土力学与地基基础浅基础PPT课件

1、2.1.1浅基础与深基础的区别浅基础与深基础的区别浅基础深基础埋藏深度设计计算是否考虑基础侧摩阻施工时是否敞开挖基坑修基础结构形式施工方法工程造价5m5m否考虑是否简单复杂简单复杂低高表2-1第1页/共100页2.1.2地基基础设计应满足的三个基本地基基础设计应满足的三个基本要求要求强度要求变形要求基础的功能、构造及耐久性要求 地基：对剪切破坏或丧失整体稳定性有足够的安全度基础：不发生剪切破坏，有足够的强度地基：控制变形量地基变形容许值基础：不发生过大变形，具有足够的刚度第2页/共100页2.1.32.1.3设计基本步骤设计基本步骤(15(15字方针）字方针）集资料选类型拟尺寸作验算选方案地形

2、及地质勘察资料 水文气象资料上部结构(如线路、墩台、结构功能）资料 周围环境资料 施工技术条件资料确定基本类型细部尺寸、空间位置地基强度 基础本身强度 基础偏心距检算 基础倾覆、滑动检算 地基稳定性检算 沉降检算从技术、经济、施工等方案综合考虑第3页/共100页浅基础(按刚度分类)无筋扩展基础(刚性基础)墙下刚性基础柱下刚性基础 钢筋混凝土独立基础（柱下钢筋混凝土独立基础）扩展基础(柔性基础)柱下钢筋混凝土条形基础十字交叉条形基础筏板基础箱形基础墙下钢筋混凝土条形基础钢筋混凝土条形基础2.22.2浅基础类型及构造浅基础类型及构造第4页/共100页砌筑材料砖、毛石、素砼、片石砼、灰土、三合土受力

3、特点：抗压性能好，但抗拉、抗剪强度不高，无绕曲变形、由于刚性基础高度大，具有较大的抗弯刚度，受力时基本不产生弯曲变形。故称刚性基础。结构特点： 优点：稳定性好，施工简便，能承受较大的荷载 缺点：自重大，当持力层承载力小且厚，上部荷载大时，不适合使用刚性基础。构造：满足刚性角的要求2.2.1按基础的刚度分类一）刚性基础（无筋扩展基础）第5页/共100页构造：满足刚性角的要求 裂缝的位置与基础的宽高比b2/H0有关，当b2/H0较小时，裂缝在中心线附近， b2/H0较大时，多数出现在贴近柱边的截面处；可见宽高比愈大，基础愈具有易受弯曲破坏的特征；故刚性基础设计的主要特点是控制宽高比。tan200b

4、bHb-基础底面宽度；b0-基础顶面的墙体宽度或柱脚宽度H0-基础高度；b2-基础台阶宽度tan-基础台阶宽高比，第6页/共100页第7页/共100页刚性基础断面设计（合理宽高比下）第8页/共100页 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）的民用建筑和墙承重的厂房。 常见基础有砖基础、毛石基础、三合土基础、灰土基础、混凝土基础和毛石混凝土基础。刚性基础刚性基础： 将能跨越基础底中部，将所承担的荷载相对集中的传至基底边缘，该现象称为“架越作用”，其影响因素为基础与地基的相对刚度、土的压缩性以及基底下的塑性区的大小。第9页/共100页b/2b/2d120120120606060b/

5、2b/2120 60120d606060(a)等高切法 (b)二一间隔砌法砖基础按使用材料分第10页/共100页图3-3 三合土基础bb/2db/2h12060b1/2b1/26060毛石基础三合土基础该基础是用未经人工加工的石材和砂浆砌筑而成。其优点是能就地取材，价格低，缺点是施工劳动强度大。三合土基础是用石灰、砂、碎砖或碎石三合一材料铺设、压密而成。其体积比一般按124136配制，经加入适量水拌和后，均匀铺入基槽，每层虚铺200mm，再压实至150mm，铺至一定高度后再在其上砌砖大放脚。 第11页/共100页图3-4 灰土基础b/2bb/2hdb1/2b1/2120606060图3-5 混

