地基与基础--建筑力学与结构.ppt

港岛港岛19721972滑坡滑坡 (20,000 (20,000 mm3 3) )，，( (6767死、死、2020伤伤) )楼房倒塌楼房损坏1954年兴建的上海工业展览馆中央大厅，因地基约有14m厚的淤泥质软粘土，尽管采用了7.27m的箱形基础，建成后当年下沉0.6m目前展览馆大厅平均沉降量为1.6m1173年9月8日动工，1178年 到第4层中部，高度约29m时， 因塔明显倾斜而停工94年后 复工，6年时间建完第7层，高 48m，再次停工，于1360年复 工至1370年竣工全塔共8层， 高度55m，基础底面平均压力 约50kPa该塔诞生了物理学中的自由落体定律成为世界上最 珍贵的历史文物目前塔向南倾斜，南北两端沉降差1.8m，塔顶离 中心线5.27m，倾斜5.5°意 大 利 比 萨 斜 塔 塔身向东北方向严重倾斜，塔顶离 中心线已达2.31m，底层塔身发生不少裂缝，成为危险建筑物而封闭苏州虎丘 塔墨西哥城的土层为深厚的湖相沉积层，土的天然含水量 高达650 % ，液限500%，塑性指数350，孔隙比为15，具有极高的压缩性图中可清晰地看 见发生的沉降及 不均匀沉降该工程1911年动工，1913年秋完工。

事前不了解基础下 埋藏厚达16 m的软粘土层同年9月开始向谷仓中装谷 物，10月17日谷仓1小时内竖向沉降30.5cm，西侧下陷 7.32m，东侧抬高1.52m后用388个50T千斤顶纠正后继 续使用，在主体结构下做了70多个支承在基岩上的砼墩 但位置较原先下降4m加拿大特朗 斯康谷仓日本关 西机场1986年开工，1990年人工岛 完成，1994年机场运营面 积4370×1250m2，平均厚度 33m设计沉降：5.7-7.5 m 完成时(1990年)实际沉降： 8.1 m，5cm/月 沉降大且 不均匀1.6.1 地基基础的设计原则1.6.2 天然地基上浅基础1.6.3 桩基础§ 1.6 地基与基础地基和基础的概念1.地基1）定义：基底以下的土体中因修建建筑物而引起的应力增加值（变形）所不可忽略的那部分土层持力层：直接与基础接触，并承受压力的土层下卧层：持力层下部的土层2）分类：天然地基：在天然土层上修建，土层要符合修建建筑物的要求（强度条件、变形条件）人工地基：经过人工处理或加固过的地基：2.基础：1）定义：建筑物的下部结构，将建筑物的荷载传给地基，起着中间的连接作用2）分类：地基和基础的概念浅基础础(≤5m)：用一般方法、工艺艺施工。

深基础础(桩桩基、沉井)：特殊工艺艺施工结结构荷载载基底压压力地基和基础的概念§1.6.1 地基土的基本知识土：岩石经风化、剥蚀、破碎、搬运、沉积等过程形成的堆积物，由固体颗粒、水和气体组成的三相分散体系形成了土自身固有的特性） 一、 地基土的组成( (一一) )土中固体土中固体颗颗颗颗粒：粒：土颗颗粒构成土的骨架，其大小、粗大小、粗细细细细、成分与、成分与组组组组成成决定 土的物理力学性质质粘粒 粉粒 砂粒 细粒 砾粒 卵石 漂石（粗粒） （碎石）（块石）0.005 0.05 2 20 60 200（二）土中水：（二）土中水：分为为 •固态态水（冰） •气态态水（孔隙中水气） •液态态水（有以下两种 存在方式，影响土性）土颗颗粒 • •自由水自由水弱结结合水强结结合水•结结合水存于孔隙中1. 1.结合水结合水Ø 强结合水：紧靠土粒表面（受电场作用力很大）近于固体特征 Ø 弱结合水：强结合水外，受电场作用减小，呈粘滞状态，对粘性 土物理力学性质影响大。

