基础工程之二浅基础设计ppt课件

1、2 天然地基浅根底的设计中南大学资源与平安工程学院中南大学资源与平安工程学院胡建华胡建华提提 纲纲 概述概述 设计原那么设计原那么 根底类型根底类型 构造与地基、根底的共同作用构造与地基、根底的共同作用 浅根底设计浅根底设计地基根底设计地基计算 根底设计 控制地基的变形：正常运用极限形状 地基的稳定性验算：斜坡，挺拔构造根底构造的强度刚度耐久性防止地基强度破坏：承载力极限形状根底选型根底埋深和外形尺寸2.1 2.1 概述概述n设计等级划分原那么设计等级划分原那么n设计等级设计等级2.1 2.1 概述概述n设计情况设计情况2.1 2.1 概述概述n设计义务设计义务n 根底构造作用效应分析根底构造

2、作用效应分析n 根底构造抗力及其他性能分析按两种根底构造抗力及其他性能分析按两种极限形状、最不利荷载组合极限形状、最不利荷载组合2.1 2.1 概述概述2.1 2.1 概述概述n根底资料搜集根底资料搜集n上部构造资料上部构造资料n 设计时所采用的荷载效应最不利组合与相设计时所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力或限值应符合相应规范的有关规定应的抗力或限值应符合相应规范的有关规定n原位测试资料原位测试资料n 地基承载力、单桩竖向承载力以及地基紧地基承载力、单桩竖向承载力以及地基紧缩模量和变形模量的原位测试报告等缩模量和变形模量的原位测试报告等 岩土工程勘察资料 (1) 建筑场地不良地质条件及危害

3、程度 (2) 地层分布情况及各层岩、土的物理力学性质 (3) 地下水类型、水位、腐蚀性等 (4) 地震设防区：场地类别，砂土液化 (5) 方案建议工工程程地地质质断断面面图图 321 1 2 3 4 5 319.70 319.00 319.80 319.90 319.90 319 317 2.5m 315 313 311 309 307 305 303 301 316.1 315.3 313.3 312.5 313.8 318.0 317.7 313.0 311.2 317.1 311.0 313.2 314.8 301.0 311.3 317.2 318.5 间隔距离/m 21.00 20.

4、00 19.00 18.50 高程/m 314.5 301.5 311.5 304.4 304.2 311.8 316.5 317.5 302.0 304.8 304.6 301.1 301.3 301.3 301.3 建筑物中心线 岩土工程勘察资料土层编号土层名土性特征描画天然容重kN/m3孔隙比e粘聚力/kPa内摩擦角/ 承载力规范值/kPa紧缩模量 /MPa说 明人工填土褐黄色，稍湿到很湿，上部约0.5m为杂填土160.71015不宜作为持力层粉质粘土 灰黄色，软塑170.71215不宜作为持力层粉砂灰色，成分为长石、石英等，稍密，饱和17.50.72015010粉质粘土灰黄色，软塑到流

5、塑，呈透镜体分布18.50.731518不宜作为持力层细砂灰色，成分为长石、石英等，稍密，饱和18.50.552520012粘土灰黄色，硬塑190.5252030014泥质砂岩浅灰色，中等风化到微风化，岩体完好性较好201000可以为不可紧缩 地层参数表 岩土工程勘察资料基底压力基底压力附加应力附加应力地基沉降变形地基沉降变形基底反力基底反力根底构造的外荷载根底构造的外荷载上部构造的自重及各上部构造的自重及各种荷载都是经过根底种荷载都是经过根底传到地基中的。传到地基中的。上部构造上部构造根底根底地基地基建筑物设计建筑物设计 常规设计法常规设计法将地基、根底、上部构造三者分别，将地基、根底、上部

6、构造三者分别，分别对三者进展计算。分别对三者进展计算。优缺陷：计算简单不思索三者共同作用；满足静力平优缺陷：计算简单不思索三者共同作用；满足静力平衡条件；忽略三者受荷后变形的延续性；不经济、不衡条件；忽略三者受荷后变形的延续性；不经济、不合理。合理。适用条件：沉降较小或较均匀；根底刚度大。适用条件：沉降较小或较均匀；根底刚度大。 2.2 2.2 地基根底设计原那么地基根底设计原那么 2.2 2.2 地基根底设计原那么地基根底设计原那么n概率极限设计法与极限形状设计原那么概率极限设计法与极限形状设计原那么n极限形状极限形状n 承载才干极限形状承载才干极限形状n 正常运用极限形状正常运用极限形状

7、地基根底设计根本规定地基根底设计根本规定对地基计算的对地基计算的要求要求地基计算内容地基计算内容 建筑物类型地基承载力计算一切建筑物甲、乙、丙级地基变形计算设计等级为甲、乙及部分丙级建筑物地基稳定性计算经常受程度荷载的高层建筑物；挺拔构造、挡土墙；建造在斜坡上或边坡附近的建筑物或构筑物；基坑工程抗浮验算当地下水埋藏较浅，建筑物地下室或地下构筑物存在上浮问题荷 载永久荷载可变荷载偶尔荷载 荷载分类按随时间的变化地基根底设计根本规定地基根底设计根本规定荷载组合荷载组合 荷载取值原那么遵照以概率实际为指点的极限形状设计方法，该原那么特点： 1建立构造可靠度与构造极限形状方程； 2充分思索各有关影响要

