第2章浅基础.ppt

第2章 浅基础设计的基本原理,,,,,2.1 概述,2.2 基础结构类型,2.3 基础埋置深度,2.4 地基承载力初步确定及验算,,,,2.5 补偿基础,2.6 地基变形验算,2.7 地基稳定性验算,,2.8 减轻不均匀沉降危害的措施,1 地基基础设计任务: (1)基础设计 (2)地基设计,§2-1 概 述,第2章 浅基础设计的基本原理,2.1.1浅基础与深基础的区别,浅基础,深基础,埋藏深度,设计计算是否考虑基础侧摩阻,施工时是否敞开挖基坑修基础,结构形式,施工方法,工程造价,,,5m,5m,否,考虑,是,否,简单,复杂,简单,复杂,低,高,,,,表2-1,2.1.2地基基础设计应满足的三个基本要求,,①强度要求,②变形要求,③基础的功能、构造及耐久性要求,地基：对剪切破坏或丧失整体稳定性有足够的安全度,基础：不发生剪切破坏，有足够的强度,地基：控制变形量,地基变形容许值,基础：不发生过大变形，具有足够的刚度,,,2.1.3设计基本步骤(15字方针）,集资料,选类型,拟尺寸,作验算,选方案,①地形及地质勘察资料 ②水文气象资料 ③上部结构(如线路、墩台、结构功能）资料 ④ 周围环境资料 ⑤施工技术条件资料,确定基本类型,细部尺寸、空间位置,地基强度 基础本身强度 基础偏心距检算 基础倾覆、滑动检算 地基稳定性检算 沉降检算,从技术、经济、施工等方案综合考虑,浅基础(按刚度分类),无筋扩展基础(刚性基础),墙下刚性基础,柱下刚性基础,钢筋混凝土独立基础（柱下钢筋混凝土独立基础）,扩展基础(柔性基础),柱下钢筋混凝土条形基础,十字交叉条形基础,筏板基础,箱形基础,,,,,墙下钢筋混凝土条形基础,,钢筋混凝土条形基础,,,,,,,,,,,,§2.2浅基础类型及构造,①砌筑材料 砖、毛石、素砼、片石砼、灰土、三合土 ②受力特点： 抗压性能好，但抗拉、抗剪强度不高，无绕曲变形、由于刚性基础高度大，具有较大的抗弯刚度，受力时基本不产生弯曲变形。

故称刚性基础 ③结构特点： 优点：稳定性好，施工简便，能承受较大的荷载 缺点：自重大，当持力层承载力小且厚，上部荷载大时，不适合使用刚性基础 ④构造： 满足刚性角的要求,2.2.1按基础的刚度分类,一）刚性基础（无筋扩展基础）,④构造： 满足刚性角的要求 裂缝的位置与基础的宽高比b2/H0有关，当b2/H0较小时，裂缝在中心线附近， b2/H0较大时，多数出现在贴近柱边的截面处；可见宽高比愈大，基础愈具有易受弯曲破坏的特征；故刚性基础设计的主要特点是控制宽高比b-基础底面宽度； b0-基础顶面的墙体宽度或柱脚宽度 H0-基础高度； b2-基础台阶宽度 tanα-基础台阶宽高比，,,刚性基础断面设计（合理宽高比下）,刚性基础可用于六层和六层以下（三合土基础不宜超过四层）的民用建筑和墙承重的厂房 常见基础有砖基础、毛石基础、三合土基础、灰土基础、混凝土基础和毛石混凝土基础刚性基础,刚性基础： 将能跨越基础底中部，将所承担的荷载相对集中的传至基底边缘，该现象称为“架越作用”，其影响因素为基础与地基的相对刚度、土的压缩性以及基底下的塑性区的大小a)等高切法 (b)二一间隔砌法,砖基础,按使用材料分,,,毛石基础,三合土基础,该基础是用未经人工加工的石材和砂浆砌筑而成。

