天然地基上浅基础设计讲义.ppt

第七章 天然地基上浅基础设计,第一节 概述 1. 浅基础的定义 通常将基础的埋置深度小于基础最小宽度，且只需经过挖槽、排水等普通施工程序就可建造的基础定义为浅基础 . 2. 浅基础的荷载传递 3. 地基基础设计考虑的主要因素 (1) 建筑基础所用的材料及基础的结构型式； (2) 基础的埋置深度； (3) 地基土的承载力； (4)基础的形状和布置，以及与相邻基础、地下构筑物和地下管道的关系； (5) 上部结构类型、使用要求及对不均匀沉降的敏感性； (6) 施工期限、施工方法及所需的施工设备等。,4、浅基础的设计步骤：,（1）调查研究，收集资料。 （2）选择基础类型和平面布置方案。 （3）确定持力层和基础埋置深度。 （4）确定地基承载力。 （5）按地基承载力确定基础底面尺寸。 （6）进行必要的验算。 （7）进行基础的结构设计和构造设计。 （8）绘制基础施工图，提出设计说明。,第二节 浅基础的类型,按基础构造分类： 按基础材料的性能分类：,墙下条形 柱下条形 十字交叉,独立基础 条形基础 筏板基础 箱形基础 壳体基础,刚性基础 柔性基础,一、刚性基础,定义：通常由砖、块石、毛石、素混凝土、三合土和灰土等材料建造的基础。 设计要求：发生在基础内的拉应力和剪应力不超过其材料强度设计值，可通过限制基础外伸宽度与基础高度的比值来实现。在宽高比的限制下，基础相对高度一般较大，几乎不会发生弯曲变形，此类基础习惯上称之为刚性基础。 应用范围：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 ）,刚性基础台阶宽高比（刚性角）,刚性角要求：,bi,hi,刚性基础台阶宽高比允许值：,砖基础（大放脚）,两皮一收,二一间隔收,二、柔性基础,柔性基础，即钢筋混凝土基础。 特点：具有较好的抗剪能力和抗弯能力。 设计要求：采用扩大基础底面积的方法来满足地基承载力的要求，但不必增加基础的埋深；选择合适的基础材料、高度与配筋来满足基础抗剪和抗弯要求。 种类：独立基础、条形基础、筏板基础、箱形基础和壳体基础等。,钢筋混凝土独立基础,墙下条形基础,柱下条形基础,十字交叉条形基础,筏板基础,箱形基础,第三节 基础埋置深度的确定,一、确定原则 （1）尽量浅埋，不浅于0.5m。 （2）基础顶面低于设计地面100mm。 二、影响因素 （1）建筑物用途、基础结构型式。 （2）上部荷载的性质及大小。 （3）工程地质条件及水文地质条件。 （4）相邻建筑物埋深。 （5）当地冻结深度。,第四节 地基承载力的确定,一、地基承载力的确定方法： 1在土质基本相同的条件下，参照邻近建筑物地基容许承载力； 2根据现场荷载试验的p-s曲线； 3按地基承载力理论公式计算； 4按现行规范提供的经验公式计算。,二、按规范提供的表格计算地基承载力,1确定土的分类名称。 2确定土的状态。 3确定土的承载力基本值f0。 4确定土的承载力标准值fk。 5确定土的承载力特征值fa。,第五节 基础底面尺寸的确定,一、根据持力层承载力计算基础底面尺寸 1、中心受压基础： 2、偏心受压基础：按中心受压基础计算出底面积后扩大10%40%，然后验算：,二、软弱下卧层承载力验算,当受压层范围内地基为多层土组成，且持力层以下有软弱下卧层时，这时还应验算软弱下卧层的承载力。要求作用在软弱下卧层顶面a处的应力（包括自重应力及附加应力）不得大于该处地基土的承载力特征值 。即： 对矩形基础（扩散角法） 对条形基础： 软弱下卧层顶面处的承载力。（经宽度和深度修正）,第六节 钢筋混凝土扩展基础设计,一、 扩展基础的构造要求 1、一般要求 （1）基础边缘高度：锥形不小于200mm，台阶形为300500mm （2）基底垫层：100mm厚c10素混凝土垫层 （3）钢筋：10以上，间距100 200mm 混凝土保护层：不小于40mm （无垫层不小于70mm） （4）混凝土等级：不小于c20。 2、柱下独立基础 （1）伸出插筋和柱锚固 （2）插筋下端设置箍筋 3、墙下条形基础 （1）h300mm （2）分布筋8300mm （3）锥形边缘200mm，坡度不大于1：3。,1、墙下条形基础 （1）中心荷载作用 式中，pn地基净反力设计值； v基础根部剪力设计值； m基础根部弯距设计值； a1截面-到基础边缘距离。