1、1,基礎(chǔ)工程,主講教師：張成興 土木工程學(xué)院 School of Civil Engineering,第七章 淺基礎(chǔ)基礎(chǔ),2,7.1 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本原則 7.2 淺基礎(chǔ)的類型 7.3 基礎(chǔ)埋置深度的選擇 7.4 地基承載力 7.5 基礎(chǔ)底面尺寸的確定 7.6 地基變形驗(yàn)算 7.7 擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 7.8 柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 7.9 筏型基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 7.10 減輕不均勻沉降損失的措施,3,7.1 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本原則,一、地基、基礎(chǔ)的類型,通常把支承基礎(chǔ)的土體或巖體稱為地基。,基礎(chǔ)是將結(jié)構(gòu)承受的各種作用傳遞到地基上的結(jié)構(gòu)組成部分。,地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)必須根據(jù)建筑物的用途和安全等級、平面布置和

2、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(jì)，以保證建筑物的安全和正常使用。,淺基礎(chǔ) 深基礎(chǔ),天然地基 人工地基,差別：施工方法及設(shè)計(jì)原則,4,下臥層,地基與基礎(chǔ),持力層（受力層）,5,天然地基,6,人工地基：加固上部土層，提高承載力。,7,大直徑鉆孔樁,風(fēng)化砂巖及粉砂巖,部分風(fēng)化及不風(fēng)化泥巖,深基礎(chǔ)：新加坡發(fā)展銀行,四墩, 每墩直徑7.3m。將荷載傳遞到下部好土層,承載力高。,8,天然地基上的淺基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)比較簡單，最為經(jīng)濟(jì)，如能滿足要求，宜優(yōu)先選用。 1）天然地基上的淺基礎(chǔ)； 2）人工地基上的淺基礎(chǔ)； 3）天然

3、地基上的深基礎(chǔ)(樁基礎(chǔ)等)。,二、地基基礎(chǔ)方案,9,三、天然地基上淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和一般步驟：,充分掌握擬建場地的工程地質(zhì)條件和地質(zhì)勘察資料； 綜合考慮選擇基礎(chǔ)類型和平面布置方案； 選擇地基持力層和基礎(chǔ)埋置深度； 確定地基承載力； 按地基承載力（包括持力層和軟弱下臥層）確定基礎(chǔ)底面尺寸； 進(jìn)行必要的地基穩(wěn)定性和變形驗(yàn)算； 進(jìn)行基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 繪制基礎(chǔ)施工圖，并提出必要的技術(shù)說明。,10,四、概率極限設(shè)計(jì)方法與極限狀態(tài)設(shè)計(jì)原則,以結(jié)構(gòu)的可靠度指標(biāo)（或失效概率）來度量結(jié)構(gòu)的可靠度，并且建立結(jié)構(gòu)可靠度與結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)方程關(guān)系，這種設(shè)計(jì)方法就是以概率論為基礎(chǔ)的極限設(shè)計(jì)方法，簡稱概率極限設(shè)計(jì)方法。 整個

4、結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分（構(gòu)件）超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，這一特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。 承載力極限狀態(tài)：這種極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載力或不適于繼續(xù)承載大變形。（整體剪切破壞） 正常使用極限狀態(tài)：這種極限狀態(tài)對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值。（地基變形）,11,五、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本原則,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，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范將地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)分為甲級，乙級和丙級三個設(shè)計(jì)等級。,12,防止地基土發(fā)生剪切破壞和喪失穩(wěn)定性，應(yīng)具有足夠的安全度。,為了保證建筑物的安全和正常使

5、用，根據(jù)建筑物的安全等級和長期荷載作用下地基變形對上部結(jié)構(gòu)的影響程度，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和計(jì)算應(yīng)該滿足下述三項(xiàng)基本原則：,各建筑物均應(yīng)滿足地基承載力計(jì)算要求； 對基坑工程、經(jīng)常受水平荷載作用的高層建筑，高聳結(jié)構(gòu)和擋土墻； 建筑在斜坡上或邊坡附近的建筑物和構(gòu)筑物。,對地下水埋藏較淺，建筑地下室； 地下構(gòu)筑物存在上浮問題。,穩(wěn)定性驗(yàn)算,抗浮驗(yàn)算,13,2.控制地基的變形量，使之不超過建筑物的地基特征變形允許值，以免引起基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的損壞或影響建筑物的正常使用功能和外觀。,地基承載力特征值小于130kPa，且體型復(fù)雜的建筑； 在基礎(chǔ)上及其附近由地面堆載或相鄰基礎(chǔ)荷載差異較大，可能引起地基產(chǎn)生過大的不均勻