6、凝土基础灰土基础混凝土基础灰土基础是用石灰和粘性土混合材料铺设、压密而成。其体积比常用37或28的比例配制，经加入适量水拌匀，分层压实。每层虚铺220250mm，压实至150mm，俗称一步。 混凝土基础水泥用量大，造价稍高，当基础体积较大时，可设计成毛石混凝土基础。 第12页/共100页按结构形式分无筋扩展基础（刚性基础）分类桥梁中大量使用刚性扩展基础（a）墙下条形基础；（b）柱下独立基础第13页/共100页采用条件外荷大、存在弯矩和水平荷载、地基承载能力小、刚性基础不能同时满足地基承能力和基础埋深的要求分类性能材料钢筋砼柱下独立、墙下条形基础抗剪、抗弯能力较好二、钢筋混凝土扩展基础柔性基础第

7、14页/共100页类型: 台阶形 锥形 杯口形（预制）1、柱下钢筋砼独立基础图23 钢筋混凝土独立基础二、钢筋混凝土扩展基础第15页/共100页2 2、墙下钢筋混凝土条形基础、墙下钢筋混凝土条形基础墙下钢筋混凝土条形基础特点：由受力分：带筋和不带筋属于钢筋混凝土独立基础特例；计算属于平面应变问题，只考虑横向受力图24墙下钢筋混凝土条形基础第16页/共100页三、柱下钢筋混凝土条形基础柱下钢筋混凝土条形基础十字交叉钢筋混凝土条形基础第17页/共100页四、筏板基础四、筏板基础钢筋砼满堂基础优点缺点有利于调整地基的不均匀沉降，较适应上部结构荷载的变化地基有软硬不均时，应处理，否则将受力不均，其经济

8、指标较高分类平板式：厚度不小于400mm，一般为0.52.5m;施工快，但砼量大如新加坡杜那士大厦高96.62m,高29层，基础为2.44m的平板式；梁板式：当柱载荷较大时，将柱位下局部厚度加大，其刚度更大；第18页/共100页五、箱形基础五、箱形基础由钢筋砼底板、顶板和纵横内外墙组成，形成了一个大箱子，是筏基的进一步发展条件当地基承载力低、上部结构载荷较大，采用十字交叉条形基础无法满足承载力要求，同时又不允许用桩基础；缺点优点与筏基比，有更大的抗弯刚度，基础空间可以作为地下室，基础底面附加载荷小；减少建筑物沉降，起到补偿地基作用材料消耗大，施工技术难度大第19页/共100页六、壳体基础六、壳

9、体基础特点缺点优点充分发挥钢筋和混凝土材料的受力特点，结构内力主要为轴向压力，节约材料。M型组合壳，正圆锥壳，内球外锥组合壳。具有节省材料，造价低施工要求高，主要用于筒形建筑物，如烟囱、水塔等第20页/共100页连续基础连续基础特点具有较大的基础底面积；其连续性可以大大加强建筑物的整体刚度；对于有地下室的连续基础，可以有效提高地基承载力，减少地基的附加载荷。适用条件1）需要较大的底面积去满足地基承载力要求，此时可将扩展式基础的底板连接成条或片；2）需要利用连续基础的刚度去调整地基的不均匀变形，或改善建筑物的抗震性能；3）建筑物的功能需要设置连续的底板时，例如地下室、船坞、储液池等。柱下条形基础

10、、交叉条形基础、筏板基础、箱形基础第21页/共100页基础分类汇总基础分类汇总 按基础的受力性质分：无筋扩展基础（刚性基础）、柔性基础（钢筋混凝土基础）； 按基础的构造及形式分:墙下条形基础、独立基础、连续基础（柱下条形和柱下十字、筏板基础、箱形基础）； 按基础的特殊作用及特殊施工方法分：地下连续墙基础、沉井基础、桩基础； 按基础的埋置深度：浅基础、深基础第22页/共100页 在进行基础设计时，一般遵循: 无筋扩展基础无筋扩展基础柱下独立基础 柱下条形基础交叉条形基础 筏形基础箱形基础 的顺序选择基础形式。基础方案选用基础方案选用第23页/共100页筏形基础或箱形基础可采用天然地基时框架、剪力