8、素的客观差别性； 3设计计算任务量大，地基根底设计有些参数因统计资料缺乏，很大程度凭阅历确定。 正常运用极限形状对于构造或构件到达正常运用或耐久性能的某项规定值，如影响建筑物正常运用或外观的地基变形。 承载才干极限形状对于构造或构件到达最大承载才干或不适于继续承载大变形，如地基失稳而破坏。n地基根底设计原那么地基根底设计原那么n p fa 原那么地基承载力验算原那么原那么地基承载力验算原那么n ss原那么地基变形验算，分有两种原那么地基变形验算，分有两种情况情况n 根底构造强度、刚度和耐久性的要求根底构造强度、刚度和耐久性的要求n 经常接受程度荷载的高层建筑、构筑物经常接受程度荷载的高层建筑、

9、构筑物以及基坑工程的稳定性验算等以及基坑工程的稳定性验算等按组成根底的资料分类 砖根底; 毛石根底; 混凝土根底; 毛石混凝土根底; 灰土根底; 三合土根底; 钢筋混凝土根底。 其中砖根底，毛石根底，混凝土根底，毛石混凝土根底，灰土根底，三合土根底，都只适宜于建造无筋扩展根底。钢筋混凝土根底适宜扩展根底等更多的型式。2.3 2.3 浅根底的类型浅根底的类型按根底外形和构外型式分类 按根底构造和受力特点分类规范分类法按根底外形和构外型式分类 单独根底独立根底柱下单独根底柱根底 的最经济型式：有无筋和配筋两种 条形根底 墙下条形根底墙根底的最经济型式： 有无筋和配筋两种，设于砖墙或剪力墙下柱下条形

10、根底 (钢筋混凝土根底)十字交叉条形根底(钢筋混凝土根底) 筏板根底(钢筋混凝土根底)箱形根底(钢筋混凝土根底)1无筋扩展根底无筋扩展根底(刚性根底刚性根底 特点：特点：1砖、石、灰土、素混凝土等资料抗砖、石、灰土、素混凝土等资料抗拉强度很低拉强度很低2有根底台阶宽高比有根底台阶宽高比(刚性角刚性角)要求要求适用条件：多层民用建筑和轻型厂房适用条件：多层民用建筑和轻型厂房按根底构造和受力特点分类规范分类法柱下单独根底墙下条形根底2扩展根底扩展根底(柔性根底柔性根底)特点特点1钢筋混凝土资料钢筋混凝土资料 2要满足抗弯、抗剪和抗冲切要满足抗弯、抗剪和抗冲切等构造要求等构造要求适用条件：宽基浅埋适

11、用条件：宽基浅埋F支模板支模板2mx2m某工程柱下独立根底某工程柱下独立根底矩形结合根底梯形结合根底连梁式结合根底 特点：特点： 调整相邻两柱沉降差、防止两柱相向倾斜调整相邻两柱沉降差、防止两柱相向倾斜 适用条件：适用条件： 两柱设立独立根底时，其中一柱受限；两柱间距较两柱设立独立根底时，其中一柱受限；两柱间距较小而基底面积缺乏或荷载偏心过大等。小而基底面积缺乏或荷载偏心过大等。3结合根底结合根底4柱下条形根底柱下条形根底 1单向条形根底：在同一轴线或同一方向上假设干个单独根底结合组成的长条形延续根底。2十字交叉条形根底：在柱网下纵横两个方向用条形根底衔接组合而成。特点：抗弯刚度大，具有调整不

12、均匀沉降的才干。适用条件：地基较软，分布不均；基底面积受相邻建筑物或设备根底的限制无法扩展时；柱荷载差别大，以致基底面积扩展使其彼此接近或相碰时。 某工程柱下条形根底某工程柱下条形根底5筏形根底筏形根底 筏形根底是指在建筑物的一切柱墙下面用钢筋混凝土做一块延续的整片根底，也称筏板根底，俗称“满堂红根底。平板式 梁板式 特点：基底面积大。整体特点：基底面积大。整体性好，调整不均匀沉降才性好，调整不均匀沉降才干强，抗震性好干强，抗震性好 适用条件：适用条件：“硬壳层持力硬壳层持力层，较均匀脆弱地基上层，较均匀脆弱地基上6 6层及其以下承重横墙密集层及其以下承重横墙密集的民用建筑。的民用建筑。某工程

13、现场筏板根底钢筋网某工程现场筏板根底钢筋网6箱形根底箱形根底 箱形根底是筏形根底的进一步开展，它是由顶板、假设干纵横墙和底板所组成的整体构造，好像一只埋在土中的刚性密闭的箱子。特点：显著减少基底压力，降低根底沉降，抗震性能好，钢特点：显著减少基底压力，降低根底沉降，抗震性能好，钢筋水泥用量较大，工期长，造价高，基坑施工及护壁，筋水泥用量较大，工期长，造价高，基坑施工及护壁，对周围环境影响对周围环境影响适用条件：高层建筑适用条件：高层建筑7特种根底特种根底(1) 壳体根底壳体根底由正圆锥形及其组织方式构成的壳体根底，普通用于筒由正圆锥形及其组织方式构成的壳体根底，普通用于筒形的独立构筑物如烟囱、

