第五节基础底面尺寸的确定.ppt

天然地基上浅基础设计原理天然地基上浅基础设计原理第五节基础底面尺寸的确定第五节基础底面尺寸的确定第二章第二章主讲主讲 翟聚云翟聚云一、按地基持力层的承载力计算基底尺寸一、按地基持力层的承载力计算基底尺寸 设计时，先选定埋深d并初步选择基底尺寸，求得持力层承载力设计值fa ，在按下列条件验算并调整尺寸直至满足设计要求Pk≤ fa1 1、对于中心受压基础：、对于中心受压基础：、对于中心受压基础：、对于中心受压基础：P Pk k——相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值f fa a——修正后的地基承载力特征值修正后的地基承载力特征值第五节基础底面积的确定第五节基础底面积的确定dfaFkAGg-≥dfaFkbGg-（矩形）（矩形）（条形）（条形）F Fk k——相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖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G G G Gk k k k——基础自重和基础上的土重基础自重和基础上的土重AGkFkpk+=A A A A——基础底面面积基础底面面积≥注意：注意：注意：注意： d d d d为基础平均埋深。

为基础平均埋深为基础平均埋深为基础平均埋深算法：算法：算法：算法：涉及到涉及到fafa的宽度修正的宽度修正1 1、先假定、先假定B≤3mB≤3m，，不做宽度修正不做宽度修正2 2、如果、如果B>3mB>3m，，则再考虑宽度修正则再考虑宽度修正第五节基础底面积的确定第五节基础底面积的确定2 2、对于偏心受压基础：、对于偏心受压基础：同时满足：同时满足：Pk≤ faMMk k——相应于荷载效应标准组合时，作用于基础底面的力矩值相应于荷载效应标准组合时，作用于基础底面的力矩值由上式得：由上式得：afW2 . 1MK≤+kpmax=AGkFk+即：即：第五节基础底面积的确定第五节基础底面积的确定kpmax=3laGk)2(Fk+算法：算法：算法：算法：1 1、按中心受压计算，求出、按中心受压计算，求出A A0 02 2、令、令A A= =（（1.1~1.41.1~1.4））A A0 03 3、验证、验证P Pkmax≤1.2kmax≤1.2f fa a或：或：或：或：验证验证P Pkmax≤1.2kmax≤1.2f fa a 若不满足，适当调整，再验算，直到适合为止若不满足，适当调整，再验算，直到适合为止。

二、软弱下卧层验算二、软弱下卧层验算二、软弱下卧层验算二、软弱下卧层验算 当地基受力层范围内存在软弱下卧层时，还必须对当地基受力层范围内存在软弱下卧层时，还必须对下卧层进行验算下卧层进行验算基底压力标准值；基底压力标准值；基底处自重压力值；基底处自重压力值；应力扩散角应力扩散角pcpczpz 第五节基础底面积的确定第五节基础底面积的确定E Es1s1/ /E Es2s2z/z/b b0.250.250.50.53 35 510106 6o o1010o o2020o o2323 o o2525 o o3030 o o地基附加应力扩散角地基附加应力扩散角θθ值值 第五节基础底面积的确定第五节基础底面积的确定三、地基变形的控制三、地基变形的控制三、地基变形的控制三、地基变形的控制在常规设计中，一般都针对各类建筑物的结构特点、整体刚度和使用要求的不同，计算地基变形的某一特征值Δ，验算其是否小于变形允许值[Δ]，即要求满足下列条件：v Δ≤[Δ] vΔ——特征变形值，为预估值，对应于荷载准永久组合值，按土力学的相关公式计算 地基地基 主要主要受力受力 层层情情 况况地基承地基承载载力特征力特征值值f fakak(kPa(kPa) )60≤60≤f fakak＜＜808080≤80≤f fakak＜＜100100100≤100≤f fakak＜＜130130130≤130≤f fakak＜＜160160160≤160≤f fakak＜＜200200200≤200≤f fakak＜＜300300各土各土层层坡度坡度(%)(%)≤≤5 5≤≤5 5≤≤1010≤≤1010≤≤1010≤≤1010建筑建筑类类型型砌体承重砌体承重结结构、框架构、框架结结构构( (层层数数) )≤≤5 5≤≤5 5≤≤5 5≤≤6 6≤≤6 6≤≤7 7单单层层排排架架结结构构(6m(6m柱柱距距) )单单跨跨吊吊车额车额定定起重量起重量(t)(t)5 5～～10101010～～15151515～～20202020～～30303030～～50505050～～100100厂房跨度厂房跨度(m)(m)≤≤1212≤≤1818≤≤2424≤≤3030≤≤3030≤≤3030多多跨跨吊吊车额车额定定起重量起重量(t)(t)3 3～～5 55 5～～10101010～～15151515～～20202020～～30303030～～7575厂房跨度厂房跨度(m)(m)≤≤1212≤≤1818≤≤2424≤≤3030≤≤3030≤≤3030烟囱烟囱高度高度(m)(m)≤≤3030≤≤4040≤≤5050≤≤7575≤≤100100水塔水塔高度高度(m)(m)≤≤1515≤≤2020≤≤3030≤≤3030≤≤3030容容积积(m(m3 3) )≤≤50505050～～100100100100～～200200200200～～300300300300～～500500500500～～10001000可不作地基变形计算设计等级为丙级的建筑物范围可不作地基变形计算设计等级为丙级的建筑物范围 第五节基础底面积的确定第五节基础底面积的确定v1.1.要求验算地基特征变形的建筑物范围要求验算地基特征变形的建筑物范围v（（1 1）） 设设计计等等级级为为甲甲级级、、乙乙级级的的建建筑筑物物，，均均应应按按地地基变形设计；基变形设计；v（（2 2）） 表表2.72.7所列范围外，设计等级为丙级的建筑物所列范围外，设计等级为丙级的建筑物v（（3 3）） 表表2.72.7所所列列范范围围内内，，设设计计等等级级为为丙丙级级的的建建筑筑物物可可不不作作变变形形验验算算，，如如有有下下列列情情况况之之一一时时，，仍仍应应作作变变形验算：形验算：第五节基础底面积的确定第五节基础底面积的确定v1)1)地地基基承承载载力力特特征征值值小小于于130kPa130kPa，，且且休休型型复复杂的建筑；杂的建筑；v2)2)在在基基础础上上及及其其附附近近有有地地面面堆堆载载或或相相邻邻基基础础荷荷载载差差异异较较大大，，可可能能引引起起地地基基产产生生过过大大的的不不均匀沉降时；均匀沉降时；v3)3)软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时；软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时；v4)4)相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；v5)5)地地基基内内有有厚厚度度较较大大或或厚厚薄薄不不均均的的填填土土，，其其自重固结尚未完成时。

