浅基础.ppt

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第2章浅基础,本章主要内容浅基础类型、基础埋深的确定、地基承载力确定、基底尺寸确定、减轻不均匀沉降的措施要求1、掌握基础设计原则2、无筋扩展基础设计及扩展基础设计方法3、基础埋深及地基承载力确定4、减轻不均匀沉降危害的措施,2.1概述,2.1.1浅基础的设计内容与步骤2.1.2浅基础设计方法2.1.3地基基础设计的原则,优先选用：

天然地基上浅基础,强度问题,变形问题,地基中的应力状态,上部结构荷载,（自重应力附加应力）,地基基础示意图,2.1.1地基基础设计的基本内容与步骤,地基基础设计,地基计算,基础设计,控制地基的变形：

正常使用极限状态,地基的稳定性验算：

斜坡，高耸结构,基础结构的强度刚度耐久性,防止地基强度破坏：

承载力极限状态,建筑物的型式与功能上部结构荷载资料,场地勘察与室内试验资料,场地施工技术条件,基础型式方案比较,拟定基础型式及平面布置,确定基础埋深,必要时的验算（软弱下卧层强度、变形稳定、抗滑验算等）,确定地基承载力,确定基底平面尺寸,计算地基承受荷载,基础结构设计（基础剖面尺寸、配筋）,编制施工说明、绘施工图,计算地基净反力,不满足,设计步骤,基底压力,附加应力,地基沉降变形,基底反力,基础结构的外荷载,上部结构的自重及各种荷载都是通过基础传到地基中的。

上部结构,基础,地基,建筑物设计,2.1.2浅基础设计方法,常规设计法将地基、基础、上部结构三者分离，分别对三者进行计算。

优缺点：

计算简单（不考虑三者共同作用）；满足静力平衡条件；忽略三者受荷后变形的连续性；不经济、不合理。

适用条件：

沉降较小或较均匀；基础刚度大。

1.地基基础设计等级,设计等级分为甲、乙、丙三个等级；设计等级划分原则：

1）地基复杂程度2）建筑物规模和功能特征3）由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响建筑物正常使用的程度。

2.1.3地基基础设计原则,地基基础设计等级,建筑地基基础设计规范GB50007-2002,2.地基计算的要求,3.荷载取值的规定荷载取值原则遵循以概率理论为指导的极限状态设计方法该原则特点：

（1）建立结构可靠度与结构极限状态方程；

（2）充分考虑各有关影响因素的客观差异性；（3）设计计算工作量大，地基基础设计有些参数因统计资料不足，很大程度凭经验确定。

正常使用极限状态对于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定值，如影响建筑物正常使用或外观的地基变形承载能力极限状态对于结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载大变形，如地基失稳而破坏。

承载力极限状态,正常使用极限状态,基本组合简化基本组合,标准组合准永久组合,永久荷载效应控制的基本组合值取标准组合值的1.35倍,S=1.35SK,按组成基础的材料分类,砖基础;毛石基础;混凝土基础;毛石混凝土基础;灰土基础;三合土基础;钢筋混凝土基础。

其中砖基础，毛石基础，混凝土基础，毛石混凝土基础，灰土基础，三合土基础，都只适合于建造无筋扩展基础。

钢筋混凝土基础适合扩展基础等更多的型式。

2.2浅基础的类型,按基础外形和结构型式分类,按基础结构和受力特点分类（规范分类法）,按基础外形和结构型式分类,单独基础（独立基础）柱下单独基础（柱基础的最经济型式：

有无筋和配筋两种）,条形基础,墙下条形基础（墙基础的最经济型式：

有无筋和配筋两种，设于砖墙或剪力墙下）,柱下条形基础（钢筋混凝土基础）,十字交叉条形基础（钢筋混凝土基础）,筏板基础（钢筋混凝土基础）箱形基础（钢筋混凝土基础）,1.无筋扩展基础（刚性基础）特点：

（1）砖、石、灰土、素混凝土等材料抗拉强度很低

（2）有基础台阶宽高比（刚性角）要求适用条件：

多层民用建筑和轻型厂房,按基础结构和受力特点分类（规范分类法）,柱下单独基础墙下条形基础,2.扩展基础（柔性基础）特点

（1）钢筋混凝土材料

（2）要满足抗弯、抗剪和抗冲切等结构要求适用条件：

宽基浅埋,如果柱子的荷载较大而土层的承载能力又较低，做单独基础需要很大的面积，在这种情况也可采用柱下条形基础，甚至柱下的交叉梁基础。

相反当建筑物较轻，作用于墙上的荷载不大，基础又需要做在较深处的好土层上时，做条形基础可能不经济，这时可以在墙下加一根过梁，将过梁支在单独基础上，称为墙下单独基础。

