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文檔簡介
第2章:淺基礎(chǔ)概述淺基礎(chǔ)的類型基礎(chǔ)埋置深度的選擇淺基礎(chǔ)的地基承載力基礎(chǔ)地面尺寸的確定擴(kuò)展基礎(chǔ)的設(shè)計聯(lián)合基礎(chǔ)的設(shè)計減輕不均勻沉降危害的措施第2章:淺基礎(chǔ)§2.1概述淺基礎(chǔ)的定義
通常將基礎(chǔ)的埋置深度小于基礎(chǔ)最小寬度,且只需經(jīng)過挖槽、排水等普通施工程序就可建造的基礎(chǔ)稱作淺基礎(chǔ)。淺基礎(chǔ)的荷載傳遞第2章:淺基礎(chǔ)第2章:淺基礎(chǔ)埋入地層深度較淺
<5m施工:敞開挖基坑明挖基礎(chǔ)設(shè)計計算:忽略基礎(chǔ)側(cè)面土體對基礎(chǔ)的影響基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式和施工方法也較簡單造價也較低優(yōu)先選用埋入地層較深>5m結(jié)構(gòu)形式和施工方法復(fù)雜設(shè)計計算時需考慮基礎(chǔ)側(cè)面土體的影響
淺基礎(chǔ)
深基礎(chǔ)第2章:淺基礎(chǔ)
地基基礎(chǔ)設(shè)計必須根據(jù)建筑物的用途和安全等級、建筑布置和上部結(jié)構(gòu)類型,充分考慮建筑場地和地基巖土條件,結(jié)合施工條件以及工期、造價等各方面要求,合理選擇地基基礎(chǔ)方案,因地制宜、精心設(shè)計,以保證建筑物的安全和正常使用?;A(chǔ)設(shè)計時,除須保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)本身具有足夠的強度和剛度外,同時還須選擇合理的基礎(chǔ)尺寸和布置方案,使地基的反力和沉降在允許的范圍之內(nèi)(常見的地基承載力的范圍)。地基基礎(chǔ)設(shè)計考慮的主要因素第2章:淺基礎(chǔ)
基礎(chǔ)設(shè)計包括地基與基礎(chǔ)兩部分,又常稱為地基基礎(chǔ)設(shè)計。建筑物的安全和正常使用用途和安全等級建筑場地和地基巖土條件地基基礎(chǔ)方案工期、造價施工條件上部結(jié)構(gòu)類型平面布置地基基礎(chǔ)類型第2章:淺基礎(chǔ)基礎(chǔ)方案的選擇第2章:淺基礎(chǔ)天然地基上淺基礎(chǔ)的設(shè)計,包括下述各項內(nèi)容:
1.選擇基礎(chǔ)的材料、類型和平面布置;
2.選擇基礎(chǔ)的埋置深度;
3.確定地基承載力;
4.確定基礎(chǔ)尺寸;
5.進(jìn)行地基變形與穩(wěn)定性驗算;
6.進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計;
7.繪制基礎(chǔ)施工圖,提出施工說明。
第2章:淺基礎(chǔ)
上述淺基礎(chǔ)設(shè)計的各項內(nèi)容是相互關(guān)聯(lián)的,設(shè)計時可按上述順序,首先選擇基礎(chǔ)材料、類型和埋深,然后逐項進(jìn)行計算,如果發(fā)現(xiàn)前面的選擇不妥,則需修改設(shè)計,直至各項計算均符合要求,各數(shù)據(jù)前后一致為止。必須強調(diào)的是:地基基礎(chǔ)問題的解決,不宜單純著眼于地基基礎(chǔ)本身,按常規(guī)設(shè)計時,更應(yīng)把地基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)視為一個統(tǒng)一的整體,從三者相互作用的概念出發(fā)考慮地基基礎(chǔ)方案。
第2章:淺基礎(chǔ)地基基礎(chǔ)的設(shè)計原則《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2002根據(jù)地基復(fù)雜程度、建筑物規(guī)模和功能特征,以及由于地基問題可能造成建筑物破壞或影響正常使用的程度,將地基基礎(chǔ)設(shè)計劃分為三個設(shè)計等級,見表2-1。
地基基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)遵循的規(guī)定(書P9)荷載取值的規(guī)定(書P10)第2章:淺基礎(chǔ)地基基礎(chǔ)的荷載取值的規(guī)定按地基承載力確定基礎(chǔ)底面積及埋深或按單樁承載力確定樁數(shù)時,傳至基礎(chǔ)或承臺底面上的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合。相應(yīng)的抗力應(yīng)采用地基承載力特征值或單樁承載力特征值。計算地基變形時,傳至基礎(chǔ)底面上的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合,不應(yīng)計入風(fēng)荷載和地震作用。相應(yīng)的限值應(yīng)為地基變形允許值。第2章:淺基礎(chǔ)計算擋土墻土壓力、地基或斜坡穩(wěn)定及滑坡推力時,荷載效應(yīng)應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合,但其分項系數(shù)均為1.0。在確定基礎(chǔ)或樁臺高度、支擋結(jié)構(gòu)截面、計算基礎(chǔ)或支擋結(jié)構(gòu)內(nèi)力、確定配筋和驗算材料強度時,上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載效應(yīng)組合和相應(yīng)的基底反力,應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合,采用相應(yīng)的分項系數(shù)。當(dāng)需要驗算基礎(chǔ)裂縫寬度時,應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合。第2章:淺基礎(chǔ)
正常使用極限狀態(tài)下,荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合值
Sk
應(yīng)用下式表示:荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合值
Sk
應(yīng)用下式表示:承載能力極限狀態(tài)下由可變荷載效應(yīng)控制的基本組合設(shè)計值
S應(yīng)用下式表達(dá):第2章:淺基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)的類型基礎(chǔ)的材料性能無筋基礎(chǔ)(剛性基礎(chǔ))鋼筋混凝土基礎(chǔ)(柔性基礎(chǔ))柱下條形基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ)擴(kuò)展基礎(chǔ)筏板基礎(chǔ)柱下交叉條形基礎(chǔ)殼體基礎(chǔ)按基礎(chǔ)形狀和大小§2.2聯(lián)合基礎(chǔ)第2章:淺基礎(chǔ)
上部結(jié)構(gòu)通過墻、柱等承重構(gòu)件傳遞的荷載,在其底部橫截面上造成的壓強通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地基的承載能力。這就要求在墻、柱之下設(shè)置水平截面向下擴(kuò)大的基礎(chǔ)-擴(kuò)展基礎(chǔ),以使從墻或柱傳遞下來的荷載擴(kuò)散分布于擴(kuò)大后的基礎(chǔ)底面,使之滿足地基承載力和變形的要求。一、擴(kuò)展基礎(chǔ)第2章:淺基礎(chǔ)第2章:淺基礎(chǔ)
