土力学课件天然地基上浅基础设计.ppt

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1、土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院8 天然地基上浅基础设计学习目标：学习目标：v 通过学习应掌握地基基础的设计原则、了解各类基础特点及埋深选定的原则；v 掌握基础底面积的确定方法，地基承载力确定方法；v 熟练掌握无筋扩展基础、墙下条形基础与柱下单独基础的设计方法。v 了解其它基础的简化设计要点。掌握减轻不均匀沉降的措施。土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院8.1 8.1 概述 概述 本 章 内 容8.2 8.2 浅基础的类型及材料 浅基础的类型及材料8.3 8.3 基础埋置深度的确定 基础

2、埋置深度的确定8.4 8.4 基础底面尺寸的确定 基础底面尺寸的确定8.5 8.5 刚性基础设计 刚性基础设计8.6 8.6 墙下钢筋砼条形基础设计 墙下钢筋砼条形基础设计8.7 8.7 钢筋砼柱下独立基础设计 钢筋砼柱下独立基础设计8.8 8.8 钢筋砼柱下条形基础与十字交叉基础 钢筋砼柱下条形基础与十字交叉基础8.9 8.9 高层建筑筏形基础设计要点 高层建筑筏形基础设计要点8.10 8.10 减小不均匀沉降的措施 减小不均匀沉降的措施土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院8.1 概述地基基础 浅基础 深基础 天然地基 人工地基 天然地基：

3、天然地基：未经加固处理，能直接支承建筑物的地基；未经加固处理，能直接支承建筑物的地基；人工地基：人工地基：若地基土层较软弱，建筑物的荷重又较大，地基的 若地基土层较软弱，建筑物的荷重又较大，地基的承载力和变形都不能满足设计要求时，通过人工加固处理的地基。承载力和变形都不能满足设计要求时，通过人工加固处理的地基。浅基础：浅基础：大多数建筑物基础的埋深不会很大（一般不大于 大多数建筑物基础的埋深不会很大（一般不大于5 5米），米），可以用普通开挖基坑和敞坑排水的方法修建。如条形基础、片筏 可以用普通开挖基坑和敞坑排水的方法修建。如条形基础、片筏基础和箱形（埋深小于等于宽度）等。基础和箱形（埋深小于

4、等于宽度）等。深基础：深基础：如桩基、沉井和地下连续墙等。如桩基、沉井和地下连续墙等。土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院 浅基础定义 浅基础定义:埋入地层深度较浅，施工一般采用敞开挖基坑修 埋入地层深度较浅，施工一般采用敞开挖基坑修筑的基础。筑的基础。浅基础在设计计算时可以忽略基础侧面土体对基础的影响，浅基础在设计计算时可以忽略基础侧面土体对基础的影响，基础结构形式和施工方法也较简单。深基础埋入地层较深，结 基础结构形式和施工方法也较简单。深基础埋入地层较深，结构形式和施工方法较浅基础复杂，在设计计算时需考虑基础侧 构形式和施工方法较浅基础

5、复杂，在设计计算时需考虑基础侧面土体的影响。面土体的影响。浅基础特点 浅基础特点:由于埋深浅，结构形式简单，施工方法简便，造 由于埋深浅，结构形式简单，施工方法简便，造价也较低，因此是建筑物最常用的基础类型。价也较低，因此是建筑物最常用的基础类型。土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院天然地基上浅基础设计的一般步骤为：天然地基上浅基础设计的一般步骤为：选择基础的材料和类型；选择基础的材料和类型；选择基础的埋置深度；选择基础的埋置深度；确定地基承载力设计值；确定地基承载力设计值；确定基础的底面尺寸；确定基础的底面尺寸；进行必要的地基验算 进行必要

6、的地基验算(如变形，稳定性等 如变形，稳定性等)；进行基础的结构和构造设计；进行基础的结构和构造设计；绘制基础施工图。绘制基础施工图。土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院地基基础设计应符合下列规定：地基基础设计应符合下列规定：所有建筑物的地基均应满足承载力计算的有关规定；所有建筑物的地基均应满足承载力计算的有关规定；甲、乙级建筑物，均应验算地基变形；甲、乙级建筑物，均应验算地基变形；丙级建筑物可不作变形验算。丙级建筑物可不作变形验算。对经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙等，以 对经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙等，以