11、墙结构（有地下室）墙下筏形基础或箱形基础当上述条件不能满足时墙下条形基础地基土层较好，荷载分布均匀全剪力墙，10层以上住宅结构筏形基础土质不均匀，承载力低，荷载大，柱网分布不均匀，采用条形基础面积超过建筑物投影面积的50%柱下条形基础或交梁基础土质均匀性较差，承载力较低，荷载较大，采用独立基础不能满足要求柱下独立基础土质均匀，承载力较高，荷载相对较小，柱网分布均匀框架结构（无地下室）墙下筏形基础荷载较大，采用条形基础面积超过建筑物投影面积50%墙下条形基础或交叉梁基础土质均匀性较差，承载力较低，有软弱下卧层，基础需浅埋无筋扩展基础土质均匀，承载力高，无软弱下卧层，载荷不大（5层以下建筑物）多层

12、砖混结构适宜的基础类型岩土性质与荷载条件结构类型第24页/共100页浅埋、不宜小于0.5 m、 满足地基冻深、稳定和变形条件定义基础底面到天然地面的垂直距离。基本要求基础埋置深，地基承载力高，稳定性好；相反，基础埋置浅，工程造价低，施工期短。确定基础埋深，就是选择较理想的土层作为持力层，需要认真分析各方面的情况，处理好安全与经济这一矛盾。2.3 2.3 基础埋置深度基础埋置深度第25页/共100页原则：原则：在满足承载力的条件下尽量浅埋基本要求：基本要求：1.除岩石以外，d大于50cm（表土扰动，植物，冻融，冲蚀）2.基础顶距离表土大于10cm，保护3.桥要求在冲刷深度以下其它控制因素其它控制

13、因素2.3 2.3 基础埋置深度基础埋置深度第26页/共100页1 1 建筑物的用途、结构类型及荷载性质与大小建筑物的用途、结构类型及荷载性质与大小地震区，除岩石地基外，天然地基的筏形和箱形地震区，除岩石地基外，天然地基的筏形和箱形基础埋深不宜基础埋深不宜小于小于建筑物高度的建筑物高度的1/151/15地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便于维修地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便于维修基础埋深不同时情况基础埋深不同时情况 (1) (1) 主楼与裙房，高度不同主楼与裙房，高度不同, ,分期施工设置后浇带分期施工设置后浇带 (2) (2) 台阶式相连台阶式相连, , 如山坡上的房屋

14、如山坡上的房屋新旧及相邻建筑物有一定距离。否则要求支护，并且要严格限新旧及相邻建筑物有一定距离。否则要求支护，并且要严格限制支护的水平位移。制支护的水平位移。 基础埋置深度考虑因素基础埋置深度考虑因素第27页/共100页新基础埋深不宜深于原基础埋深。 相邻建筑物基础埋深的影响否则，应使新、旧基础净距大于相邻基础底面高差的12倍。 新原则如不满足，分段施工，用临时支撑、板桩、水泥搅拌柱、地下连续墙等加固原地基。第28页/共100页2 2 工程地质和水文地质条件工程地质和水文地质条件尽量在地下水位以上尽量在地下水位以上, ,否则开挖降水否则开挖降水, ,费用大费用大有承压水时，防止承压水顶破基底有

15、承压水时，防止承压水顶破基底基坑基础埋置深度考虑因素基础埋置深度考虑因素第29页/共100页3 3 地基土的地基土的冻胀冻胀零度下形成冻土，土体强度零度下形成冻土，土体强度增大，体积膨胀并引起地基土的增大，体积膨胀并引起地基土的隆起隆起，即，即冻胀零度以上，土体融化，土体压缩性增大，形成零度以上，土体融化，土体压缩性增大，形成地基地基沉降沉降，即，即融陷融陷。基础埋置深度考虑因素基础埋置深度考虑因素第30页/共100页冻土冻土 多年冻土（冻结时间多年冻土（冻结时间 3 3年年） 季节性冻土季节性冻土发生冻胀的条件发生冻胀的条件（1 1）土的条件 一般是细颗粒土（2 2）温度条件 低于冻结温度（

16、3 3）水力条件 含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严重外因外因内因内因基础埋置深度考虑因素基础埋置深度考虑因素第31页/共100页土的冻胀性土的冻胀性 衡量指标衡量指标 冻胀性分类冻胀性分类平均冻胀率： 最大冻胀量与设计冻结深度之比hh 1%1% 3.5%3.5% 6%6% 12%注意：碎石、砂等中粒径小于0.075mm的颗粒含量太高也会导致冻胀VV冻胀率第32页/共100页季节性冻土，基础深度应考虑冻胀性的影响季节性冻土，基础深度应考虑冻胀性的影响dmin zd - hmax z zd d: : 设计冻深h hmaxmax：基础底面下容许残留冻土层最大厚度zd=z0 zs zw ze标准