擴(kuò)展基礎(chǔ)
通常指墻下條形基礎(chǔ)和柱下獨立基礎(chǔ);擴(kuò)展基礎(chǔ)又可分為無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)(剛性基礎(chǔ))和鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)(柔性基礎(chǔ))。
1.無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)(剛性基礎(chǔ))
定義:無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)系指由磚、毛石、混凝土、灰土和三合土等材料組成(無需配筋)的墻下條形基礎(chǔ)或柱下獨立基礎(chǔ)。第2章:淺基礎(chǔ)
毛石基礎(chǔ)三合土基礎(chǔ)灰土基礎(chǔ)混凝土基礎(chǔ)磚基礎(chǔ)第2章:淺基礎(chǔ)1)磚基礎(chǔ)有等高砌法和二一間隔砌法兩種,在基底寬度相同的情況下,二一間隔砌法可減小基礎(chǔ)高度,并節(jié)省用磚量?;A(chǔ)底部要設(shè)墊層。第2章:淺基礎(chǔ)
2)毛石基礎(chǔ)是用未經(jīng)人工加工的石材和砂漿砌筑而成。其優(yōu)點是能就地取材,價格低,缺點是施工勞動強度大。另外,在毛石基礎(chǔ)設(shè)計中,基底一般不設(shè)混凝土墊層,這是由于在搬運毛石過程中,極易破壞墊層的緣故。第2章:淺基礎(chǔ)
為保證基礎(chǔ)材料有足夠的強度和耐久性,根據(jù)地基的潮濕程度和地區(qū)的氣候條件不同,磚、石、砂漿材料的最低強度等級。
基土的潮濕程度粘土磚混凝土砌塊石材混合砂漿水泥砂漿嚴(yán)寒地區(qū)一般地區(qū)稍潮濕的MU10MU10MU5MU20M5M5很潮濕的MU15MU10MU7.5MU20—M5含水飽和的MU20MU15MU7.5MU30—M7.5第2章:淺基礎(chǔ)3)三合土基礎(chǔ)是用石灰、砂、碎磚或碎石三合一材料鋪設(shè)、壓密而成。其體積比一般按1∶2∶4~1∶3∶6配制,經(jīng)加入適量水拌和后,均勻鋪入基槽,每層虛鋪200mm,再壓實至150mm,鋪至一定高度后再在其上砌磚大放腳。三合土基礎(chǔ)常用于我國南方地區(qū),地下水位較低的四層及四層以下的民用建筑工程中。第2章:淺基礎(chǔ)4)灰土基礎(chǔ)是用石灰和粘性土混合材料鋪設(shè)、壓密而成。其體積比常用3∶7或2∶8的比例配制,經(jīng)加入適量水拌勻,分層壓實。每層虛鋪220~250mm,壓實至150mm,俗稱一步。施工中應(yīng)嚴(yán)格控制灰土比例和拌和均勻的問題,每層壓實結(jié)束后,按規(guī)定取灰土樣,測定其干密度。壓實后的灰土最小干密度:粉土1.55t/m3,粉質(zhì)粘土1.50t/m3,粘土1.40t/m3。第2章:淺基礎(chǔ)5)混凝土和毛石混凝土基礎(chǔ)的強度、耐久性與抗凍性都優(yōu)于磚石基礎(chǔ),因此,當(dāng)荷載較大或位于地下水位以下時,可考慮選用混凝土基礎(chǔ)?;炷粱A(chǔ)水泥用量大,造價稍高,當(dāng)基礎(chǔ)體積較大時,可設(shè)計成毛石混凝土基礎(chǔ)。毛石混凝土基礎(chǔ)是在澆灌混凝土過程中,摻入少于基礎(chǔ)體積30%的毛石,以節(jié)約水泥用量。由于其施工質(zhì)量控制較困難,使用并不廣泛。第2章:淺基礎(chǔ)
可用于六層和六層以下(三合土基礎(chǔ)不宜超過四層)民用建筑和砌體承重的廠房無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)(剛性基礎(chǔ))①砌筑材料:
磚、毛石、素砼、灰土等。②受力特點:抗壓性能好,抗拉、抗剪強度不高,無撓曲變形。③結(jié)構(gòu)特點:優(yōu)點:穩(wěn)定性好,施工簡便,能承受一定的荷載缺點:自重大,當(dāng)持力層承載力較小且厚,荷載較大時不適用。④構(gòu)造:滿足剛性角的要求。第2章:淺基礎(chǔ)臺階寬高比第2章:淺基礎(chǔ)
基礎(chǔ)在基底反力作用下,在a-a斷面產(chǎn)生的彎曲拉應(yīng)力和剪應(yīng)力若超過了基礎(chǔ)建材的強度值,為防止基礎(chǔ)在a-a斷面開裂甚至斷裂,必須在基礎(chǔ)中配置足夠數(shù)量的鋼筋。2.鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)(柔性基礎(chǔ))第2章:淺基礎(chǔ)
定義:鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)系指柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)和墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)其抗彎和抗剪性能良好,可在豎向荷載較大、地基承載力不高以及承受水平力和力矩荷載等情況下使用,這類基礎(chǔ)的高度不受臺階寬高比的限制,故適宜于需要“寬基淺埋”的場合下采用。第2章:淺基礎(chǔ)鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)第2章:淺基礎(chǔ)(a)無肋式(b)有肋式鋼筋混凝土條形基礎(chǔ):
墻下條形基礎(chǔ):不帶肋與帶肋柱下條形基礎(chǔ):帶肋墻翼板柱肋梁砼墊層第2章:淺基礎(chǔ)鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)(柔性基礎(chǔ))①砌筑材料:
鋼筋混凝土灌筑②受力特點:能承受剪切及受彎③結(jié)構(gòu)特點:它整體性能較好,抗彎剛度較大。④適用條件:可在豎向荷載較大,地基承載力不高,受水平或偏心荷載時使用。第2章:淺基礎(chǔ)二、聯(lián)合基礎(chǔ)當(dāng)為了滿足地基土的強度要求,必須擴(kuò)大基礎(chǔ)平面尺寸,而擴(kuò)大結(jié)果與相鄰的單個基礎(chǔ)在平面上相接甚至重疊時,則可將它們連在一起成為聯(lián)合基礎(chǔ)。第2章:淺基礎(chǔ)第2章:淺基礎(chǔ)三、連續(xù)基礎(chǔ)1、柱下條形基礎(chǔ)
當(dāng)?shù)鼗休d力較低且柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)的底面積不能承受上部結(jié)
構(gòu)荷載時,常把若干柱子的基礎(chǔ)連成一條,構(gòu)成柱下條形基礎(chǔ)。目的是將承受的集中荷載較均勻地分布到條形基礎(chǔ)底面積上,以減小地基反力,并通過形成的基礎(chǔ)整體剛度來調(diào)整可能產(chǎn)生的不均勻沉降。第2章:淺基礎(chǔ)第2章:淺基礎(chǔ)2、柱下交叉(十字交叉)條形基礎(chǔ)柱下十字交叉基礎(chǔ)柱基礎(chǔ)底板梁第2章:淺基礎(chǔ)3、筏形(板)基礎(chǔ)平板式筏板基礎(chǔ)肋梁式筏板基礎(chǔ)
