高比的方法达到保证使基通过控制基础宽高比的方法达到保证使基础内产生的拉应力和剪应力小于所选用材料强度的设计值,从而满足安全的原则。础内产生的拉应力和剪应力小于所选用材料强度的设计值,从而满足安全的原则。(2 2)柔性扩展基础设计的特点)柔性扩展基础设计的特点-布置形式灵活、自由、不受宽高比的限制(当布置形式灵活、自由、不受宽高比的限制(当然从经济的角度通常会按刚性角进行处理多余材料),主要受然从经济的角度通常会按刚性角进行处理多余材料),主要受“力力”的控制,根据的控制,根据两头受气两头受气“力力”的情况确定相应的基底面积(尺寸)、基
4、础截面的高度,以及截面的情况确定相应的基底面积(尺寸)、基础截面的高度,以及截面的配筋等。其中:的配筋等。其中:基底面积(尺寸)按地基承载力和变形的要求进行确定;基底面积(尺寸)按地基承载力和变形的要求进行确定;基础高度由混凝土的抗剪切(或抗冲切)条件确定(基础高度由混凝土的抗剪切(或抗冲切)条件确定(墙下钢筋混凝土条基按抗剪墙下钢筋混凝土条基按抗剪切条件确定、柱下钢筋混凝土独立基础按抗冲切条件确定切条件确定、柱下钢筋混凝土独立基础按抗冲切条件确定););基础受力钢筋配筋量则由基础相应验算截面的抗弯能力确定。基础受力钢筋配筋量则由基础相应验算截面的抗弯能力确定。第2页/共38页4 4、应明确地
5、基土压力或地基反力在用于不同的计、应明确地基土压力或地基反力在用于不同的计算目的时对其的取值相应各不相同。算目的时对其的取值相应各不相同。在确定基底尺寸和计算基础沉降时,在确定基底尺寸和计算基础沉降时,必须考虑建筑物设计地面以下基础和其上回必须考虑建筑物设计地面以下基础和其上回填土的重力作用填土的重力作用。其中:。其中:a a、在确定基底尺寸在确定基底尺寸时,传至基础底面上的荷载应应按时,传至基础底面上的荷载应应按正常使用极限状态正常使用极限状态下荷载效下荷载效应的应的标准标准组合值组合值;b b、在计算、在计算基础沉降基础沉降时,传至基础底面上的荷载效应应按时,传至基础底面上的荷载效应应按正
6、常使用极限状态正常使用极限状态下荷载下荷载效应的效应的准永久准永久组合值组合值。而在进行而在进行基础截面设计(高度和底板配筋)时基础截面设计(高度和底板配筋)时则应则应按地基净反力按地基净反力进行计算,即进行计算,即不不考虑建筑物设计地面以下基础和其上回填土的重力作用考虑建筑物设计地面以下基础和其上回填土的重力作用。传至基础上的荷载效应组。传至基础上的荷载效应组合和相应的基底反力,应按合和相应的基底反力,应按承载能力极限状态承载能力极限状态下荷载效应的下荷载效应的基本组合值基本组合值,采用相应,采用相应的分项系数。的分项系数。第3页/共38页5 5、应明确基底反力分布假设是基础内力计算的前、应
7、明确基底反力分布假设是基础内力计算的前提,应根据基础形式和地基条件正确确定。提,应根据基础形式和地基条件正确确定。三大条件:三大条件:教材教材P64P64页页4 4段段对对墙下墙下条形基础条形基础和和柱下柱下独立基础独立基础-地基反力按直线分布考虑;地基反力按直线分布考虑;对对柱下柱下条形基础条形基础和和筏板筏板基础基础等,等,当当地基条件好、上部结构刚度好、各柱距较均匀地基条件好、上部结构刚度好、各柱距较均匀并柱荷载分布较均匀并柱荷载分布较均匀时时-地基反力也可认为按直线分布考虑地基反力也可认为按直线分布考虑;故相应基础梁的故相应基础梁的内力可按简化的直线分布考虑;内力可按简化的直线分布考虑
