浅基础设计的基本原理.pptx

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1、2.1 概 述合理选择地基基础方案地基基础方案有：天然地基或人工地基上的浅基础；深基础；深浅结合的基础 第1页/共77页浅基础设计要考虑的问题1.基础所用的材料及基础的结构型式；2.基础埋置深度；3.地基土的承载力；4.基础的形状和布置，以及与相邻基础、地下构筑物和地下管线的关系；5、上部结构的类型、使用要求及其对不均匀沉降的敏感性；6、施工期限、施工方法及所需的施工设备等；7、在地震区，还应考虑地基和基础的抗震要求第2页/共77页按结构型式分：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、箱形基础和壳体基础等。按材料性能分：无筋扩展基础、扩展基础、柱下钢筋砼条形基础2.2浅基

2、础的类型浅基础的类型 第3页/共77页一、无筋扩展基础 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无需配置钢筋的墙下条形基础或柱下独立基础。材料抗压好；抗拉强度很低要求基础台阶宽高比（刚性角）符合一定条件F bth0第4页/共77页二、钢筋混凝土扩展基础（扩展基础）墙下钢筋砼条形基础和柱下钢筋砼独立基础 抗弯、抗剪性能好，要满足抗弯、抗剪和抗冲切 等结构要求第5页/共77页三、柱下条形基础 调节不均匀沉降优点：材料省、造价低优点：材料省、造价低缺点：缺点：施工复杂、技术高、工期长施工复杂、技术高、工期长第6页/共77页柱下交叉条形基础 第7页/共77页四、筏形基础 平板式板厚不小

3、于平板式板厚不小于400mm，一般为，一般为0.52.5m第8页/共77页五、箱形基础整体空间结构 优点：优点：抗弯刚度大，抗弯刚度大，补偿效应补偿效应缺点：缺点：钢筋水泥用量大，工期长，造价高，施工复杂钢筋水泥用量大，工期长，造价高，施工复杂第9页/共77页六、壳体基础 优点：材料省、造价低优点：材料省、造价低缺点：缺点：施工复杂、技术高、工期长施工复杂、技术高、工期长第10页/共77页基础埋置深度是指基础底面至天然地面的距离2.3基础的埋置深度基础的埋置深度下卧层持力层（受力层）持力层（受力层）FG第11页/共77页基础埋深确定基础埋深确定的基本原则的基本原则在满足承载力的条件下尽量在满足

4、承载力的条件下尽量浅埋浅埋;省省工省时省料，工省时省料，但是有如下但是有如下基本要求基本要求：1.埋深不宜小于埋深不宜小于0.5m,2.基础顶面宜低于室外设计地面基础顶面宜低于室外设计地面0.1m3.桥墩基础要求在冲刷深度以下桥墩基础要求在冲刷深度以下D大于大于10cm第12页/共77页一、建筑物的用途类型及荷载大小的性质1.首先考虑建筑物的使用功能，如必须设地下室、地下设施、属于半埋式结构物等2.高层建筑，为了满足稳定性要求，基础埋置深度应加大：筏形和箱型基础，不小于建筑物高度的1/15桩筏和桩箱基础，不小于建筑物高1/181/203.对岩石地基上高层，满足抗滑要求4.受上拔力的基础，满足抗

5、拔要求5.高耸结构，满足抗倾覆稳定性要求第13页/共77页二、工程地质和水文地质（一）水文地质条件 1.基础应尽量埋置在良好的持力层上。2.当上层土的承载力低，而下层土的承载力高时，应将基础埋置在下层较好的土层中。3.当地基受力范围内存在软弱下卧层时，软弱下卧 层的承载力和地基变形也应满足要求。第14页/共77页常见四种情况，确定基础埋深：自上而下都是良好土层自上而下都是软弱土层上部为软弱土层，而下部为良好土层 取决于上部软弱土层的厚度上部为良好土层，而下部为软弱土层 基础尽量浅埋 第15页/共77页（二）水文地质条件 基础应尽量埋置在地下水位以上第16页/共77页三、相邻建筑物基础埋深的影响