第2章:淺基礎(chǔ)筏形基礎(chǔ)(板式與梁板式)梁柱底板第2章:淺基礎(chǔ)4、箱形基礎(chǔ)常規(guī)式套箱式第2章:淺基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ)柱頂板底板梁隔板第2章:淺基礎(chǔ)5、殼體基礎(chǔ)適用于水塔、煙囪、料倉和中小型高爐等高聳的構(gòu)筑物的基礎(chǔ)。第2章:淺基礎(chǔ)基礎(chǔ)埋置深度的選擇§2.3第2章:淺基礎(chǔ)
建筑物的用途,有無地下室、設(shè)備基礎(chǔ)和地下設(shè)施,基礎(chǔ)的型式和構(gòu)造;
作用在地基上的荷載大小和性質(zhì);工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件;相鄰建筑物的基礎(chǔ)埋深;地基土凍脹和融陷的影響。影響基礎(chǔ)埋深的因素第2章:淺基礎(chǔ)1、建筑物的有關(guān)條件
基礎(chǔ)埋深的選擇取決于:建筑物的用途,有無地下室、地下設(shè)施,基礎(chǔ)的類型和構(gòu)造條件等。需要設(shè)置地下室,則基礎(chǔ)埋深受地下室空間高度的控制,一般埋深較深。如有地下設(shè)施,基礎(chǔ)埋深還決定于設(shè)施的空間要求;對于高層建筑,為了滿足穩(wěn)定性要求,減少建筑物整體傾斜,防止傾覆和滑移,在抗震設(shè)防區(qū),除巖石地基外,天然地基的箱形基礎(chǔ)和筏形基礎(chǔ)起埋深不宜小于建筑物高度的1/15;樁箱或樁筏基礎(chǔ)的埋深不宜小于建筑物高度的1/18~1/20;第2章:淺基礎(chǔ)
對于受有上拔力的結(jié)構(gòu)(如輸電塔)基礎(chǔ),也要求有較大的埋深以滿足抗拔要求;當(dāng)管道與基礎(chǔ)相交時,基礎(chǔ)埋深應(yīng)低于管道,并在基礎(chǔ)上面預(yù)留足夠間隙的孔洞,以防止基礎(chǔ)沉降壓壞管道;與基礎(chǔ)剛度也有關(guān),如用磚石等脆性材料砌筑的剛性基礎(chǔ),為了防止基礎(chǔ)本身材料的破壞,基礎(chǔ)的構(gòu)造高度往往很大,因此剛性基礎(chǔ)埋深要大于鋼筋混凝土柔性基礎(chǔ);對于橋墩基礎(chǔ),其基礎(chǔ)頂面應(yīng)位于河流最低水位以下,其埋深還應(yīng)考慮河床的沖刷深度。第2章:淺基礎(chǔ)2、工程地質(zhì)條件
工程地質(zhì)條件是影響基礎(chǔ)埋深的最基本條件之一。設(shè)計者希望地基各土層的厚度均勻,層面水平,壓縮性小,承載力高,但在實際工程中,卻常遇到上下各層土軟硬不相同,厚度不均勻,層面傾斜等情況。第2章:淺基礎(chǔ)第2章:淺基礎(chǔ)第2章:淺基礎(chǔ)1、考慮到地表一定深度內(nèi),由于氣溫變化、雨水侵蝕、動植物生長及人為活動的影響,基礎(chǔ)埋深不得小于0.5m;為保護(hù)基礎(chǔ)不外露,基礎(chǔ)大放頂面應(yīng)低于室外地面至少0.1m;另外,基礎(chǔ)也應(yīng)埋置于持力層面下不少于0.1m。《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007-2002)
第2章:淺基礎(chǔ)2、當(dāng)建筑物各部分使用要求不同,或地基持力層頂面傾斜較大,可將墻下剛性條基按臺階變化基礎(chǔ)埋深,臺階的高寬比為1∶2,每級臺階高度不超過0.5m。
《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007-2002)
第2章:淺基礎(chǔ)3、位于穩(wěn)定邊坡之上的擬建工程,要保證地基有足夠的穩(wěn)定性。對于坡高H≤8m,坡角β≤45°,且b≤3m,a≥2.5m時,基礎(chǔ)埋深d應(yīng)符合下列條件時,可以認(rèn)為已滿足穩(wěn)定要求:條形基礎(chǔ)
d≥(3.5b-
a)tanβ
矩形基礎(chǔ)
d≥(2.5b-a)tanβ第2章:淺基礎(chǔ)3、水文地質(zhì)條件
當(dāng)基礎(chǔ)置于潛水面以上時,無需基坑排水,可避免涌土、流砂現(xiàn)象,方便施工,設(shè)計上一般不必考慮地下水的腐蝕作用和地下室的防滲漏問題等,因此,在地基穩(wěn)定許可的條件下,基礎(chǔ)應(yīng)盡量置于地下水位之上。當(dāng)承壓含水層埋藏較淺時,為防止基底因挖土減壓而隆起開裂,破壞地基,必須控制基底設(shè)計標(biāo)高。第2章:淺基礎(chǔ)第2章:淺基礎(chǔ)4、相鄰建筑物基礎(chǔ)的埋深
如果新建的建筑物與已有的相鄰建筑物距離過近,為保證原有建筑物的安全和正常使用,新建建筑物的基礎(chǔ)埋深不宜深于相鄰原有建筑物的基礎(chǔ)埋置深度。如果新建的建筑物荷載很大,而基礎(chǔ)埋深又深于相鄰原有建筑物的基礎(chǔ)埋深,解決的辦法是:設(shè)計時考慮與原有建筑物之間保持一定的距離,其數(shù)值與荷載大小及土質(zhì)條件有關(guān),一般取相鄰兩基礎(chǔ)底面高差的1~2倍。如不能滿足上述要求,則必須采取其它可靠的加固和支護(hù)措施。第2章:淺基礎(chǔ)5.地基凍融條件的影響
寒冷地區(qū),地面下一定深度范圍內(nèi)的土?xí)a(chǎn)生凍結(jié),形成凍土。土在凍結(jié)時體積膨脹,產(chǎn)生凍脹現(xiàn)象。細(xì)粒土層(粘土、粉土、粉砂)有凍脹的特點。凍土分為季節(jié)性凍土和多年凍土,《規(guī)范》根據(jù)凍脹對建筑物的危害程度,把地基土的凍脹性分為不凍脹、弱凍脹、凍脹、強凍脹和特強凍脹五類。不凍脹土的基礎(chǔ)埋深可不考慮凍結(jié)深度。第2章:淺基礎(chǔ)
對于埋置于可凍脹土中的基礎(chǔ),其最小埋深dmin滿足:Zd—設(shè)計凍深,也可采用多年實測資料;Z0—地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)凍深,系采用在地表無積雪和草皮等覆蓋條件下多年實測最大凍深的平均值;按《地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2002附錄F采用;ψzs、ψzw
、ψze—土類別、凍脹性、環(huán)境對凍深的影響系數(shù)hmax——基礎(chǔ)底面下允許殘留凍土層的最大厚度,與基底壓力、土的凍脹類別、基礎(chǔ)類別、采暖情況等有關(guān)。第2章:淺基礎(chǔ)第2章:淺基礎(chǔ)第2章:淺基礎(chǔ)從土質(zhì)條件來看,土層(Ⅰ)(Ⅲ)(Ⅳ)均可作為持力層第一方案:淺基礎(chǔ),其埋置深度,只需根據(jù)最大沖刷線確定其最小埋置深度,即在最大沖刷線以下h1=2m,然后驗算土層(Ⅰ)(Ⅱ)的承載力是否滿足要求。第二方案:如第一方案不能通過,就應(yīng)按土質(zhì)條件將基底設(shè)置在土層(Ⅲ)上,但埋深h2達(dá)10m以上,若仍采用淺基礎(chǔ)大開挖施工方案則要考慮技術(shù)上的可能性和經(jīng)濟(jì)上的合理性,這時也可考慮沉井基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)。第三方案:樁基礎(chǔ),如荷載大,要求基礎(chǔ)理得更深時,則可考慮,將樁底設(shè)置在土層(Ⅳ)中。采用這一方案時,可以避免水下施工,給施工帶來便利。第2章:淺基礎(chǔ)