2. 2.自由水自由水（不受电场电场 吸引） ØØ 重力水重力水：地下水位以下土孔隙中，服从重力规律，传递水压力 ，对土粒有浮力 ØØ 毛毛细细细细水水：存在于地下水位以上土孔隙中（表面张力作用 产生，细粒土明显），注意防冻、防潮三）土中气体（三）土中气体 与大气相通时时可排出，封闭气泡可使土产生压缩性和弹性a.单单粒结结构b.蜂窝结窝结 构c.絮状结结构二、土的物理性质指标气水土粒WWwWSVVSVvVaVwa-a-气体气体 s- s-土粒土粒 w-w-水水 v-v-孔隙孔隙W—W—重量重量 V—V—体体积积积积（一）土的三相（一）土的三相组组组组成成简图简图简图简图 ：：可用烘干法测测定，反应应土的干湿程度同类类土，w越大 ，土越软软提示：填土施工最提示：填土施工最优优优优含水量（使土在同含水量（使土在同样样样样的的击实击实击实击实 能情能情 况下况下获获获获得最大密得最大密实实实实程度）二）基本指（二）基本指标标标标（可由（可由试验试验试验试验 直接直接测测测测得）得）1.土的重度(kN/m3)一般用环环刀法测测定，天然土γ在16~22 kN/m3之间间。

2.土的含水量3.土粒相对对密度（或称土粒比重） • 土粒重量与同体积积4℃时时水的重量之比 •一般砂土：2.65~2.95，粘土：2.7~2.75γs—土颗颗粒重度（二）基本指（二）基本指标标标标（可由（可由试验试验试验试验 直接直接测测测测得）得）（三）（三）换换换换算指算指标标标标 （以下定（以下定义义义义指指标标标标可由上述三个指可由上述三个指标标标标推算推算 得出）得出） 3.土的有效重度（地下水位以下水受浮力作用）(kN/m3) 2.土的饱饱和重度(kN/m3)(kN/m3)1.土的干重度4.土的孔隙比 用于评评价天然土层层的密实实程度， 一般e＜0.6为为低压缩压缩 性土， e＞1为为 疏松的高压缩压缩 性土 6.土的饱饱和度 反映土中孔隙被水 充满满的程度 Sr=0为为干土，Sr=1为饱为饱 和土5.土的孔隙率 亦反映土的密实实程度（三）（三）换换换换算指算指标标标标三、岩土的分类（一）岩石（一）岩石指尚未指尚未变变变变成碎散成碎散颗颗颗颗粒集合体的微粒集合体的微风风风风化、中等化、中等风风风风 化或化或强强风风风风化的岩石。

化的岩石作作为为为为建筑地基的岩土，可分建筑地基的岩土，可分为为为为岩石、碎石土、砂土、岩石、碎石土、砂土、 粉土、黏性土和人工填土粉土、黏性土和人工填土二）碎石土（二）碎石土粒径大于粒径大于2mm2mm的的颗颗颗颗粒含量超粒含量超过过过过全重全重50%50%的土的土分分为为为为：漂石：漂石块块块块石、卵石碎石、石、卵石碎石、圆砾圆砾圆砾圆砾 角角砾砾砾砾三、岩土的分类（三）砂土（三）砂土粒径大于粒径大于2mm2mm的的颗颗颗颗粒含量不超粒含量不超过过过过50%50%、粒径大于、粒径大于0.075mm0.075mm 的的颗颗颗颗粒含量超粒含量超过过过过50%50%的土分分为砾为砾为砾为砾 砂、粗砂、中砂、砂、粗砂、中砂、细细细细砂和粉砂砂和粉砂四）黏性土（四）黏性土粘粒（粘粒（30%>30% ））三、岩土的分类（五）人工填土（五）人工填土人工回填土、垃圾、工人工回填土、垃圾、工业废业废业废业废 料等除人工碾料等除人工碾压压压压 或夯或夯实实实实的的压实压实压实压实 填土外，均不宜作填土外，均不宜作为为为为建筑物的地基建筑物的地基地基承地基承载载载载力，力，指保指保证证证证地基地基稳稳稳稳定的条件下，使地定的条件下，使地 基的基的变变变变形控制在建筑物所容形控制在建筑物所容许许许许的范的范围围围围内内时时时时，地基，地基单单单单位位 面面积积积积上所能承受的最大荷上所能承受的最大荷载载载载。