其优点是能就地取材，价格低，缺点是施工劳动强度大三合土基础是用石灰、砂、碎砖或碎石三合一材料铺设、压密而成其体积比一般按1∶2∶4～1∶3∶6配制，经加入适量水拌和后，均匀铺入基槽，每层虚铺200mm，再压实至150mm，铺至一定高度后再在其上砌砖大放脚灰土基础,混凝土基础,灰土基础是用石灰和粘性土混合材料铺设、压密而成其体积比常用3∶7或2∶8的比例配制，经加入适量水拌匀，分层压实每层虚铺220～250mm，压实至150mm，俗称一步混凝土基础水泥用量大，造价稍高，当基础体积较大时，可设计成毛石混凝土基础按结构形式分,无筋扩展基础（刚性基础）分类 桥梁中大量使用刚性扩展基础,（a）墙下条形基础；（b）柱下独立基础,,采用条件,外荷大、存在弯矩和水平荷载、地基承载能力小、刚性基础不能同时满足地基承能力和基础埋深的要求,分类,性能,材料,钢筋砼,柱下独立、墙下条形基础,抗剪、抗弯能力较好,二、钢筋混凝土扩展基础,,柔性基础,类型: 台阶形 锥形 杯口形（预制）,1、柱下钢筋砼独立基础,图2－3 钢筋混凝土独立基础,二、钢筋混凝土扩展基础,2、墙下钢筋混凝土条形基础,墙下钢筋混凝土条形基础,特点： 由受力分：带筋和不带筋 属于钢筋混凝土独立基础特例； 计算属于平面应变问题，只考虑横向受力,图2－4墙下钢筋混凝土条形基础,三、柱下钢筋混凝土条形基础,柱下钢筋混凝土条形基础,十字交叉钢筋混凝土条形基础,四、筏板基础,钢筋砼满堂基础,优点,缺点,有利于调整地基的不均匀沉降，较适应上部结构荷载的变化,地基有软硬不均时，应处理，否则将受力不均，其经济指标较高,分类,平板式：厚度不小于400mm，一般为0.5—2.5m;施工快，但砼量大 如新加坡杜那士大厦高96.62m,高29层，基础为2.44m的平板式； 梁板式：当柱载荷较大时，将柱位下局部厚度加大，其刚度更大；,五、箱形基础,由钢筋砼底板、顶板和纵横内外墙组成，形成了一个大箱子，是筏基的进一步发展,条件,当地基承载力低、上部结构载荷较大，采用十字交叉条形基础无法满足承载力要求，同时又不允许用桩基础；,缺点,优点,与筏基比，有更大的抗弯刚度，基础空间可以作为地下室，基础底面附加载荷小；减少建筑物沉降，起到补偿地基作用,材料消耗大，施工技术难度大,六、壳体基础,特点,缺点,优点,充分发挥钢筋和混凝土材料的受力特点，结构内力主要为轴向压力，节约材料。

M型组合壳，正圆锥壳，内球外锥组合壳具有节省材料，造价低,施工要求高，主要用于筒形建筑物，如烟囱、水塔等,连续基础,特点,具有较大的基础底面积； 其连续性可以大大加强建筑物的整体刚度； 对于有地下室的连续基础，可以有效提高地基承载力，减少地基的附加载荷适用条件,1）需要较大的底面积去满足地基承载力要求，此时可将扩展式基础的底板连接成条或片； 2）需要利用连续基础的刚度去调整地基的不均匀变形，或改善建筑物的抗震性能； 3）建筑物的功能需要设置连续的底板时，例如地下室、船坞、储液池等柱下条形基础、交叉条形基础、筏板基础、箱形基础,基础分类汇总,按基础的受力性质分：无筋扩展基础（刚性基础）、柔性基础（钢筋混凝土基础）； 按基础的构造及形式分:墙下条形基础、独立基础、连续基础（柱下条形和柱下十字、筏板基础、箱形基础）； 按基础的特殊作用及特殊施工方法分：地下连续墙基础、沉井基础、桩基础； 按基础的埋置深度：浅基础、深基础,在进行基础设计时，一般遵循: 无筋扩展基础柱下独立基础 柱下条形基础交叉条形基础 筏形基础箱形基础 的顺序选择基础形式基础方案选用,筏形基础或箱形基础,可采用天然地基时,框架、剪力墙结构（有地下室）,墙下筏形基础或箱形基础,当上述条件不能满足时,墙下条形基础,地基土层较好，荷载分布均匀,全剪力墙，10层以上住宅结构,筏形基础,土质不均匀，承载力低，荷载大，柱网分布不均匀，采用条形基础面积超过建筑物投影面积的50%,柱下条形基础或交梁基础,土质均匀性较差，承载力较低，荷载较大，采用独立基础不能满足要求,柱下独立基础,土质均匀，承载力较高，荷载相对较小，柱网分布均匀,框架结构（无地下室）,墙下筏形基础,荷载较大，采用条形基础面积超过建筑物投影面积50%,墙下条形基础或交叉梁基础,土质均匀性较差，承载力较低，有软弱下卧层，基础需浅埋,无筋扩展基础,土质均匀，承载力高，无软弱下卧层，载荷不大（5层以下建筑物）,多层砖混结构,适宜的基础类型,岩土性质与荷载条件,结构类型,,,,,,,,,,,,,,,浅埋、不宜小于0.5 m、 满足地基冻深、稳定和变形条件,定义,基础底面到天然地面的垂直距离。