地基承載力是指地基土單位面積上承受荷載的能力,以kN/m2或kPa計。在建筑工程中,必須使建筑物基礎(chǔ)底面壓力不超過規(guī)定的地基承載力,以保證地基土不致破壞,即喪失穩(wěn)定性。同時確定土層的承載力不能單純按土的強度理論考慮,還必須考慮上部結(jié)構(gòu)形式對地基變形的限制,即在滿足建筑物正常使用極限狀態(tài)下的承載力,才具有實際的價值,我們將這個承載力稱為地基承載力特征值(fa表示)。地基承載力§2.4第2章:淺基礎(chǔ)一、確定承載力特征值的方法
使用查表法確定地基承載力特征值(※)根據(jù)土的強度理論公式確定;按載荷試驗確定;按動力、靜力觸探等方法確定;經(jīng)驗法確定,可用于次要的小型建筑物或為參考性數(shù)據(jù)。第2章:淺基礎(chǔ)使用查表法確定地基承載力特征值當(dāng)根據(jù)室內(nèi)物理、力學(xué)指標(biāo)平均值確定地基承載力特征值時,應(yīng)查相應(yīng)的表格所得的承載力基本值乘以回歸修正系數(shù),作為承載力特征值。
公路、鐵路[σ0]第2章:淺基礎(chǔ)根據(jù)土的強度理論公式確定地基極限承載力理論公式《規(guī)范》推薦的理論公式(當(dāng)基底偏心距e≤l/30(l為偏心方向上基礎(chǔ)邊長))
第2章:淺基礎(chǔ)
b—基礎(chǔ)底面寬度,大于6m按6m考慮;對于砂土,小于3m時按3m考慮;Mb、Md、Mc—承載力系數(shù),按k值查表2-3(P21)k、ck—基底下一倍基寬深度內(nèi)土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值、粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值;γ—基底以下土的重度,水位下取有效重度;γm—基底以上土的加權(quán)平均重度,水位下取有效重度;
d—基礎(chǔ)埋深。第2章:淺基礎(chǔ)
土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值k(°)MbMdMc土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值k(°)MbMdMc001.003.14220.613.446.0420.031.123.32240.803.876.4540.061.253.51261.104.376.9060.101.393.71281.404.937.4080.141.553.93301.905.597.95100.181.734.17322.606.358.55120.231.944.42343.407.219.22140.292.174.69364.208.259,97160.362.435.00385.009.4410.80180.432.725.31405.8010.8411.73200.513.065.66
第2章:淺基礎(chǔ)幾點說明公式相當(dāng)于臨界荷載P1/4,只不過規(guī)范對k≥24°的Mb值結(jié)合載荷試驗數(shù)據(jù)予以提高。對偏心距的限制,主要是避免基底壓力分布很不均勻的情況出現(xiàn)。使用土的強度理論公式確定承載力特征值時,應(yīng)進(jìn)行地基變形驗算。書P21第2章:淺基礎(chǔ)【例題】某粘土地基上的基礎(chǔ)尺寸及埋深如圖所示,試按強度理論公式計算地基承載力特征值〔解〕據(jù)k=26.5°查表2-3內(nèi)插,得Mb=1.18,Md=4.51,Mc=7.03且第2章:淺基礎(chǔ)由公式2-5可得,地基承載力特征值第2章:淺基礎(chǔ)香港國際機(jī)場載荷試驗確定承載力特征值第2章:淺基礎(chǔ)當(dāng)P~S曲線上有比例界限和極限值時,取該比例界限所對應(yīng)的荷載值作為fak;當(dāng)極限荷載小于對應(yīng)比例界限的荷載值的2倍時,取極限荷載值的一半;(a)低壓縮性土(b)高壓縮性土pcr第2章:淺基礎(chǔ)當(dāng)不能按以上方法確定時,如壓板面積為0.25~0.50m2,可取s/d=0.01~0.015所對應(yīng)的荷載值,但其值不應(yīng)大于最大加載量的一半;同一土層參加統(tǒng)計的試驗點不應(yīng)少于三點,當(dāng)試驗實測值的極差不超過其平均值的30%時,取其平均值作為該土層的地基承載力特征值
fak
。第2章:淺基礎(chǔ)按動力、靜力觸探等方法確定
動力觸探有輕型(N10)、重型(N63.5)和超重型(N120)之分,靜力觸探有單橋探頭和雙橋探頭之分,各地應(yīng)以載荷試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),積累和建立相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)與土承載力的相關(guān)關(guān)系。這種相關(guān)關(guān)系具有地區(qū)性、經(jīng)驗性,對于大量建設(shè)的丙級地基基礎(chǔ)是非常適用、經(jīng)濟(jì)和迅速的(如P23表2-4),對于設(shè)計等級為甲、乙級的地基基礎(chǔ)應(yīng)按確定承載力特征值的多種方法綜合確定。第2章:淺基礎(chǔ)按建筑經(jīng)驗確定
調(diào)查以往不同時期建造的建筑的建筑類型、基礎(chǔ)形式、地基條件和使用狀況,對擬建建筑場地的地基承載力具有參考價值。
第2章:淺基礎(chǔ)二、承載力特征值的修正
按照載荷試驗或觸探等原位測試、經(jīng)驗值等方法確定的承載力特征值,在地基基礎(chǔ)設(shè)計中,應(yīng)考慮基礎(chǔ)埋深(超載)和基底尺寸的效應(yīng),《規(guī)范》(GB5007—2002)規(guī)定,對基礎(chǔ)寬度大于3m或埋置深度大于0.5m時,尚應(yīng)按下式進(jìn)行修正:第2章:淺基礎(chǔ)fa
──修正后的地基承載力特征值;fak──按現(xiàn)場載荷試驗或其它原位測試、經(jīng)驗值等方法確定的地基承載力特征值;ηb、ηd—基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù),查表2-5(P24)b—基礎(chǔ)底面寬度(短邊),當(dāng)b<3m按3m計,當(dāng)b>6m按6m計;d—基礎(chǔ)埋置深度,當(dāng)d<0.5m按0.5m計。一般自室外地面標(biāo)高算起。第2章:淺基礎(chǔ)第2章:淺基礎(chǔ)【例題2-1】(P25)某場地地表土層為中砂,厚度為2m,γ=18.7kN/m3,修正后的標(biāo)準(zhǔn)貫入度試驗錘擊數(shù)N=13;中砂層之下為粉質(zhì)粘土,γ=18.2kN/m3,γsat=19.1kN/m3,抗剪強度指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值k=21°、ck=10kPa,地下水位在地表下2.1m處。若修建的基礎(chǔ)底面尺寸為2m×2.8m,試確定基礎(chǔ)埋深分別為1m和2.1m時持力層的承載力特征值中砂2m2.1m粉質(zhì)粘土第2章:淺基礎(chǔ)〔解〕基礎(chǔ)埋深為1m時,用觸探測試確定法持力層為中砂,根據(jù)標(biāo)貫數(shù)N=13,查表2-4(P23)插值得:查表2-5得:ηb=3,ηd=4.4因d=1m>0.5m,需修正,可得修正后的地基承載力特征值:第2章:淺基礎(chǔ)
基礎(chǔ)埋深為2.1m時,用《規(guī)范》公式持力層為粉質(zhì)粘土,可用《規(guī)范》推薦的強度公式,由k=21°查表2-3內(nèi)插,得Mb=0.56,Md=3.25,Mc=5.85,且地基承載力特征值為:第2章:淺基礎(chǔ)三、地基變形計算和驗算
