土力学与地基基础工程 教学课件 ppt 作者 程建伟 项目八　天然地基浅基础的设计

1、土力学与地基基础工程,项目八 天然地基浅基础的设计,项目八 天然地基浅基础的设计,一、浅基础的类型 二、浅基础设计的基本规定 三、基础埋置深度的确定 四、基础底面尺寸的确定 五、无筋扩展基础设计(刚性基础) 六、扩展基础设计,一、浅基础的类型,1.无筋扩展基础 (1) 砖基础 如图8-1a所示基础材料常见的多为实心黏土砖，砖的强度要求不低于MU10、砌筑砂浆不低于M5。,图8-1 无筋扩展基础 a)砖基础 b)毛石基础 c)三合土或灰土基础 d)混凝土或毛石混凝土基础,一、浅基础的类型,表8-1 基础用砖、石料及砂浆最低标号,2.对安全等级为一级或设计使用年限大于50年的房屋，表中材料强度等级应至少提高一级。 (2) 毛石基础 毛石基础是选用未经风化的硬质岩石砌筑而成,禁止使用风化的毛石，如图8-1b所示。 (3) 灰土基础 灰土是用石灰和土料配制而成。,一、浅基础的类型,(4) 三合土基础 三合土是由石灰、砂和骨料(矿渣、碎砖或碎石等)按体积比124136的比例，加水拌匀后分层铺放夯实而成。 (5) 混凝土和毛石混凝土基础 混凝土基础如图8-1d所示，其抗压强度、耐久性和抗冻性都比较

2、好，其强度等级为C15以上，这种基础常在荷载较大的墙柱下。 2.扩展基础,图8-2 扩展基础 a)墙下钢筋混凝土条形基础 b)柱下钢筋混凝土现浇单独基础 c)预制杯形独立基础,一、浅基础的类型,(1) 柱下独立基础 柱下独立基础，如图8-3所示，主要用于框架、排架结构柱的基础。,图8-3 柱下独立基础 a)阶梯形 b)锥形 c)杯形图,(2) 墙下条形基础 墙下条形基础是承重墙基础的主要形式，如图8-4所示，可分为无肋式和有肋式两种。,一、浅基础的类型,图8-4 墙下钢筋混凝土条形基础 a)无肋式 b)有肋式,3.柱下钢筋混凝土条形基础 4.筏板基础,一、浅基础的类型,图8-5 柱下条形基础,一、浅基础的类型,图8-6 十字交叉基础,一、浅基础的类型,图8-7 筏形基础 a)平板式 b)下反梁板式 c)上反梁板式,一、浅基础的类型,图8-8 箱形基础,5.箱形基础,一、浅基础的类型,图8-9 壳体基础 a)正圆锥壳 b)M形组合壳 c)内球外锥组合壳,6.壳体基础,二、浅基础设计的基本规定,1.建筑地基基础设计等级,表8-2 地基基础设计等级,2.基本规定 (1)所有建筑物的地基均应满

3、足承载力计算的有关规定。 (2)设计等级为甲级、乙级的建筑物，均应按地基变形设计。,二、浅基础设计的基本规定,(3)表8-3所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不作变形计算，如有下列情况之一时，仍应作变形算。 1)地基承载力特征值小于130kPa，且体形复杂的建筑。 2)在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，可能引起地基产生过大的不均匀沉降时。 3)软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时。 4)相邻建筑物距离过近，可能发生倾斜时。 5)地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成时。 (4)对经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙，以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物，应验算其稳定性。 (5)基坑工程应进行稳定性验算。,二、浅基础设计的基本规定,(6)当地下水埋藏较浅，建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时，应进行抗浮验算。,表8-3 设计等级为丙级可不作地基变形计算的建筑物范围,2.地基主要受力层中如有承载力特征小于130kPa的土层时，表中砌体承重结构的设计，应符合软弱地基的有关要求。,二、浅基础设计的基本规定,3.表中砌体承重结构和框架结构均指民用建筑，对于

4、工业建筑可按厂房高度、荷载情况折合成与其相当的民用建筑层数。 4.表中吊车额定起重量、烟囱高度和水塔容积的数值系指最大值。 3.荷载效应最不利组合与相应的抗力限值 (1)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，传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。 (2)计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不应计入风荷载和地震作用。 (3)计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分项系数均为1.0。,二、浅基础设计的基本规定,(4)在确定基础或桩承台高度、支挡结构载面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。 (5)基础设计安全等级、结构设计使用年限、结构重要性系数应按有关规定采用，但结构重要性系数0不应小于1.0。,三、基础埋置深度的确定,1.建筑物的用途，有无地下室、设备基础、地下设施、基础的形式和构造 2.作用在地基上的荷载

