土建工程基础课件——4.3 基础设计PPT课件下载推荐.pptx

1、（图2.1）,4.3.1基础的概念,地基按土层性质不同，分为天然地基和人工 地基两大类。天然地基：凡天然土层具有足够的承载力，不需 经人工加固或改良便可作为建筑物地 基人工地基：当建筑物上部的荷载较大或地基的承 载力较弱，须预先对土壤进行人工加 固或改良后才能作为建筑物地基,按材料分：砖基础、毛石基础、混凝土基础、毛石混凝 土基础、灰土基础和钢筋混凝土基础按构造形式分：条形基础、独立基础、井格基础、筏式 基础、箱形基础和桩基础等无筋扩展基础：由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰 土和三合土等材料制成的墙下条形基础或柱下独立基础扩展基础：由钢筋混凝土制成的柱下独立基础和墙下条 形基础深度：浅基础和

2、深基础,基础的类型和构造,条形基础条形基础：基础沿墙体连续设置成长条状，是砌体 结构建筑墙下基础的基本形式。砖条形基础砖条形基础一般由垫层、大放脚和基础墙 三部分组成。大放脚的做法有间隔式和等高式 两种（图2.5）。,毛石基础,毛石基础是用毛石和水泥砂浆砌筑而成，其剖面形状多为阶梯形（图2.6）。,混凝土基础混凝土基础是用不低于C15的混凝土浇捣而 成，其剖面形式有阶梯形和锥形（图2.7）。,钢筋混凝土基础因配有钢筋，可以做得宽 而薄，其剖面形式多为扁锥形（图2.8）。当房屋 为骨架承重或内骨架承重，且地基条件较差时,，为提高建筑物的整体性，避免各承重柱产生 不均匀沉降，常将柱下基础沿纵横方向

3、连接起 来，形成柱下条形基础（图2.9）或十字交叉的井 格基础（图2.10）。,独立基础常用的断面形式有阶梯形、锥形、杯 形等，如图2.11所示。,独立基础,整片基础包括筏板基础和箱形基础。,筏板基础当建筑物上部荷载较大，或地基土质很差，承载能力小，采用独立基础或井格基础不能满足 要求时，可采用筏板基础。图2.12（a）、（b）。箱形基础箱形基础是一种刚度很大的整体基础，它是 由钢筋混凝土顶板、底板和纵、横墙组成的，如 图2.12（c）所示。,整片基础,当建筑物的荷载较大，而地基的弱土层较厚，地基承载力不能满足要求，采取其他措施 又不经济时，可采用桩基础。,桩基础由承台和桩柱组成（图2.13）

4、。,桩基础,钢筋混凝土预制桩施工,打桩打桩用的机具主要包括桩锤、桩架和动力装置三部分。桩锤桩锤是对桩施加冲击力，将桩打入土中的主要机具，施工中常用的桩锤有落锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油锤和振动桩锤，桩架桩架是将桩吊到打桩位置，并在打桩过程中引导桩的方向不致 发生偏移，保证桩锤能沿要求方向冲击的主要备。桩架种类和 高度的选择，应根据桩锤的种类、桩的长度、施工地点的条件 等确定。桩架目前应用最多的是多功能桩架、步履式桩架和履 带式桩架。动力装置落锤以电源为动力，再配置电动卷扬机、变压器、电缆等。蒸 汽锤以高压蒸汽为动力，配以蒸汽锅炉、蒸汽绞盘等；气锤以 压缩空气为动力，配有空气压缩机、内燃机等；柴

5、油锤的桩锤 本身有燃烧室，不需要外部动力。,静力压桩是用静力压桩机或锚杆将预制钢筋混凝土桩分节压入 地基土中的一种沉桩施工工艺。静力压桩适用于在软土、填土及一般黏性土层中应用，特别适 合于在居民稠密及危房附近、环境要求严格的地区沉桩，但不 宜用于地下有较多孤石、障碍物或有厚度大于2m 的中密以上砂 夹层，以及单桩承载力超过1600kN 的情况。,静力压桩机分机械式和液压式两种。其中机械式由桩架、卷扬 机、加压钢丝绳、滑轮组和活动压梁组成，如图2.9 所示，施压 部分在桩顶端部，施加静压力约600kN 2000kN，此种桩机装 配费用较低，但设备高大笨重，行走移动不便，压桩速度较慢。液压式由压拔

