建筑地基與結(jié)構(gòu)本課程將帶領(lǐng)學(xué)生了解建筑地基與結(jié)構(gòu)的基本原理、設(shè)計(jì)方法和工程實(shí)踐，掌握建筑穩(wěn)固性的關(guān)鍵技術(shù)知識(shí)。教學(xué)目標(biāo)與學(xué)習(xí)內(nèi)容掌握基礎(chǔ)理論地基土性質(zhì)與承載力設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算工程實(shí)踐施工技術(shù)與質(zhì)量控制分析能力工程問(wèn)題識(shí)別與解決地基與結(jié)構(gòu)的基本概念地基支撐建筑的土體傳遞荷載至堅(jiān)固土層基礎(chǔ)連接上部結(jié)構(gòu)與地基傳遞并分散集中荷載上部結(jié)構(gòu)承受各種荷載的主體保證建筑功能實(shí)現(xiàn)地基的作用與重要性支撐作用承擔(dān)并傳遞建筑全部荷載穩(wěn)定作用確保建筑不發(fā)生傾斜位移安全保障影響整個(gè)建筑物使用壽命經(jīng)濟(jì)影響地基處理費(fèi)用占總造價(jià)比重大土的分類與主要性質(zhì)粗粒土礫石、卵石砂土排水性好細(xì)粒土粉土黏土保水性強(qiáng)特殊土膨脹土濕陷性黃土淤泥、淤泥質(zhì)土土的工程性質(zhì)指標(biāo)含水量土中水與土顆粒重量比密度單位體積土的質(zhì)量孔隙比孔隙體積與固體顆粒體積比塑性指數(shù)液限與塑限之差壓縮性土在荷載下變形能力地基類型概述天然地基利用原狀土支撐建筑1處理地基原土經(jīng)加固改良后使用2人工地基置換或處理原土后形成3復(fù)合地基樁、土、墊層等組合形式4天然地基與人工地基的比較比較項(xiàng)目天然地基人工地基適用條件原土承載力滿足原土承載力不足工程費(fèi)用較低較高施工周期短長(zhǎng)穩(wěn)定性取決于原土人為控制地基承載力的基本概念極限承載力地基破壞時(shí)的壓力值容許承載力考慮安全系數(shù)后的設(shè)計(jì)值特征值具有95%保證率的承載力地基承載力是指地基能夠承受的最大壓力，是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。確定承載力要考慮地質(zhì)條件、荷載特性和安全要求。地基沉降及其控制標(biāo)準(zhǔn)均勻沉降建筑物整體下沉不均勻沉降造成建筑傾斜沉降速率單位時(shí)間沉降量沉降量標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)結(jié)構(gòu)類型確定限值地基勘察方法簡(jiǎn)介工程地質(zhì)調(diào)查收集區(qū)域地質(zhì)資料現(xiàn)場(chǎng)踏勘勘探與取樣鉆探、探井原狀土取樣原位測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)靜力觸探室內(nèi)試驗(yàn)與分析物理力學(xué)性質(zhì)測(cè)定成果評(píng)價(jià)場(chǎng)地地質(zhì)勘查的步驟初步勘察資料收集與現(xiàn)場(chǎng)踏勘詳細(xì)勘察鉆探與取樣試驗(yàn)分析室內(nèi)試驗(yàn)與原位測(cè)試成果整理勘察報(bào)告編制地基土采樣與實(shí)驗(yàn)原狀土取樣保持土體原始結(jié)構(gòu)樣品保存密封防止含水量變化室內(nèi)試驗(yàn)物理力學(xué)性質(zhì)測(cè)定正確的土樣采集與保存對(duì)試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性至關(guān)重要。采樣應(yīng)避免擾動(dòng)土體結(jié)構(gòu)，保存過(guò)程需防止含水量變化，確保樣品代表性。土工試驗(yàn)常見方法通過(guò)多種標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)方法，可準(zhǔn)確測(cè)定土體的物理力學(xué)特性，為工程設(shè)計(jì)提供可靠參數(shù)。地基加固處理方法一覽30%強(qiáng)夯法應(yīng)用率適用于砂土、粉土25%灰土擠密樁軟土地基常用方法20%CFG樁應(yīng)用水泥粉煤灰碎石樁15%注漿法適用于砂土地基換填法與夯實(shí)法換填法適用范圍：表層軟弱土工作原理：挖除軟弱土層，回填優(yōu)質(zhì)材料優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單可靠缺點(diǎn)：深度受限夯實(shí)法適用范圍：松散砂土、素填土工作原理：動(dòng)力沖擊增加密實(shí)度類型：人工夯實(shí)、機(jī)械夯實(shí)、強(qiáng)夯法優(yōu)點(diǎn)：效果明顯、范圍廣注漿加固法水泥漿注漿適用于砂性土、礫石化學(xué)漿液注漿適用于細(xì)砂