17、冻深土类别冻胀性环境影响系数Z Z0 0 标准冻深：标准冻深：北 京 0.81.0m哈尔滨 2.0m满洲里 2.8m 10年的实测最大冻深平均值基础埋置深度考虑因素基础埋置深度考虑因素第33页/共100页500100100150持 力 层 面室 外 地 面0. 000图 3-11 基 础 的 最 小 埋 置 深 度 (单 位 : m m )1. 0m0. 5m1. 0m图 3-12 墙 基 础 埋 深 变 化 时 的 台 阶 做 法基础埋深不得小于0.5m；为保护基础不外露，基础大放脚顶面应低于室外地面至少0.1m；另外，基础也应埋置于持力层面下不少于0.1m;基础最小埋深当建筑物各部分使用要

18、求不同，或地基持力层顶面倾斜较大，可将墙下刚性条基按台阶变化基础埋深，台阶的高宽比为12，每级台阶高度不超过0.5m第34页/共100页 位于稳定边坡之上的拟建工程，要保证地基有足够的稳定性。对于坡高H8m，坡角45,且b3m，a2.5m时，基础埋深d应符合下列条件时，可以认为已满足稳定要求：条形基础 d（3.5b-a）tan 矩形基础 d（2.5b-a）tan 第35页/共100页基底附加压力POp基底总压力c基底标高处自重应力N作用于基底的荷载A基础底面积d基础埋深r0埋深土的重度加权平均值概念：是指挖去基坑内的土体以减少基底附加应力的方法降低拟建建筑物的沉降量。P0与沉降成正比2.42.

19、4补偿性基础补偿性基础第36页/共100页p00，基础有沉降。全补偿基础p0=0 即建筑物的重力等于基坑挖去的总土重，基础沉降接近于0。部分补偿基础注意：埋深太大，基坑开挖危险。2.42.4补偿性基础补偿性基础第37页/共100页地基承载力概念是指地基土单位面积上所能能承受荷载的能力，称为地基承载力特征值fa地基承载能力特征值使建筑物的沉降量不超过允许值的地基承载力fafa取决于两个条件第一，要有一定的强度安全储备；fa=fu/Kfu地基极限承载力，K安全系数第二，地基变形不应大于相应的允许值地基承载力是定值是错误的fa是允许沉降Sa的函数fa= Kfu2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地

20、基承载力的确定及验算第38页/共100页各级建筑物的地基均应进行承载力计算, 一、二级尚要进行变形验算；高层、高耸及斜坡上的建筑物应进行稳定验算基坑工程需开展稳定性验算；具有地下室等要考虑抗浮验算验算内容持力层、软弱下卧层,1） 安全等级根据地基基础损坏造成建筑物破坏后果（危及人的生命、经济损失、社会影响、修定可能性）的严重程度，可将建筑物分为三个安全等级。规定划分依据承载力确定地基土的抗剪强度指标确定；荷载试验回其他原位试验、公式计算结合工程实例先讲地基基础设计原则，再讲地基承载力的验算2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算第39页/共100页基本荷载组合（静、活）：

21、N 中心 N，M 偏心 N，T 中心+水平 N，M，T 偏心+水平2）荷载规定第40页/共100页地基基础接触面滑动、沿地基内部滑动、沿基础边缘倾覆3）荷载规定静荷载活荷载计算内容自重、 固定设备重、 土压力+稳定水压力普通荷载：家俱、人、雪等，计入沉降计算偶然荷载：地震、风力等，计入稳定性计算，不计入沉降计算承载力、沉降验算内容第41页/共100页一方面满足上部结构要求，另一方面还必须满足地基土的变形和强度要求。（1）抵抗剪切破坏、防止丧失稳定 p作用于地基土上的平均总压力 f地基承载力地基基础设计的技术要求（原则）第42页/共100页（2）基础沉降量应小于地基的允许变形值 基础沉降包括绝对