6、沉降； 軟弱地基上大建筑物存在偏心荷載時； 相鄰建筑距離過近，可能發(fā)生傾斜時； 地基有厚度較大或厚薄不均的填土，其自重固結(jié)未完成時。,地基變形計(jì)算,設(shè)計(jì)等級為甲級、乙級的建筑物均應(yīng)進(jìn)行地基變形設(shè)計(jì)驗(yàn)算,14,3. 基礎(chǔ)的材料，形式，尺寸和構(gòu)造能適應(yīng)上部結(jié)構(gòu)、符合使用要求，滿足上述地基承載力（穩(wěn)定性）和變形要求外，還應(yīng)滿足基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和耐久性的要求。,15,標(biāo)準(zhǔn)值,六、關(guān)于荷載取值的規(guī)定,16,設(shè)計(jì)值,17,計(jì)算基礎(chǔ)內(nèi)力、配筋：基本組合（設(shè)計(jì)值），荷載分項(xiàng)系數(shù)為 1.21.4，與混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范相適應(yīng)，通過增大荷載 來提高安全度。,計(jì)算擋土墻土壓力：基本組合，荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.0，安全度通

7、 過安全系數(shù)來反映，例如： 抗滑移安全系數(shù)Ks抗滑力/滑移力1.3,計(jì)算基底面積：標(biāo)準(zhǔn)組合（標(biāo)準(zhǔn)值），沒有荷載分項(xiàng)系數(shù)。不 增大荷載，因?yàn)榈鼗休d力已具有足夠的安全度。 例：pkfa=pu/K=pu/2,計(jì)算沉降：準(zhǔn)永久組合，不計(jì)風(fēng)荷載和地震作用。,18,7.2 淺基礎(chǔ)的類型,在天然地基上，埋置深度小于5米的一般基礎(chǔ)（柱基或墻基）以及埋置深度雖超過5米，但小于基礎(chǔ)寬度的大尺寸基礎(chǔ)（如箱形基礎(chǔ)），在計(jì)算中基礎(chǔ)的側(cè)面摩擦力不必考慮，統(tǒng)稱為天然地基上的淺基礎(chǔ)。,A、按材料：剛性基礎(chǔ)和柔性基礎(chǔ),B、按形式：1、單獨(dú)基礎(chǔ) 2、條形基礎(chǔ) 3、十字交叉基礎(chǔ) 4、筏板基礎(chǔ) 5、箱型基礎(chǔ),墻下磚砌條形基礎(chǔ),墻下

8、條形基礎(chǔ),剛性基礎(chǔ)，大放腳,無筋擴(kuò)展基礎(chǔ),19,1、剛性基礎(chǔ)：,指受壓極限強(qiáng)度較大，而受彎、受拉極限強(qiáng)度較小的材料所建造的基礎(chǔ)。,2、柔性基礎(chǔ)：,指鋼筋混凝土基礎(chǔ)。利用其抗彎、抗拉性能。不受臺階寬高比限制，可寬基淺埋。,20,一、無筋擴(kuò)展基礎(chǔ),無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)系指用磚、毛石、混凝土、毛石混凝土、灰土和三合土等材料組成的墻下條形基礎(chǔ)或柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，多適用于多層民用建筑和輕型廠房。,無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時，必須規(guī)定基礎(chǔ)材料強(qiáng)度及質(zhì)量、限制臺階寬高比、控制建筑物層高和一定的地基承載力。,見表7.3,21,磚基礎(chǔ)是工程中最常見的一種無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)，一般做成臺階式，俗稱大放腳。其砌筑方式有兩種，一是“二皮一收”，

9、另一種是“二一間隔收”但須保證底層為兩皮磚，即120mm。兩種方法都滿足臺階寬高比要求， “二一間隔收”較節(jié)省材料。,22,為了保證磚基礎(chǔ)的砌筑質(zhì)量，并能起到平整和保護(hù)基坑作用，磚基礎(chǔ)施工時，常常在磚基礎(chǔ)底面以下先做墊層，墊層材料可選用灰土，三合土和混凝土。墊層每邊伸出基礎(chǔ)底面50-100mm，厚度一般為100mm。設(shè)計(jì)時，一般作為構(gòu)造墊層，不作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部分考慮，因此墊層的寬度和高度都不計(jì)入基礎(chǔ)的底部寬度b和埋深d之內(nèi)。 有時，無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)是由兩種材料疊合組合，如上層磚砌體，下層混凝土。下層混凝土的高度如果在200mm以上，符合臺階寬高比要求，則混凝土層作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部分考慮。,23,二、擴(kuò)展