14、水塔、料仓、中小型高炉形的独立构筑物如烟囱、水塔、料仓、中小型高炉等的根底。等的根底。(2)岩层锚杆根底岩层锚杆根底岩层锚杆根底适用于直接建在基岩上的柱基，以及接受岩层锚杆根底适用于直接建在基岩上的柱基，以及接受拉力或程度力较大的建筑物、构筑物根底。拉力或程度力较大的建筑物、构筑物根底。 壳体根底岩层锚杆根底 常见浅根底特点总结常见浅根底特点总结单独根底 条形根底 筏形和箱形根底基底面积越来越大、对上部构造荷载的分散作用越来越强基底面积越来越大、对上部构造荷载的分散作用越来越强 在一样的上部构造荷载作用下，基底压力和基底附加压力越来越小，在一样的上部构造荷载作用下，基底压力和基底附加压力越来越

15、小，刚度越来越大，可以顺应更脆弱的地基，可以减小地基的沉降变形刚度越来越大，可以顺应更脆弱的地基，可以减小地基的沉降变形 在一样的地基条件下，可以接受更大的上部构造荷载作用在一样的地基条件下，可以接受更大的上部构造荷载作用 设计计算方法越来越复杂，普通情况下工程造价越来越高设计计算方法越来越复杂，普通情况下工程造价越来越高 1-10图图 1.10 地基、根底、上部构造的常规分析简图地基、根底、上部构造的常规分析简图刚性根底 柔性根底2.4.1 2.4.1 共同任务的概念共同任务的概念 上部构造刚度的影响上部构造刚度的影响n上部构造为绝对刚性，上部构造为绝对刚性，将约束根底变形，仅在将约束根底变

16、形，仅在支座间发生部分弯曲支座间发生部分弯曲n n上部构造为完全柔性，上部构造为完全柔性，对根底变形约束作用很对根底变形约束作用很小，根底产生整体弯曲小，根底产生整体弯曲图图1.11 1.11 上部构造刚度影响表示图上部构造刚度影响表示图柔性根底，随地基柔性根底，随地基变形而恣意弯曲，变形而恣意弯曲，基底反力分布与根基底反力分布与根底上荷载分布一样，底上荷载分布一样，无力调整基底的不无力调整基底的不均匀沉降均匀沉降 刚性根底，在荷载刚性根底，在荷载作用下根底不产生作用下根底不产生挠曲，基底平面沉挠曲，基底平面沉降后仍坚持平面，降后仍坚持平面，基底反力分布有多基底反力分布有多种形状种形状 图图1

17、.12 1.12 柔性根底柔性根底图图1.13 1.13 刚性根底刚性根底1.5.3 1.5.3 线性变形体的地基线性变形体的地基 计算模型计算模型1 1 文克勒地基模型文克勒地基模型 地基任一点所受的压力地基任一点所受的压力强度与该点的地基沉降强度与该点的地基沉降成正比的假设即成正比的假设即skpP 土体外表某点单位面积上的土体外表某点单位面积上的压力，压力，kN/m2S 相应于某点的竖向位移相应于某点的竖向位移,mk 基床系数基床系数kN/m3式中式中 图1.14 文克勒地基模型a弹簧模型； b文克勒地基 上的刚性根底2 2 弹性半空间地基模型弹性半空间地基模型 ErPy)1 (2 式中

18、r集中力到计算点的间隔E弹性资料的弹性模量弹性资料的泊桑比 将地基土体视为均质弹将地基土体视为均质弹性半空间体，当其外表作性半空间体，当其外表作用一集中力用一集中力P时，其外表时，其外表任一点的竖向位移：任一点的竖向位移： 图图1.15 1.15 弹性半空间体外表的竖向位移计算弹性半空间体外表的竖向位移计算 a a集中荷载；集中荷载； b b矩形面积均布荷矩形面积均布荷载载1.5.3 1.5.3 线性变形体的地基线性变形体的地基 计算模型计算模型3 3 分层地基模型分层地基模型 根据土力学中分层总和根据土力学中分层总和法计法计算地基沉降：算地基沉降：nisiiziEHs1 图图1-161-16

19、式中式中 第第i土层的平均附加土层的平均附加应力，应力，kN/m2； Hi第第i土层的厚度，土层的厚度，m； Esi第第i土层的紧缩模量，土层的紧缩模量，kN/m2 n紧缩层深度范围内的土层数紧缩层深度范围内的土层数zi 图1.16 分层地基模型a基底网格；b地基土的计 算分层1.5.3 1.5.3 线性变形体的地基线性变形体的地基 计算模型计算模型1.6 根底埋置深度的选择持力层选择1)根底埋深的概念根底埋深的概念 根底埋置深度是指根底底面至设计地面的间隔。根底埋置深度是指根底底面至设计地面的间隔。 2)确定根底埋深的意义 ：选择了根底埋置深度就选择了地基持力层，反之亦然。 3)确定根底埋深

20、的原那么：1)在满足地基稳定和变形要求的前提下，根底尽量浅埋 2)当上层土强度大于下层土时，宜采用上层为持力层。 3)高层建筑应有足够的埋深来坚持其稳定性。 4)除岩石地基外，根底埋深不宜小于0.5m。根底埋深和尺寸根底埋深和尺寸4)4)根底埋深根本要求：根底埋深根本要求：(1) D(1) D大于大于50cm50cm：表土扰动，植物，冻融，冲：表土扰动，植物，冻融，冲蚀蚀(2)(2)根底顶面间隔表土大于根底顶面间隔表土大于10cm10cm：维护作用：维护作用(3)(3)桥基要求在冲刷深度以下桥基要求在冲刷深度以下d大于大于10cm5)根底埋深d的取值 (1普通至室外标高算起； (2在填方整平地

