项目9 天然地基土上的浅基础的设计2.ppt

任务9-2 天然地基上浅基础的设计一、理论知识1.基础埋置的确定（已讲）2.刚性扩大基础（无筋扩展基础）尺寸的拟定,,,（1）无筋扩展基础的设计计算步骤①选择基础材料和基础型式②确定基础埋深d③确定地基的承载力特征值fak与修正值fa④确定基础底面尺寸，必要时进行软弱下卧层的强度验算⑤对设计等级为甲、乙级的建筑以及部符合规范的丙级建筑物，还应进行进行变形验算⑥确定基础的剖面尺寸及构造要求确定基础剖面尺寸主要包括基础高度h0、总外伸宽度b2以及每一台阶的宽度和高度 1）计算基础地面处的平均压力Pk,查表 8-6，确定台阶宽高比的允许值 2）根据构造要求先选定基础的高度H0，或先选定基础台阶宽度b2，由H0≥ b2 /tanα得出H0，同时H0应满足相应材料基础的构造要求⑦绘制基础施工图,（2） 基础底面尺寸的确定,①轴心荷载下的基础底面尺寸的确定轴心荷载作用——基础上仅有竖向荷载作用且作用力的合力通过基底的形心持力层的地基承载力验算必须满足下式： Pk≦fa 式中 Pk——相应于荷载效应标准组合时，基础地面处的平均压力 fa——修正后的地基承载力特征值 基底压力： Pk=（Fk+Gk）/A 代入上式： A ≥Fk/（fa - γGd）,式中 Fk——相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值，kN Gk ——基础自重和基础上的土中，kN ： Gk =γGA d，γG是基础与回填土之平均重度，取 20kN/m3，在地下水位部分需扣除水的浮力 10kN/m3 d——基础埋置深度，应从室外设计地面或室内外平 均设计地面算起，mA ——基底面积，m2;A=bl(基底的宽与长),,对于矩形基础，n=l/b，取n=1——2对于方形基础，b=l≥[fk/(fa-γGd)]1/2对于墙下条形基础，取基础长度为1m， b≥fk/(fa-γGd) ②偏心荷载作用下的基础地面尺寸确定传到基础顶面的荷载除了竖向荷载外，还有弯矩或水平力。

地基承载力需验算：Pkmax≦1.2faPk=(Pkmax+ Pkmin )/2≦faPkmin≥0,计算步骤如下：①先假设基底宽b≤3m，进行承载力修正，初步确定地基承载力修正值fa②按轴心荷载作用条件，初步估算基底面积A0③根据偏心距大大小，将基地面积A0扩大10%——40%，即A=（1.1——1.4）A0④确定基础的宽b与长l⑤进行承载力验算,（无粘性土）,,,,（2）无筋扩展基础台阶的高度H0 应符合式（8-14）要求 H0=(b-b0)/2tanα=b2/tanα式中：b——基础地面宽度，mb0——基础顶面的墙体宽度或柱脚宽度，mH0——基础高度，mtanα——基础台阶宽高比b2:H0，其允许值可按表选用 b2——基础台阶宽度，m,3.地基承载力验算（1）持力层强度验算,轴心荷载作用持力层的地基承载力验算必须满足下式： Pk≦fa 偏心荷载作用Pkmax≦1.2faPk=(Pkmax+ Pkmin )/2≦faPkmin≥0,,（2） 软弱下卧层验算如果持力层 之下存在软弱下卧层，不仅要 看持力层 的承载力，也要验算软弱下卧层的承载力。