6、装置、行走机构及起吊装置等组成，采用液压操作，自动化程度高，结构紧凑，行走方便快速，施压部分在 桩身侧面，它是当前国内较广泛采用的一种新型压桩机械。,钢筋混凝土灌注桩施工,灌注桩是直接在施工现场的桩位上成孔，然后在孔内 灌注混凝土或钢筋混凝土而成。与预制桩相比，具有 施工噪声低、振动小、挤土影响小、无需接桩等优点。但成桩工艺复杂，施工速度较慢，质量影响因素较 多。根据成孔工艺的不同，分为泥浆护壁钻孔灌注桩、沉管灌注桩、爆扩成孔灌注桩和人工挖孔灌注桩。,图2.15沉管灌注桩施工程序,锤击沉管灌注桩成桩过程,人工挖孔灌注桩,钢筋混凝土护壁形式,壳体基础,概念：由正圆锥形及其 组合型式构成；特点充分

7、利用基础 材料的抗压性能；节省材料，具有 良好的经济效果用途：主要用于特种结构；,4.3.2基础的埋置深度及其影响因素,基础的埋置深度由室外设计地面到基础底面的距离，称为基础的埋置深度，简称基础的埋深（图 2.2）。埋深大于等于5m为深基础，小于 5m为浅基础。,土层构造情况作用在地基上的荷载和性质地下水位（图2.3）冻结深度（图2.4）相邻建筑物基础其他因素,影响基础埋深的因素,4.3.3地基承载力计算和验算,地基变形的三个阶段 压密变形阶段 局部剪切阶段 整体破坏阶段,压密变形阶段Oa,O,p（kPa）,a,S（mm）,地面,基础p,s,局部剪切阶段ab,O,p（kPa）,a,b,S（mm

8、）,基础p,地面p,整体破坏阶段bc,O,p（kPa）,a,bcS（mm）,地面,基础p,地基承载力、极限承载力、容许承载力,地基承载力：地基对基础及上部结构载 荷的承受能力，其大小取决于地基、基础及 上部结构两个方面。,极限承载力：地基由塑性变形达到整体破坏阶段的界限 压力，pu（ultimatebearingcapacit）t）y,，即地基能承受的最大荷载强度,CR,p（,OpkPa）,a,bc,S（mm）,pu,比例界限：当塑性区刚刚出现时的 荷载称，也称为临塑荷载,容许承载力,容许承载力：指满足（1）地基不会产生 剪切破坏而失稳；（2）地基变形引起的建筑物沉降及沉降差等应限制在允许范

9、围内时地基土所能承担的最大荷载。（allowable bearing capacity）,地基承载力的特征值 characteristicvalueofsubgradebearing capacity,是指载荷试验测定的地基土压力变形曲线线形 变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大 值为比例界限值。涵义：在发挥正常使用功能时所允许采用的抗 力设计值。,地基承载力特征值的确定方法,建筑地基基础设计规范（CODE FOR DESIGN OF BUILDING FOUNDATION，GB50007-2002）规定：地基承载力特征值 可由载荷试验或其它原位测试、公式计算、并结合工程实 践经验等方法综

10、合确定。原位测试（如载荷试验等）理论公式计算工程实践经验,一般原则,1.对一级建筑物或缺乏成熟经验的特殊性土、有特殊 要求的工程应采用理论计算法结合有关原位测试方法 确定，并宜用载荷试验验证；2.对需要变形计算的二级建筑物可采用理论计算法结 合有关原位测试方法确定；3.对不需要进行变形计算的二级建筑物可采用工程经 验并结合有关原位测试方法确定,4.对三级建筑物可采用查表法或邻近建筑物的经验确 定,根据理论公式确定地基承载力的特征值,一、按塑性变形区发展范围确定二、地基极限承载力（破坏载荷）的计算,一、按塑性变形区发展范围确定地基承载力的特征值基本思路：条形基础下某点的主应力s1、s3的大小,极