地基特征變形一般分為:沉降量、沉降差、傾斜和局部傾斜。沉降量—指基礎(chǔ)某一點的沉降量,通常指基礎(chǔ)中點的沉降量。沉降差—一般指相鄰柱基中點的沉降量之差傾斜—指基礎(chǔ)傾斜方向兩端點的沉降差與其距離的比值。局部傾斜—指砌體承重結(jié)構(gòu)沿縱墻6~10m內(nèi)基礎(chǔ)兩點的沉降差與其距離的比值。
第2章:淺基礎(chǔ)第2章:淺基礎(chǔ)sΔΔ1Δ2θθΔθ第2章:淺基礎(chǔ)地基特征變形驗算
上式中的地基特征變形計算值Δ,可按《規(guī)范》中建議的分層總和法計算,也可按《土力學(xué)》教材中建議的其它方法計算。地基變形允許值[Δ]見表2-6(P26)第2章:淺基礎(chǔ)砌體承重結(jié)構(gòu):由局部傾斜控制,變形計算點的距離及位置,根據(jù)具體情況選?。豢蚣芙Y(jié)構(gòu)及單層排架結(jié)構(gòu):主要由相鄰柱基的沉降差控制,單層排架結(jié)構(gòu)也要控制沉降量;高聳結(jié)構(gòu)與高層建筑:由建筑物的整體傾斜控制,必要時,應(yīng)控制平均沉降量。第2章:淺基礎(chǔ)《規(guī)范》規(guī)定,對設(shè)計等級為甲級、乙級的建筑地基均應(yīng)按地基變形設(shè)計,并規(guī)定了地基變形驗算的范圍:
(1)甲級、乙級地基;
(2)一定條件下的丙級地基;第2章:淺基礎(chǔ)
基礎(chǔ)底面尺寸的確定,必須滿足地基承載力的要求,即滿足持力層和下臥層承載力要求。必要時還應(yīng)對地基變形和地基穩(wěn)定性進(jìn)行驗算。基礎(chǔ)底面尺寸的確定
§2.4第2章:淺基礎(chǔ)
在軸心荷載(標(biāo)準(zhǔn)值)作用下,要求基底壓力小于或等于修正后的地基承載力特征值,即:
一、按持力層承載力確定基底尺寸1.軸心荷載作用第2章:淺基礎(chǔ)基底壓力:基底面積:方形基礎(chǔ):條形基礎(chǔ),沿基礎(chǔ)長度方向取1m作為計算單元第2章:淺基礎(chǔ)Fk——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時,上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向荷載。Gk——基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上的土重,取20kN/m3。A——基礎(chǔ)底面面積。基礎(chǔ)平均埋深式中:第2章:淺基礎(chǔ)
需要說明,按上式計算時,承載力特征值只能先按基礎(chǔ)埋深d確定。待基底尺寸算出之后,再看基底寬度b是否超過3.0m,若b>3.0m時,需重新修正承載力特征值,再確定基底尺寸。第2章:淺基礎(chǔ)【例題2-2】(P29)某粘性土重度為γ=18.2kN/m3,孔隙比e=0.7;地基承載力特征值fak=220kPa。現(xiàn)修建一外柱基礎(chǔ),作用在基礎(chǔ)頂面的軸心荷載Fk=830kN,基礎(chǔ)埋深(自室外地面算起)為1.0m,室內(nèi)地面高出室外地面0.3m,試確定方形基礎(chǔ)底面寬度。室外室內(nèi)粘性土第2章:淺基礎(chǔ)〔解〕先求埋深修正后的地基承載力特征值,根據(jù)粘性土的e與IL可查表得:ηb=0.3ηd=1.6可得方形基礎(chǔ)的底面寬度為:取b=2m,又因b<3m,不需進(jìn)行寬度修正,滿足。第2章:淺基礎(chǔ)
在偏心荷載作用下,基底壓力需滿足以下承載力要求,即:2.偏心荷載作用其中:第2章:淺基礎(chǔ)
需要指出,設(shè)計上通常要求在中、高壓縮性地基的基礎(chǔ)e≤l/6(Pkmin≥0),以控制基底壓力呈梯形分布,防止基礎(chǔ)過分傾斜。但對低壓縮性土,Pkmin可放寬至等于或小于零,但宜e≤l/4。第2章:淺基礎(chǔ)偏心荷載作用下,矩形基礎(chǔ)底面尺寸的確定
1.求深度修正后的地基承載力特征值
fa;2.初估基礎(chǔ)底面積A;3.選取l、b比例n(n≤2),確定基礎(chǔ)底面邊長;4.考慮是否b>3m,如是,則修正fa,并重復(fù)2、3步;第2章:淺基礎(chǔ)5.計算e與pmax,是否滿足e≤l/6,pmax≤1.2fa;6.若b、l取值不適當(dāng),則調(diào)整尺寸再進(jìn)行驗算,重復(fù)上述步驟,最后可定出合適的尺寸?!纠}2-3】(P30)題同例題2-2粘性土第2章:淺基礎(chǔ)〔解〕1.經(jīng)深度修正,地基承載力特征值為fa=235kPa2.初估基礎(chǔ)底面尺寸取n=2,則3.驗算e與pmax第2章:淺基礎(chǔ)4.調(diào)整底面尺寸取b=1.6m,l=3.2m不滿足滿足,故取b=1.6m,l=3.2m第2章:淺基礎(chǔ)二、地基軟弱下臥層承載力驗算
當(dāng)?shù)鼗芰臃秶鷥?nèi)存在承載力顯著低于持力層的軟弱下臥層時,還必須對軟弱下臥層進(jìn)行承載力驗算。要求作用在軟弱下臥層頂面處的總壓力不超過它經(jīng)深度修正后的承載力特征值,即:
持力層下臥層第2章:淺基礎(chǔ)荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下,軟弱下臥層頂面處的附加應(yīng)力值軟弱下臥層頂面處的自重應(yīng)力值軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值第2章:淺基礎(chǔ)關(guān)于σz的計算,《規(guī)范》通過試驗研究并參照雙層地基理論解,提出按壓力擴(kuò)散角的簡化計算方法
條形基礎(chǔ)矩形基礎(chǔ)持力層下臥層第2章:淺基礎(chǔ)地基壓力擴(kuò)散角θ
表2-7(P34)注:(1)Es1為上層土壓縮模量;Es2為下層土壓縮模量;(2)當(dāng)z/b<0.25時,一般取θ=0°,必要時由試驗確定;z/b>0.5時,θ值不變。z/b=0.25z/b≥0.5014°12°36°23°510°25°1020°30°第2章:淺基礎(chǔ)【例題2-5】某單獨基礎(chǔ)在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時承受的豎向力值如例圖所示。持力層承載力已滿足,基礎(chǔ)底面b×l=2.5m×3.2m,試驗算軟弱下臥層的強度,如不滿足可采取何措施?〔解〕1.基底平均壓力基底平均附加壓力第2章:淺基礎(chǔ)2.軟弱下臥層承載力特征值查表2-5,取承載力修正系數(shù)ηd=1.03.軟弱下臥層頂面處的應(yīng)力自重應(yīng)力第2章:淺基礎(chǔ)驗算滿足要求Es1/Es2=3.24,z/b=1.4,查表2-7,取θ=23°下臥層頂面處附加壓力第2章:淺基礎(chǔ)【書2-5】如圖2-5中柱下矩形基礎(chǔ)底面尺寸為5.4m×2.7m,試根據(jù)圖中各項資料驗算持力層和下臥層的承載力是否滿足要求?查表2-5,ηb=0,ηd=1〔解〕1.持力層承載力驗算粉質(zhì)粘土淤泥質(zhì)粘土第2章:淺基礎(chǔ)基底處的總豎向壓力:基底處的總力矩:基底處的平均壓力:偏心矩e:第2章:淺基礎(chǔ)2.軟弱下臥層驗算由:下臥層面處的附加應(yīng)力:查表2-7:得基底處的最大壓力:第2章:淺基礎(chǔ)驗算:經(jīng)驗算,基礎(chǔ)底面尺寸及埋深滿足要求。下臥層頂面處的自重應(yīng)力:下臥層承載力特征值:第2章:淺基礎(chǔ)按允許沉降差調(diào)整基礎(chǔ)地面尺寸