5、大小和性质 3.工程地质和水文地质条件 4.相邻建筑物基础埋置深度 5.地基土冻胀和融陷的影响,四、基础底面尺寸的确定,1.传至基础顶面的荷载 (1)作用在墙上的荷载是均布荷载(如一段内横墙)，可以沿墙的长度方向取1m长的一段计算。 (2)有门窗的墙体且作用在墙上的荷载是均布荷载(如一段外纵墙)，可以沿墙的长度方向，取门或窗中线至中线间的一段，即一个开间长为计算段，算出的荷载再均分到全段上，得到作用在每米长度上的荷载。 (3)对于有梁等集中荷载作用的墙体，需考虑集中荷载在墙内的扩散作用，计算段的选取应根据实际情况选定。,四、基础底面尺寸的确定,图8-10 轴心受压基础的基底反力,2.按地基承载力确定基础底面尺寸 (1)轴心荷载作用下的基础 所受的合力通过基底形心，如图8-10所示。,四、基础底面尺寸的确定,(2)偏心荷载下的基础 1)按中心受压确定基础底面积，即按式(8-5)求出A0。 2)根据偏心的大小把基础底面积A0提高10%40%，即A=(1.11.4)A0。 3)按假定的基础底面积A,用式(8-7)进行验算。,3.软弱下卧层的验算,四、基础底面尺寸的确定,图8-11 压力扩散角

6、法计算土中附加应力,四、基础底面尺寸的确定,表8-4 地基压力扩散角,2.当z0.25b时，一般取=0，必要时由试验确定；z0.50b时，值不变。,五、无筋扩展基础设计(刚性基础),1.基础底面尺寸,五、无筋扩展基础设计(刚性基础),图8-12 无筋扩展基础是构造示意(d柱中纵向钢筋的直径),五、无筋扩展基础设计(刚性基础),表8-5 刚性基础台阶宽高比的允许值,2.基础剖面尺寸,六、扩展基础设计,1.扩展基础的构造要求 (1) 锥形基础的边缘高度不宜小于200mm，其顶部四周至少放出50mm,坡度i13; 阶梯形基础每阶高度宜为300500mm。,图8-13 扩展基础一般构造 a)锥形基础 b)阶梯形基础,六、扩展基础设计,(2) 垫层的厚度不宜小于70mm；垫层的混凝土强度等级应为C10。 (3)底板受力钢筋的最小直径不宜小于10mm,间距不宜大于200mm,也不宜小于100mm。 (4)混凝土强度等级不应低于C20。 (5) 当柱下钢筋混凝土独立基础的边长和墙下钢筋混凝土条形的宽度b大于或等于2.5m时，底板受力钢筋的长度可取边长或宽度b的0.9倍，并宜交错布置，如图8-14a所

7、示。,图8-14 扩展基础底板受力钢筋布置示意 a)底板钢筋长度及布置 b)T形及十字形交接处底板横向受力钢筋 c)拐角处底板横向受力钢筋,六、扩展基础设计,(6)钢筋混凝土条形基础底板在T形及十字形交接处，底板横向受力钢筋仅沿一个主要受力方向通长布置，另一方向的横向受力钢筋可布置到底板宽度b的1/4处，如图8-14b所示。 (7) 现浇柱基础，其插筋的数量、直径以及钢筋种类应与柱内纵向受力钢筋相同。,图8-15 现浇柱基础中插筋构造示意图,六、扩展基础设计,(8)预制钢筋混凝土柱与杯口基础的连接应符合下列要求，如图8-16所示：柱的插入深度h1可按表8-6选取，并满足钢筋锚固长度要求和吊装时柱的稳定性要求。,图8-16,六、扩展基础设计,(9)基础的杯底厚度和杯壁厚度，可按表8-7选取。 (10)当柱为一轴心受压或小偏心受压且t/h20.65时,或大偏心受压且t/h20.75时,杯壁可不配筋;当柱为轴心受压或小偏心受压且t/h20.65时,或大偏心受压且0.5t/h20.65时,杯壁可按表8-8构造配筋；其他情况应按计算配筋。,表8-6 柱的插入深度h(单位:mm),六、扩展基础设计

8、,表8-7 基础的杯底厚度和杯壁厚度(单位:mm),表8-8 杯壁构造配筋(单位:mm),六、扩展基础设计, 地基净反力。通常将基础底板的受力情况看作一倒置的悬臂构件来计算基底净反力。基底净反力是指扣除基础自重及其上土重后，相应应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积净反力，用pn表示,计算式如下为,六、扩展基础设计,图8-17 墙下条形基础的计算 a)砖墙 b)混凝土墙,六、扩展基础设计, 基础底板高度。为了防止因剪力作用使基础底板发生剪切破坏，要求底板应有足够的高度。一般基础底板内不配置箍筋和弯筋，因此基础底板应满足下式要求：,六、扩展基础设计, 基层底板配筋:,2)偏心荷载作用下基础底板厚度和配筋的计算, 基础底板高度。为了防止因剪力作用使基础底板发生剪切破坏，要求底板应有足够的高度。一般基础底板内不配置箍筋和弯筋，因此基础底板应满足下式要求：,六、扩展基础设计,3.柱下钢筋混凝土独立基础设计 (1)截面的设计计算步骤 1)基础底面积的确定按本项目四来确定。 2)地基净反力计算。,六、扩展基础设计,(2)基础高度确定 基础高度由抗冲切条件确定，当沿柱周边(或变阶处)的基础高度不够时，底板将发生如图8-18a所示的冲切破坏。,六、扩展基础设计,图8-18 柱下独立基础的抗冲击验算 1冲切破坏锥体最不利一侧的倾斜面 2冲切破坏锥体的地面线,六、扩展基础设计,图8-19 矩形基础底板 的抗弯计算示意,六、扩展基础设计,(3)基础底板配筋 基础底板在地基净反力作用下沿柱周边向上弯曲，故两个方向需配筋。,

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