21、域，可至填土地面标高算起。 (3对于地下室，如采用箱形或筏形根底时，至室外标高算起；当采用独立根底或条形根底时，应从室内地面标高算起。1.6.1建筑构造条件与场地环境条件建筑构造条件与场地环境条件(一一)思索建筑物地下空间的运用功能要求思索建筑物地下空间的运用功能要求根底埋深的影响要素根底埋深的影响要素2)电梯缓冲坑：自地面向下至少1.4m1)1)有地下室或半地下室的建筑，其埋深有地下室或半地下室的建筑，其埋深必需结合地下部分设计标高选定。必需结合地下部分设计标高选定。地下管道应在基底以上，便于维修。地下管道应在基底以上，便于维修。F(二二)思索建筑物的高度和荷载大小的影响思索建筑物的高度和荷

22、载大小的影响承载力变形高层建筑根底筏形根底和箱形根底1/151/18-1/20桩箱或桩筏根底不计桩长不计桩长输电塔根底 要求较大的埋深 提供足够的抗拔阻力 以上规定不包括岩石地基，岩石地基上的高层以上规定不包括岩石地基，岩石地基上的高层主要思索抗滑要求主要思索抗滑要求(三三)思索相邻建筑物的影响思索相邻建筑物的影响1)新建筑物根底埋深不宜大于原有建筑物根底。新建筑物根底埋深不宜大于原有建筑物根底。2)当埋深大于原有建筑物根底时，两根底间应坚持一定净距当埋深大于原有建筑物根底时，两根底间应坚持一定净距3)否那么要求支护并且严厉限制支护的程度位移否那么要求支护并且严厉限制支护的程度位移分段施工，设

23、置暂时加固支撑、打板桩、地下延续墙等施工分段施工，设置暂时加固支撑、打板桩、地下延续墙等施工措施，或加固原有建筑物地基。措施，或加固原有建筑物地基。( (四四) )根底埋深不同时根底埋深不同时(1)(1)主楼与裙房主楼与裙房 高度不同高度不同, ,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 重要设备的根底需加大埋深地下室重要设备的根底需加大埋深地下室 与非地下室交界处的根底山坡上的房屋与非地下室交界处的根底山坡上的房屋L/ H=12台北国际金融中心台北国际金融中心只需低层房屋可用,否那么处置尽量浅埋假设h1太小就为IIh14 m 桩基或处置好土好土软土软土( (很很深

24、深) )好土好土软土软土软土软土好土好土 I II III IVh1h1根底条件由其它条件确定时，尽能够浅埋1.6.2 工程地质条件1)根据荷载的大小和性质给根底选择可靠的持力层根据荷载的大小和性质给根底选择可靠的持力层1.6.2工程地质条件2)置于边坡上的根底置于边坡上的根底tan)(abd=3.5 条形根底 =2.5 矩形根底 1.6.3 水文地质条件地下水的埋藏条件地下水的埋藏条件1) 尽量思索将根底置于地下水位以上。尽量思索将根底置于地下水位以上。2) 埋在地下水位以下时，思索埋在地下水位以下时，思索:基坑排水、坑壁围护、维护地基土不受扰动基坑排水、坑壁围护、维护地基土不受扰动出现涌土

25、、流砂的能够性；地下室防渗；出现涌土、流砂的能够性；地下室防渗；轻型构造物轻型构造物 上浮托力；上浮托力；地下水浮托力地下水浮托力 根底底板的内力根底底板的内力 3) 承压含水层的地基，控制基坑开挖深度，防止基坑隆起开裂承压含水层的地基，控制基坑开挖深度，防止基坑隆起开裂向下的土压力 00h向上的承压水压力 whkhhw00)/()2122110zzzz（k普通取0.70.9。 1.6.4地基冻融条件 季节性冻土：是冬季冻结、天暖解冻，每年冻融交替一次的土层，在我国北方地域分布广泛。多年性冻土：指延续坚持冻结形状三年以上的土层，其性质较复杂，属特殊土地基，另见专著。 1)冻土分类冻胀：冻胀力，

26、地面隆起冻胀：冻胀力，地面隆起 融陷：强度降低，建筑物下陷融陷：强度降低，建筑物下陷建筑物开裂损坏不均匀沉降冻深毛细区毛细区地下水地下水冻结区冻结区2)2)冻胀机理冻胀机理毛细水毛细水土颗粒土颗粒结合水结合水冰冰水变成冰的体胀水变成冰的体胀自在水冻结温度自在水冻结温度0oc，结合水冻结温度，结合水冻结温度-0.5-30oc吸引毛细水吸引毛细水自在水自在水+ +外层外层( (弱弱) )结合水冻结结合水冻结, ,构成冰针构成冰针, ,冰透镜冰透镜结合水膜变薄结合水膜变薄, ,离子浓度加大离子浓度加大, ,吸力添加吸力添加吸引地下水吸引地下水 粗粒土：无冻胀粗粒土：无冻胀 巩固粘性土：冻胀微弱巩固粘