同一建筑物的柱基礎(chǔ),在荷載不同的情況下,在同一fa條件確定基礎(chǔ)底面尺寸時,各基礎(chǔ)的沉降往往不同,因而難以滿足地基變形條件(沉降量和沉降差)。地基沉降量:
第2章:淺基礎(chǔ)
考慮兩基礎(chǔ)之間的相互影響:
滿足變形條件:
調(diào)整后的基礎(chǔ)底面尺寸第2章:淺基礎(chǔ)地基穩(wěn)定性驗算
對經(jīng)常承受水平荷載作用的高聳建筑、高聳結(jié)構(gòu),以及建造在斜坡上或邊坡附近的建筑物和構(gòu)筑物,應(yīng)對地基進(jìn)行穩(wěn)定性驗算。在水平荷載和豎向荷載作用下,地基土往往發(fā)生整體滑動破壞,常用圓弧滑動面法進(jìn)行驗算。
第2章:淺基礎(chǔ)擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計
§2.6.1無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)的設(shè)計剛性基礎(chǔ)所用材料的抗壓強度較高,抗拉、抗剪強度低,稍有撓曲變形,基礎(chǔ)內(nèi)拉應(yīng)力就會超過材料的抗拉強度而產(chǎn)生裂縫。如圖所示,基礎(chǔ)一側(cè)的大放腳,在基底反力作用下,如同倒置的短懸壁板;當(dāng)設(shè)計的臺階根部高度小時,就會彎曲拉裂或剪裂。§2.6第2章:淺基礎(chǔ)
因此,為保證基礎(chǔ)不發(fā)生彎曲破壞或剪切破壞,通常都是限制臺階的寬高比以滿足一定的剛度和強度要求,即基礎(chǔ)高度應(yīng)滿足如下要求:第2章:淺基礎(chǔ)
α—稱為無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)的剛性角,而tanα即為臺階寬高比的允許值(書P40表2-9)【例題】某磚混結(jié)構(gòu)山墻基礎(chǔ),傳到基礎(chǔ)頂面的荷載Fk=185kN/m,室內(nèi)外高差為0.45m,墻厚0.37m,地質(zhì)條件如例圖3-5(a)所示,試設(shè)計條形基礎(chǔ)。第2章:淺基礎(chǔ)無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)臺階寬高比的允許值表2-9基礎(chǔ)材料質(zhì)量要求臺階寬高比的允許值pk≤100100<pk≤200200<pk≤300混凝土基礎(chǔ)C15混凝土1∶1.001∶1.001∶1.25毛石混凝土基礎(chǔ)C15混凝土1∶1.001∶1.251∶1.50磚基礎(chǔ)磚不低于MU10砂漿不低于M51∶1.501∶1.501∶1.50毛石基礎(chǔ)砂漿不低于M51∶1.251∶1.50
灰土基礎(chǔ)
體積比3∶7或2∶8的灰土,其最小干密度:粉土1.55t/m3;粉質(zhì)粘土1.58t/m3;粘土1.45t/m3。1∶1.251∶1.50
三合土基礎(chǔ)
體積比為1∶2∶4~1∶3∶6(石灰∶砂∶骨料),每層虛鋪220mm,夯至150mm。1∶1.501∶2.00
第2章:淺基礎(chǔ)注:(1)pk—基礎(chǔ)底面處平均壓力(kPa);(2)階梯形毛石基礎(chǔ)的每階伸出寬度不宜大于200mm。(3)當(dāng)基礎(chǔ)由不同材料迭合組成時,應(yīng)對接觸部分作抗壓驗算,如對磚和灰土兩種材料組成的疊合基礎(chǔ)進(jìn)行抗壓驗算時,灰土抗壓強度值一般取250kPa。。(4)對混凝土基礎(chǔ)、當(dāng)基礎(chǔ)底面處于平均壓力超過300KPa時,尚應(yīng)進(jìn)行抗剪驗算。第2章:淺基礎(chǔ)〔解〕(1)確定基礎(chǔ)材料:考慮荷載不算大,土層分布均勻,先擬采用磚和3∶7灰土疊合材料條形基礎(chǔ),結(jié)合表2-9要求,采用MU10的磚和M5水泥砂漿砌筑。(2)確定基礎(chǔ)埋深:粉質(zhì)粘土厚5.5m,可作持力層,以天然地面作為室外設(shè)計地面,取基礎(chǔ)埋深d=1.4m。(3)計算地基持力層承載力特征值:
查表2-5得,ηb=0,ηd=1.0第2章:淺基礎(chǔ)(4)確定基礎(chǔ)底面積:基礎(chǔ)平均埋置深度(1.4+1.85)=1.63m取b=1.30m
(5)確定基礎(chǔ)構(gòu)造尺寸:
采用3:7灰土,其上用磚放腳與墻體相聯(lián),根據(jù)基底壓力第2章:淺基礎(chǔ)查表2-9,灰土臺階寬高比允許值取1.5,取灰土臺階厚h1=450mm,則灰土臺階寬度為:計算磚臺階數(shù):以基礎(chǔ)半寬記磚臺階數(shù)n=3,灰土臺階實際寬度?。?)驗算灰土強度灰土和磚基接觸面寬度:b0=1300-2×285=730mm第2章:淺基礎(chǔ)接觸面壓力:不滿足,調(diào)整:將磚臺階數(shù)改為n=4,基礎(chǔ)底面寬改為:滿足要求,基礎(chǔ)剖面如圖所示第2章:淺基礎(chǔ)
如果將本例題設(shè)計為毛石基礎(chǔ)或C15素混凝土基礎(chǔ)時,可如例圖3-5(c)、(d)所示,并可分析三種基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)性,選擇最佳設(shè)計方案。第2章:淺基礎(chǔ)
2.鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)的設(shè)計鋼筋混凝擴(kuò)展基礎(chǔ)由于不受剛性角限制,設(shè)計上可以做到寬基淺埋,充分利用淺層好土層作為持力層。與剛性基礎(chǔ)相比較,鋼筋混凝土基礎(chǔ)具有較大的抗拉、抗彎能力,能承受較大的豎向荷載和彎矩,因此,鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)普遍應(yīng)用于單層和多層結(jié)構(gòu)中。第2章:淺基礎(chǔ)鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)的構(gòu)造要求1.錐形基礎(chǔ)邊緣高度一般不小于200mm,坡度i≤1∶3,如圖(a);臺階形基礎(chǔ)每階高度一般為300~500mm,當(dāng)基礎(chǔ)總高度h≤350mm時,可用一階,600<h≤900mm用二階,h>900mm用三階,如圖(b)。2.混凝土強度等級不宜低于C20?;A(chǔ)下通常設(shè)置C10混凝土墊層,墊層厚度為70~100mm,每邊伸出基礎(chǔ)邊緣50~100mm。第2章:淺基礎(chǔ)第2章:淺基礎(chǔ)3.對擴(kuò)展基礎(chǔ)底板受力鋼筋,直徑不宜小于10mm,間距不宜大于200mm,也不宜小于100mm。墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)縱向的分布鋼筋直徑不小于8mm,間距不大于300mm;每延米分布鋼筋的面積應(yīng)不小于受力鋼筋面積的1/10。當(dāng)設(shè)有墊層時鋼筋保護(hù)層厚度不宜小于40mm,無墊層時不宜小于70mm。4.當(dāng)基礎(chǔ)底面邊長大于或等于2.5m時,該方向受力鋼筋長度可取邊長或?qū)挾鹊?.9倍,并均勻交錯布置(如圖)。第2章:淺基礎(chǔ)5.鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)底板在T形及十字形交接處,底板橫向受力鋼筋僅沿一個主要受力方向通長布置,另一方向的橫向受力鋼筋可布置到主要受力方向底板寬度1/4處。在拐角處底板橫向受力鋼筋應(yīng)沿兩個方向布置。第2章:淺基礎(chǔ)6.現(xiàn)澆柱的基礎(chǔ),插筋的下端宜作成直鉤放在基礎(chǔ)底板鋼筋網(wǎng)上。當(dāng)符合下列條件之一時,可僅將四角的插筋伸至底板鋼筋網(wǎng)上,其余插筋錨固在基礎(chǔ)頂面下la