,二、扩展基础的设计,底板厚度的确定 要求： 底板配筋的计算 （2）偏心荷载作用： 把上式中pn以pn,max代替。,2、柱下独立基础底板厚度和配筋,（1）中心荷载作用 基础底板厚度：验算冲切能力， 要求 式中，h截面高度影响系数； h0破坏锥体有效高度； am破坏锥体不利一侧计算长度； fl地基净反力设计值； pn地基单位面积净反力。,基础底板配筋：,（1）柱边（截面-） （2）柱边（截面-） （3）阶梯高度变化处（-截面） （4）阶梯高度变化处（-截面）,第六章 天然地基上浅基础设计,第一节 概述 1. 浅基础的定义 通常将基础的埋置深度小于基础最小宽度，且只需经过挖槽、排水等普通施工程序就可建造的基础定义为浅基础 . 2. 浅基础的荷载传递 3. 地基基础设计考虑的主要因素 (1) 建筑基础所用的材料及基础的结构型式； (2) 基础的埋置深度； (3) 地基土的承载力； (4)基础的形状和布置，以及与相邻基础、地下构筑物和地下管道的关系； (5) 上部结构类型、使用要求及对不均匀沉降的敏感性； (6) 施工期限、施工方法及所需的施工设备等。,4、浅基础的设计步骤：,（1）调查研究，收集资料。 （2）选择基础类型和平面布置方案。 （3）确定持力层和基础埋置深度。 （4）确定地基承载力。 （5）按地基承载力确定基础底面尺寸。 （6）进行必要的验算。 （7）进行基础的结构设计和构造设计。 （8）绘制基础施工图，提出设计说明。,第二节 浅基础的类型,按基础构造分类： 按基础材料的性能分类：,墙下条形 柱下条形 十字交叉,独立基础 条形基础 筏板基础 箱形基础 壳体基础,刚性基础 柔性基础,一、刚性基础,定义：通常由砖、块石、毛石、素混凝土、三合土和灰土等材料建造的基础。 设计要求：发生在基础内的拉应力和剪应力不超过其材料强度设计值，可通过限制基础外伸宽度与基础高度的比值来实现。在宽高比的限制下，基础相对高度一般较大，几乎不会发生弯曲变形，此类基础习惯上称之为刚性基础。 应用范围：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 ）,刚性基础台阶宽高比（刚性角）,刚性角要求：,bi,hi,刚性基础台阶宽高比允许值：,砖基础（大放脚）,两皮一收,二一间隔收,二、柔性基础,柔性基础，即钢筋混凝土基础。 特点：具有较好的抗剪能力和抗弯能力。 设计要求：采用扩大基础底面积的方法来满足地基承载力的要求，但不必增加基础的埋深；选择合适的基础材料、高度与配筋来满足基础抗剪和抗弯要求。 种类：独立基础、条形基础、筏板基础、箱形基础和壳体基础等。,1、钢筋混凝土独立基础,2、墙下条形基础,3、柱下条形基础,4、十字交叉条形基础,5、筏板基础,5、箱形基础,壳体基础,第三节 基础埋置深度的确定,一、确定原则 （1）尽量浅埋，不浅于0.5m。 （2）基础顶面低于设计地面100mm。 二、影响因素 （1）建筑物用途、基础结构型式。 （2）上部荷载的性质及大小。 （3）工程地质条件及水文地质条件。 （4）相邻建筑物埋深。 （5）当地冻结深度。,第四节 地基承载力的确定,一、地基承载力的确定方法： 1在土质基本相同的条件下，参照邻近建筑物地基容许承载力； 2根据现场荷载试验的p-s曲线； 3按地基承载力理论公式计算； 4按现行规范提供的经验公式计算。,二、按规范表格计算地基承载力,1确定土的分类名称。 2确定土的状态。 3确定土的承载力基本值f0。 4确定土的承载力标准值fak。 5确定土的承载力特征值fa。,第五节 基础底面尺寸的确定,一、根据持力层承载力计算基础底面尺寸 1、中心受压基础： 2、偏心受压基础：按中心受压基础计算出底面积后扩大10%40%，然后验算：,二、软弱下卧层承载力验算,当受压层范围内地基为多层土组成，且持力层以下有软弱下卧层时，这时还应验算软弱下卧层的承载力。要求作用在软弱下卧层顶面a处的应力（包括自重应力及附加应力）不得大于该处地基土的承载力特征值 。即： 对矩形基础（扩散角法） 对条形基础： 软弱下卧层顶面处的承载力。