27、性土：冻胀微弱 粉土：冻胀最严重粉土：冻胀最严重 3)3)影响冻胀的要素：影响冻胀的要素： 土性土性( (土的粒径大小土的粒径大小) )，含水量的多少，地下水位，含水量的多少，地下水位高低高低4)冻胀性划分：冻胀性划分：根据冻土层的平均冻胀率的大小，将地基根据冻土层的平均冻胀率的大小，将地基土划分为不冻胀、弱冻胀、冻胀、强冻胀和特强冻胀五类。土划分为不冻胀、弱冻胀、冻胀、强冻胀和特强冻胀五类。注：冻胀区的根底，应保证有足够的埋深，使基底到达或注：冻胀区的根底，应保证有足够的埋深，使基底到达或根本到达冻胀影响深度以下，从而防止冻害。根本到达冻胀影响深度以下，从而防止冻害。 5)冻胀土中根底埋深的

28、要求冻胀土中根底埋深的要求 dmin zd hmax Zd 设计冻深；设计冻深； Z0 规范冻深；规范冻深； hmax允许残留冻土最大厚度允许残留冻土最大厚度ZdZ0dmin室内地面hmax1.7 1.7 地基承载力地基承载力 地基接受荷载的才干 为了满足地基强度和稳定性的要求，设计时必需控制根底底面最大压力不得大于某一界限值，这一界限值称为地基承载力 。2.4.12.4.1地基承载力的概念及设计实际地基承载力的概念及设计实际1)1)地基承载力的概念地基承载力的概念 地基承载力特征值fa：指由载荷实验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值。 sp spcr pufasa

29、p2)2)地基承载力特征值特点：地基承载力特征值特点：(1)地基承载力特征值本质就是允许承载力(2)按正常运用 极限形状原那么确定(3)以地基的变形作为控制规范 afp Kppu/RS 0重要性系数分项系数kSS分项系数(1允许承载力实际(2极限承载力实际平安系数法(3极限承载力实际分项系数法RkRR/3)3)地基承载力设计实际地基承载力设计实际(1) 允许承载力实际 承载力：塑性区开展范围：Pcr，P1/4，s/b=0.01-0.02载荷实验、计算公式 荷载：规范值组合F塑性区允许承载力允许承载力: :确保地基不发生剪切破坏而失稳，同时又保证建确保地基不发生剪切破坏而失稳，同时又保证建筑物的

30、沉降不超越允许值的最大荷载。筑物的沉降不超越允许值的最大荷载。(1)允许承载力实际 在载荷实验中可以由其比例界限确定； 按一定沉降比人为规定，例如s/b0.002 在实际计算中可以由塑性区开展实际中的临塑荷载pcrp1/4、 p1/3确定。 按允许承载力实际确定的承载力，其沉降普通也会满足要求，经常不需进展沉降验算。 在这种设计中，工程的平安性和可靠性是无定量的概念。因此是一种阅历的设计方法。 其设计荷载可取为规范值或规范组合。(2)极限承载力实际平安系数法 承载力： 极限承载力实际公式、平板载荷实验 极限值/平安系数23 荷载： 采用规范值组合 在这一实际方法中，其平安程度用单一的平安系数K

31、表示，但这一平安系数反映多大的失事概率是不得而知的。Kppu/对于地基承载力问题，单一平安系数法的普通表达式为：(3) 极限承载力实际分项系数 承载力： 采用规范值除以承载力分项系数 荷载： 荷载效应组合的代表值分项系数 设计值S根本组合kSSRkRR/RS 0 基于可靠度实际的分项系数设计方法也是一种极限形状设计方法。 由于工程中的荷载和抗力都是随机变量，有多少能够使荷载大于抗力而失事是一个随机事件。 破坏的概率能够性决议于两个随机变量的均值众值，中值及某个分位值及其分布。 (3)极限承载力实际分项系数R ，SR，Sf(S)f(R)RSRS岩土工程的不确定性 土层剖面与边境的不确定性 现场与

32、实验室岩土目的的不确定性 现场应力与孔隙水压力的不确定性 外加荷载及其分布的不确定性 计算实际和方法的不确定性 应力变形的机理不清楚。可靠度设计：有待于科技开展和资料的积累1.7.2地基承载力特征值确定的方法地基承载力特征值确定的方法 按土的抗剪强度目的以实际公式计算按土的抗剪强度目的以实际公式计算 载荷实验载荷实验 按规范提供的承载力表确定地方规范按规范提供的承载力表确定地方规范 阅历方法阅历方法 (1)实际公式实际公式 fa=Mbb+Md md+Mcck Kpfua注：以注：以 p1/4=NB /2+Nq d+Ncc为实际为实际根据根据1)按土的抗剪强度目确实定按土的抗剪强度目确实定(2规

33、范引荐的公式k24时，Mb实践比实际大(3)公式运用的留意问题 取值对b的限制。应进展地基变形验算。dm2)载荷实验法载荷实验法载荷板的测试范围：在现场经过0.250.50m2的载荷板对扰动较少的地基土体直接施荷，所测得的成果普通能反映相当于12倍荷载板宽度的深度以内土体的平均性质。 规范要求:对地基根底设计等级为甲级的建筑物采用载荷实验、实际公式计算及其他原位实验等方法综合确定。千斤顶千斤顶荷载板荷载板 载荷板实验的主要优缺陷： 载荷实验可靠性高； 费时、耗资；实验只能反映浅层地基的承载力。 图 载荷板与实践根底对地基的影响深度比较 (a)载荷实验 (b)实践根底 确定地基承载力特征值确定地