或laE處。
1.柱為軸心受壓或小偏心受壓,基礎(chǔ)高度大于等于1200mm;
2.柱為大偏心受壓,基礎(chǔ)高度大于等于1400mm。第2章:淺基礎(chǔ)7.當(dāng)?shù)鼗痪鶆蚧蚩v向荷載差異較大時,條形基礎(chǔ)的橫截面可設(shè)計為帶肋形式,或在墻下板內(nèi)配置縱向受力筋形成暗梁,以抵抗不均勻沉降引起的縱向彎矩。縱向受力筋的配置常按工程經(jīng)驗確定,也可結(jié)合圈梁配筋設(shè)置。柱肋梁第2章:淺基礎(chǔ)§2.6.2墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)的設(shè)計
基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)計算內(nèi)容一般有兩方面,其一是按剪切條件確定基礎(chǔ)臺階或基礎(chǔ)底板的高度,據(jù)工程設(shè)計經(jīng)驗,基礎(chǔ)底板高度一般不小于基礎(chǔ)寬度的1/8;其二是受彎計算確定底板橫向配筋。
地基凈反力(pj):僅由基礎(chǔ)頂面的荷載(相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合)所產(chǎn)生的地基反力。第2章:淺基礎(chǔ)1.軸心荷載作用下在凈反力作用下,基礎(chǔ)底板受力看作一塊倒懸臂板(1)基礎(chǔ)高度由控制截面受剪確定其中:凈反力剪力基本組合第2章:淺基礎(chǔ)注:1.剪切和彎矩的控制截面(圖3-27),應(yīng)符合下列規(guī)定:①當(dāng)墻體材料為混凝土?xí)r,取b1=a1;②當(dāng)墻體材料為磚砌體且放腳寬度不大于1/4磚長時,取b1=a1+0.06(m)。
2.h0為基礎(chǔ)有效高度a1第2章:淺基礎(chǔ)(2)基礎(chǔ)底板配筋控制截面處彎距基礎(chǔ)每米長的受力鋼筋截面面積a1第2章:淺基礎(chǔ)[例題2-7](P43):某磚墻厚240mm,相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合及基本組合時作用在基礎(chǔ)頂面的軸心荷載分別為144kN/m和190kN/m,基礎(chǔ)埋深d=0.5m,地基承載力特征值fak=106kPa,試設(shè)計鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)?!窘狻浚?)選擇基礎(chǔ)材料擬采用混凝土為C20(ft=1.1N/mm2),鋼筋用HPB235級(fy=210N/mm2),并設(shè)置C10厚100mm的混凝土墊層。(2)確定條形基礎(chǔ)寬度第2章:淺基礎(chǔ)(3)確定基礎(chǔ)高度
取h=300mm,則h0=300-40-5=255mm>104mm
基礎(chǔ)有效高度
地基凈反力控制截面至基礎(chǔ)邊緣的距離
第2章:淺基礎(chǔ)配φ12@200,As=565mm2,縱向分布筋采用
φ8@250(4)計算底板配筋第2章:淺基礎(chǔ)例題:某多層住宅的承重磚墻厚240mm,作用于基礎(chǔ)頂面的荷載Fk=240kN/m,基礎(chǔ)埋深d=0.8m,經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值fa=150kPa,試設(shè)計鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。【解】(1)選擇基礎(chǔ)材料擬采用混凝土為C20,鋼筋HPB235級,并設(shè)置C10厚100mm的混凝土墊層,設(shè)一個磚砌的臺階,如圖所示。(2)確定條形基礎(chǔ)寬度取b=1.8m第2章:淺基礎(chǔ)(3)確定基礎(chǔ)高度
按經(jīng)驗,h≥b/8=1800/8=225mm,取h=300mm基礎(chǔ)有效高度h0=300-45=255mm混凝土抗剪強度地基凈反力控制截面剪力
滿足要求
第2章:淺基礎(chǔ)(4)計算底板配筋
控制截面彎矩
第2章:淺基礎(chǔ)2.偏心荷載作用下在偏心荷載作用下,基礎(chǔ)底面最大凈反力設(shè)計值為:基礎(chǔ)高度與配筋仍然用或只是pj為控制截面處凈反力設(shè)計值第2章:淺基礎(chǔ)§2.6.3柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)的設(shè)計
單獨基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)計算主要包括沖切、局部受壓計算(當(dāng)基礎(chǔ)混凝土強度小于柱時)和受彎計算幾部分內(nèi)容。由沖切強度條件控制柱邊處基礎(chǔ)高度和變階處高度;由基礎(chǔ)底板彎矩決定配筋量。第2章:淺基礎(chǔ)1.基礎(chǔ)高度的確定
基礎(chǔ)在柱荷載作用下,如果沿柱周邊的基礎(chǔ)高度不夠,就會發(fā)生如圖所示的沖切破壞,即沿柱邊45°方向斜面拉裂。為保證基礎(chǔ)不發(fā)生沖切破壞,必須使沖切面外的地基凈反力產(chǎn)生的沖切力小于或等于沖切面處混凝土的受沖切承載力。第2章:淺基礎(chǔ)即:式中βhp—受沖切承載力截面高度影響系數(shù),當(dāng)h≤0.8m時,βhp=1.0,當(dāng)h≥2m時,βhp=0.9,其間按線性內(nèi)插法取用;
am—沖切破壞錐體最不利一側(cè)計算長度,am=(at+ab)/2;
at—沖切破壞錐體最不利一側(cè)斜截面的上邊長,當(dāng)計算柱與基礎(chǔ)交接處的受沖切承載力時,取柱寬;當(dāng)計算基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力時,取上階寬;
ab—沖切破壞錐體最不利一側(cè)斜截面在基礎(chǔ)底面積范圍內(nèi)的下邊長,當(dāng)沖切破壞錐體的底面落在基礎(chǔ)底面以內(nèi)時,計算柱與基礎(chǔ)交接處的受沖切承載力時,取ab=ac+2h0;計算基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力時,取上階寬加兩倍該處的基礎(chǔ)有效高度;當(dāng)沖切破壞錐體的底面在方向落在基礎(chǔ)底面以外時,即ac+2h0>l時,ab=l;第2章:淺基礎(chǔ)第2章:淺基礎(chǔ)Al—沖切力的作用面積當(dāng)沖切錐體底面落在基礎(chǔ)底面之內(nèi)時:當(dāng)沖切錐體底面落在基礎(chǔ)底面之外時:第2章:淺基礎(chǔ)2.底板配筋
基礎(chǔ)底板在荷載效應(yīng)基本組合時的凈反力作用下,如同固定于臺階根部或柱邊的倒置懸臂板,一般屬于雙向受彎構(gòu)件,彎矩控制截面在柱邊緣處或變階處,如圖所示的中心受壓基礎(chǔ)。第2章:淺基礎(chǔ)將基底分成四塊梯形面積,截面Ⅰ-Ⅰ的彎矩平行于l向的受力鋼筋ⅠⅠ第2章:淺基礎(chǔ)同樣,截面ⅠI-ⅠI的彎矩平行于b向的受力鋼筋3.偏心荷載
當(dāng)ⅡⅡ第2章:淺基礎(chǔ)基礎(chǔ)高度,用pjmax