7、及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物，尚应验算其稳定 及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物，尚应验算其稳定性；性；当地下水埋藏较浅，存在地下室上浮问题时，尚应进行抗浮验 当地下水埋藏较浅，存在地下室上浮问题时，尚应进行抗浮验算；算；所有建筑的基础设计应满足相应的 所有建筑的基础设计应满足相应的 钢筋混凝土设计规范 钢筋混凝土设计规范 及 及 砌体结构设计规范 砌体结构设计规范 等要求，保证基础有足够的强度、刚度和 等要求，保证基础有足够的强度、刚度和耐久性。耐久性。土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院8.2 浅基础的类型及材料8.2.

8、1 无筋扩展基础 土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院(1)(1)砖基础 砖基础砖基础具有一定的抗压强度，但抗拉和抗剪强度较低，砖基础所用材 砖基础具有一定的抗压强度，但抗拉和抗剪强度较低，砖基础所用材料的最低强度等级按 料的最低强度等级按 砌体结构设计规范 砌体结构设计规范 规定，不得低于规范要求。规定，不得低于规范要求。砖基础具有取材容易、价格便宜、施工简单等特点，因此应用广泛。砖基础具有取材容易、价格便宜、施工简单等特点，因此应用广泛。砖基底面以下一般做 砖基底面以下一般做10cm 10cm垫层，其剖面通常做成台阶式，俗称大放脚，垫层，

9、其剖面通常做成台阶式，俗称大放脚，常用形式有 常用形式有“二一间隔收 二一间隔收”和 和“两皮一收 两皮一收”如图 如图：土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院砖基础砌筑工艺标准 砖基础砌筑工艺标准（601-1996 601-1996）土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院(2)(2)毛石基础 毛石基础毛石是指未经加工凿平的 毛石是指未经加工凿平的石材，毛石基础应选用未 石材，毛石基础应选用未经风化的硬质岩石砌筑而 经风化的硬质岩石砌筑而成。毛石和砂浆的强度等 成。毛石和砂浆的强度等级应符合规范

10、要求。毛石 级应符合规范要求。毛石基础剖面形状有阶梯形和 基础剖面形状有阶梯形和梯形。每阶高度一般为 梯形。每阶高度一般为300 300 400mm 400mm，块石应竖，块石应竖砌、错缝，缝内砂浆应饱 砌、错缝，缝内砂浆应饱满，如图 满，如图：土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院(3)(3)三合土基础 三合土基础三合土基础是由石灰、砂和骨料 三合土基础是由石灰、砂和骨料(碎石、碎砖或矿渣等 碎石、碎砖或矿渣等)按体积比 按体积比1:2:4 1:2:4 1:3:6 1:3:6配成，加人适量水 配成，加人适量水拌和均匀后铺人槽内，每层虚铺 拌和

11、均匀后铺人槽内，每层虚铺约 约220mm 220mm，夯至，夯至150mm 150mm，分，分层夯实而成。三合土基础在我国 层夯实而成。三合土基础在我国南方地区常用，一般用于地下水 南方地区常用，一般用于地下水位较低的四层及四层以下民用建 位较低的四层及四层以下民用建筑。其厚度不小于 筑。其厚度不小于300mm 300mm，宽，宽度不小于 度不小于700mm 700mm，如图：，如图：土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院(4)(4)灰土基础 灰土基础灰土是用石灰和土料配制而成。石灰和土料的体积比一般为 灰土是用石灰和土料配制而成。石灰和土料的

12、体积比一般为3 3：7 7或 或2 2：8 8，加适量水拌匀，然后铺人基槽内分层夯实，方法与三合土基本相同。加适量水拌匀，然后铺人基槽内分层夯实，方法与三合土基本相同。问题：问题：既然石灰不耐水，为什么由它配置的灰土或三合土却可以用于 既然石灰不耐水，为什么由它配置的灰土或三合土却可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位 基础的垫层、道路的基层等潮湿部位？解答：解答：石灰是氧化钙（生石灰）和氢氧化钙（消石灰）的统称。不论生石灰、石灰是氧化钙（生石灰）和氢氧化钙（消石灰）的统称。不论生石灰、消石灰，水化后和土壤中的二氧化硅或三氧化二铝以及三氧化二铁等物质结合，消石灰，水化后和土壤中的二氧化硅或三