、粉土高壓噴射注漿形成水泥土柱體振動(dòng)加固法及其應(yīng)用振動(dòng)沉管法振沖法振動(dòng)壓實(shí)法砂樁振動(dòng)法其他振動(dòng)方法預(yù)壓地基處理技術(shù)堆載預(yù)壓堆放砂石等材料利用自重固結(jié)周期長(zhǎng)真空預(yù)壓抽真空加速排水環(huán)保無(wú)污染適用于軟土袋裝砂井加速排水縮短固結(jié)時(shí)間提高承載力地基施工常見問(wèn)題與對(duì)策地下水問(wèn)題降水措施：井點(diǎn)、深井軟弱夾層局部加固或穿透不均勻地層分區(qū)設(shè)計(jì)處理膨脹土防水、隔水、換填基礎(chǔ)的分類綜述按形式分類條形、獨(dú)立、筏板、樁基按埋置深度淺基礎(chǔ)、深基礎(chǔ)按材料分類混凝土、鋼筋混凝土、磚石按建筑類型民用、工業(yè)建筑基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)截面尺寸確定根據(jù)墻體寬度和荷載計(jì)算埋深設(shè)計(jì)考慮凍土深度和地下水位配筋計(jì)算依據(jù)彎矩和剪力確定沉降縫設(shè)置防止不均勻沉降引起開裂獨(dú)立基礎(chǔ)與筏板基礎(chǔ)獨(dú)立基礎(chǔ)適用：柱下荷載優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省材料缺點(diǎn)：不適合軟弱地基形式：正方形、矩形、多邊形筏板基礎(chǔ)適用：荷載大、地基弱優(yōu)點(diǎn)：整體性好缺點(diǎn)：材料用量大形式：平板式、梁板式、箱形樁基礎(chǔ)類型與適用范圍按成樁方法預(yù)制樁、灌注樁、復(fù)合樁按受力特性摩擦樁、端承樁、復(fù)合樁按材料分類混凝土樁、鋼樁、木樁、復(fù)合樁按功能分類承重樁、摩擦樁、抗拔樁、抗震樁樁基施工技術(shù)流程施工準(zhǔn)備測(cè)量放線、場(chǎng)地平整鉆孔/打樁鉆機(jī)就位、成孔鋼筋籠安裝吊裝、定位混凝土澆筑導(dǎo)管法、泵送質(zhì)量檢驗(yàn)完整性檢測(cè)、承載力檢測(cè)地下室及深基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)防水設(shè)計(jì)外防內(nèi)貼、外防內(nèi)排抗浮設(shè)計(jì)計(jì)算抗浮安全系數(shù)側(cè)向支護(hù)土釘墻、排樁、地下連續(xù)墻地下室設(shè)計(jì)需充分考慮防水、抗浮和支護(hù)體系的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，確保地下空間安全和實(shí)用。地下水控制是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)。地基與基礎(chǔ)的防水、防腐措施柔性防水層防水卷材、涂料剛性防水層防水混凝土、防水砂漿防腐保護(hù)環(huán)氧涂層、犧牲陽(yáng)極地基基礎(chǔ)工程質(zhì)量檢測(cè)尺寸檢測(cè)基礎(chǔ)平面尺寸與高度強(qiáng)度檢測(cè)回彈法、鉆芯法完整性檢測(cè)超聲波、低應(yīng)變承載力檢測(cè)靜載試驗(yàn)、高應(yīng)變地基基礎(chǔ)常見病害及修復(fù)病害類型主要表現(xiàn)修復(fù)方法不均勻沉降墻體裂縫加固地基、糾偏側(cè)向位移基礎(chǔ)傾斜設(shè)置擋土結(jié)構(gòu)混凝土裂縫結(jié)構(gòu)開裂灌漿、植筋防水失效滲漏水注漿堵漏典型地基基礎(chǔ)工程案例分析超高層建筑基礎(chǔ)普遍采用筏板-樁基礎(chǔ)組合形式，樁長(zhǎng)通常超過(guò)60米，筏板厚度3-6米，混凝土一次性澆筑量巨大。上部結(jié)構(gòu)的定義與作用支撐作用承擔(dān)使用荷載和自重保護(hù)作用抵抗自然環(huán)境侵害空間劃分形成功能使用空間抗震抗風(fēng)抵抗水平荷載作用上部結(jié)構(gòu)體系綜述高層結(jié)構(gòu)體系框架、剪力墻、框架-剪力墻多層結(jié)構(gòu)體系框架、砌體、排架低層結(jié)構(gòu)體系砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)不同結(jié)構(gòu)體系適用于不同高度和功能的建筑物，選擇合適的結(jié)構(gòu)體系可以提高建筑的安全性、經(jīng)濟(jì)性和適用性。