22、沉降， 差异沉降 （3）基础 足够的强度、刚度、耐久性地基基础设计的技术要求（原则）第43页/共100页pfap作用于地基土上的平均总压力标准值（kPa）fa地基容许承载力（ kPa ）地基基础设计的三种表达式荷载地基承载力安全度控制容许承载力方法安全系数方法分项系数方法标准值容许值控制承载力取值标准值极限值控制安全系数控制分项系数极限值设计值1）容许承载力方法（地基承载力特征值）第44页/共100页p作用于地基土上的平均总压力标准值（kPa）fu地基极限承载力（kPa）K安全系数，取2-3。2）安全系数方法Kfpu第45页/共100页 0分项系数，据建筑的重要性分取1.1, 1.0, 0.9

23、 S基础底面作用于地基土的压力（荷载组合的设计值） fd 地基承载力的设计值， fd=fu/ R R 抗剪强度的分项系数。3）分项系数方法 0S f d第46页/共100页极限承载力极限承载力承载力承载力容许承载力：地基承载力特征值容许承载力：地基承载力特征值通常所说的承载力指容许承载力通常所说的承载力指容许承载力地基承载力特征值常由荷载试验、其他地基承载力特征值常由荷载试验、其他原位测试、理论公式计算，结合工程实原位测试、理论公式计算，结合工程实践经验践经验一、地基承载力的确定方法2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算第47页/共100页（1）理论公式计算承载力：临界荷

24、载临界荷载 P1/4、P1/3临塑荷载临塑荷载 Pcr阶段1：弹性段阶段2：局部塑性区阶段3：完全破坏段极限荷载极限荷载Pu（极限承载力）（极限承载力）2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算第48页/共100页00q= 0dpzM Zmax=0 ： Zmax= B/4 或或 B/3 ： Pcr = 0 dNq+cNcP1/4 = B N1/4+ 0 d Nq+cNc临界临界荷载荷载P1/3= B N1/3+ 0 d Nq+cNc临塑荷载临塑荷载-基底标高以上土的重度；KN/m3-基础底面以下地基土的重度；KN/m3Nq,Nc,Nr-地基承载力系数，仅与有关的无量纲；2.5

25、 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算第49页/共100页极限荷载（极限承载力）极限荷载（极限承载力） Pu 计算计算1 普朗德尔普朗德尔-瑞斯纳公式土体极限平衡瑞斯纳公式土体极限平衡q DDBp0实际地面CIIIAIIIEFBr0r q= 0d dcquNcNdP0假设一无限长的、地面光滑的条形荷载置于无质量的土（ ）的表面上2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算第50页/共100页2 太沙基公式太沙基公式被动区过渡区刚性核刚性核太沙基太沙基极限承载力：极限承载力：cquNcNqNBP21一个半经验的公式径向剪切区被动朗肯区2.5 2.5 地基承载力的确

26、定及验算地基承载力的确定及验算第51页/共100页3 斯凯普顿公式斯凯普顿公式对于饱和软粘土地基对于饱和软粘土地基 0： 条形基础下：条形基础下：dcPu014. 5普朗德尔- -瑞斯纳公式的特例 矩形基础下：矩形基础下：dbdlbcPu0)51)(51 (5斯凯普斯凯普顿公式顿公式2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算第52页/共100页4 汉森公式汉森公式在原有极限承载力公式上修正：在原有极限承载力公式上修正： 基础形状修正基础形状修正 深度修正深度修正考虑地基以上土抗剪强度考虑地基以上土抗剪强度 荷载倾斜修正荷载倾斜修正 地面倾斜修正地面倾斜修正 基底倾斜修正基底倾

27、斜修正ccccccqqqqqqubgidsNcbgidsNqbgidsNBP21偏心和倾斜荷载作用2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算第53页/共100页理论公式计算承载力（总结）：临界荷载临界荷载 P1/4、P1/3临塑荷载临塑荷载 Pcr极限荷载极限荷载Pu（极限承载力）（极限承载力）普朗特尔普朗特尔-雷斯诺公式雷斯诺公式太沙基公式太沙基公式斯凯普顿公式斯凯普顿公式汉森公式汉森公式2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算第54页/共100页我国我国2002规范中规范中地基承载力特征值地基承载力特征值的获取：的获取：fa=Mb b+Md md+Mc

28、ck以临界荷载P1/4为理论基础 1 1 通过公式计算通过公式计算 2 2 通过载荷试验确定通过载荷试验确定 3 3 查表等方法查表等方法2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算第55页/共100页1、理论公式：承载力公式计算：、理论公式：承载力公式计算：fa=Mb b+Md md+Mcck fa：承载力特征值（设计值） Mb、Md 、Mc：承载力系数，由 k 查表 b：基底宽度，大于6m按6m考虑，对于砂土小于3m按3m考虑 ck：基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力 ：基底以下持力层土的天然重度；地下水位以下取有效重度； m 基底以上土的加权平均重度，地下水位以下取有效重度