13、氧化二铝以及三氧化二铁等物质结合，即可生成胶结体的硅酸钙、铝酸钙以及铁酸钙，将土壤胶结起来，使灰土有较 即可生成胶结体的硅酸钙、铝酸钙以及铁酸钙，将土壤胶结起来，使灰土有较高的强度和抗水性。灰土逐渐硬化，增加了土壤颗粒间的附着强度。高的强度和抗水性。灰土逐渐硬化，增加了土壤颗粒间的附着强度。土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院问题：既然石灰不耐水，为什么由它配置的灰土或三合土却可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位？解答：石灰是氧化钙（生石灰）和氢氧化钙（消石灰）的统称。不论生石灰、消石灰，水化后和土壤中的二氧化硅或三氧化二铝以及三氧化二铁

14、等物质结合，即可生成胶结体的硅酸钙、铝酸钙以及铁酸钙，将土壤胶结起来，使灰土有较高的强度和抗水性。灰土逐渐硬化，增加了土壤颗粒间的附着强度。土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院(5)(5)混凝土和毛石混凝土基础 混凝土和毛石混凝土基础混凝土基础的抗压强度、耐久性、抗冻性都较好，当荷载较大或位于地下 混凝土基础的抗压强度、耐久性、抗冻性都较好，当荷载较大或位于地下水位以下时，常采用混凝土基础，混凝土强度等级一般为 水位以下时，常采用混凝土基础，混凝土强度等级一般为CI5 CI5。为了节约水。为了节约水泥用量，降低造价，可在混凝土内渗入 泥用量，

15、降低造价，可在混凝土内渗入25 25 30 30的毛石，做成毛石混凝 的毛石，做成毛石混凝土基础。渗入的毛石尺寸不应大于 土基础。渗入的毛石尺寸不应大于300mm 300mm，且应冲洗干净。如下图：，且应冲洗干净。如下图：毛石土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院8.2.2 钢筋混凝土扩展基础 钢筋扩展基础 钢筋扩展基础 墙下钢筋混凝土 墙下钢筋混凝土条形基础 条形基础，墙下钢筋混凝土条形基础一般做，墙下钢筋混凝土条形基础一般做成无肋式 成无肋式，若地基土质不均匀也可做成有肋式。，若地基土质不均匀也可做成有肋式。柱（墙）下钢筋混凝土 柱（墙）下

16、钢筋混凝土独立基础 独立基础，现浇可做成阶梯形或锥形，现浇可做成阶梯形或锥形，预制一般做成杯形。预制一般做成杯形。独立基础 独立基础 条形基础 条形基础土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院 筏形基础可分为平板式和梁板式两类。底面积更大，能满足较软弱地基的承载力要求，不均匀沉降也因而减少。8.2.4 高层结构筏形（片筏）基础平板式 平板式 梁板式 梁板式 梁板式 梁板式 土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院

17、问题：条形基础和筏形基础的区别 解答：条形基础和阀形基础完全不同。顾名思义，条形基础的形式是条形的，如果横竖两个方向都有条形基础，我们就会看到基础呈一格一格的形状，多用于上部荷载不是很大，地质条件又比较好，没有地下室的建筑物。筏形基础又称筏板基础，俗称“大底板”，整片基础是一块钢筋混凝土筏板，多用于高层建筑，有地下室的建筑物。土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院8.2.3 柱下钢筋混凝土条形基础和十字交叉基础 柱下钢筋混凝土条形基础可以是单向将同一排的柱基础连通设置成条形，也可在柱网下纵横两方向设置，形成柱下十字交叉基础。基础的整体刚度大，可