四、工程特性指标包括强度指标、压缩性指标以及静力触探探头阻力 ，标准贯入试验锤击数、载荷试验承载力等其他特性指标 §1.6.2 地基与基础设计一、 基本规定地基基础设计的内容和要求与建筑物的安全等级有关根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及由于地基问题 可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度，将地基基础设计分为 三个设计等级：甲级：重要的、30层以上高层、体型复杂、高低层差超10、对沉降有特殊要求、场地与地质条件复杂等乙级：除甲级丙级以外的工业与民用建筑物丙级：场地和地基条件简单，七层及以下（一） 地基基础设计等级（二）地基基础设计一般规定（1）所有建筑物的地基计算均应满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（3）设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算，但特殊情况下， 仍应作变形验算二、地基计算1.基础的埋置深度，按下列条件确定：1)建筑物的用途，有无地下室等，基础的形式和构造；2)作用在地基上的荷载大小和性质；3)工程地质和水文地质条件；4)相邻建筑物的基础埋深；5)地基土冻胀和融陷的影响（一）基础的埋置深度二、地基计算2.基础宜浅埋，除岩石地基外，基础埋深不宜小于0.5m。

3.高层建筑的埋置深度必需满足地基承载力、变形和稳定的要求当采用天然地基时，埋置深度不小于建筑物高度的1/12在抗震设防区，埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15采用桩基础时，不小于建筑物高度的1/18～1/204.基础宜埋置在地下水位以上5.新建建筑物的基础埋深不宜大于原有建筑基础大于时，两基础间应保持一定净距6.确定基础埋深应考虑地基的冻胀性二、地基计算地基设计的目的：确保房屋的稳定；不因地基产生过大不均匀变形而影响房屋的安全和正常使用设计原则：1)上部结构荷载所产生的压力不大于地基的承载力值；2)房屋和构筑物的地基变形值不大于其允许值；3)对经常受水平荷载作用的构筑物（如挡土墙）等，不致使其丧失稳定而破坏二）地基设计的基本原则二、地基计算地基变形特征分为：沉降量、沉降差、倾斜或局部倾斜1)对于砌体承重结构，应由局部倾斜控制；2)对于框架结构和单层排架结构，由相邻柱基的沉降差控制；3)对于多层或高层建筑以及高耸结构，应由倾斜控制三）地基变形控制三、地基承载力计算1 轴心荷载作用时－－相应于荷载效应组合时，基础底面处的平均压力值－－修正后的地基承载力特征值独立基础条形基础2 偏心荷载作用时除上式要求外，还应符合下式要求三、地基承载力计算承承载载载载力极限状力极限状态态态态 荷荷载载载载效效应标应标应标应标 准准组组组组合合b pkpkmax≤1.2fapkmaxpkminpk≤fa正常使用极限状正常使用极限状态态态态 荷荷载载载载效效应应应应准永久准永久组组组组合合b p0s≤[s] 三、地基承载力计算3 地基承载力修正当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，应修正：三、地基承载力计算式中 －－修正后的地基承载力特征值－－地基承载力特征值；－－基础宽度和埋深的地基承载力修正系数；－－基础底面以下土的重度；－－基础底面宽度（3m～6m）；－－基础底面以上土的加权平均重度；－－基础埋置深度（m），一般自室外地面标高算起。

一、无筋扩展基础（刚性基础）§1.6.3 天然地基上浅基础1.由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成的墙下条形基础基础或住下独立基础适用于多层民用建筑和轻型厂房砖基础、毛石基础钢筋混凝土条形基础一、条形基础式中 －－基础底面宽度；－－基础顶面的墙体宽度或柱角宽度；－－基础高度；－－基础台阶宽度；－－基础台阶宽高比 ，其允许值按规定选用如：砖基础的台阶宽高比允许值为1:1.52.基础高度二、 扩展基础墙下钢筋混凝土条形基础和柱下钢筋混凝土独立基础柱下钢筋混凝土独立基础三、 筏形基础分类。