矩形联合基础梯形联合基础连梁式联合基础,3.联合基础,特点：

调整相邻两柱沉降差、防止两柱相向倾斜适用条件：

两柱设立独立基础时，其中一柱受限；两柱间距较小而基底面积不足或荷载偏心过大等。

4.柱下条形基础,

（1）单向条形基础：

在同一轴线（或同一方向）上若干个单独基础联合组成的长条形连续基础。

（2）十字交叉条形基础：

在柱网下纵横两个方向用条形基础连接组合而成。

特点：

抗弯刚度大，具有调整不均匀沉降的能力。

适用条件：

地基较软，分布不均；基底面积受相邻建筑物或设备基础的限制无法扩展时；柱荷载差异大，以致基底面积扩大使其彼此接近或相碰时。

5.筏形基础,筏形基础是指在建筑物的所有柱墙下面用钢筋混凝土做一块连续的整片基础，也称筏板基础，俗称“满堂红基础”。

平板式梁板式,特点：

基底面积大。

整体性好，调整不均匀沉降能力强，抗震性好适用条件：

“硬壳层持力层，较均匀软弱地基上6层及其以下承重横墙密集的民用建筑。

筏板基础（a）、（b）平板式；（c）、（d）梁板式,6.箱形基础,箱形基础是筏形基础的进一步发展，它是由顶板、若干纵横墙和底板所组成的整体结构，如同一只埋在土中的刚性密闭的箱子。

特点：

显著减少基底压力，降低基础沉降，抗震性能好钢筋水泥用量较大，工期长，造价高，基坑施工及护壁，对周围环境影响适用条件：

高层建筑,7.特种基础,

（1）壳体基础由正圆锥形及其组织形式构成的壳体基础，一般用于筒形的独立构筑物（如烟囱、水塔、料仓、中小型高炉等）的基础。

（2）岩层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。

壳体基础,岩层锚杆基础,常见浅基础特点总结,单独基础柱下条形基础筏形和箱形基础,基底面积越来越大、对上部结构荷载的扩散作用越来越强,在相同的上部结构荷载作用下，基底压力和基底附加压力越来越小，刚度越来越大，可以适应更软弱的地基，可以减小地基的沉降变形,在相同的地基条件下，可以承受更大的上部结构荷载作用,设计计算方法越来越复杂，一般情况下工程造价越来越高,2.3基础埋置深度的选择持力层选择,1.基础埋深的概念基础埋置深度是指基础底面至设计地面的距离。

2.确定基础埋深的意义：

选择了基础埋置深度就选择了地基持力层。

3.确定基础埋深的原则：

1）在满足地基稳定和变形要求的前提下，基础尽量浅埋2）当上层土强度大于下层土时，宜采用上层为持力层。

3）高层建筑应有足够的埋深来保持其稳定性。

4）除岩石地基外，基础埋深不宜小于0.5m。

基础埋深和尺寸,4.基础埋深基本要求：

1）D大于50cm：

表土扰动，植物，冻融，冲蚀2）基础顶面距离表土大于10cm：

保护作用3）桥基要求在冲刷深度以下,5.基础埋深d的取值,1）一般至室外标高算起；2）在填方整平地区，可至填土地面标高算起。

但填土在上部结构施工完成以后，应从天然地面标高算起；3）对于地下室，如采用箱形或筏形基础时，至室外标高算起；当采用独立基础或条形基础时，应从室内地面标高算起。

注：

天然地面设计地面室外标高室内标高,2.3.1建筑结构条件与场地环境条件,

（一）考虑建筑物地下空间的使用功能要求,基础埋深的影响因素,2、电梯缓冲坑：

自地面向下至少1.4m,1、有地下室或半地下室的建筑，其埋深必须结合地下部分设计标高选定。

地下管道应在基底以上，便于维修。

F,

（二）考虑建筑物的高度和荷载大小的影响,承载力变形,高层建筑基础,筏形基础和箱形基础,1/15,1/181/20,桩箱或桩筏基础,（不计桩长）,输电塔基础要求较大的埋深提供足够的抗拔阻力,以上规定不包括岩石地基，岩石地基上的高层主要考虑抗滑要求,（三）考虑相邻建筑物的影响如果与邻近建筑物的距离很近时，为保证相邻原有建筑物的安全和正常使用。