10、基礎(chǔ),當(dāng)基礎(chǔ)荷載較大，地質(zhì)條件較差時，基礎(chǔ)底面尺寸也將擴(kuò)大，為了無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)的寬高比要求，相應(yīng)的基礎(chǔ)埋深增大，往往會給設(shè)計(jì)時基礎(chǔ)布置和地基持力層選擇，施工時基坑開挖和排水帶來不便，并且可能提高工程造價。此外，無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)存在著用料多、自重大等缺點(diǎn)。此時，可以考慮采用鋼筋混凝土材料筑造的基礎(chǔ)，適用于“寬基淺埋”的場合采用。 擴(kuò)展基礎(chǔ)系指柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)和墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。,24,獨(dú)立基礎(chǔ),特點(diǎn)：柱基礎(chǔ)中最常用和最經(jīng)濟(jì)的形式。,25,條型基礎(chǔ)（Strip foundation）,特點(diǎn)： 基礎(chǔ)抗剪剛度較大，調(diào)整不均勻沉降，將所承受的荷載較為均勻分布到整個基底面積上。,26,條形基礎(chǔ)是指基

11、礎(chǔ)長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其寬度的一種基礎(chǔ)形式，按上部結(jié)構(gòu)形式，可以分墻下條形基礎(chǔ)和柱下條形基礎(chǔ)兩種。墻下條形基礎(chǔ)有無筋和配筋的條形基礎(chǔ)兩種。墻下無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)在砌體結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)上部墻體荷重較大而土質(zhì)較差時，可考慮采用“寬基淺埋”的墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。一般做成板式（無肋式），但當(dāng)基礎(chǔ)延伸方向的墻上荷載及地基土的壓縮性不均勻時，為了增強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性和縱向抗彎能力，減小不均勻沉降，常采用帶肋的墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。,27,在鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中，當(dāng)?shù)鼗浫醵奢d較大時，若采用擴(kuò)展基礎(chǔ)，可能因基礎(chǔ)底面積很大而使基礎(chǔ)邊緣互相接近甚至重疊，為增加基礎(chǔ)的整體性并方便施工，可將同一排的柱基礎(chǔ)連通成為柱下鋼

12、筋混凝土條形基礎(chǔ)。若僅是相鄰柱相連，又稱為聯(lián)合基礎(chǔ)或雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)。,柱下條形基礎(chǔ),28,29,十字交叉基礎(chǔ)（交梁基礎(chǔ)）,柱下:土質(zhì)差,或荷載很大,四面單獨(dú)基礎(chǔ)相互相連。,作用： 可調(diào)整兩個方向的不均勻沉降。,30,筏形基礎(chǔ),能跨越地下淺層小洞穴和局部軟弱層； 提供比較寬敞的地下使用空間； 滿足不允許出現(xiàn)不均勻沉降的要求。,31,筏形基礎(chǔ)多用于框架結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等高層建筑，亦可用于砌體結(jié)構(gòu)，我國南方某些城市在多層砌體住宅基礎(chǔ)中采用筏形基礎(chǔ)，并直接建筑在地表土層，稱為無埋深深筏基。在北方應(yīng)用時，必須考慮能否滿足抗冰凍與采暖要求。,滿堂紅,32,箱型基礎(chǔ),由筏、墻和頂板形成箱，整體

13、性更好,33,殼體基礎(chǔ),煙囪、水塔、貯倉、中小型高爐等各類筒形構(gòu)筑物基礎(chǔ)的平面尺寸較一般獨(dú)立基礎(chǔ)大，為節(jié)約材料，同時使基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)有較好的受力特性，常將基礎(chǔ)做成殼體形式，稱為殼體基礎(chǔ)。其常用形式有正圓錐殼、M型組合殼、內(nèi)球外錐組合殼等。,據(jù)統(tǒng)計(jì)，該基礎(chǔ)類型可比一般梁、板式鋼筋混凝土基礎(chǔ)減少混凝土用量50%左右，節(jié)約鋼筋30%以上，具有良好的經(jīng)濟(jì)效果。但施工時修筑土胎的技術(shù)難度大，易受氣候的影響，布置鋼筋及澆搗混凝土施工困難，較難實(shí)行機(jī)械化施工。,34,巖層錨桿基礎(chǔ)適用于直接建在基巖上的柱基，以及承受拉力或水平力較大的建筑物基礎(chǔ)。錨桿基礎(chǔ)應(yīng)與基巖連成整體，并應(yīng)符合下列要求： 1. 錨桿孔直徑，宜取錨