18、调整地基变形，减小不均匀沉降，而且施工方便。柱下钢筋混凝土条形基础 柱下钢筋混凝土条形基础 柱下柱下十字交叉基础 柱下柱下十字交叉基础 土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院8.2.5 岩石锚杆基础 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。锚杆基础图：锚杆基础图：d d1 1 锚杆孔直径 锚杆孔直径l l 锚杆的有效锚固长度 锚杆的有效锚固长度d d 锚杆直径 锚杆直径土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院8.2.6 其他基础形式箱形基础，用于高层建

19、筑物壳体基础，用于高耸建筑物箱形基础 箱形基础 壳体基础 壳体基础土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院8.3 基础埋置深度的确定 从室外地面标高到基础 从室外地面标高到基础底面的距离称为基础的 底面的距离称为基础的埋置深度 埋置深度。基本原则 基本原则：满足地基稳定和变形要 满足地基稳定和变形要求的前提下，基础应尽 求的前提下，基础应尽量浅埋。量浅埋。基础的最小埋置深度 土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学

20、院8.3.1 工程地质条件 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，有承压水时，防止承压 费用大，有承压水时，防止承压水顶破基底。水顶破基底。h h w wh hw w;位于稳定边坡之上的拟建工程，要保证地基有足够的稳定性。对于坡 位于稳定边坡之上的拟建工程，要保证地基有足够的稳定性。对于坡高 高H8m H8m，坡角，坡角45 45，且，且b3m b3m，a2.5m a2.5m时，如果基础埋深符合 时，如果基础埋深符合下列条件，则可以认为已满足稳定要求：下列条件，则可以认为已满足稳定要求：条形基础 矩形基础 土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大

21、学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院8.3.2 建筑物条件8.3.3 作用在地基上荷载的大小和性质 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 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 小于建筑物高度的1/15 1/15。地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便于维修。地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便于维修。荷载 承受较大水平荷载的基础 承受较大水平荷载的基础，必须加大埋深，必须加大埋深 承受上拔力的基础 承受上拔力的基础，也要求有较大的埋深，也要求有较大的埋深 承受振动荷载的基础 承受振动荷载的基础，不选易液化的土层作为持力层，不

22、选易液化的土层作为持力层 土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院8.3.4 相邻建筑物的基础埋深 如上述要求不能满足时，应采取分段施工，设临时加固支撑、如上述要求不能满足时，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，必要时应进行专门的基坑开挖 打板桩、地下连续墙等施工措，必要时应进行专门的基坑开挖设计，或对原有建筑物地基进行加固。设计，或对原有建筑物地基进行加固。土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院按冻胀要求确定基础最小埋深 按冻胀要求确定基础最小埋深dminzdhmax8.

23、3.5 地基土冻胀和融陷的影响 z0标准冻深（观测平均值）zd设计冻深hmax允许最大残留冻深h、z实测冻土厚度与地表冻胀量冻深影响系数（土类、冻胀性、环境）土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院8.3.6 地基承载力特征值修正 a a 修正后的地基承载力特征值 修正后的地基承载力特征值(地基承载力设计值 地基承载力设计值)；kPa kPa ak ak 地基承载力特征值；地基承载力特征值；kPa kPa b b、d d 基础宽度和埋深的地基承载力修正系数；基础宽度和埋深的地基承载力修正系数；(P107(P107表 表2-20)2-20)基础底面

24、以下土的重度 基础底面以下土的重度;kN/m;kN/m3 3 m m 基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度；基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度；d d 基础埋置深度（基础埋置深度（m m），小于），小于0.5m 0.5m按 按0.5m 0.5m考虑一般自室外地面 考虑一般自室外地面 标高算起。标高算起。b b 基础底面宽度（基础底面宽度（m m），），当基宽小于 当基宽小于3m 3m按 按3m 3m考虑，大于 考虑，大于6m 6m按 按 6m 6m考虑；考虑；土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院8.3.7 根据土

25、的强度理论公式确定承载力特征值 a a 地基承载力设计值；地基承载力设计值；M Mb b、M Md d、M Mc c 承载力系数，由 承载力系数，由 k k 查表 查表(P128(P128表 表5-6)5-6)；基础底面以下土的重度；基础底面以下土的重度；m m 基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度；基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度；d d 基础埋置深度（基础埋置深度（m m），），一般自室外地面标高算起 一般自室外地面标高算起；b b 基础底面宽度（基础底面宽度（m m），），当基宽小于 当基宽小于3m 3m按 按3m 3m考虑，大于 考虑，大于6m 6m按