34、基承载力特征值(一) p-s曲线“陡降型取值主要由地基强度控制二p-s曲线“缓变型 取值主要由地基允许变形控制常出现于低紧缩性土常出现于中、高紧缩性土 akif(一)p-s曲线“陡降型 取图中的比例界限荷载作为承载力特征值akf对于少数呈对于少数呈“脆性破坏的土，脆性破坏的土，PbPb与极限载荷很接近，与极限载荷很接近，当当Pu2PbPu2Pb时，取时，取Pu/2Pu/2作为承载力特征值。作为承载力特征值。二p-s曲线“缓变型 当压板面积为0.250.50m2时，规定取s/b=0.010.015所对应的荷载作为承载力特征值 ，但其值不应大于最大加载量的一半。akf确定地基承载力特征值确定地基承

35、载力特征值 同一层土，应选择三个以上实验点，得到 那么 取akakakakakakffffff3 . 0minmax321akfakakff一根据现场载荷实验确定 岩岩石石地地基基承承载载力力特特征征值值af (二) 根据室内饱和单轴抗压强度实验计算确定 rkraff其其他他原原位位测测试试地地基基承承载载力力特特征征值值akf 静力触探；动力触探；规范贯入实验等当地基根底设计等级为甲级和乙级时，应结合室内实验成果综合分析，不宜单独运用。 地基承载力的修正计算地基承载力的修正计算 思索添加根底宽度和埋置深度时，地基承载力也将随之提高，所以，应将地基承载力对不同的根底宽度和埋置深度进展修正，才干

36、供设计运用。修正缘由 :修正公式)5 . 0()3(dbffmdbaka af修正后的地基承载力特征值（kPa） ； akf地基承载力特征值（kPa） ； b根底底面宽度m；b取值范围36 md根底埋置深度m； akf和af的区别 af地基承载力特征值： 由理论公式法、岩石地基的现场和室内试验法直接取得。 akf未经深宽修正的地基承载力特征值： 由土质地基的现场载荷试验和静力触探、动力触探、标准贯入试验 等原位测试法取得，经深宽修正后方得到af。 1.7.3地基变形验算地基变形验算 地基变形验算目的地基变形验算目的保证建筑物平安、正常运用和外观。保证建筑物平安、正常运用和外观。 变形验算的要求

37、：建筑物的地基特征变形计算值，不应大于变形验算的要求：建筑物的地基特征变形计算值，不应大于地基特征变形允许值，即地基特征变形允许值，即 地基特征变形计算值地基特征变形计算值 变形特征允许值。变形特征允许值。 注：注： 传至根底上的荷载应按正常运用极限形状下荷载效应的传至根底上的荷载应按正常运用极限形状下荷载效应的准永久组合不应计入风荷载和地震作用。准永久组合不应计入风荷载和地震作用。沉降量沉降差倾斜部分倾斜地基变形特征：对各种建筑物产生危害的不利沉降方式。地基变形特征：对各种建筑物产生危害的不利沉降方式。地基变形特征地基变形特征的四种类型的四种类型(1)沉降量沉降量指根底某点的沉降值。 控制对

38、象：对于单层排架构造，体型简单的高层建控制对象：对于单层排架构造，体型简单的高层建筑根底，挺拔构造根底的沉降量应留意验算。筑根底，挺拔构造根底的沉降量应留意验算。(2)沉降差沉降差 普通指相邻柱基中点的沉降量之差。 控制对象：是不均匀沉降的一种，框架构造容易出控制对象：是不均匀沉降的一种，框架构造容易出现这种情况的破坏。现这种情况的破坏。3倾斜倾斜 指根底倾斜方向两端点的沉降差与其间隔的比值。 控制对象：挺拔构造、长高比很小的高层建筑控制对象：挺拔构造、长高比很小的高层建筑4部分倾斜部分倾斜 指砌体承重构造沿纵向610m内根底两点的沉降差与其间隔的比值。 控制对象：普通砌体承重构造房屋的长高比

39、不太大，易出现控制对象：普通砌体承重构造房屋的长高比不太大，易出现这种不均匀沉降。它是砌体承重构造的主要变形特征。这种不均匀沉降。它是砌体承重构造的主要变形特征。 变形验算的规定变形验算的规定 1、根据建筑物的情况，按表2-6进展相应的验算。 2、对于重要的或体型复杂的、或对不均匀沉降有严厉要求的建筑物，应作变形观测。 3、必要时，需预估建筑物施工期间和运用期间地基的变形值，以便预留建筑物有关部位之间的净空，选择衔接方法和施工顺序。1.8 根底底面尺寸确实定根底底面尺寸确实定根本原那么根本原那么: :一切建筑物的地基计算均应满足承载力要求一切建筑物的地基计算均应满足承载力要求根本条件根本条件:

40、 :基底压力的规范值不大于承载力的特征值基底压力的规范值不大于承载力的特征值 pk pk fa faakfp2 . 1max1.8.1按地基持力层的承载力计算基底尺寸按地基持力层的承载力计算基底尺寸1)中心荷载作用下的根底中心荷载作用下的根底 要求要求 pk faaGkfAdAF/ )(dfFAGak中心荷载作用下的根底 kF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） ； G基础及回填土的平均重度，一般取 20kN/mm3， 地下水位以下取 10kN/mm3； d基础平均埋深（m） 。 dfFAGak例1 例图7.2解: 1.确定根底埋深: 为了便于施工，根底宜建在地下