29、；2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算第56页/共100页uacqf14. 3当地基持力层的透水性较差，在快速加载下，可能未充分固结，可采用上述不固不排水抗剪强度计算短期承载力。u=0,得，Mb=0,Md1.0，Mc3.14，从ck=cu;q=m d为地基以上土的自重。第57页/共100页 2、现场荷载试验确定 该部分在工程地质学中已介绍第58页/共100页3、查表计算：、查表计算：GBJ7-89 GBJ7-89 规范规范fk= f f0 fk：承载力标准值 f0：承载力基本值（查表） f ：承载力修正系数2918. 7884. 21nnf变异系数粘性土 e e、I I

30、L L粉 土 e e、w w砂 土 N N63.563.5淤 泥 w w2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算第59页/共100页fa=fak+ b (b-3)+ d m(d-0.5)二、进行深度和宽度修正：二、进行深度和宽度修正：基础宽度大于基础宽度大于3m，或深度大于，或深度大于0.5mfak ：查表计算或静载荷试验确定的承载力标准值fa ：深宽修正后的承载力特征值（设计值） b、 d ：宽度和埋深修正系数 ：基础底面以下土的重度 m ：基础底面以上土的加权平均重度d：基础埋深；一般自室外地面标高算起。b ：大于6m按6m考虑，小于3m按3m考虑2.5 2.5 地基承

31、载力的确定及验算地基承载力的确定及验算第60页/共100页3水上：2.0m=26.5=18.5kN/mk粘土：2o1.8m0.6m=16.5kN/m13补例题2-1某粘土地基上的基础尺寸及埋深如图所示，试按强度理论公式计算地基承载力特征值。 kPacMdMbMfkcodba5 .16715.353 .11206.20503. 78 . 18 . 16 . 05 . 82 . 15 .1651. 42)105 .18(18. 1解据 =26.5查表内插，得 Mb=1.18，Md=4.51，Mc=7.03k注：正确取值应为基础范围内各土层的平均重度，地下水位以下取有效重度。地下水位要扣除水的浮力。

32、3/10mkNG第61页/共100页思考题1、基础设计应满足那些原则？2、基础设计时，合理分析方法与常规分析方法的主要区别？3、什么叫基础的“架越作用”？其影响因素是什么？4 、简述浅基础是如何分类的?(从刚度方面)5、简述无筋扩展基础（刚性基础）特点？6、什么是地基承载力的基本值,标准值,设计值,特征值？之间的区别与联系?7 、基底自重应力,基底附加压力,基底总压力?（P0=P-0）解释补偿地基的含义？8、试述刚性基础与柔性基础的区别？第62页/共100页pQ计算值实测值简化计算应力重分布基底反力均匀分布2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算第63页/共100页1 持力

33、层承载力验算：持力层承载力验算： 根据初步确定的埋深根据初步确定的埋深d d与与b b，确定，确定f f 承载力验算承载力验算fAGFp2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算第64页/共100页0.000kGkFkpd作用在基底形心的荷载只有竖向荷载，没有力矩荷载存在的情况，为轴心受压基础。（1）轴心受压基础2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算第65页/共100页中心荷载FGdA=b*lp室内地坪室内地坪室外地坪FGdA=b*lp内墙或内柱基础外墙或外柱基础fAGFpF作用在基础上的竖向力设计值，kN。G基础及其上回填土重标准值，kN；AdGG一般

34、取3/20mkNG地下水位以下应扣除水的浮力，取3/10mkNGA基底面积，m2。fdAFG第66页/共100页 当作用在基底形心处的荷载不仅有竖向荷载，而且有力矩存在的情况，为偏心受压基础。基底压力需满足以下承载力要求，即： fp f.pmax21（2）偏心受压基础第67页/共100页WMAGFpminmax偏心荷载时：偏心荷载时：261blW pmax 1.2f 高层建筑高层建筑(筏筏,箱基箱基) ：pmin 0 考虑地震可能出现考虑地震可能出现 e l /6, 此时允许此时允许 pmin0，但，但0应力区不能超过应力区不能超过 25%lbN=F+GfAGFp要求：要求：2.5 2.5 地

