sm07天然地基上浅基础设计.ppt

1,第七章 天然地基浅基础设计,2/50,,第七章 天然地基浅基础设计,§7-1 概 述§7-2 浅基础设计准则、步骤§7-3 浅基础类型、材料§7-4 基础埋置深度§7-5 地基承载力及底面尺寸确定§7-6 地基变形验算§7-7 刚性基础设计§7-8 扩展基础设计§7-9 减轻不均匀沉降危害的措施,3/50,§7-1 概 述,天然地基、人工地基,浅基础：埋深小于5m或基础宽，不计侧摩擦,天然地基浅基础经济、简单，应优先采用,4/50,§7-2 浅基础设计准则、步骤,一、地基的极限状态设计两种极限状态：承载力极限状态正常使用极限状态不确定性及概率极限设计准则功能函数 Z = R - S R: 抗力；S: 荷载效应,可接受值,5/50,实用极限状态设计准则,p—设计压力；f—承载力设计值求p时用荷载之基本组合 (设计值),承载力极限状态,正常使用极限状态,S: 地基变形；[S]: 变形容许值,求S 时用荷载之长期效应组合（非恒载则折减）,不计风、地震，（标准值）,6/50,二、地基基础设计等级划分,建筑物安全等级：甲级，乙级，丙级,三、地基基础设计一般要求,承载力,变形,稳定性,7/50,四、设计步骤,1、基础类型、材料及平面布局2、基础埋深确定3、地基承载力确定，基础尺寸确定4、软弱下卧层验算5、验算变形6、基础结构构造设计7、施工图绘制,8/50,五、荷载取值与抗力限值,确定基础底面尺寸、埋深,变形验算,土压力及稳定性,基础结构设计,基本组合,9/50,§7-3 浅基础类型、材料,一、浅基础类型1、单独基础用于柱下、墙梁下（荷载较小）包括刚性基础、扩展基础、壳体基础 同一基底尺寸，刚性基础高度大,10/50,刚性角，体现刚性基础荷载扩散范围。

其大小要求见表（台阶宽高比）刚性角做法：,合理,不安全,不经济,11/50,2、条形基础 用于柱下、墙下 墙下条基可有刚性、扩展之分（墙高差别大时亦不可能做成刚性） 双向条基：交叉梁基础（或条基+连梁）,12/50,3、筏形基础 又称满堂红基础， 防水性好,13/50,4、箱形基础 刚度大，抗不均匀沉降能力强,14/50,二、基础材料,基础所处环境差，对其材料有一定要求砖石、砂浆：其最低标号见规范 对砖要看：是否寒区、潮湿程度 对石材、砂浆：仅看潮湿程度，因其抗冻性好素混凝土：多用C10,钢砼：性能更好，用于荷载较大的情况，一般不低于C15，壳体基础不低于C20强度低，易开裂，使钢筋锈蚀，膨胀，破坏混凝土）,15/50,灰土：多用三七灰土（体积比），不可有生灰块 夯实最优含水量—“捏紧成团，落地开花” 密实度控制：虚铺22-25cm，夯成15cm（一步灰土） 承载力标准值用20-25t/m2 抗水性差，早期抗冻性差，仅用于水位以上 加水泥成三合土更好,16/50,§7-4 基础埋置深度,埋置深度：从（室外）设计地面到基底竖直距离埋深确定需考虑以下因素：1、建筑物本身 使用功能，高层建筑的稳定要求,17/50,2、工程地质条件,（a）由其他因素定（b）对低层可加大基础刚度，对高层用人工地基或深基础,（c）视表层厚度定（d）尽可能浅，但表层薄则属于（b）（e）如上分析,用好土层作持力层,18/50,尽可能在地下水位以上（往往做不到）有承压水时，其上应有足够土重,,,,,,3、水文地质条件,19/50,不冻或永冻均问题不大，季节性冻融则可造成危害冻胀：水结冰膨胀，冻后又吸水更加大膨胀。

含水细粒土冻胀 （细砂不冻胀、粉砂冻胀）,4、土层冻结深度,融陷：高温水融化土体积减小冻胀、融陷循环使建筑物损坏冻胀性分类：规范分不、一般、弱、强4类,20/50,：标准冻深,：采暖系数7，角部大，因散热快,埋深在z0以深，则无需考虑冻胀,最小冻深：,21/50,5、场地环境,要大于雨水冲刷、树木生长、其它生物活动形成孔洞等可能到达的深度在已有建筑附近时 DH/L〈0.5～1有管线时，要深于管线埋深,22/50,§7-5 地基承载力及底面尺寸确定,一、地基承载力确定 1.承载力的三种值 基本值：一个荷载实验值，或由土性指标均值查表 标准值：较基本值有较小的离散性（但值未必大） 特征值：同标准值比，增加了深、宽影响 （未必采用深宽修正的方法得出）,23/50,2. 承载力确定方法基本值荷载试验：取pcr，pu /K 或p|s=0.06b由土性指标均值查表标准值荷载试验:几个试验所得基本值之平均由土性指标均值查表得基本值,再考虑指标之离散性进行修正,24/50,离散性修正,修正系数,二个指标时：,x为d2的折算系数,变异系数 d = s/m,用N63.5、N10修正后查表 N = m - 1.645s,25/50,Mc、Md、Mb 查表； b取3～6mg0、 g: 基底上、下土重度, 水下用浮重度,直接由公式，f、c用标准值（1倍基础宽的深度内）,特征值,用标准值再深宽修正,查表 (按所考虑土层。