26、按 6m 6m考虑；考虑；c ck k 基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力。基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力。土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院8.4 基础底面尺寸的确定8.4.1 初步确定基底尺寸 8.4.1.1 轴心荷载作用 土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院v 矩形基础：取l/b=n(1.52.0)l=nbv 方形基础：l=bv 条形基础：取 l=1m 或一个开间为计算单元因为 因为 a a的修正与 的修正与b b有关 有关,所以基 所以基础底面尺寸的确定需用试算法。础底面尺寸的确定

27、需用试算法。土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院轴心荷载下基础底面积确定步骤（试算法）：轴心荷载下基础底面积确定步骤（试算法）：1.假定基础底宽b3m进行承载力修正，初步确定承载力特征值；2.根据fa确定基底面积A；3.取l/b=1.52.0l=nb A=lb4.若b 3m,则假设成立,若 若B B 3m,3m,假设不成立 假设不成立,继续 继续“试算 试算”将算出的B带入1中，对a进行修正，再根据2求解A1，最终确定基础底面尺寸！土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院土力学与地基基础 土力学

28、与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院8.4.1.2 偏心荷栽作用 偏心荷载作用下基础底面尺寸 偏心荷载作用下基础底面尺寸的确定同样需用试算法。的确定同样需用试算法。土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院偏心荷载下基础底面积确定步骤（试算法）：偏心荷载下基础底面积确定步骤（试算法）：1.1.假定基础底宽 假定基础底宽b b3m 3m进行承载力修正，初步确定承载力 进行承载力修正，初步确定承载力特征值；特征值；2.2.按中心受压估算基底面积 按中心受压估算基底面积A A0 0，考虑偏心影响将 考虑偏心影响将A A0 0扩

29、大 扩大 10%40%10%40%；3.3.承载力验算：取 承载力验算：取l/b l/b=n=n(1.52.0)(1.52.0)土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院如图所示，某柱地基为均质粘性土层，重度 如图所示，某柱地基为均质粘性土层，重度=17.5kN=17.5kN m m3 3，孔隙比，孔隙比e=0.75 e=0.75，液性指数，液性指数I IL L=0.80=0.80，已确定其地基承载力特征值为，已确定其地基承载力特征值为 ak ak=220kP=220kPa a。柱截面为。柱截面为300mm 300mm 400mm 400mm，F

30、Fk k=700kN=700kN、M Mk k=80kN=80kN m m，水平荷载，水平荷载V Vk k=13kN=13kN。基础埋深从设计地面。基础埋深从设计地面(0.000)0.000)起算为 起算为1.3m 1.3m。试确定柱下独立基础的底面尺寸。试确定柱下独立基础的底面尺寸。解：1.求修正后的地基承载力特征值a(先假设b3m)因为粘性土e=0.75，IL=0.80查P107表5-7可得d=1.6则持力层承载力a为 2.初步选择基础底面积计算基础和回填土所受重力Gk的基础埋深采用平均埋深d，即 土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院基础

31、底面积酌按10增大，即 3.验算持力层的地基承载力 基础及回填土所受重力Gk为 偏心距 属于小偏心 该柱下独立基础的尺寸为2.4m 1.6m。土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院8.4.1.3 带壁柱的条形基础底面尺寸的确定带壁拄墙基础计算单元 带壁拄墙基础计算单元 土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院F pdzpcz软土Es1Es2注意：注意：下卧层承载力 下卧层承载力 az az 只做深度修正 只做深度修正8.4.2 验算地基软弱下卧层承载力由 由P174 P174表 表4-5 4-5查