14、桿直徑的3倍，但不應(yīng)小于一倍錨桿直徑加50mm。 2. 錨桿插入上部結(jié)構(gòu)的長度，應(yīng)符合鋼筋的錨固長度要求； 3. 錨桿宜采用熱軋帶肋鋼筋，水泥砂漿強(qiáng)度不宜低于30MPa，細(xì)石混凝土強(qiáng)度不宜低于C30。灌漿前應(yīng)將錨桿孔清理干凈。,巖層錨桿基礎(chǔ),35,1、基礎(chǔ)埋置深度 是指基礎(chǔ)底面至地面（一般指設(shè)計(jì)地面）的距離。 2、基礎(chǔ)埋深選擇的意義 基礎(chǔ)埋置深度的大小對于建筑物的安全和正常使用；基礎(chǔ)施工技術(shù)措施；施工工期；工程造價影響很大。對高層穩(wěn)定、滑移的影響；地基強(qiáng)度、變形的影響；基礎(chǔ)由于凍脹或水影響下的耐久性。設(shè)計(jì)時必須綜合考慮建筑物自身?xiàng)l件（如使用條件，結(jié)構(gòu)形式，荷載大小和性質(zhì)）以及所處的環(huán)境（如地質(zhì)

15、條件，氣候條件，鄰近建筑物的影響等）。 3、基礎(chǔ)埋深選擇的原則 在保證建筑物安全、穩(wěn)定、耐久使用的前提下，善于從實(shí)際出發(fā)，抓住其中起決定作用的一兩種因素，盡量淺埋的原則，合理選擇基礎(chǔ)埋置深度，以便節(jié)省投資，方便施工。除基巖外，一般不宜小于0.5米。另外，基礎(chǔ)頂面應(yīng)低于室外設(shè)計(jì)地面100mm以上，以避免基礎(chǔ)外露。,7.3 基礎(chǔ)埋置深度的確定,36,一、影響基礎(chǔ)埋深的因素,1、建筑結(jié)構(gòu)條件與場地環(huán)境條件： A、類型主要指高層與非高層之分。 B、基礎(chǔ)構(gòu)造，針對基礎(chǔ)類別、用途等。,2、基礎(chǔ)上荷載大小及性質(zhì)： A、荷載大小與地基承載力間的關(guān)系導(dǎo)致持力層選擇發(fā)生變化。 B、建筑物類型不同，其所受荷載性質(zhì)發(fā)

16、生變化，從而對基礎(chǔ)埋深產(chǎn)生影響。(高層建筑：水平力作用；磚窯：高溫作用；冷庫：低溫作用；受動力荷載基礎(chǔ)：對持力層土要求，不宜為飽和疏松的粉細(xì)砂)。,37,A、工程地質(zhì)條件不同，基礎(chǔ)的埋深有較大差別，要合理選擇持力層以保證建筑物的安全和經(jīng)濟(jì)性。 B、土層不均勻時可分段采用不同埋深。對建于邊坡上的基礎(chǔ)（如下圖），其埋深應(yīng)滿足下式：,取3.5m（條形基礎(chǔ)) 或2.5m（矩形或圓形基礎(chǔ)）,3、工程地質(zhì)條件,適用條件,38,4、水文地質(zhì)條件 A、盡量將基礎(chǔ)置于地下水位以上； B、防止流砂、管涌等災(zāi)害； C、防止地基因挖土減壓而隆起開裂； D、對埋藏有承壓水層的地基應(yīng)控制承壓含水層頂面的有效應(yīng)力大于零。,

17、基底至承壓含水層頂間保留土層厚度（槽底安全厚度）,39,對于埋置于可凍脹土中的基礎(chǔ)，其最小埋深應(yīng)由下式確定：,(GB50007-2011）,zd設(shè)計(jì)凍深； hmax基底下允許殘留凍土層的最大厚度。,5、地基土凍脹和融陷條件,標(biāo)準(zhǔn)凍深：系采用在地面平坦、裸露、城市之外的空曠場地中不少于10年實(shí)測最大凍深的平均值。,土的類別對凍深的影響系數(shù)； 土的凍脹性對凍深的影響系數(shù)； 環(huán)境對凍深的影響系數(shù)。,凍脹性； 基礎(chǔ)形式； 基底平均壓力； 采暖情況。,40,7.4 地基承載力,為了滿足地基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求，設(shè)計(jì)時必須控制基礎(chǔ)底面最大壓力不得大于某一界限值，按照不同的設(shè)計(jì)思想，可以從不同的角度控制安全準(zhǔn)

18、側(cè)的界限值-地基承載力。,總安全系數(shù)設(shè)計(jì)原則,容許承載力設(shè)計(jì)原則,概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)原則,總安全系數(shù)設(shè)計(jì)原則：將安全系數(shù)作為控制設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計(jì)表達(dá)式中出現(xiàn)極限承載力的設(shè)計(jì)方法，稱為總安全系數(shù)設(shè)計(jì)原則。其設(shè)計(jì)表達(dá)式為：,41,容許承載力設(shè)計(jì)原則：將滿足強(qiáng)度和變形兩個基本要求作為地基承載力控制設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。其設(shè)計(jì)表達(dá)式為：,地基承載力特征值含義既為在發(fā)揮正常使用功能時所允許采用的抗力設(shè)計(jì)值。因此，地基承載力特征值實(shí)質(zhì)上就是地基容許承載力。,42,（1）原位試驗(yàn)法：載荷試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探等。要進(jìn)行修正； （2）規(guī)范公式計(jì)算法，不做寬度深度修正； （3）靜力觸探試驗(yàn)法； （4）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定容許