验算公式如下： Pz+Pcz ≤ faz式中： Pz——相应于作用的标准组合时， 软弱下卧层顶面处的附加应力值，kPa Pcz——软弱下卧层顶面处的自重应力值，kPa faz——软弱下卧层顶面处经修正后的地基承载力值，kPa对于条形基础： Pz=b(Pk - Pc)/(b + 2ztanθ)对于矩形形基础：Pz=lb(Pk - Pc)/[(b + 2ztanθ)(l +2ztanθ )],,式中：b ——矩形基础或条形基础底边的宽度，ml——矩形基础底边的长度，mPc——基础底面处的在自重应力值，kPaPk——相应于作用的标准组合时的基底压力，kPaz——基础地面至软弱下卧层顶面的距离，mθ——地基压力扩散线与垂直线的夹角,° :可按表选用,有一单独基础，受中心荷载作用，Fk=230kPa，基础埋深d=1.5m(基底至标高为－0.450的室外地面),室内地坪标高为±0.000.基础埋深范围内为均值粘土，Υ=18.5kN/m3，e=0.8，Il=0.88,地基承载力特征值fak=190kPa,确定基底尺寸4.基底合力偏心距验算为避免基础产生较大的不均匀沉降，应使基底合力偏心距小于某值： e= ∑ M/∑N≤ [e]式中∑M——所有外力对基底形心的合力矩，kN·m∑N——作用于基底形心的竖向合力，kN [e]——基底容许偏心距，m； [e]查表9-1,5.基础稳定性验算（桥梁下的墩、台连同基础需要验算。

略）6.地基稳定性验算基础如建在山坡上，坡土可能滑移可用瑞典条分法进行土坡稳定性分析7.基础沉降验算,（1）地基变形的特征①沉降量 基础中心的沉降量，mm②沉降差 同一建筑物的相邻两个 基础沉降量的差值，mm ③倾斜特指独立基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值（‰）④局部倾斜是指砖石砌体承重结构沿纵向6——10m内基础两点的沉降差与其距离的比值（‰）,（2）地基变形允许值①建筑物的地基变形计算值，不应大于地基变形允许值②在计算地基变形时 ，应符合以下规定：由于建筑地基不均匀，荷载差异很大、体型复杂等因素引起的地基变形，对于砌体承重结构应由局部倾斜控制；对于框架结构和单层排架结构应由相邻柱基的沉降差控制；对于多层或高层建筑和高耸结构应由倾斜值控制；必要时尚应控制平均沉降量 在必要情况下，需要分别预估建筑物在施工期间和使用期间的地基变形值，以便预留建筑物有关部分之间的净空，选择连接方法与施工顺序二、任务实施（另布置）,8.5 基础配筋 8.5.1 刚性基础（无筋扩展基础设计 ） 原则（1）在进行 无筋扩展基础的设计时，必须使基础主要承受压应力，并保证基础内产生的拉应力和剪应力不超过材料强度 的设计值（2）具体设计中主要通过对基础的外伸宽度与基础高度的比值进行验算来实现。

同时，其基础宽度还应满足地基承载力的要求,,（2）采用无筋扩展基础的钢筋混凝土柱，其柱脚高度h1不得小于b1，并且不应小于300mm，且不小于20d（d为柱中的纵向受力钢筋的最大直径）当柱纵向钢筋在柱脚内的竖向锚固长度不满足锚固要求时，可沿水平方向弯折，弯折后的水平锚固长度不应小于10d也不应大于20d（3）为了施工方便，无筋扩展基础常做成台阶形，各级台阶的内缘与刚性角α的斜线相交是安全的若台阶位于斜线以内则不安全（4）无筋扩展基础的底部往往浇筑一个垫层，一般用灰土、素混凝土为材料，厚度大于等于100mm，薄的垫层不作为基础考虑；对于厚度为150——200mm的垫层，可作为基础的一部分考虑,,8.5.2 扩展基础 墙下钢筋混凝土条形基础设计1、 墙下钢筋混凝土条形基础设计原则（1）墙下钢筋混凝土条形基础的内力计算一般是在长度方向选1m进行计算（2）基础截面计算（验算）的内容，包括确定 基础底面宽度b、基础底板厚度h及基础底板配筋（3）在确定 基础底面宽度b或计算基础沉降s时， 应考虑基础自重以及基础上土重Gk的作用，根据地基承载力要求确定（4）在基础底板厚度h、基础底板配筋时，应不考虑基础自重以及基础上土中Gk的作用，，采用地基净反力进行计算，其中基础底板厚度由混凝土的抗剪强度确定，基础底板受力钢筋由基础截面的抗弯能力确定,墙下钢筋混凝土条形基础的构造要求（1）墙下钢筋混凝土条形基础一般采用梯形截面，其边缘高度不宜小于200mm，当基础底板厚度≤250mm时，可采用平板式（2）基础混凝土的强度等级不应低于C20，基础垫层的强度等级不应低于C10，垫层厚度不宜小于70mm（3） 墙下钢筋混凝土条形基础底板受力钢筋直径不宜小于10mm，间距不宜大于200mm，也不小雨100mm，底板纵向分布钢筋的直径不小于8mm，间距不大于300mm，每延米分布钢筋的面积不小于受力钢筋面积的1/10，基础底板钢筋的保护层厚度，当有垫层时不宜小于40mm，无垫层时不宜小于70mm,（4）墙下钢筋混凝土条形基础的宽度b≥2.5m时，底板受力钢筋的长度可取宽度的0.9倍，并宜交错布置 （5）墙下钢筋混凝土条形基础在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了布置到主要受力方向底板宽度1/4处，在拐角处底板横向受力钢筋应沿两个方向布置（如图8-23所示）,2、 柱下钢筋混凝土独立基础设计 柱下钢筋混凝土独立基础构造要求现浇柱基础的构造要求（1）柱下钢筋混凝土独立基础采用锥形基础与阶梯型基础两种。