32、得 查得 土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院例题：例题：某轴心受压柱基础，上部结构传来轴向力标准值 某轴心受压柱基础，上部结构传来轴向力标准值F Fk k=700kN=700kN，地基及基础，地基及基础资料见图，试确定基础底面积并验算下卧层承载力。资料见图，试确定基础底面积并验算下卧层承载力。解 解：1.1.持力层的地基承载力修正 持力层的地基承载力修正(先假设 先假设b3m)b3m)粉质粘性土，查 粉质粘性土，查P130 P130表 表5-7 5-7可得 可得 d d=1.0,=1.0,则持力层承载力 则持力层承载力 a a为 为 2.2

33、.初步选择基础底面积 初步选择基础底面积土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院3.3.验算 验算软弱下卧层的地基承载力 软弱下卧层的地基承载力属于小偏心 属于小偏心 下卧层顶面处 下卧层顶面处自重压力 自重压力 p pcz cz：p pcz cz=16=16 1.5+18 1.5+18 2=60 2=60 kPa kPa 软弱下卧层地基承载力修正 软弱下卧层地基承载力修正(只进行深度 只进行深度修正 修正)：淤泥质粘土，查 淤泥质粘土，查P107 P107表 表2-20 2-20可得 可得 d d=1.0=1.0 下卧层顶面处 下卧层顶面处附加

34、压力 附加压力 p pz z：土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院该柱下独立基础的尺寸为2.2m 2.2m，且软弱下卧层满足承载力的要求。由P174表4-5查得=25下卧层下卧层承载力验算：土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院8.5 刚性基础设计 刚性基础除应满足承载力要求外，基础底面宽度还应符合：tan基础台阶宽高比=b2/H0 土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土

35、木建筑工程学院p177 p177表 表4-6 4-6刚性基础台阶宽高比的允许值 刚性基础台阶宽高比的允许值 土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院例题：某住宅楼承重墙厚240mm，上部结构传来荷载Fk=190kNm，地基承载力特征值为a=175kPa地下水位在地表下0.8m，试设计此承重墙下无筋扩展基础。解 解：1.1.确定基底宽度 确定基底宽度b b（为便于施工，基础宜建在地下水位以上，初选基础埋（为便于施工，基础宜建在地下水位以上，初选基础埋深 深d=0.8m d=0.8m），则），则 取b=1.2m=1200mm 2.选择基础材料，并确定

36、基础剖面尺寸 方案I：采用MUl0砖和M5砂浆，砌“二一间隔收”砖基础。每层台阶宽度b1=60mm，基础下做100mm厚C15素混凝土垫层，砖基础所需台阶 砖基础所需台阶数为：数为：基础高度 基础高度 H H0 0=120=120 4+60 4+60 4=720mm 4=720mm 土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院基坑最小开挖深度 基坑最小开挖深度=720+100+100=720+100+100（基础顶面至地面的最小高度）（基础顶面至地面的最小高度）=920mm=920mm 800mm 800mm 方案：基础由两种材料叠合而成，下层采用C

37、15素混凝土，厚300mm，其上仍采用“二一间隔收”砖基础。每层台阶宽度b1=60mm，基础下做100mm厚C15素混凝土垫层，查P177表8-8，C15素混凝土台阶宽高比的允许值:b2/H0=1.0，所以混凝土垫层收进宽度b2为300mm砖基础所需台阶数为：砖基础所需台阶数为：基础高度 基础高度 H H0 0=120=120 2+60 2+60 1+300=600mm 1+300=600mm 基础顶面至地表距离假定为200mm，则基础埋深d=0.8m，与初设条件相符，方案比较合理。(3)(3)绘制基础剖面图 绘制基础剖面图 基础剖面形 基础剖面形状及尺寸如图所示。状及尺寸如图所示。土力学与地

38、基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院8.6 墙下钢筋混凝土条形基础设计 8.6.1 构造要求(1)(1)锥形基础边缘高度 锥形基础边缘高度200mm 200mm，阶梯形基础每阶高度，阶梯形基础每阶高度=300=300 500mm 500mm；(2)(2)垫层厚度 垫层厚度 70mm 70mm，混凝土强度等级，混凝土强度等级C10 C10，两端各宽出基础边缘，两端各宽出基础边缘50mm 50mm；(3)(3)基础底板受力钢筋直径 基础底板受力钢筋直径 10mm 10mm，100mm 100mm间距 间距200mm 200mm，基础纵向分布，基础纵向分布钢