基本要求,基础埋置深，地基承载力高，稳定性好； 相反，基础埋置浅，工程造价低，施工期短 确定基础埋深，就是选择较理想的土层作为持力层，需要认真分析各方面的情况，处理好安全与经济这一矛盾2.3 基础埋置深度,原则：,在满足承载力的条件下尽量浅埋,基本要求：,除岩石以外，d大于50cm（表土扰动，植物，冻融，冲蚀） 基础顶距离表土大于10cm，保护 桥要求在冲刷深度以下,其它控制因素,2.3 基础埋置深度,1 建筑物的用途、结构类型及荷载性质与大小,地震区，除岩石地基外，天然地基的筏形和箱形基础埋深不宜小于建筑物高度的1/15,地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便于维修,基础埋深不同时情况 (1) 主楼与裙房，高度不同,分期施工设置后浇带 (2) 台阶式相连, 如山坡上的房屋,新旧及相邻建筑物有一定距离否则要求支护，并且要严格限制支护的水平位移基础埋置深度考虑因素,新基础埋深不宜深于原基础埋深相邻建筑物基础埋深的影响,否则，应使新、旧基础净距大于相邻基础底面高差的1~2倍新,原则,如不满足，分段施工，用临时支撑、板桩、水泥搅拌柱、地下连续墙等加固原地基2 工程地质和水文地质条件,尽量在地下水位以上,否则开挖降水,费用大,有承压水时，防止承压水顶破基底,基础埋置深度考虑因素,3 地基土的冻胀－零度下形成冻土，土体强度增大，体积膨胀并引起地基土的隆起，即冻胀 零度以上，土体融化，土体压缩性增大，形成地基沉降，即融陷。

基础埋置深度考虑因素,冻土,多年冻土（冻结时间3年）,季节性冻土,发生冻胀的条件,（1）土的条件 一般是细颗粒土,（2）温度条件 低于冻结温度,（3）水力条件 含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严重,外因,,内因,,基础埋置深度考虑因素,土的冻胀性,衡量指标,冻胀性分类,平均冻胀率： 最大冻胀量与设计冻结深度之比,不冻胀   1% 弱冻胀 1% 12%,注意：碎石、砂等中粒径小于0.075mm的颗粒含量太高也会导致冻胀,冻胀率,季节性冻土，基础深度应考虑冻胀性的影响,dmin  zd - hmax,zd: 设计冻深 hmax：基础底面下容许残留冻土层最大厚度,zd=z0 zs zw ze,标 准 冻 深,,,,,土 类 别,冻 胀 性,环 境,影响系数,Z0 标准冻深： 北 京 0.8~1.0m 哈尔滨 2.0m 满洲里 2.8m,10年的实测最大冻深平均值,基础埋置深度考虑因素,,基础埋深不得小于0.5m；为保护基础不外露，基础大放脚顶面应低于室外地面至少0.1m；另外，基础也应埋置于持力层面下不少于0.1m;,基础最小埋深,当建筑物各部分使用要求不同，或地基持力层顶面倾斜较大，可将墙下刚性条基按台阶变化基础埋深，台阶的高宽比为1∶2，每级台阶高度不超过0.5m,,,位于稳定边坡之上的拟建工程，要保证地基有足够的稳定性。

对于坡高H≤8m，坡角β≤45°,且b≤3m，a≥2.5m时，基础埋深d应符合下列条件时，可以认为已满足稳定要求： 条形基础 d≥（3.5b-a）tanβ 矩形基础 d≥（2.5b-a）tanβ,,,基底附加压力PO p——基底总压力 σc——基底标高处自重应力 N——作用于基底的荷载 A——基础底面积 d——基础埋深 r0——埋深土的重度加权平均值,概念：是指挖去基坑内的土体以减少基底附加应力的方法降低拟建建筑物的沉降量P0与沉降成正比,§2.4补偿性基础,p00，基础有沉降全补偿基础,p0=0 即建筑物的重力等于基坑挖去的总土重，基础沉降接近于0部分补偿基础,注意：埋深太大，基坑开挖危险§2.4补偿性基础,地基承载力概念,是指地基土单位面积上所能能承受荷载的能力，称为地基承载力特征值fa,地基承载能力特征值,使建筑物的沉降量不超过允许值的地基承载力fa,fa取决于两个条件,第一，要有一定的强度安全储备；f。