6、 第17页/共77页四、地基土冻胀和融陷的影响 冻胀：土冻结后体积增大的现象 融陷：冻土融化后产生的沉陷 冻胀率冻胀率冻胀等级：冻胀等级：不冻胀、弱冻胀、冻胀、不冻胀、弱冻胀、冻胀、强冻胀和特强冻胀强冻胀和特强冻胀最小埋深最小埋深第18页/共77页五、补偿基础概念在软弱地基上建造采用浅基础的高层建筑时，常会遇到地基承载力或沉降不满足要求的情况，常采用补偿性基础设计。第19页/共77页 此时p0=0，建筑物的重力等于基坑挖去的总土重，即全补偿性基础；若N/A大于0d，则称部分补偿性基础。建筑物的沉降与建筑物基底附加压力成正比第20页/共77页2.4 地基承载力的确定及验算 地基承载力概念 地基承

7、载力指地基承受荷载的能力 地基承载力特征值fa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。fa取决于两个条件：要有一定的安全储备，即fa=pu/K地基变形不应大于相应的允许值Sa 第21页/共77页一、地基基础设计等级 1.地基基础设计等级第22页/共77页2.地基基础设计应符合下列规定：第23页/共77页第24页/共77页二、岩土工程勘察的要求岩土工程勘察报告应提供的资料；地基评价；施工验槽。第25页/共77页三、荷载效应组合的规定 1.作用在基础上的荷载 (1)永久荷载：上部结构+基础自重、固定设备土压力、稳定水压力 可变荷载：普通荷载：活荷载、风荷载、雪、吊车 特殊

8、荷载：地震、船只或漂流物的撞击力 (2)荷载效应的代表值 标准值 准永久值=标准值*q 组合值=标准值*c (3)荷载设计值：代表值*分项系数第26页/共77页2.荷载效应组合 (1)荷载效应标准组合（正常使用极限状态）荷载效应的准永久组合 (2)荷载效应的基本组合（承载力极限状态）第27页/共77页四、地基基础设计的技术要求1.地基土抵抗剪切破坏和防止丧失稳定，应具有足够的安全度2.基础沉降量应小于地基的允许变形值3.基础结构应具有足够的强度、刚度和耐久性。第28页/共77页五、地基基础设计的三种表达式1.容许承载力法2.安全系数法3.分项系数法第29页/共77页六、地基承载力的确定1.理论

9、公式法第30页/共77页第31页/共77页2、载荷试验法 载荷试验包括浅层平板载荷试验、深层平板试验及螺旋板载荷试验密实砂土、硬塑粘土等低压缩性土p-s曲线为陡降型 取p1（比例界限荷载）且p1pu/2松砂、填土、可塑粘土等中、高压缩性土p-s曲线为缓变型 取沉降s=(0.010.015)b所对应的荷载第32页/共77页3、地基承载力的修正 第33页/共77页计算公式为：第34页/共77页第35页/共77页第36页/共77页第37页/共77页七、地基承载力验算1.1.轴心荷载作用时（一）持力层承载力验算第38页/共77页blN=F+G2.2.偏心荷载作用时第39页/共77页以条形面积为例以条形

10、面积为例b be eNeb/6:三角形偏心荷载时：偏心荷载时：a=b/2-e第40页/共77页（二）软弱下卧层承载力验算F pdz p pczcz软土Es1Es2注意：注意：下卧层承载力下卧层承载力 faz 只做深度修正只做深度修正扩散角可查表扩散角可查表2-14基础埋深加大附加应力近似为零（补偿性）基础埋深加大附加应力近似为零（补偿性）第41页/共77页式中：式中：pz 软弱下卧层顶面处的附加应力值软弱下卧层顶面处的附加应力值(kPa)；pcz软软弱弱下下卧卧层层顶顶面面处处土土的的自自重重应应力力标标准准值值，pcz=(d+z)，为为软软弱弱下下卧卧层层以以上上各各土土层层的的加加权权平平

11、均均重重度度(kN/m3)，d为为基基础础埋埋深深(m)，z为为基基础础底底面面至至软软弱弱下下卧卧层层顶顶面面处处的的距距离离(m)；faz 软软弱弱下下卧卧层层顶顶面面处处经经深深度度修修正正后后的的地地基基承承载力特征值。载力特征值。第42页/共77页式中：l、b 分别为矩形基础底面的长度和宽度；pk 基底的平均压力值；pc 基底处土的自重应力标准值，pc=od，o为 基底以上土的加权平均重度，d 基础的埋深z 基底至软弱下卧层顶面的距离；基底压力扩散角，可按表2-14采用。“压压力力扩扩散散角角”概概念念：根根据据扩扩散散前前、后后各各面面积积上上的总压力不变条件，得：的总压力不变条件