8、;当当相关条件相关条件不满足上述条件时不满足上述条件时-宜宜按弹性地基梁法进行计算按弹性地基梁法进行计算。第4页/共38页6 6、应明确目前现行两大基础设计方法的区别、联、应明确目前现行两大基础设计方法的区别、联系与现状。系与现状。(1 1)常规设计方法)常规设计方法(是同学需重点掌握的设计方法)(是同学需重点掌握的设计方法)也也是目前一般工程基础设计的主要方法是目前一般工程基础设计的主要方法,设计时设计时把建筑物三大部分分离开来把建筑物三大部分分离开来,考虑,考虑互为支座互为支座,不考虑三者不考虑三者之间的之间的相对位相对位移影响移影响(即变形协调条件)。(即变形协调条件)。特点分析特点分析
9、:设计计算方法简单,设计结果与实际有一定偏差(但在:设计计算方法简单,设计结果与实际有一定偏差(但在满足地基沉满足地基沉降较小降较小或或较均匀较均匀以及以及基础刚度较大时基础刚度较大时常规设计方法可认为常规设计方法可认为是可行的是可行的)。)。(2 2)共同作用设计方法)共同作用设计方法是是今后今后基础设计的主要基础设计的主要发展方向发展方向 设计时考虑设计时考虑建筑物建筑物三大部分三大部分的相互作用影响(的相互作用影响(变形协调条件变形协调条件),即墙、柱底端),即墙、柱底端发生的位移与该处基础的变位同地基表明的沉降三者一致。发生的位移与该处基础的变位同地基表明的沉降三者一致。特点分析特点分
10、析:设计计算方法复杂,但:设计计算方法复杂,但设计结果与实际较接近设计结果与实际较接近。由于目前共同作业。由于目前共同作业设计理论不够成熟,现设计理论不够成熟,现主用于指导对重要、大型工程的概念设计。主用于指导对重要、大型工程的概念设计。第5页/共38页第二节第二节 无筋扩展基础无筋扩展基础在本节学习之前需要弄清楚的几个基本问题:在本节学习之前需要弄清楚的几个基本问题:1 1、什么是无筋扩展基础(刚性基础)?无筋扩展基础有哪些种类?各有何特点?适、什么是无筋扩展基础(刚性基础)?无筋扩展基础有哪些种类?各有何特点?适用条件有哪些?用条件有哪些?2 2、进行刚性基础设计的、进行刚性基础设计的核心
11、技术要求是核心技术要求是什么?什么?第6页/共38页无筋扩展基础也叫刚性基础,系指由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和无筋扩展基础也叫刚性基础,系指由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成的墙下条形基础或柱下独立基础。三合土等材料组成的墙下条形基础或柱下独立基础。主要优点是主要优点是:材料具有较好的抗压性能,稳定性好、施工简便、能承受较大的:材料具有较好的抗压性能,稳定性好、施工简便、能承受较大的荷载,所以只需地基承载力能满足要求,适用于多层民用建筑和轻型厂房。荷载,所以只需地基承载力能满足要求,适用于多层民用建筑和轻型厂房。当基础较厚时,可在纵横两个剖面上都做成台阶形,以减少
12、基础自重,节省材料。当基础较厚时,可在纵横两个剖面上都做成台阶形,以减少基础自重,节省材料。主要缺点是主要缺点是:自重大,并且当持力层为软弱土时,由于扩大基础面积有一定限:自重大,并且当持力层为软弱土时,由于扩大基础面积有一定限制,需要对地基进行处理或加固后才能采用,否则会因所受的荷载压力超过地基承制,需要对地基进行处理或加固后才能采用,否则会因所受的荷载压力超过地基承载力而影响结构物的正常使用。载力而影响结构物的正常使用。所以对于荷载大或上部结构对差异沉降较敏感的结构物,当持力层土质较差又所以对于荷载大或上部结构对差异沉降较敏感的结构物,当持力层土质较差又较厚时,无筋扩展基础作为浅基础是不适