代替pj求得底板配筋,采用第2章:淺基礎(chǔ)【例題2-8】設(shè)計例圖所示的柱下獨立基礎(chǔ)。已知相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合的柱荷載F=700kN,M=87.8kN·m,柱截面尺寸為300mm×400mm,基礎(chǔ)底面尺寸為1.6×2.4m。
【解】1.材料選擇采用C20的混凝土,HPB235級鋼筋,查得ft=1.1N/mm2。墊層采用C10混凝土。
2.計算基底凈反力設(shè)計值凈偏心矩:第2章:淺基礎(chǔ)基底最大凈反力設(shè)計值3.基礎(chǔ)高度⑴柱邊截面取h=600mm,h0=555mm,分兩階,(如圖)則:因偏心受壓,沖切力第2章:淺基礎(chǔ)第2章:淺基礎(chǔ)⑵變階處截面基礎(chǔ)分兩級(如圖),下階h1=300mm,h01=255mm,取l1=1.2m,b1=0.8m沖切力抗沖切力滿足第2章:淺基礎(chǔ)4.配筋計算抗沖切力滿足計算長邊方向上的彎矩,取I-I截面第2章:淺基礎(chǔ)取Ⅲ-Ⅲ截面比較與,按配11φ12,實際配筋計算短邊方向上的彎矩,取Ⅱ-Ⅱ截面第2章:淺基礎(chǔ)?、?Ⅳ截面按構(gòu)造要求配13φ10,第2章:淺基礎(chǔ)聯(lián)合基礎(chǔ)設(shè)計
典型的雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)可以分為矩形聯(lián)合基礎(chǔ)、梯形聯(lián)合基礎(chǔ)與連梁式聯(lián)合基礎(chǔ)。
§2.7第2章:淺基礎(chǔ)
為使聯(lián)合基礎(chǔ)的基底壓力分布均勻,應(yīng)使基底形心盡可能接近柱主要荷載的合力作用點(荷載重心)處。聯(lián)合基礎(chǔ)的設(shè)計的假定基礎(chǔ)是剛性的(h≥l/6)基底壓力為線性分布地基主要受力層范圍內(nèi)的土質(zhì)均勻不考慮上部結(jié)構(gòu)的影響第2章:淺基礎(chǔ)§2.7.2矩形聯(lián)合基礎(chǔ)設(shè)計1.計算柱荷載的合力作用點位置2.確定基礎(chǔ)長度,使基礎(chǔ)底面形心盡可能與柱荷載重心重合3.按地基土承載力確定基礎(chǔ)底面寬度4.按反力的線性分布計算基底反力,并計算基礎(chǔ)內(nèi)力,畫出彎矩圖與剪力圖設(shè)計步驟第2章:淺基礎(chǔ)5.根據(jù)沖切與剪切承載力來確定基礎(chǔ)高度,一般先假定,后驗算(1)沖切
(2)剪切其中:Fl取柱軸心荷載值減去沖切破壞錐面下的地基凈反力
um取距離柱周邊h0/2處最不利周長
V
取沖切破壞錐底面邊緣豎直截面剪力設(shè)計值
βh=(800/h0)1/4,當(dāng)h0<800mm,取h0=800mm,當(dāng)h0>2000mm,取h0=2000mm第2章:淺基礎(chǔ)6.根據(jù)彎矩圖中的最大正負(fù)彎矩進(jìn)行縱向配筋7.按等效梁概念進(jìn)行橫向配筋[例2-9]設(shè)計如圖的二柱矩形聯(lián)合基礎(chǔ),圖中柱荷載為相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時的設(shè)計值?;A(chǔ)材料是:C20混凝土,HRB335級鋼筋。已知柱1、2截面均為300×300mm2,要求基礎(chǔ)左端與柱1側(cè)面對齊。已確定基礎(chǔ)埋深為1.2m,地基承載力特征值為fa=140kPa第2章:淺基礎(chǔ)[解](1)計算基底形心位置及基礎(chǔ)長度對柱1的中心取矩,由∑M1=0,得:(2)計算基礎(chǔ)底面寬度(采用荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合)(3)計算基礎(chǔ)內(nèi)力凈反力設(shè)計值第2章:淺基礎(chǔ)V圖M圖計算剪力與彎矩,并繪出剪力與彎矩圖第2章:淺基礎(chǔ)(4)計算基礎(chǔ)高度取h=l1/6=3000/6=500mm,h0=500-45=455mm①沖切驗算兩柱均為一面沖切柱2柱1均滿足第2章:淺基礎(chǔ)②剪切驗算柱2柱1均滿足(5)配筋計算①縱向配筋(采用HRB335級鋼筋)柱間最大負(fù)彎矩Mmax=192.6kN·m,所需鋼筋面筋:最大正彎矩Mmax=23.7kN·m,所需鋼筋面筋:第2章:淺基礎(chǔ)②橫向配筋(采用HRB235級鋼筋)
基礎(chǔ)頂面配8Ф16(As=1608mm2),其中1/3的通長布置;底面配6Ф12(As=678mm2),其中1/2的通長布置。柱1處等效梁寬度:折合每米板寬內(nèi)的配筋面積:176/0.64=275mm2/m第2章:淺基礎(chǔ)柱2處等效梁寬度:折合每米板寬內(nèi)的配筋面積:248/0.98=253mm2/m
以上的配筋面積均很小,顧按構(gòu)造要求底面配φ10@200(As=393mm2),頂面配φ8@250。第2章:淺基礎(chǔ)§2.7.3梯形聯(lián)合基礎(chǔ)
當(dāng)建筑界限靠近荷載較小的一側(cè)時,采用矩形聯(lián)合基礎(chǔ)是合適的,但當(dāng)建筑界限靠近荷載較大的一側(cè)時,可采用梯形基礎(chǔ)。確定梯形聯(lián)合基礎(chǔ)的底面尺寸根據(jù)基礎(chǔ)底面中心與荷載中心重合第2章:淺基礎(chǔ)由地基承載力條件而[例2-10]設(shè)計如例題2-9中的聯(lián)合基礎(chǔ),若基礎(chǔ)右端只能與柱邊平齊,試確定基礎(chǔ)的底面尺寸。第2章:淺基礎(chǔ)由題及例2-9中的結(jié)果知:此時故采用梯形基礎(chǔ)合適解得:a=0.72m,b=1.52m第2章:淺基礎(chǔ)§2.7.4連梁式聯(lián)合基礎(chǔ)
連梁的作用是把偏心荷載產(chǎn)生的彎矩傳遞給另一基礎(chǔ),從而使分開的兩基礎(chǔ)均獲得均勻的基底反力。連梁式聯(lián)合基礎(chǔ)的設(shè)計要點連梁必須為剛性,連梁的寬不小于最小柱寬兩基礎(chǔ)的設(shè)計應(yīng)滿足承載力要求,并避免不均勻沉降連梁不應(yīng)著地,且連梁自重在設(shè)計中不記第2章:淺基礎(chǔ)復(fù)習(xí)地基基礎(chǔ)設(shè)計程序:確定基礎(chǔ)埋深
及地基承載力確定基礎(chǔ)底面尺寸地基變形驗算剖面尺寸確定結(jié)構(gòu)計算設(shè)計基礎(chǔ)資料(建筑設(shè)計、工程地質(zhì)等)第2章:淺基礎(chǔ)§2.8減輕建筑物不均勻沉降危害的措施
在實際工程中,由于地基軟弱,土層薄厚變化大,或在水平方向軟硬不一,特殊土地基,或建筑物荷載相差懸殊等原因,使地基產(chǎn)生過量的不均勻沉降,造成建筑物傾斜,墻體、樓地面開裂的事故
第2章:淺基礎(chǔ)消除或減輕不均勻沉降危害的途徑增強上部結(jié)構(gòu)抵抗不均勻沉降的能力采取建筑、結(jié)構(gòu)與施工措施減少不均勻沉降或總沉降量采用條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)等進(jìn)行地基處理采用樁基礎(chǔ)或其它深基礎(chǔ)第2章:淺基礎(chǔ)建筑措施建筑物體型應(yīng)力求簡單控制建筑物的長高比及合理布置縱橫墻設(shè)置沉降縫控制相鄰建筑物基礎(chǔ)間的凈距調(diào)整建筑物的標(biāo)高第2章:淺基礎(chǔ)
平面形狀復(fù)雜的建筑物,如“L”、“┳”、“F”
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