自重固结尚未完成时地基地基变变形特征形特征地基土地基土类别类别中低中低压缩压缩性土性土高高压缩压缩性土性土砌体承重砌体承重结结构基构基础础的局部的局部倾倾斜斜0.0020.0020.0030.003工工业业与民用建筑相与民用建筑相邻邻柱基沉降差柱基沉降差1.1.框架框架结结构构2.2.砌体砌体墙墙填充的填充的边边排柱排柱3.3.当基当基础础不均匀沉降不均匀沉降时时不不产产生附加生附加应应力的力的结结构构0.0020.002L L0.00070.0007L L0.0050.005L L0.0030.003L L0.0010.001L L0.0050.005L L单层单层排架排架结结构构( (柱距柱距为为6m)6m)柱基的沉降量柱基的沉降量(mm)(mm)(120)(120)200200桥桥式吊式吊车轨车轨面的面的倾倾斜斜( (按不按不调调整整轨轨道考道考虑虑) )纵纵向向横向横向0.0040.0040.0030.003 多多层层和高和高层层建筑的整体建筑的整体倾倾斜斜 H Hg g≤24≤242424＜＜H Hg g≤60≤606060＜＜H Hg g≤100≤100H Hg g ＞＞1001000.0040.0040.0030.0030.00250.00250.0020.002体形体形简单简单的高的高层层建筑基建筑基础础的平均沉降量的平均沉降量(mm)(mm)200200 高高耸结耸结构基构基础础的的倾倾斜斜 H Hg g≤20≤2020 20 ＜＜H Hg g≤ 50≤ 5050 50 ＜＜H Hg g≤100≤100100100＜＜H Hg g≤150≤150150 150 ＜＜H Hg g≤200≤200200 200 ＜＜H Hg g≤250≤2500.0080.0080.0060.0060.0050.0050.0040.0040.0030.0030.0020.002高高耸结耸结构基构基础础的沉降量的沉降量(mm) (mm) H Hg g≤100≤100100100＜＜H Hg g≤200≤200200200＜＜H Hg g≤250≤250400400300300200200建筑物的地基变形允许值 第五节基础底面积的确定第五节基础底面积的确定（一）地基变形特征一般分为：（一）地基变形特征一般分为：（一）地基变形特征一般分为：（一）地基变形特征一般分为：1 1、沉降量：基础某点的沉降值；、沉降量：基础某点的沉降值；2 2、沉降差：基础两点或相邻柱基中点的沉降量之差；、沉降差：基础两点或相邻柱基中点的沉降量之差；3 3、倾斜：基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比、倾斜：基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；值；4 4、局部倾斜：砌体结构沿纵向、局部倾斜：砌体结构沿纵向6~10m6~10m内基础两点的沉内基础两点的沉降差与其距离的比值。