41、水位以上，应选择粘土层作为持力层，初步选择根底埋深d=1m。2.对持力层土进展深度修正:埋深范围内土的加权平均重度： 3/7 .170 . 12 . 05 .188 . 05 .17mkNm持力层土的承载力特征值 kPafa9 .178)5 . 00 . 1 (0 . 17 .17170 3.取1m长的条基作计算单元根底宽度 mmdfFbGak0 . 323. 10 . 1209 .178195取该承重墙下条形根底宽度b1.25m。4.验算: KPabdbFAGFGkkk17625. 125. 1120195KPafa9 .178 满足要求。2)2)偏心荷载作用下的根底偏心荷载作用下的根底 偏

42、心荷载作用下的maxkp、minkp计算公式： )61 (minmaxleblGFWMAGFppkkkkkkkk单向偏心荷载作用下的根底afp2 . 1max要求要求 pk fa ae3ae不对称布置不对称布置由于基底与土之间不能传送拉应力，基底压力重新分布如图。要求3a 0.75l即脱开面积小于25%baGFpkkk3)(2max 不满足时： 1 添加A 2添加l, 减少b, A不变 3根底不对称布置抗震设计抗震设计: :高宽比大高宽比大于于4 4的高层建筑的高层建筑, ,不不宜有拉应力宜有拉应力; ;其它建其它建筑脱开面积不应超筑脱开面积不应超越越15%15%。计算偏心荷载作用下的根底底面

43、尺寸逐次渐近试算法 1先仅思索中心荷载，对地基承载力仅进展深度修正，并按中心荷载作用下的公式2-18，计算根底底面积A0; 2思索偏心影响，加大A0。普通按阅历可根据偏心距的大小增大10%40%，使A1.11.4A0 。对矩形底面的根底，按A初步选择相应的根底底面长度l和宽度b，普通：l/b1.22.0； 3计算偏心荷载作用下的pkmax、pkmin，并对地基承载力进展深宽修正，再验算能否满足公式2.16和2.21的要求；假设不适宜太小或过大，可调整根底底面长度l和宽度b，再验算；如此反复一、二次，便能定出适宜的根底底面尺寸。 留意：基底压力pkmax、pkmin相差过大那么容易引起根底 倾斜

44、，高、中紧缩性地基土上的根底 ke不宜大于6/ l 低紧缩性地基土上的根底(短暂作用 ke不宜大于4/ l 1.8.2脆弱下卧层验算脆弱下卧层验算 脆弱下卧层是指在根底持力层以下，成层地基的受力范围以内，承载力明显低于持力层的高紧缩性土层。 F p-pc0dzpc0pcz软土软土Es1Es22)验算要求验算要求azczzfpp其埋深应取从地面到脆弱下卧层顶面的间隔。 传送到脆弱下卧层顶面处的附加应力与土的自重应力之和传送到脆弱下卧层顶面处的附加应力与土的自重应力之和不超越下卧层的承载力不超越下卧层的承载力 3)附加应力按简化的附加应力按简化的“压力分散角法压力分散角法 根据基底处总附加应力等于

45、分散后面积上的总应根据基底处总附加应力等于分散后面积上的总应力求出，那么脆弱下卧层顶面处附加应力力求出，那么脆弱下卧层顶面处附加应力=基底处总基底处总附加压力附加压力/ 分散后面积分散后面积矩形根底矩形根底 )tan2)(tan2()(zbzldplbpmkz条形根底条形根底 tan2)(zbdpbpmkz留意留意:分散角分散角 与与Es1/ Es2及及z/b有关有关 持力层太薄，不起作用持力层太薄，不起作用4)脆弱下卧层强度缺乏应采取的措施脆弱下卧层强度缺乏应采取的措施(1)增大根底底面积；(2)减小根底埋深；(3)对脆弱下卧层进展地基处置，用人工方法提高其承载力；(4)变换地基持力层，或采

46、用深根底避开脆弱下卧层【例2】 解：解： 条形根底 水下土的有效重度 320 1010/satwkN m脆弱下卧层顶面处土的自重应力值218 3 10 164/czpkN m /3/2.171.380.50z b 12/6/1.54ssEE24查表得 2/31.16912017. 2324mKNAGFPkkk脆弱下卧层顶面处的附加应力值 2()2.17 (169.31 18 1)67.82/2 tan2.172 3 tan24kczb pppkN mbz 脆弱下卧层顶面以上土的加权平均重度 318 3(20 10) 116/3 1mkN m 2/119)5 . 031 (160 . 163)5

47、 . 0(mKNzdffmdakaz2267.8264131.82/119/zczazppkN mfkN m不满足要求。思索增大基底面积。设条形根底宽3.37m，由题意，加大基底面积后，持力层承载力也一定满足要求，不用再验算。这时，基底压力： 2/14.11612037. 3324mKNAGFpkkK重新验算脆弱下卧层承载力： /3/3.370.890.50z b 12/6/1.54ssEE查表得24 2()3.37 (116.14 18 1)54.74/2 tan3.372 3 tan24kczb pppkN mbz 2254.7464118.74/119/zczazppkN mfkN m满

48、足要求。方形根底 218 3 10 164/czpkN m /3/310.50z b 12/6/1.54ssEE24查表得 2145220 1181.33/9kkkaFGpkN mfA 222()3(181.33 18 1)45.7/(2 tan )(2 tan )(32 3 tan24 )kczbl pppkN mbzlz 2/119)5 . 031 (160 . 163)5 . 0(mKNzdffmdakaz2245.764109.7/119/zczazppkN mfkN m满足要求。1.8.3 地基稳定性验算地基稳定性验算 接受程度荷载的挺拔、高层建筑物、边坡上的建筑物 1、在程度和竖向