锥形基础的边缘高度不宜小雨200mm，坡度i≤1:3，顶部做成平台，每边从柱边缘放出不小于50mm阶梯型基础，每阶高度宜为300——500mm，当底板厚度h≤500mm时，宜用一阶；500mm900mm时，宜用三阶；阶梯型基础尺寸一般为50mm的倍数2）基础混凝土的强度等级不应低于C20，垫层混凝土不应低于C10，垫层厚度不宜小雨70mm,（3）柱下钢筋混凝土基础底板受力钢筋直径不宜小于10mm，间距不宜大于200mm、也不小于100mm钢筋保护层的厚度，当有垫层时，不宜小于40mm，有垫层时，不宜小于40mm4）当基础的边长b大于或等于2500mm，底板受力钢筋的长度可取边长或宽度的0.9倍，并宜交错布置（如图8-27）,（5）钢筋混凝土柱纵向受力钢筋在基础内的锚固长度la应根据钢筋在基础内的最小保护层厚度按"混凝土结构设计规范 "的规定来确定（6）现浇柱基础，其插筋数量、直径以及钢筋种类应与柱内纵向受力钢筋相同，插筋的锚固长度应满足上述要求，插筋与柱内纵向受力钢筋的连接方法，应符合"混凝土结构设计规范 "的规定,插筋的下端宜做成直钩放在基础底板的钢筋网上，当符合下列条件之一时，可仅将四角的插筋伸至底板钢筋网上，其余插筋锚固在基础顶面下的长度按其是否有抗震要求分别为la或laE，如图8-28：,,3、 柱下钢筋混凝土条形基础设计,柱下钢筋混凝土条形基础的构造要求1.柱下钢筋混凝土条形基础的概念与适用范围柱下钢筋混凝土条形基础，也称基础梁，由肋梁与横向伸出的翼板组成，断面呈倒T形。

遇下列情况可采用：（1）上部结构荷载较大，地基承载力较小，独立基础不能满足要求时（2）独立基础所需的基底面积受限、无法扩展时（3）需要增加基础的刚度宜减少地基变形、防止过大的不均匀沉降时（4）当基础需跨越局部软弱地基以及场地中的暗塘、沟槽、洞穴时,2.柱下钢筋混凝土条形基础的构造要求（1）高度有计算确定，一般宜为柱距的1/4——1/8，翼板宽b应按地基承载力确定，翼板厚度不应小于200mm，若大于250mm，宜采用变厚度翼板其坡度宜小于或等于1:3当荷载较大时，可在柱位 处加腋（2）条形基础的端部宜向外伸出其长度宜为第一跨距的1/4（3）先浇筑与条形基础的交界处，其平面尺寸不应小于图8-35的规定（4）基础梁的顶部与底部的纵向受力钢筋处满足计算要求外，顶部钢筋按计算配筋全部贯通，底部通长钢筋不应小于底部的纵向受力钢筋总面积的1/3（5）基础混凝土的强度等级不低于C20,,,。