13、宜的。较厚时,无筋扩展基础作为浅基础是不适宜的。1 1、什么是无筋扩展基础(刚性基础)?无筋扩展基、什么是无筋扩展基础(刚性基础)?无筋扩展基础有哪些种类?各有何特点?适用条件有哪些?础有哪些种类?各有何特点?适用条件有哪些?第7页/共38页2 2、进行刚性基础设计的核心技术要求是什么?、进行刚性基础设计的核心技术要求是什么?无筋扩展基础的材料虽具有较好的抗压性能,但其抗拉、抗剪强度却不高。故无筋扩展基础的材料虽具有较好的抗压性能,但其抗拉、抗剪强度却不高。故设计时设计时必须保证发生在基础内的拉应力和剪应力不超过相应的材料强度值必须保证发生在基础内的拉应力和剪应力不超过相应的材料强度值。这种这
14、种保证保证通常通常是通过对基础构造的限制来实现的是通过对基础构造的限制来实现的,即,即基础每个台阶的宽度与其高度基础每个台阶的宽度与其高度之比(宽高比)都不得超过规范规定的台阶宽高比的允许值。之比(宽高比)都不得超过规范规定的台阶宽高比的允许值。第8页/共38页第9页/共38页 基础在基底反力作用下,在a-a断面产生的弯曲拉应力和剪应力若超过了基础建材的强度值,为防止基础在a-a断面开裂甚至断裂,必须在基础中配置足够数量的钢筋。第10页/共38页在本节中需要同学掌握主要内容在本节中需要同学掌握主要内容 1 1、刚性基础设计的程序、依据和原则、刚性基础设计的程序、依据和原则;2 2、刚性基础设计
15、的原理、刚性基础设计的原理;对基础用砖、石料、混凝土砌块及水泥对基础用砖、石料、混凝土砌块及水泥砂浆最低标号的要求;砂浆最低标号的要求;对刚性基础的构造要求;对刚性基础的构造要求;刚性基础设计的主要内容和设计深度要刚性基础设计的主要内容和设计深度要求;求;刚性基础设计的方法和步骤。刚性基础设计的方法和步骤。3 3、条形基础条形基础 05SG811 05SG811设计图集的使用方设计图集的使用方法法第11页/共38页第12页/共38页一、刚性基础设计的程序、依据和原则一、刚性基础设计的程序、依据和原则1 1、地基基础设计的程序、地基基础设计的程序(设计的步骤和内容)(设计的步骤和内容)(1 1)
16、根据上部结构形式,荷载大小选择基础的结构类型、材料和平面布置;)根据上部结构形式,荷载大小选择基础的结构类型、材料和平面布置;(2 2)选择基础的埋置深度;)选择基础的埋置深度;(3 3)确定地基承载力特征值;)确定地基承载力特征值;(4 4)根据基础顶面荷载值及持力层的地基承载力,初步确定基础底面尺寸;)根据基础顶面荷载值及持力层的地基承载力,初步确定基础底面尺寸;(5 5)若地基持力层下部存在软弱土层,则需验算软弱下卧土层承载力。)若地基持力层下部存在软弱土层,则需验算软弱下卧土层承载力。(6 6)设计等级为甲级、乙级的建筑物及部分丙级的建筑物应进行地基变形验算;)设计等级为甲级、乙级的建
17、筑物及部分丙级的建筑物应进行地基变形验算;(7 7)进行基础剖面及结构设计;)进行基础剖面及结构设计;(8 8)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。第13页/共38页2 2、设计的依据、设计的依据地基基础设计规范地基基础设计规范、规程以及建设部建质、规程以及建设部建质216216号文号文建筑工程设计文件编制建筑工程设计文件编制深度要求深度要求等的有关要求(即在计算方法、构造以及制图等方面的要求);等的有关要求(即在计算方法、构造以及制图等方面的要求);建设场地岩土工程勘察资料(场地条件、地下水、持力层和承载力等的要求);建设场地岩土工程勘察资料(场地条件、地下水、持力层