基础理设深度宜浅于或等于相邻建筑物的埋置深度。

如果基础深于原有建筑物基础时，要使二基础之间保持一定距离，其净距L一般为相邻两基础底面高差H的12倍。

以免开挖基坑时，坑壁塌落，影响原有建筑物地基的稳定。

如不能满足这一要求时，应采取施工措施，如分段施工、设临时加固支撑或板桩支撑等。

（四）基础埋深不同时

（1）主楼与裙房高度不同,分期施工设置后浇带

（2）台阶式相连重要设备的基础需加大埋深地下室与非地下室交界处的基础山坡上的房屋,三基础埋深和尺寸,台北国际金融中心,只有低层房屋可用,否则处理,尽量浅埋若h1太小就为II,h14m桩基或处理,软土（很深）,好土,软土,软土,好土,IIIIIIIV,h1,基础埋深和尺寸,h1,基础条件由其它条件确定时，尽可能浅埋,2.3.2工程地质条件,1）根据荷载的大小和性质给基础选择可靠的持力层,2.3.2工程地质条件,2）置于边坡上的基础,=3.5条形基础=2.5矩形基础,2.3.3水文地质条件,地下水的埋藏条件1）尽量考虑将基础置于地下水位以上。

2）埋在地下水位以下时，考虑:

基坑排水、坑壁围护、保护地基土不受扰动出现涌土、流砂的可能性；地下室防渗；轻型结构物上浮托力；地下水浮托力基础底板的内力3）承压含水层的地基，控制基坑开挖深度，防止基坑隆起开裂,向下的土压力,向上的承压水压力,一般取0.70.9。

2.3.4地基冻融条件,季节性冻土：

是冬季冻结、天暖解冻，每年冻融交替一次的土层，在我国北方地区分布广泛。

多年性冻土：

指连续保持冻结状态三年以上的土层，其性质较复杂，属特殊土地基，另见专著。

1.冻土分类,冻胀：

冻胀力，地面隆起融陷：

强度降低，建筑物下陷,建筑物开裂损坏,不均匀沉降,冻深,毛细区,地下水,冻结区,2.冻胀机理,水变成冰的体胀自由水冻结温度0oc，结合水冻结温度-0.5-30oc,基础埋深和尺寸,吸引毛细水,自由水+外层（弱）结合水冻结,形成冰针,冰透镜,结合水膜变薄,离子浓度加大,吸力增加,吸引地下水,粗粒土：

无冻胀坚硬粘性土：

冻胀微弱粉土：

冻胀最严重,基础埋深和尺寸,3.影响冻胀的因素：

土性（土的粒径大小），含水量的多少，地下水位高低,4.冻胀性划分：

建筑地基规范根据冻土层的平均冻胀率的大小，将地基土划分为不冻胀、弱冻胀、冻胀、强冻胀和特强冻胀五类。

注：

冻胀区的基础，应保证有足够的埋深，使基底达到或基本达到冻胀影响深度以下，从而避免冻害。

3按冻胀的地基土分类不冻胀，弱冻胀，冻胀，强冻胀，特强冻胀,土的冻胀性分类冻胀率=冻胀量/冻前厚度土类，含水量，地下水位Z0标准冻深多年实测最大冻结深度的平均值,夏季地面开始往下算。

北京1.0m，哈尔滨2.0m，满洲里2.5m,考虑冻胀的基础埋深,3考虑冻胀的基础埋深,设计冻结深度zdz0zszwzeZ0标准冻深；,考虑冻胀的基础埋深,4考虑冻胀的基础埋深,设计冻结深度zdz0zszwzeZ0标准冻深；soil,envi.考虑冻胀性，基础最小埋置深度dminzd-hmaxhmax-基底下允许出现冻土层最大厚度,冻胀土中基础埋深的要求dminzdhmaxZd设计冻深；Z0标准冻深；hmax允许残留冻土最大厚度,浅基础设计步骤,No,结构、地质和环境资料,基础结构类型与布置方案,确定地基承载力特征值及修正值,变形和稳定验算,基础设计图、施工图、预算书,确定持力层、基础埋深,基础的结构和构造设计,2.4地基承载力,在保证地基稳定的条件要求下，使建筑物的沉降量不超过允许值的地基承载力称为地基承载力特征值。

2.4.1地基承载力的概念及设计理论,1.地基承载力的概念,地基承受荷载的能力,地基承载力特征值特点：

1.地基承载力特征值实质就是容许承载力2.按正常使用极限状态原则确定3.以地基的变形作为控制标准,2.4.2地基承载力特征值确定的方法,按土的抗剪强度指标以理论公式计算载荷试验按规范提供的承载力表确定（地方规范）经验方法,1）理论