19、承載力，做寬度深度修正。,地基承載力的確定方法,43,1. 通過公式計(jì)算, 要求較高：,f = Pcr, 一般情況下：,f = P1/4 或 P1/3,在中國 取P1/4,或者：, 用極限荷載計(jì)算：,f = Pu / K,K-安全系數(shù),太沙基：K3.0,斯凱普頓：K=1.11.5,漢森公式：K 2.0,K=,44,2.通過載荷試驗(yàn)確定, 有明顯直線段：,fak = Pcr, 加載到破壞且 Pu / 2 Pcr ：, 不能滿足上述要求時：,fak = Pu / 2,取某一沉降量對應(yīng)的荷載，但其值不能大于最大加載量的一半,45,3.按土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定,當(dāng)荷載偏心距e0.033b（b為偏心方向基

20、礎(chǔ)邊長）時，以淺基礎(chǔ)的臨界荷載p1/4為基礎(chǔ)的理論公式計(jì)算地基承載力特征值：,fa 土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定的地基承載力特征值； Mb、Md、Mc 承載力系數(shù)（可根據(jù)k查表7.9得到)； 地基土的重度，地下水位以下取浮重度； d基礎(chǔ)埋置深度(m)，從室外地面標(biāo)高計(jì)算； m基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)重度，地下水位以下取浮重度； b 基礎(chǔ)底面寬度，大于6m時，按6m取值，對于砂土小于 3m時按3m取值； ck 基底下一倍短邊寬深度內(nèi)土的粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值,46,4. 按地基規(guī)范承載力確定,規(guī)范規(guī)定：當(dāng)b3m或d0.5m，地基承載力特征值應(yīng)該進(jìn)行修正.,fa 修正后的地基承載力特征值； fak 地基承載力特征值，根

21、據(jù)強(qiáng)度指標(biāo)確定； b、 d基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)；,說明：規(guī)范規(guī)定地基承載力特征值還可以由載荷試驗(yàn)或其它原位測試、并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)等方法綜合確定,b 基礎(chǔ)底面寬度（m），大于6m時，按6m取值，小于3m時按3m取值。,47,7.5 基礎(chǔ)底面尺寸的確定,確定基礎(chǔ)底面尺寸時，首先應(yīng)滿足地基承載力要求，包括持力層土的承載力計(jì)算和軟弱下臥層的驗(yàn)算。其次，對部分建（構(gòu)）筑物，仍需考慮地基變形的影響，驗(yàn)算建（構(gòu)）筑物的變形特征，并對基礎(chǔ)底面尺寸作必要的調(diào)整。,一、地基承載力計(jì)算 1、按持力層的承載力確定基礎(chǔ)底面積 2、軟弱下臥層的承載力驗(yàn)算,48,1、按地基持力層的承載力計(jì)算基底尺寸 設(shè)計(jì)時，先

22、選定埋深d并初步選擇基底尺寸，求得持力層承載力設(shè)計(jì)值fa ，再按下列條件驗(yàn)算并調(diào)整尺寸直至滿足設(shè)計(jì)要求。,1）對于中心受壓基礎(chǔ),Pk相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時，基礎(chǔ)底面處的平均壓力值。,fa修正后的地基承載力特征值-地基承載力設(shè)計(jì)值。,49,矩形基礎(chǔ),條形基礎(chǔ),注意： 1、d為基礎(chǔ)平均埋深； 2、地基承載力設(shè)計(jì)值計(jì)算中暫不考慮寬度修正。,1）對于中心受壓基礎(chǔ),50,涉及到fa的寬度修正,1、先假定b3m，不做寬度修正。,2、如果b3m，則再考慮寬度修正。,1）對于中心受壓基礎(chǔ),51,2）對于偏心受壓基礎(chǔ)：,同時滿足：,Pkmax相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時，基礎(chǔ)底面邊緣的最大壓力值。,52,算法：,