18、和承载力等的要求);建筑物上部结构重要性(类型)布置及荷载要求;建筑物上部结构重要性(类型)布置及荷载要求;材料情况与施工条件、经济指标等的要求。材料情况与施工条件、经济指标等的要求。第14页/共38页3 3、设计的原则、设计的原则地基基础设计应满足因地制宜、就地取材、保护环境和节约资源的原则,做到安地基基础设计应满足因地制宜、就地取材、保护环境和节约资源的原则,做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境的要求。全适用、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境的要求。必须保证刚性基础主要承受压应力必须保证刚性基础主要承受压应力,并保证基础内产生的拉应力和剪应力均不超,并保证基础内产生的
19、拉应力和剪应力均不超过相应材料强度的设计值;过相应材料强度的设计值;-保证措施保证措施:将基础的外伸宽度与基础高度的比值将基础的外伸宽度与基础高度的比值(宽高比)控制在规范要求的范围之内。(宽高比)控制在规范要求的范围之内。基础的宽度必须满足地基承载力条件的最小值要求(基础的宽度必须满足地基承载力条件的最小值要求(公式公式2-112-11 ,在上部外力和,在上部外力和地基承载力已确定的条件下,基础底面上的压应力的大小由基础的宽度或基底面积地基承载力已确定的条件下,基础底面上的压应力的大小由基础的宽度或基底面积的大小决定,的大小决定,保证保证p pk kfafa即可即可),同时应满足刚性基础台阶
20、宽高比允许值的最大值),同时应满足刚性基础台阶宽高比允许值的最大值要求(公式要求(公式3-13-1要求)。要求)。公式公式3-13-1公式公式2-112-11第15页/共38页二、刚性基础设计方法二、刚性基础设计方法 (一)对基础用砖、石料、混凝土砌块及水泥砂浆(一)对基础用砖、石料、混凝土砌块及水泥砂浆最低标号的要求最低标号的要求 刚性基础的特点是抗压性能好,而抗弯和抗剪性能差。为保证基础材料有足够的强度刚性基础的特点是抗压性能好,而抗弯和抗剪性能差。为保证基础材料有足够的强度和耐久性,根据地基的潮湿程度和气候环境等条件不同,基础用砖、石料、混凝土砌和耐久性,根据地基的潮湿程度和气候环境等条
21、件不同,基础用砖、石料、混凝土砌块和水泥砂浆允许的最低标号如下表所示。块和水泥砂浆允许的最低标号如下表所示。第16页/共38页(二)对刚性基础的构造要求(二)对刚性基础的构造要求刚性角:刚性角:由基础台阶宽高比的允许比值确定的角度由基础台阶宽高比的允许比值确定的角度角。角。根据理论计算分析,刚性基础沿墙柱边挑出根据理论计算分析,刚性基础沿墙柱边挑出部分的最大拉应力与基础台阶的宽高比有关,而部分的最大拉应力与基础台阶的宽高比有关,而由于这类基础的抗拉和抗剪性能差,因此,可通由于这类基础的抗拉和抗剪性能差,因此,可通过限制材料等级和台阶宽高比来避免刚性基础高过限制材料等级和台阶宽高比来避免刚性基础
22、高度突变截面处的底面产生弯曲和拉裂破坏。度突变截面处的底面产生弯曲和拉裂破坏。宽高宽高比的允许值是根据基础材料和地基反力而定比的允许值是根据基础材料和地基反力而定。在进行刚性基础截面设计时应严格按规范要求在进行刚性基础截面设计时应严格按规范要求对基础台阶宽高比允许值表进行控制,即教材表对基础台阶宽高比允许值表进行控制,即教材表3-13-1第17页/共38页表表3-1 3-1 无筋扩展基础台阶宽高比的允许值无筋扩展基础台阶宽高比的允许值 基础材料基础材料 质量要求质量要求 台阶宽高比的允许值台阶宽高比的允许值 pk100100 pk200200 pk300混凝土基础 C15混凝土 1:1.00
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- 关 键 词:
- 第三 基础 结构设计
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