35、基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算第68页/共100页偏心荷载下的基底压力WMAGFppminmaxlbyxeF+Gel /6大偏心pmaxpmaxpmink3k=3( l / 2 - e)61 (minmaxleAGFpp式中：M作用于矩形基底力矩设计值 kN.mW基础底面的抵抗矩32,6mblW e偏心荷载的偏心矩mGFMe在上式中，当e=l/6时，pmin=0当e大于l/6时，pmin0，基础底面与地基脱离，此时属于大偏心按下式计算kbGFp3)(2maxM或第69页/共100页 矩形基础在双向偏心荷载作用下，若 则矩形基底边缘四个角点处的压力可由下式计算yyxxWMWMAGFp

36、pminmaxyyxxWMWMAGFpp21yxlbF+GMyMxpminpmaxp2p1式中Mx，My荷载合力分别对矩形基底x，y对称轴的力矩，kN.mWx，Wy基础底面分别对x，y轴的截面模量，m3 偏心荷载下的基底承载力验算 f.pmax21min0p第70页/共100页偏心荷载时：偏心荷载时：lbN=F+G 增加面积 A A不变，改变 b 和 l，具体看偏心方向 采用不对称柱若不满足承载力要求，则考虑：若不满足承载力要求，则考虑：2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算第71页/共100页当地基受力层范围内存在承载力显著低于持力层的软弱下卧层时（硬壳层，如我国沿海地

37、区），还必须对软弱下卧层进行承载力验算。2 软弱下卧层承载力验算要求传递到软弱下卧层顶面处的附加应力和土的自重应力之和不超过软弱下卧层的承载力特征值。Pz软弱下卧层顶面处的附加应力设计值（kPa）Pcz软弱下卧层顶面处土的自重应力标准组合值（kPa）fd+z软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值（kPa）zdczzfpp第72页/共100页0APApz0PA2 软弱下卧层承载力验算：软弱下卧层承载力验算：F pdz pcz软土Es1Es2zdczzfpp)2)(2()(0ztglztgblbpppcz注意：注意：下卧层承载力下卧层承载力 f 只做深度修正只做深度修正条基无分母后一项条基

38、无分母后一项扩散角可查表扩散角可查表基底处的附加应力书中P230A第73页/共100页填土=16KN/m粉质粘土:例图某单独基础=19KN/mEs=6.8Mpafak=86kpaEs=2.1Mpa淤泥质土:【补例题2-2】某单独基础在荷载效应标准组合时承受的竖向力值如例所示（基础尺寸bl=2.53.2m）。据持力层承载力已确定，试验算软弱下卧层的强度，如不满足可采取何措施？解（1）基底平均压力和平均附加压力：kPadPPkPadAFPmokGkk4 .2101 . 21 . 26 . 0195 . 1168 .2458 .2451 . 2202 . 35 . 21630第74页/共100页（2

39、）软弱下卧层承载力特征值：对软弱下卧层强度不满足的情况，在条件许可时可增加基础底面积以减小P0k，从而Pz减小；也可减小基础埋置深度d，使P0k扩散至软弱下卧层顶面处的面积加大，相应Pz也减小。在某些情况下可能需要改变基础的类型。kPazdffmdakaz9 .1461 . 56 . 59 .660 . 186)5 . 05 . 31 . 2(6 . 55 . 3)1019(6 . 0195 . 1160 . 186)5 . 0(kPaPcz9 .665 . 3)1019(6 . 0195 . 116自重压力kPazlzbblPPokz9 .4917. 647. 52 .1683)23tan5

40、 . 322 . 3)(23tan5 . 325 . 2(2 . 35 . 24 .210)tan2)(tan2(kPafkPaPPazczz9 .1468 .1169 .499 .66查表8-8，取承载力修正系数d=1.0 b=0(仅考虑深度）（3）软弱下卧层顶面处的压力查表11-2，取 =23满足要求第75页/共100页补充作业某桩基础，作用在设计地面处的柱荷载设计值、基础尺寸、埋深及地基条件如图示，试验算持力层、软弱下卧层的强度。提示： 持力层：d=1.1.6 b=0.3下卧层：d=1.1 b=0扩散角=230第76页/共100页基础底面尺寸的确定基础类型选择设计顺序基础类型基础埋深基础