49、荷载共同作用下，根底和深层土层一同发生整体滑动时，采用圆弧滑动面法进展验算。 2、满足下式条件的边坡上建筑物，可不进展验算；假设不满足，那么进展土坡稳定性验算。tan)(abd=3.5 条形根底 =2.5 矩形根底 2 . 1/SRMMK扩展根底破坏方式扩展根底破坏方式剪切冲切弯曲1.9 扩展根底设计扩展根底设计一、无筋扩展根底构造计算一、无筋扩展根底构造计算受力特点：脆性资料抗拉、抗剪差；必需控制根底内拉应力和剪应力；设计要求：按持力层承载力确定基底尺寸， 按满足刚性角控制台阶宽高比确定截面尺寸构造要求：基顶埋深、基顶宽度、台阶高度、根底高度、垫层1.9.1无筋扩展根底设计无筋扩展根底设计计

50、算公式:一无筋扩展根底的宽高比限值tan200Hbb无筋扩展根底构造表示刚性角，大小取决于根底资料和pk (荷载效应规范组合时基底处的平均压力)：tan200bbH(二)抗剪验算 当混凝土根底的根底底面的平均压力值pk超越300kPa时，还应按下式验算墙柱边缘或变阶处的受剪承载力：AVts0.366ftf混凝土的轴心抗拉强度设计值； A沿墙（柱）边缘或变阶处混凝土基础单位长度面积。 无筋扩展根底的设计步骤1.根据知的d，进展地基承载力特征值的深度修正。2.按持力层承载力确定基底尺寸b。3.按台阶宽高比允许值初选根底高度H0。4.确定每一级台阶的宽度bi，高度hi。 注：为保证传力道路流畅，节省

51、资料，施工方便，每一级台阶都宜符合宽高比要求。5.满足构造要求。如砖模等。1.9.2扩展根底设计类型：独立根底和墙下条形根底受力模型：倒置的悬臂梁。 弯曲，剪切，冲切问题。一、设计荷载取值：一、设计荷载取值：1、确定根底配筋和验算资料强度，上部构造传来的荷载效应、确定根底配筋和验算资料强度，上部构造传来的荷载效应组合应按承载才干极限形状下荷载效应的根本组合；相应的组合应按承载才干极限形状下荷载效应的根本组合；相应的基底反力为净反力不包括根底自重和根底台阶上回填土重基底反力为净反力不包括根底自重和根底台阶上回填土重所引起的反力。所引起的反力。2、验算根底裂痕宽度，应按正常运用极限形状荷载效应规范

52、、验算根底裂痕宽度，应按正常运用极限形状荷载效应规范组合。组合。二、墙下钢筋混凝土条形根底的构造计算二、墙下钢筋混凝土条形根底的构造计算bFlbFpj1.中心荷载：基底的净反力 普通取沿墙长度方向的根底进展分析 在根底底板内产生弯矩M和剪力V。-截面为构造控制截面，此截面上的弯矩M和剪力V为构造的控制内力。1apVj2121apMj07 . 0lhfVthysfhMA09 . 0根底高度由混凝土受剪承载力确定00.7tVhf2.偏心荷载FMe 0计算基底净反力的偏心距 根底边缘处的最大和最小净反力为： beblFpnjj0,min,max,61根底构造抗剪和抗弯计算得出控制截面和相应的内力三、

53、柱下钢筋混凝土独立根底构造计算1 1、单独根底冲切破坏验算、单独根底冲切破坏验算确定根底高度确定根底高度45o要求要求 Fl VFl=Alpj V=0.7hpftamh0Al为阴影面积为阴影面积 am冲切梯形的中线冲切梯形的中线计算要点：冲切力的作用面积计算要点：冲切力的作用面积冲切力作用面积冲切力作用面积AlAl的计算的计算 a+2h0 l a+2h0 l l2、单独根底弯矩计算、单独根底弯矩计算根根底底板配筋底底板配筋b0(b-b0)/2b(b-b0)/2( - 0)/2 0 ( - 0)/2III四块固定在柱边的悬臂板四块固定在柱边的悬臂板 不均匀沉降产生的缘由 1地基条件，土层极软或不

54、均匀； 2上部构造荷载不均匀； 3相邻建筑物影响； 4其它缘由：如堆载、开挖深基坑等1.10 减轻不均匀沉降损害的措施中、小建筑物破坏的普通规律 1、砌体承重构造：主要是墙体开裂 斜裂痕、八字形裂痕、倒八字形裂痕 2、框架等超静定构造：沉降差引起构件附加内力，梁、板等产生裂痕、柱倾斜建筑物开裂、倾斜、甚至破坏 如何处理不均匀沉降的问题？均匀沉降影响建筑物的功能和正常运用不均匀沉降1)选用条形根底、筏形根底、箱形根底2) 采用桩根底或其它深根底；3地基处置方法采用人工地基；4)从地基、根底和上部构造共同任务的观念为出发，在建筑、构造和施工方面采取某些措施。加强上部构造对不均匀沉降的顺应才干减少沉降 处理途径详细措施一、减轻不均匀沉降的建筑措施一、减轻不均匀沉降的建筑措施1、建筑物的体型应力求简单、建筑物的体型应力求简单平面：一字形立面：高差最好不超越二层建筑物立面高差过大建筑物立面高差过大1控制建筑物的长高比：建筑物长高比是指它的长度L与其高度屋顶檐口至基底的间