23、1、按中心受壓計(jì)算，求出A0； 2、令A(yù)=（1.11.4）A0； 3、驗(yàn)算是否滿足Pmax1.2fa,若不滿足，再適當(dāng)調(diào)整，再驗(yàn)算，直到滿足為止。,2）對于偏心受壓基礎(chǔ)：,53,當(dāng)?shù)鼗芰臃秶鷥?nèi)存在軟弱下臥層時，還必須對下臥層進(jìn)行驗(yàn)算。,應(yīng)力擴(kuò)散角（表7.19）,2、軟弱下臥層的承載力驗(yàn)算,54,對于條形基礎(chǔ),2、軟弱下臥層的承載力驗(yàn)算,55,基礎(chǔ)底面尺寸確定例題一,0.000m,-0.300m,1.0m,Vk,0.7m,0.6m,Fk,條件：某粘性土重度18.2kN/m3,孔隙比e0.7，液性指數(shù)IL0.75，地基承載力特征值fak220kPa。現(xiàn)修建一外柱基礎(chǔ)，作用在基礎(chǔ)頂面的軸心荷載F

24、k830kN， Mk200kN m ， Vk20kN,基礎(chǔ)埋深（自室外地面起算）為1.0m，室內(nèi)地面高出室外地面0.3m，試確定矩形基礎(chǔ)底面寬度。,56,解：,（1）先地基承載力特征值深度修正,孔隙比e0.7，液性指數(shù)IL0.75的粘性土， d1.6,（2）初步確定基礎(chǔ)底面尺寸,計(jì)算Gk時的基礎(chǔ)埋深d（1.0+1.3）/21.15m,埋深范圍內(nèi)無地下水，hw0,假設(shè)l/b=2.0,b=1.5m,l=3.0m,因b3m，不必進(jìn)行承載力寬度修正,57,（3）計(jì)算基底平均壓力和最大壓力,基底處總豎向力,基底處的總力矩,偏心距,基底平均壓力值,基底處最大和最小壓力,58,（4）調(diào)整底面尺寸再進(jìn)行計(jì)算,

25、基底處總豎向力,基底處的總力矩,偏心距,基底平均壓力值,基底處最大和最小壓力,取b=1.6m， l=3.2m,59,如圖所示，柱下獨(dú)立基礎(chǔ)因受相鄰建筑限制，設(shè)計(jì)成梯形底面，若持力層地基承載力特征值fa205kPa 。試進(jìn)行承載力驗(yàn)算。,解：底面積A=2x2.5+1.2x2.5=8m2,基底面積形心至外墻的距離和形心至基礎(chǔ)另一邊緣距離分別用x1和x2表示，計(jì)算如下：,基礎(chǔ)底面尺寸確定例題二,60,基底對形心軸線的慣性矩為：,豎向荷載偏心引起的彎矩為：,基礎(chǔ)及回填土重：,基地平均壓力：,61,基底最大壓力為：,基底最小壓力為：,經(jīng)驗(yàn)算基底尺寸滿足持力層承載力要求。,62,已知如圖所示的某矩形基礎(chǔ)，

26、試計(jì)算該基礎(chǔ)底面尺寸（荷載均為標(biāo)準(zhǔn)值）。,基礎(chǔ)底面尺寸確定例題三,63,解：,（1）求地基承載力特征值,對于e=0.9的粘性土， d1.0,（2）確定基礎(chǔ)底面尺寸,考慮荷載偏心影響，將基底面積增大20，則基底面積A1.2A0=3.34m2,假設(shè)l/b=1.5,b=1.49m,l=2.24m,取b=1.5m,取l=2.3m,64,（3）計(jì)算基底平均壓力和最大壓力,基底處總豎向力,基底處的總力矩,偏心距,基底平均壓力值,基底處最大和最小壓力,65,（4）軟弱下臥層驗(yàn)算,先計(jì)算軟弱下臥層頂面處的地基承載力特征值：,軟弱下臥層頂面處的自重壓力值：,66,剛性條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì),已知某承重墻厚240mm，基礎(chǔ)

27、埋置深度0.8m，pk200kPa，經(jīng)計(jì)算基礎(chǔ)底面寬度1.2m，要求基礎(chǔ)頂面至少低于室外地面0.1m。設(shè)計(jì)此條形基礎(chǔ)。,解： （1）方案1 采用MU10磚和M10水泥砂漿砌“二、一間隔收”磚基礎(chǔ)，基底下做100mm厚C15素混凝土墊層。,基礎(chǔ)所需臺階數(shù),基礎(chǔ)高度,不滿足基礎(chǔ)頂面至少低于室外地面0.1m。,不合理,67,（2）方案2 基底下層采用300mm厚C15素混凝土，其上采用“二、一間隔收”磚基礎(chǔ)。,基礎(chǔ)所需臺階數(shù),基礎(chǔ)高度,滿足基礎(chǔ)頂面至少低于室外地面0.1m。,OK,混凝土基礎(chǔ)臺階寬高比的允許值為1:1，所以混凝土層收進(jìn)300mm。,68,（一）地基變形特征-不利的沉降形式 1. 沉降