41、底面尺寸（根据持力层的承载力）无筋扩展基础柱下独立基础柱下条形基础交叉条形基础 筏形基础箱形基础最终选择桩基础等深基础基础底面尺寸的确定，必须满足地基承载力的要求，即满足持力层和下卧层承载力要求。第77页/共100页基础尺寸初步确定：基础尺寸初步确定：fAGFANpGFdF F 作用在顶面的荷载，kNkNGG 基础及台阶上填土总重，基础及台阶上填土总重，kNkNA A 基底面积基底面积，m m2 2AdGG GG 平均重度，一般取平均重度，一般取 20 20 kN/mkN/m3 3d d 基础埋深，基础埋深，m mf=fak+ d m(d-0.5) 暂不做宽度修正暂不做宽度修正AfAdFGdf

42、FAG单独基础，中心荷载基础底面尺寸的确定第78页/共100页GFddfFAG条形基础，中心荷载dfFbG偏心荷载时：偏心荷载时：将上面计算的将上面计算的 A 或或 b 扩大至扩大至 1.11.4 倍倍根据 A A 可初步确定 b b 和 L L基础底面尺寸的确定第79页/共100页=16.5kN/m=860kN=120kN=1600kN2.0m粉质粘土：=200KPae=0.85=18.0kN/mfak23Q填土：1kkFMkMQkkkF3m.【补例2-3】试确定例图所示某框架柱下独立基础底面积尺寸 解（1）试估基础底面积深度修正后的持力层承载力特征值：2125 . 90 . 22075.2

43、241600)4 . 11 . 1 ()4 . 11 . 1 (75.22475.24200)5 . 02(5 .160 . 1200)5 . 0(mdfFAkPadffGakmdaka由于力矩较大，底面尺寸可取大些，取b=3.0m，=4.0m。l（2）计算基底压力kPaWMPPkPadblFPkkkGkk8 .358 .3106/4321208603 .1733 .1732204316002minmax第80页/共100页（3）验算持力层承载力 不满足KPaKPafKPaPKPafKPaPakak8 .2698 .2242 . 12 . 18 .3108 .2243 .173max（4）重新

44、调整基底尺寸，再验算，取 4.5m lkPafkPaPPkPafKPaPakkak2 .2692 . 11 .2676 .1085 .1586/5 . 4321208608 .2245 .1582205 . 4316002max则所以 取b=3.0m，=4.5m，满足要求。 对于地基含有软弱下卧层时，确定基础底面尺寸，此时的基础尺寸除了满足持力层的承载力要求外，还要满足软弱下卧层的承载力要求。与原一致故因af0b第81页/共100页 例题：11-1 P231第82页/共100页 建筑物需满足地基变形要求建筑物需满足地基变形要求 计算原理：计算原理：分层总和法分层总和法 部分建筑物可不做变形验算

45、部分建筑物可不做变形验算沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜等沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜等1 地基变形验算：地基变形验算： 计算方法：计算方法：规范推荐规范推荐“平均附加应力系数平均附加应力系数”方方法法2.6 地基变形验算第83页/共100页沉降量指基础某一点的沉降量，通常指基础中点的沉降量。沉降量若过大，如造成室内外上下水管、煤气管道的断裂等等。沉降差一般指相邻柱基中点的沉降量之差。相邻柱基沉降差过大，就会导致上部结构产生额外的应力，严重时，建筑物将发生裂缝、倾斜甚至破坏。倾斜指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值。对于高耸结构及长高比很小的高层建筑，其地基的主要特征变形是建筑物的整体倾斜。局部倾斜指砌体承重结构沿纵墙610m内基础两点的沉降差与其距离的比值。墙体局部倾斜大时，将会使其挠曲变形、开裂，影响正常使用。地基特征变形一般分为：沉降量、沉降差、倾斜和局部倾斜。 2.6 地基变形验算第84页/共100页 2.地基特征变形验算特征变形验算公式如下：式中地基特征变形计算值； 地基变形允许值。 上式中的地基特征变形计算值，可按建筑地基基础设计规范GB50007-2002中建议的分层总和法计算，也可按土力学教材中建议的其它方法计算。 砌体承重结构-局部倾斜控制； 框架结构和单层排架结构-沉降差控制； 多层或高层建筑、高耸