（经宽度和深度修正）,第六节 钢筋混凝土扩展基础设计,一、 扩展基础的构造要求 1、一般要求 （1）基础边缘高度：锥形不小于200mm，台阶形为300500mm （2）基底垫层：100mm厚c10素混凝土垫层 （3）钢筋：10以上，间距100 200mm 混凝土保护层：不小于40mm （无垫层不小于70mm） （4）混凝土等级：不小于c20。 2、柱下独立基础 （1）伸出插筋和柱锚固 （2）插筋下端设置箍筋 3、墙下条形基础 （1）h300mm （2）分布筋8300mm （3）锥形边缘200mm，坡度不大于1：3。,1、墙下条形基础 （1）中心荷载作用 式中，pn地基净反力设计值； v基础根部剪力设计值； m基础根部弯距设计值； a1截面-到基础边缘距离。,二、扩展基础的设计,底板厚度的确定 要求： 底板配筋的计算 （2）偏心荷载作用： 把上式中pn以pn,max代替。,2、柱下独立基础底板厚度和配筋,（1）中心荷载作用 基础底板厚度：验算冲切能力， 要求 式中，h截面高度影响系数； h0破坏锥体有效高度； am破坏锥体不利一侧计算长度； fl地基净反力设计值； pn地基单位面积净反力。,基础底板配筋：,（1）柱边（截面-） （2）柱边（截面-） （3）阶梯高度变化处（-截面） （4）阶梯高度变化处（-截面）,第七节 减轻不均匀沉降的措施,一、建筑措施 (1) 建筑物体型力求简单 平面形状简单 , 如用 “ 一 “ 字形建筑物； 立面体型变化不宜过大 , 砌体承重结构房屋高差不宜超过 12 层。 (2) 控制建筑物长高比及合理布置纵横墙 二层以上的砌体承重房屋，当预估的最大沉降量超过 120mm 时 , 长高比不宜大于2.5；对于平面简单、内外墙贯通，横墙间隔较小的房屋，长高比的限制可放宽至不大于3.0 。 尽量使内、外纵墙都贯通，缩小横墙的间距。 (3) 控制相邻建筑物基础的间距 同期建造的两相邻建筑之间的影响，特别是当两建筑物轻 ( 低 ) 重 ( 高 ) 差别太大时，轻者受重者的影响更甚； 原有建筑物受邻近新建重型或高层建筑物的影响。,(4) 设置沉降缝 平面形状复杂的建筑物的转折部位； 建筑物的高度或荷载突变处； 长高比较大的建筑物适当部位； 地基土压缩性显著变化处； 建筑结构 ( 包括基础 ) 类型不同处； 分期建造房屋的交界处。 (5) 调整建筑物的局部标高 根据预估沉降，适当提高室内地坪和地下设施的标高； 将相互有联系的建筑物各部分包括设备中预估沉降较大者的标高适当提高； 建筑物与设备之间应留有足够的净空； 有管道穿过建筑物时，应留有足够尺寸的孔洞，或采用柔性管道接头。,建筑措施,(1)减轻建筑物自重 减轻墙体重量：选择轻型高强墙体材料，如：轻质高强混凝土墙板、各种空心砌块、多孔砖及其他轻质墙等，都能不同程度地达到减少自重的目的。 选用轻型结构：采用预应力钢筋混凝土结构、轻钢结构及各种轻型空间结构。 减少基础和回填土重量：首先是尽可能考虑采用浅埋基础，例如：钢筋混凝土独立基础、条形基础、壳体基础等；如果要求大量抬高室内地坪时，底层可考虑用架空层代替室内厚墙填土。 (2) 设置圈梁：在基础顶面附近、门窗顶部楼面处设置圈梁，每道圈梁应尽量贯通外墙、承重内纵墙及主要内横墙，并在平面内形成闭合的网状系统。,二、结构措施,结构措施,(3) 减小或调整基底附加压力 设置地下室、或半地下室、架空层，以挖除的土重去补偿 ( 抵消 ) 一部分甚至全部的建筑物重量，达到减小沉降的目的。 改变基底尺寸：按照沉降控制的要求 , 选择和调整基础底面尺寸，针对具体工程的不同情况考虑，尽量做到有效又经济合理。 (4) 增强上部结构刚度或采用非敏感性结构 根据地基、基础与上部结构共同作用的概念，上部结构的整体刚度很大时，能调整和改善地基的不均匀沉降。在设计中合理设计上部结构的刚度和强度 , 地基不均匀沉降 ( 相当于支座位移 ) 所产生的附加应力是完全可以承受的。 因此，上部结构的选型和处理对地基不均匀沉降的影响很大，结构造型一定要明确，各部分要相互统一，刚则刚，柔则柔，切忌 “ 藕断丝连 “ 。,三、施工措施,（1）合理安排施工程序。当拟建的相邻建筑物之间轻 ( 低 ) 重 ( 高 ) 悬殊时，一般应按先重后轻的程序施工 ; 有时还需要在重建筑物竣工后歇一段时间后再建造轻的邻近建筑物