28、量：基礎(chǔ)某點(diǎn)的沉降值；,7.6 地基變形驗(yàn)算,單層排架結(jié)構(gòu)，在低壓縮性地基上一般不會因沉降而損壞，在中高壓縮性地基上，應(yīng)該限制柱基沉降量，尤其是限制多跨排架中受荷較大的中排柱基沉降量不宜過大，防止支撐于其上的相鄰屋架發(fā)生對傾而使端部相碰。,s,69,（一）地基變形特征-不利的沉降形式 1. 沉降量：基礎(chǔ)某點(diǎn)的沉降值； 2. 沉降差：基礎(chǔ)兩點(diǎn)或相鄰柱基中點(diǎn)的沉降量之差；,7.6 地基變形驗(yàn)算,框架結(jié)構(gòu)主要因柱基的不均勻沉降而使結(jié)構(gòu)受剪扭曲而損壞，也稱敏感性結(jié)構(gòu)。通常認(rèn)為：填充墻框架結(jié)構(gòu)的相鄰柱基沉降差不超過0.002l設(shè)計(jì)時是安全的。,70,3. 傾斜：基礎(chǔ)傾斜方向兩端點(diǎn)的沉降差與其距離的比值；

29、 4. 局部傾斜：砌體結(jié)構(gòu)沿縱向610m內(nèi)基礎(chǔ)兩點(diǎn)的沉降差與其距離的比值。,對于高聳結(jié)構(gòu)以及長高比很小的高層建筑，其地基變形的主要特征是建筑物的整體傾斜。,s1,s2,s1,s2,71,（二）地基變形的控制,1. 磚混結(jié)構(gòu)：應(yīng)控制局部傾斜值小于0.0020.003； 2. 排架結(jié)構(gòu)：應(yīng)控制柱基的沉降量和沉降差； 3. 框架結(jié)構(gòu)：應(yīng)控制相鄰柱基的沉降差； 4. 多高層建筑：應(yīng)控制傾斜值； 5. 高聳結(jié)構(gòu)物：應(yīng)控制傾斜和沉降量。,72,凡屬下列情況之一者，尚需驗(yàn)算地基特征變形是否超過允許值： （1）設(shè)計(jì)等級為甲、乙級的建筑物； （2）表7.2所列范圍以內(nèi)有下列情況之一的丙級建筑物： a）地基承載力

30、標(biāo)準(zhǔn)值小于130kpa，且體型復(fù)雜的建筑； b）在基礎(chǔ)上及其附近有地面堆載或相鄰基礎(chǔ)荷載差異較大，可能引起地基產(chǎn)生過大的不均勻沉降時； c）軟弱地基上的相鄰建存在偏心荷載時； d）相鄰建筑距離過近，可能發(fā)生傾斜時； e）地基內(nèi)有厚度較大或厚薄不均的填土，其自重固結(jié)尚未完成時。,（三）地基變形驗(yàn)算范圍,73,包括：柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)和墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ) 特點(diǎn)：抗彎、抗剪性能好，可用于寬基淺埋。,7.7 擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計(jì),74,(1)錐形截面基礎(chǔ)，邊緣高度200mm，基礎(chǔ)高度250mm時，可做成等厚度板。階梯型基礎(chǔ)的每階高度宜為300-500mm。 (2)基礎(chǔ)墊層厚一般取100mm，每邊伸出基

31、礎(chǔ)100mm,混凝土墊層應(yīng)為C15。 (3)底板受力鋼筋10mm，100mm 間距200mm； 分布鋼筋8mm， 間距300mm; 每延米分布鋼筋的面積應(yīng)受力鋼筋面積的1/10。 (4)混凝土保護(hù)層厚度：有墊層時40mm；無墊層70mm； (5)混凝土強(qiáng)度C30； (6)當(dāng)基礎(chǔ)寬度b2.5m時,底板受力鋼筋的長度可取0.9b，并交錯布置。,一般構(gòu)造要求,75,階梯基礎(chǔ)，每階高度300-500mm 基礎(chǔ)高度 500mm900mm為二階； 900mm 為三階 錐形基礎(chǔ)邊緣高度h200mm； 頂部每邊放出50mm。 坡面角度 i1:3,構(gòu)造要求,76,77,78,79,80,二 柔性基礎(chǔ)（擴(kuò)展基礎(chǔ)）