結(jié)構(gòu)的基本受力形式壓力垂直荷載引起構(gòu)件縮短拉力構(gòu)件延長(zhǎng)變形彎矩構(gòu)件彎曲變形剪力相對(duì)滑移變形扭矩構(gòu)件繞軸線扭轉(zhuǎn)常見結(jié)構(gòu)材料介紹壓縮強(qiáng)度(MPa)抗拉強(qiáng)度(MPa)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)綁扎鋼筋支模澆筑整體性好裝配式結(jié)構(gòu)工廠預(yù)制現(xiàn)場(chǎng)安裝施工速度快裝配整體式部分預(yù)制現(xiàn)澆連接綜合優(yōu)勢(shì)框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)梁柱連接形成布置靈活剛度相對(duì)較低適用高度：7-10層剪力墻結(jié)構(gòu)墻板承重側(cè)向剛度大空間限制大適用高度：30層以下框架-剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)布置合理分配剪力墻位置剛度分配控制墻框剛度比3連接設(shè)計(jì)確?？蚣芘c墻體協(xié)同工作框架-剪力墻結(jié)構(gòu)綜合了框架和剪力墻的優(yōu)點(diǎn)，是高層建筑中應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)體系之一。其設(shè)計(jì)要點(diǎn)在于合理配置墻體位置，控制剛度分配，確保結(jié)構(gòu)的整體性和協(xié)同工作能力。框架-核心筒結(jié)構(gòu)核心筒承擔(dān)主要側(cè)向力外圍框架輔助抵抗側(cè)向力樓板連接確保整體協(xié)同工作嵌固系統(tǒng)筒底增強(qiáng)區(qū)加固框架結(jié)構(gòu)與磚混結(jié)構(gòu)對(duì)比對(duì)比項(xiàng)目框架結(jié)構(gòu)磚混結(jié)構(gòu)適用高度多層及高層低層及多層空間靈活性高低抗震性能好較差施工難度較高較低造價(jià)較高較低鋼結(jié)構(gòu)體系與發(fā)展1初期鋼架構(gòu)簡(jiǎn)單鋼骨架2框架+支撐提高側(cè)向剛度3筒體結(jié)構(gòu)提高整體性4巨型結(jié)構(gòu)超高層應(yīng)用5組合結(jié)構(gòu)鋼-混凝土組合大跨度空間結(jié)構(gòu)實(shí)例大跨度空間結(jié)構(gòu)常采用桁架、網(wǎng)殼、懸索、膜結(jié)構(gòu)等形式，創(chuàng)造無(wú)柱大空間，滿足特殊功能需求。裙房結(jié)構(gòu)與塔樓結(jié)構(gòu)6-8裙房層數(shù)商業(yè)、公共空間30+塔樓層數(shù)辦公或住宅15m樓板跨度差異裙房常采用大跨度3-5m層高差異裙房層高通常更高建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)基礎(chǔ)抗震等級(jí)確定基于地震烈度和建筑重要性結(jié)構(gòu)布置規(guī)則、對(duì)稱、均勻地震作用計(jì)算反應(yīng)譜法、時(shí)程分析構(gòu)造措施加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)連接、提高延性建筑結(jié)構(gòu)的防災(zāi)與防火防火分區(qū)限制火災(zāi)蔓延范圍防火墻、防火卷簾限制最大分區(qū)面積疏散通道安全出口數(shù)量疏散樓梯寬度最大疏散距離耐火等級(jí)構(gòu)件耐火極限材料燃燒性能防火保護(hù)層新型綠色結(jié)構(gòu)體系介紹現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)可再生材料，碳排放低輕鋼結(jié)構(gòu)材料可回收，施工快捷3D打印結(jié)構(gòu)減少材料浪費(fèi)，形式自由結(jié)構(gòu)施工技術(shù)創(chuàng)新裝配式建筑技術(shù)工廠化預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)裝配減少濕作業(yè)，提高效率智能施工設(shè)備機(jī)器人焊接，自動(dòng)化綁扎無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)，遠(yuǎn)程控制BIM技術(shù)應(yīng)用虛擬施工模擬碰撞檢查，精確定位地基與結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)共同作用考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用整體分析建立完整有限元模型優(yōu)化配置調(diào)整上下部結(jié)構(gòu)剛度比3安全評(píng)估綜合承載力與變形驗(yàn)算4國(guó)內(nèi)外地基與結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)性能化設(shè)計(jì)從規(guī)范向性能化設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變智能化材料自修復(fù)材料、可調(diào)節(jié)結(jié)