分析其取值规律!),b>6m取6m（为控制沉降）,对砂土b<3m 取3m,e<0.033b,26/50,3. 承载力确定方法的选用甲级建筑：荷载试验（必须）及公式法等综合确定部分乙级：公式法及承载力表综合确定其他：承载力表,27/50,二、承载力验算,1、持力层验算,—中心荷载：,对高层建筑的筏、箱基础还要求pmin>0, 考虑地震荷载时要求脱开面积<25%,—偏心荷载：,F—荷载值；G—自重标准值,e<1/6l,28/50,2、软下卧层验算,对附加压力近似设一扩散角来验算：,条形:,矩形:,扩散角q：由 Es上/Es下查表验算：,29/50,三、截面尺寸确定,—中心荷载：,—偏心荷载：,1. 按中心荷载求A0,2. 据e大小，适当放大A＝（1.1~1.4）A0,3. 验算承载力,30/50,§7-6 地基变形验算,一、地基变形特征沉降量：总体沉降水平或一点的沉降沉降差：（不同于沉降量，量大差可小，而量小差必小）倾斜：多指高耸结构基础的整体倾斜局部倾斜：用于墙体，计算点相距6-10m,不同结构对不同类型的变形更敏感： 框架对沉降差敏感；高耸结构怕倾斜；墙体怕局部倾斜,31/50,二、变形允许值 对单层排架结构控制沉降量亦为控制沉降差；对高耸结构，如地基、荷载均匀，可仅验算沉降量。

三、变形验算 s  [s] s 由规范的分层总和法计算，不合要求时应调整基础尺寸、型式例城乡中心工程32/50,§7-7 刚性基础设计,一、荷载计算,有M、F、H (H一般较小),必要时基础可作成偏心基础,一般上部结构对基础的荷载计算到室内外平均高程,,33/50,二、基底尺寸计算 （单独、条、筏、箱）,1、中心荷载,2、偏心荷载 按中心荷载求A, 加大10-40%, 再验算要求,必要时对1、2均应验算下卧层及变形,34/50,三、基础高度确定,埋深 > h + 10~15 cm，且>0.5m,35/50,§7-8 扩展基础设计,多用钢筋混凝土，因有拉应力基底尺寸计算同前，这里考虑基础本身之强度、配筋,一、扩展基础的破坏形式,剪切破坏：直接上下剪断很少见斜拉：腹筋少，剪跨大（冲切破坏）斜压：腹筋多，剪跨小强度高（0.25fcbh0),不起控制作用剪压：一般情况,和梁类似，柱为支座，地反力为荷载（分布荷载）,36/50,条基可有腹筋, 验算剪压破坏（同钢砼构件，略）; 单独基础一般无腹筋,验算冲切,净反力概念:自重就地平衡,不引起基础的Q、M,弯曲破坏,37/50,二、中心荷载,冲切力：,抗力：,要求： V  [V],1、冲切验算,38/50,2、弯曲破坏验算,破坏弯矩：,抗力：,要求： M  Mu,I-I截面,II-II截面,39/50,仅算荷载大的1/4部分，取ps,max。

偏于保守，思路同上,,三、偏心荷载,1、冲切验算,40/50,2、弯曲破坏验算,I-I截面,II-II截面,41/50,四、扩展基础构造 一般作成锥形和台阶形，锥形边缘高度不小于200mm，锥台坡度不大于1：3（勿过陡），台阶高度300-500mm，保护层35-70mm42/50,§7-9 减轻不均匀沉降危害的措施,一、建筑措施1、体形力求简单,43/50,2、塔楼偏心要小,44/50,3、控制长高比<2.5~3,45/50,4、合理布置纵横墙 地基不均匀沉降多在纵向，要避免纵墙开洞、转折、中断而消弱其刚度；纵横墙联结，多一些横墙，增加整体刚度,46/50,5、间距合理,47/50,6、设沉降缝 设于平面转折处、荷载差异处、过长的建筑、地基差异明显处、分期建造的房屋 但有间距过小的问题，L/H要小，且应在缝附近加强，防止开裂,7、调整各部分标高 将沉降大的部分的标高提高，结构与设备间预留净空，用柔性管道48/50,二、结构措施,1、减轻自重 用轻质材料，轻型结构例，金茂大厦为钢结构；预应力混凝土结构（林同炎首先开始用）；冲气结构2、减小附加压力 利用补偿 （学研楼高差大，为减小沉降差加大埋深；某图书馆书库荷载大，加地下室） 亦可调整建筑与设备荷载部位、调整基底尺寸，以减小不均匀沉降，例,49/50,3、加大基础刚度4、采用不同的基础型式：例城乡中心5、设圈梁：一般设于基底及门窗之上，要闭合且有足够强度,6、采用对不均匀沉降不敏感的结构 排架、三铰拱对不匀沉降不敏感，不会引起内力 （但吊车敏感）7、地基处理,50/50,三、施工措施,1、勿扰动灵敏土，扰动则换土；2、合理安排施工顺序，先高后低；3、后浇带（目前应用广泛）；4、基坑合理支护，防止隆起、挤桩等。