32、,墻下條形基礎(chǔ) 柱下獨(dú)立基礎(chǔ),81,二、擴(kuò)展基礎(chǔ)（鋼筋砼基礎(chǔ)）,1、墻下鋼筋砼條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì),主要構(gòu)造要求：,C20,82,1、墻下鋼筋砼條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì),基礎(chǔ)底板厚度和配筋計(jì)算,墻下條型基礎(chǔ)受中心荷載作用,（1）中心荷載作用,地基凈反力,II截面 V、M最大,底板厚度 抗剪條件,底板配筋,凈反力:不包括基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)臺階上回填土中所引起的反力。,83,1、墻下鋼筋砼條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì),基礎(chǔ)底板厚度和配筋計(jì)算,（2）偏心荷載作用,偏心距,基礎(chǔ)邊緣處 凈反力,I-I截面處 凈反力,底板厚度和配筋,84,85,86,87,二、擴(kuò)展基礎(chǔ)（鋼筋砼基礎(chǔ)）,2、柱下鋼筋砼獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì),主要構(gòu)造要求：,88,對危險部位

33、 進(jìn)行沖切驗(yàn)算,目的： 沖切驗(yàn)算控制擴(kuò)展基礎(chǔ)的高度,M,2、柱下鋼筋砼獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì),89,抗彎驗(yàn)算,抗彎驗(yàn)算控制擴(kuò)展基礎(chǔ)的配筋,2、柱下鋼筋砼獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì),90,抗沖切驗(yàn)算與基礎(chǔ)高度確定,h0,h0,ac,l,pn為地基凈反力 Al為紅色陰影面積 am沖切錐的中線,Fl V,Fl = pn Al,V = 0.7hp ftamh0,其中：,中心荷載,1、中心荷載作用,h0,h0,ac,pn,91,抗沖切驗(yàn)算與基礎(chǔ)高度確定,h0,h0,ac,l,pn為地基凈反力 Al為紅色陰影面積,Fl V,Fl = pn Al,V = 0.7hp ftamh0,其中：,中心荷載,1、中心荷載作用,h0,h0,a

34、c,bc,h0,h0,b,pj,92,抗沖切驗(yàn)算與基礎(chǔ)高度確定,1、中心荷載作用,h01,a1,b1,當(dāng)基礎(chǔ)剖面為階梯形時： 還應(yīng)驗(yàn)算變臺階處的有效高度h01。 驗(yàn)算方法： 與上述基本相同，僅需將上述公式中的bc和ac分別換成變形階處臺階尺寸b1和a1即可。,93,1、中心荷載作用,基礎(chǔ)底板配筋,兩個方向都要配受力鋼筋鋼筋面積按兩個方向的最大彎矩分別計(jì)算：,-截面,-截面,I,I,II,II,94,偏心受荷時：,偏心荷載,原理同中心受壓,M,1、基礎(chǔ)底板厚度,基底凈反力以pn,max代替pn,2、基礎(chǔ)底板配筋,基底凈反力以 （pn,max+pn,I)/2或 （pn,max+pn,II)/2 代

35、替 pn,95,【例7-10】設(shè)計(jì)例7-4的框架柱下單獨(dú)基礎(chǔ)。作用在柱底的荷載效應(yīng)基本組合設(shè)計(jì)值：F=950KN，M=108KNm，V=18KN。（材料選用：C20混凝土，HPB235鋼筋） 【解】（1）計(jì)算基底凈反力 偏心距 基礎(chǔ)邊緣的最大和最小凈反力,96,（2）基礎(chǔ)高度（采用階梯形基礎(chǔ)） （a）柱邊基礎(chǔ)截面（I-I截面）抗沖切驗(yàn)算 初步選擇基礎(chǔ)高度h=600mm，從下至上分350mm、250mm兩個臺階。h0=550mm（有墊層）,因偏心受壓, 取,97,98,at,ac,bc,I,I,99,沖切力： 抗沖切力：,100,(b)變階處（III-III截面）抗沖切驗(yàn)算：,at,a1,b1,

36、III,III,101,沖切力： 抗沖切力：,102,(3)配筋計(jì)算 選用HPB235鋼筋, (a)基礎(chǔ)長邊方向 -截面(柱邊) 柱邊凈反力 =260.3kPa 懸臂部分凈反力平均值： 彎距：,103,- 截面(變階處),104,（b）基礎(chǔ)短邊方向 因該基礎(chǔ)受單向偏心荷載作用，所以，在基礎(chǔ)短邊方向的基底反力可按均勻分布計(jì)算。 取 與長邊方向的配筋計(jì)算方法相同，可得-截面（柱邊）的計(jì)算配筋值 ；-截面（變階處）的計(jì)算配筋值 ，因此按 在短邊方向（2.4m寬內(nèi)）配筋。但是，不能符合構(gòu)造要求。,105,106,淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì),107,淺基礎(chǔ)的施工,108,淺基礎(chǔ)的施工,109,淺基礎(chǔ)的施工,110,淺基礎(chǔ)的施工,111,淺基礎(chǔ)的施工