降差与其距离的比值第五节基础底面积的确定第五节基础底面积的确定v砌体承重结构房屋的长高比不太大，以局部倾斜为砌体承重结构房屋的长高比不太大，以局部倾斜为主，应以局部倾斜作为地基的主要特征变形主，应以局部倾斜作为地基的主要特征变形砌体承重结构不均匀沉降砌体承重结构不均匀沉降砌体承重结构不均匀沉降砌体承重结构不均匀沉降 第五节基础底面积的确定第五节基础底面积的确定v对于框架结构和砌体墙填充的边排柱，主要是由于对于框架结构和砌体墙填充的边排柱，主要是由于相邻柱基的沉降差使构件受剪扭曲而损坏，所以设相邻柱基的沉降差使构件受剪扭曲而损坏，所以设计计算应由沉降差来控制计计算应由沉降差来控制 第五节基础底面积的确定第五节基础底面积的确定v以屋架、柱和基础为主体的木结构和排架结构，在以屋架、柱和基础为主体的木结构和排架结构，在低压缩性地基上一般不因沉降而损坏，但在中、高低压缩性地基上一般不因沉降而损坏，但在中、高压缩性地基上就应限制单层排架结构柱基的沉降量，压缩性地基上就应限制单层排架结构柱基的沉降量，尤其是多跨排架中受荷较大的中排柱基的下沉，以尤其是多跨排架中受荷较大的中排柱基的下沉，以免支撑于其上的相邻屋架发生对倾而使端部相碰。

免支撑于其上的相邻屋架发生对倾而使端部相碰 v相相邻邻柱柱基基的的沉沉降降差差所所形形成成的的桥桥式式吊吊车车轨轨面面沿沿纵纵向向或或横向的倾斜，会导致吊车滑行或卡轨横向的倾斜，会导致吊车滑行或卡轨第五节基础底面积的确定第五节基础底面积的确定v对于高耸结构以及长高比很小的高层建筑，应控制对于高耸结构以及长高比很小的高层建筑，应控制基础的倾斜基础的倾斜 第五节基础底面积的确定第五节基础底面积的确定v高高层层高高耸耸结结构构物物倾倾斜斜主主要要取取决决于于人人们们视视觉觉的的敏敏感感程程度度，，倾倾斜斜值值达达到到明明显显可可见见的的程程度度大大致致为为1/2501/250，，结结构构破破坏坏则则大大致致在在倾倾斜斜值值达达到到1/1501/150时时开开始始为为了了使使基基础础倾倾斜斜控控制制在在合合适适的的范范围围内内，，以以减减小小结结构构物物附附加加弯弯距距，，通过分析倾斜允许值通过分析倾斜允许值[θ][θ]确定第五节基础底面积的确定第五节基础底面积的确定v四、地基稳定验算四、地基稳定验算v可能发生地基稳定性破坏情况：可能发生地基稳定性破坏情况：v(1)(1)承受很大的水平力或倾覆力矩的建承受很大的水平力或倾覆力矩的建( (构构) )筑物筑物。

v(2)(2)位于斜坡顶上的建位于斜坡顶上的建( (构构) )筑物 v(3)(3)地基中存在软弱土地基中存在软弱土( (或夹或夹) )层；土层下面有倾斜的层；土层下面有倾斜的岩层面；隐伏的破碎或断裂带；地下水渗流的影响岩层面；隐伏的破碎或断裂带；地下水渗流的影响等 第五节基础底面积的确定第五节基础底面积的确定v地地基基失失稳稳的的形形式式有有两两种种：：一一种种是是沿沿基基底底产产生生表表层层滑滑动；动；v另一种是地基深层整体滑动破坏另一种是地基深层整体滑动破坏第五节基础底面积的确定第五节基础底面积的确定v表表层层滑滑动动稳稳定定安安全全系系数数K KS S用用基基础础底底面面与与土土之之间间的的摩摩阻阻力力的的合合力力与与作作用用于于基基底底的的水水平平力力的的合合力力之之比比来来表表示，即：示，即：v K KS S＝＝ ≥≥(1.2~1.4) (1.2~1.4) v其中其中F Fi i————作用于基底的竖向力作用于基底的竖向力kNkN；；vH Hi i————作用于基底的水平力作用于基底的水平力kNkN；；v μμv v、、μμh h————基础与土的摩擦系数基础与土的摩擦系数。

第五节基础底面积的确定第五节基础底面积的确定v地地基基深深层层整整体体滑滑动动稳稳定定问问题题可可用用圆圆弧弧滑滑动动法法进进行行验验算算稳稳定定安安全全系系数数指指作作用用于于最最危危险险的的滑滑动动面面上上诸诸力力对对滑滑动动中中心心所所产产生生的的抗抗滑滑力力矩矩与与滑滑动动力力矩矩的的比比值值即即vK Ks s＝＝ ≥≥1.2 1.2 v当滑动面为平面时，稳定安全系数应提高到当滑动面为平面时，稳定安全系数应提高到1.31.3返回返回。