12、，得：矩形：条基：第43页/共77页关于 的简化计算：条件：第44页/共77页垫层验算垫层验算垫层验算垫层验算垫层底面处的附加压力值垫层底面处的附加压力值；软弱下卧层顶面处深度修正后的地基承载力特征值软弱下卧层顶面处深度修正后的地基承载力特征值；矩形或条形基础底边宽度；矩形或条形基础底边宽度；垫层底面处的自重应力处的自重应力；基础底面处的自重应力基础底面处的自重应力；基础底面至软弱下卧层顶面的垂直距离基础底面至软弱下卧层顶面的垂直距离；地基压力扩散线与垂直线的夹角地基压力扩散线与垂直线的夹角扩散角扩散角；相应于荷载效应标准组合时，基础底面处相应于荷载效应标准组合时，基础底面处 的平均压力值的平

13、均压力值条形基础条形基础1.垫层厚度的确定矩形基础矩形基础第45页/共77页2.垫层宽度的确定应满足基础底面压力扩散的要求，同时还应考虑到垫层应有足够的宽度及垫层侧面土的强度条件，以防止垫层材料向侧边挤出而增加垫层的竖向变形量3.垫层承载力的确定 取决于垫层材料性质、施工机具能量大小、施工质量的优劣 通过现场载荷试验确定第46页/共77页4.地基变形计算地基变形计算s=s1+s2（1）垫层自身的变形量（2）下卧土层的变形量第47页/共77页补充习题：某砖混结构承重墙下条形基础，宽1.2m1.2m，埋深1m1m，上部结构作用于基础顶面荷载为120kN/m120kN/m，地基土表层为粉质粘土，厚度

14、1m1m，重度1 117.5kN/m17.5kN/m3 3；第二层为淤泥质粘土，厚度15m15m，重度2 217.8 17.8 kN/mkN/m3 3；第三层为密实砂砾石。地下水距地表层为1m1m。地基承载力特征值f fakak=45kP=45kPa a。砂垫层厚度为1.7m1.7m，扩散角=30=30o o，地基深度修正系数d d=1.0=1.0。验算砂垫层厚度是否满足要求。（1616分）第48页/共77页取1m1m长度计算 地基承载力修正 基底附加应力：下卧层顶面附加应力 下卧层顶自重应力 故砂垫层厚度满足要求。（3分）（3分）（4分）（3分）（3分）第49页/共77页GFdFk 作用在顶

15、面的荷载标准值，kNGk基础及台阶上填土总重，基础及台阶上填土总重，kNA 基底面积基底面积，m2 G 平均重度，一般取平均重度，一般取 20 kN/m3d 基础平均埋深，基础平均埋深，基础平均埋深，基础平均埋深，mmfa=fak+d m(d-0.5)暂不做宽度修正，认为暂不做宽度修正，认为b3m一、轴心荷载作用下2.5 基础底面尺寸的确定单独基础第50页/共77页GFd条形基础1.1.按轴心荷载作用计算A A2.2.将计算得到 A A 或 b b 扩大至 10%-30%10%-30%3.3.验算地基承载力，若不满足继续放大二、偏心荷载作用下第51页/共77页不同类型建筑物根据结构类型、使用要

16、求、不同类型建筑物根据结构类型、使用要求、荷载性质等需满足不同的地基变形要求荷载性质等需满足不同的地基变形要求沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜等沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜等2.6 地基变形验算地基变形验算注意：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荷载第52页/共77页一、地基变形验算 建筑地基基础设计规范规定了 关于哪些建筑是否进行变形验算的相关规定。第53页/共77页二、地基特征变形量分为：沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。分为：沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。1.沉降量指基础中心点的沉降值(a)；2.沉降差一般指相邻两单独柱基中点的沉降量 之差(b)；3.倾