11、限平衡条件设深度为z 的一点达到塑性区z f（bo）在一定荷载下，塑性区只能达到一个 最大深度求出zmax,2,2,3,1,j）,s s,tan 2（450 j）2c tan（450,2,2,1,3,j）,s s,tan 2（450 j）2c tan（450,注意：只有当土中某点处于极限平衡条件时，才 满足上式，即只有A点才满足。,假设条形基础宽度为b，埋置深度为d，基底作用条形均布压 力p0，在地基中任一点M引起的大、小主应力的公式为,M13,0,D,z,p0,p,p,gD,s,（b00 sin b00）gz gD,0,p,s,sin b）gz gD,gD（b,0,0,p0,3,2,2,1（

12、s,13,3,1,s）c cotj 1（s s）sinj,D,pg,cg tanj,b）,sinj,0,zp0 gD（sin b0,max，,塑性区的最大深度z，可由,代入上式，求得zmax,0,db0,此式为塑性区的边界方程dz 0求得,j,p2,b00,z,D,pgD,cg tanj,j）,2,gD（cot j（p,p0,max,这样，根据地基土的性质，让塑性区 发展到一定的深度是容许的，将容许 发展的这个深度带入上式，求得p 即 为容许承载力临塑荷载：当塑性区刚刚出现时的荷载称为临塑 荷载，也称为比例荷载临界荷载：实际工程中将Zmax控制在1/3-1/4B，相应的荷载称为临界荷载,GB5

13、0007-2002规定：当偏心距e小于或等于0.033倍基 础底面宽度时，根据土的抗剪强度指标确定地基承 载力特征值可按下式计算，并应满足变形要求,c c k,d g,f aMb g bMm dMf a,由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值,Mb、M d、MC,计算或查表,g,基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度,g 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,值,d基础埋置深度（m），一般自室外地面标高算起 ck基础底面下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准b基础底面宽度，大于6m时按6m取值，对于砂土 小于3m时按3m取值,承载力系数，按jk,4.3.4无筋扩展基础设计,

14、基础尺寸设计包括：基础底面的长度、宽度与基 础的高度。根据已经确定的基础类型、埋置深度，计算地基承载 力特征值和作用在基础底面的荷载值，进行基础尺 寸设计。,一一确定基础尺寸、,1作用在基础上的荷载计算、,（1）竖向荷载：上部结构自重、屋面荷载、楼面 荷载、基础自重。,（2）水平荷载：土压力、水压力、风压力。,（3）力矩,1）作用在基础底面的荷载,2）荷载计算顺序,统上，,荷载计算应按传力系统，自下而上，由屋面,荷载开始计算累计至设计地面。，当室内外地平不同时时对于外墙或外柱可累，计到室内外设计地面的平均高程。外墙（柱）荷载累计高程,3）计算单元,无门、窗的墙体，且作用在墙上的荷载是均 布荷载

15、（如一般的内横墙），可沿墙的长度方 向取1m计算；。,有门、窗的墙体，且作用在墙上的荷载是均 布荷载（如一般的外纵墙），可取1个开间长度算出总荷载，再均分到全段上，得到每米长度 上的荷载。,对作用有梁等集中荷载的墙体，应考虑集中荷载在墙内的扩散作用，计算段的选取根据实际情况 而定。,初算多层住宅条形基础的荷载每层可，,按30kN/m计算。,A按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单 桩承载力确定桩数时,传于基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承 载力特征值。,4）荷载代表值及荷载效应组合,5）基础受力情况,2中心荷载作用下基础尺寸、1

16、）计算基础底面积A（矩形）或基础底面宽度b（条形、正方形）,a,A,p F G f,G g G dA,F,fa,g Gd,A,g G 基础及其上填土的平均容重，20kN/m。3,刚性基础尺寸确定,（1）独立基础,通常中心荷载作用下采用正方形基础，即,fa,Fg Gd,A,A l b,fa,Fg Gd,b,如因场地等原因有必要采用矩形基础时，可查 应力系数表选择合适的l/b，以使应力与沉，降计算方便。,（2）条形基础,当基础长度,l/b10时，为条形基础，,取l=1.0m则，,fa,Fg Gd,A,fa,Fg G d,b,A 1 b当用前述公式得到的基础宽度（指短边）大 于3m时，需要修正承载力fa，再重新计算。,2