39、筋直径 钢筋直径 8mm 8mm，间距，间距 300mm 300mm，每延米分布钢筋面积应，每延米分布钢筋面积应 受力钢筋面积 受力钢筋面积1/10 1/10。有垫层时钢筋保护层厚度 有垫层时钢筋保护层厚度 40mm 40mm，无垫层时，无垫层时 70mm 70mm；(4)(4)混凝土强度等级不应低于 混凝土强度等级不应低于C20 C20；(5)(5)当基础宽度 当基础宽度 2.5m 2.5m时，底板受力钢筋长度取宽度的 时，底板受力钢筋长度取宽度的0.9 0.9倍，并宜交错布置；倍，并宜交错布置；(6)(6)基础底板在 基础底板在T T形及十字形交接处，底板横向受力筋仅沿一个主要受力方向通

40、形及十字形交接处，底板横向受力筋仅沿一个主要受力方向通 长布置，另一方向的横向受力钢筋可布置到主要受力方向底板宽度的 长布置，另一方向的横向受力钢筋可布置到主要受力方向底板宽度的1/4 1/4处在拐角 处在拐角处，底板横向受力钢筋应沿两个方向布置；处，底板横向受力钢筋应沿两个方向布置；(7)(7)在墙下条形基础相交处，不应重复计入基础面积。在墙下条形基础相交处，不应重复计入基础面积。土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院8.6.2 基础底板计算 8.6.2.

41、1 轴心荷载作用时(1)地基净反力计算(2)最大内力设计值(取墙边截面)a a土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院(3)基础底板厚度 a a一般取 一般取hb/8 hb/8，采用试算法，进行抗剪，采用试算法，进行抗剪强度验算，强度验算，V0.7 V0.7 hs hs t tL L h h0 0 hs hs 受剪承载力截面高度影响系数；受剪承载力截面高度影响系数；L L 一般沿长度方向取单位长度 一般沿长度方向取单位长度1m 1m；h h0 0 800mm,800mm,取 取800mm,800mm,则 则 hs hs=1=1；当；当h h0 0

42、 2000mm,2000mm,取 取2000 2000，中间值，中间值代入计算即可。代入计算即可。h h0 0 基础底板有效高度，当设垫层时，基础底板有效高度，当设垫层时，h h0 0=h-40-=h-40-/2/2；不设垫层时，；不设垫层时，h h0 0=h-=h-70-70-/2,(40/2,(40、70)70)为保护层厚度。为保护层厚度。t t 混凝土轴心抗拉强度设计值 混凝土轴心抗拉强度设计值土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院(3)基础底板厚度 a a一般工程基础大多 一般工程基础大多h h0 0 800mm 800mm，所，所以可

43、 以可 hs hs=1=1，且，且L L为单位长度，所以：为单位长度，所以：V0.7 V0.7 hs hs t tLh Lh0 0V0.7 V0.7 t th h0 0即：即：(4)基础底板配筋 由此看出，由此看出，h h0 0 800mm 800mm可不用试 可不用试算法，直接套左侧 算法，直接套左侧公式即可求出 公式即可求出h h0 0，但是，当 但是，当h h0 0 800mm 800mm时，仍用 时，仍用试算法。试算法。基础底板厚度的最后取值，应以50mm为模数确定。土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院例题：例题：试设计某 试设计某3

44、70mm 370mm墙下钢筋混凝土条形基础。上部结构传来轴心 墙下钢筋混凝土条形基础。上部结构传来轴心荷载效应组合标准值 荷载效应组合标准值F Fk k=300kN/m=300kN/m（主要为永久荷载），基础埋置深度（主要为永久荷载），基础埋置深度d=1.3m d=1.3m（从室外地面算起），室内外高差为（从室外地面算起），室内外高差为0.3m(0.3m(室内高 室内高)，地基承载，地基承载力特征值 力特征值 ak ak=150kPa,=150kPa,b b=1.0,=1.0,d d=1.1=1.1，1 1=18kN/m=18kN/m3 3，混凝土强度等级，混凝土强度等级C25 C25，t t