17、斜指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距 离的比值(c)；4.局部倾斜指砌体承重结构沿纵向610m基础两 点的沉降差与其距离的比值(d)；第54页/共77页地基特征变形（沉降计算）地基特征变形（沉降计算）第55页/共77页表表2-11 2-11 建筑物的地基变形允许值建筑物的地基变形允许值第56页/共77页注：注：有括号者仅使用于中压缩性土；有括号者仅使用于中压缩性土；l l为相邻柱基中心距离为相邻柱基中心距离/mm/mm，H Hg g为自室外地面起算的建筑物高度为自室外地面起算的建筑物高度/m/m。第57页/共77页三、地基沉降量计算方法1、弹性理论公式法（土力学）基于布辛尼斯克课题的位移解：基

18、于布辛尼斯克课题的位移解：地基均匀较方便，结果偏大。w沉降影响系数；E0 变形模量第58页/共77页2 2、分层总和法、分层总和法基本假定：基本假定：（1）地基只有竖向压缩变形，无侧向变形；）地基只有竖向压缩变形，无侧向变形；（2）用基础中点地基的附加应力计算变形。）用基础中点地基的附加应力计算变形。（3）确定计算深度与分层厚度（）确定计算深度与分层厚度（0.4b或者或者 12m均）合适。均）合适。第59页/共77页第60页/共77页3 3、规范推荐法、规范推荐法基基本本假假定定：各各向向同同性性均均质质直直线线体体理理论论计计算算地地基基附附加加应应力力，对对于于同同一一层层采采用用单单一一

19、指指标标，精精度高。度高。确定计算深度确定计算深度课本P37第61页/共77页第62页/共77页令第63页/共77页4、考虑地基回弹的沉降计算pc基基坑坑底底面面以以上上的的自自重重应应力力，地地下下水水位位以以下下取取浮重度。浮重度。回弹变形量如：基坑开挖等第64页/共77页四、沉降观测 1.测点的布置（1）建筑物四周的角点（2）转角处（3）中点（4）沉降缝附近（5）新旧建筑物连接处（6）地基条件明显变化处2.观测时间（1）施工时：民用建筑，每增加一层观测一次 工业建筑，按荷载施加阶段来进行观测（2）施工后持续观测，半年后沉降量小于2mm，停止观测第65页/共77页2.7 地基基础的稳定性验

20、算地基基础的稳定性验算l经常承受水平荷载作用的高层和高耸结构经常承受水平荷载作用的高层和高耸结构l位于斜坡上的建筑物位于斜坡上的建筑物l地基中存在倾斜或软弱地层地基中存在倾斜或软弱地层PhPv验算稳定性的工程条件验算稳定性的工程条件第66页/共77页一一 、稳定性验算、稳定性验算圆弧滑动面法滑动稳定安全系数K第67页/共77页二、斜坡上的基础无须验算稳定性的条件二、斜坡上的基础无须验算稳定性的条件要求：要求：条形基础：a 3.5bd/tan 矩形基础：a 2.5bd/tan 条件：坡高h 8m，坡角 45o、a 2.5m,b 3m(1)(2)第68页/共77页u采用桩基础或其他深基础，减少地基

21、总沉降量u对地基进行处理，提高地基承载力和压缩模量u在建筑、结构和施工中采取措施2.8 减轻建筑不均匀沉降危害的措施第69页/共77页一、建筑措施1、建筑物体型力求简单 建筑物体型是指其平面形状与立面轮廓。第70页/共77页2、增强结构的整体刚度（1）控制建筑物基础长高比第71页/共77页2、增强结构的整体刚度（2）合理布置纵横墙第72页/共77页复杂建筑物平面的转折部位；长高比过大的建筑物的适当部位；建筑物的高度(或荷载)差异处；地基土的压缩性或土层构造有明显差异处；建筑结构类型(包括基础)截然不同处；分期建造房屋的交接处。3、设置沉降缝第73页/共77页4、相邻建筑物基础间应有合适的净距5、调整某些设计标高 第74页/共77页1、设置圈梁增强建筑物的整体刚度2、选用合适的结构形式3、减轻建筑物自重 减少墙体重量空心砌块、多孔砌块砖；轻型空间结构、预应力钢筋混凝土结构；轻刚结构等、轻质复合保温板等；减少基础及回填土重量4、减小或调整基底附加压力地下室、基底尺寸5、加强基础刚度二、结构措施第75页/共77页1、遵循先重（高）、后轻（低）的施工程序2、建筑物施工前使地基预先沉降3、注意沉桩、降水等对邻近建筑物的影响4、基坑开挖坑底土的保护三、施工措施第76页/共77页感谢您的观看！第77页/共77页