45、=1.27N/mm=1.27N/mm2 2,采用 采用HPB235 HPB235级钢筋，级钢筋，y y=210N/mm=210N/mm2 2。（配筋。（配筋计算时只需要计算出钢筋的总横截面积）计算时只需要计算出钢筋的总横截面积）解：解：(1)(1)确定基底平面尺寸：确定基底平面尺寸：基础平均埋深 基础平均埋深d=0.5(d d=0.5(d1 1+d+d2 2)=0.5(1.3+1.3+0.3)=1.45m)=0.5(1.3+1.3+0.3)=1.45m假设 假设b b 3m 3m，对地基承载力进行修正，对地基承载力进行修正取 取b=2.2m=2200mm b=2.2m=2200mm土力学与地基

46、基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院(2)(2)确定基础高度，取单位长度计算 确定基础高度，取单位长度计算地基净反力：地基净反力：墙脚处截面剪力：墙脚处截面剪力：基础有效高度：基础有效高度：取 取h=250mm h=250mm，设，设100mm 100mm厚 厚C10 C10素混凝土垫层，素混凝土垫层，h h0 0=250-=250-40=210mm 40=210mm 189.48mm 189.48mm。（1.35 1.35：永久荷载分项系数）：永久荷载分项系数）土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院墙脚

47、处截面弯矩 墙脚处截面弯矩(3)(3)确定基础底板配筋 确定基础底板配筋基底受力钢筋 基底受力钢筋土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院8.6.2.2 偏心荷载作用时(1)(1)地基净反力偏心距 地基净反力偏心距(2)(2)地基净反力 地基净反力(3)(3)最大内力设计值 最大内力设计值(4)(4)基础底板厚度及基础配筋计算原理同前 基础底板厚度及基础配筋计算原理同前 土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院8.7 钢筋混凝土柱下独立基础设计(1)(1)钢筋混凝土独立基础应符合墙下钢筋混凝土条形基

48、础构造 钢筋混凝土独立基础应符合墙下钢筋混凝土条形基础构造 要求中的 要求中的(1)(1)(4)(4)条规定。条规定。(2)(2)当柱下钢筋混凝土独立基础的边长大于 当柱下钢筋混凝土独立基础的边长大于2.5m 2.5m时，底板受力 时，底板受力 钢筋的长也可取边长的 钢筋的长也可取边长的0.9 0.9倍，并交错布置。倍，并交错布置。(3)(3)现浇柱基础：其插筋的数量、直径以及钢筋种类应与柱内 现浇柱基础：其插筋的数量、直径以及钢筋种类应与柱内 纵向受力钢筋相同。插筋的锚固长度应符合现行 纵向受力钢筋相同。插筋的锚固长度应符合现行 钢筋混 钢筋混 凝土结构设计规范 凝土结构设计规范 要求。要求

49、。(4)(4)预制钢筋混凝土柱与杯口基础的连接，应符合规范列要求。预制钢筋混凝土柱与杯口基础的连接，应符合规范列要求。8.7.1 构造要求 土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院8.7.2 轴心荷载作用下独立基础设计 基础冲切破坏 基础冲切破坏 t t 混凝土抗拉强度设计值，混凝土抗拉强度设计值，kPa kPa；hp hp 受冲切承载力截面高度影响系数 受冲切承载力截面高

50、度影响系数;b bm m 冲切破坏锥体最不利一侧 冲切破坏锥体最不利一侧计算 计算长度；长度；A A2 2 冲切 冲切破坏面 破坏面在基础底面上的投影面积，在基础底面上的投影面积，m m2 2 F F 基础受冲切承载力设计值，基础受冲切承载力设计值，F F=p=pj j A Al l，kN kN；p pj j 地基净反力设计值，地基净反力设计值，kPa kPa；A Al l 冲切力作用面积，冲切力作用面积，m m2 2；8.7.2.1 基础高度确定 土力学与地基基础 土力学与地基基础开封大学 开封大学 土木建筑工程学院 土木建筑工程学院a am m 冲切破坏锥体最不利一侧计算长度；冲切破坏锥体