第2章浅基础21～25ppt课件

1、第第2章章 浅基础浅基础2.12.5第第2 2章章 浅基础浅基础2.1 概述概述2.2 浅基础的类型浅基础的类型2.3 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择2.4 地基承载力地基承载力2.5 基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定基础分类基础分类浅基础浅基础深基础深基础深基础埋深较大，其主要作用是把所承受的荷载相深基础埋深较大，其主要作用是把所承受的荷载相对集中地传递到地基深部；而浅基础则是通过基础对集中地传递到地基深部；而浅基础则是通过基础底面、把荷载扩散分布于浅部地层。底面、把荷载扩散分布于浅部地层。埋置深度不大小于或相当于埋置深度不大小于或相当于 基础底面宽度，一般认为小于基础底面宽度，一

2、般认为小于5m)对于浅层土质不良，对于浅层土质不良， 需要利用需要利用深层良好地层，采用专门的施深层良好地层，采用专门的施工方法和机具建造的基础工方法和机具建造的基础 2.1 概概 述述常见地基基础方案常见地基基础方案 1 1、天然地基或人工地基浅基础；、天然地基或人工地基浅基础；2 2、深基础；、深基础； 3 3、深浅结合基础如桩、深浅结合基础如桩- -筏，桩筏，桩- -箱基础）箱基础）基础方案的选择n地基基础设计时需要综合考虑建筑物的情况和场地基基础设计时需要综合考虑建筑物的情况和场地的工程地质条件，并结合施工条件以及工期、地的工程地质条件，并结合施工条件以及工期、造价等各方面要求，合理选

3、择地基基础方案，以造价等各方面要求，合理选择地基基础方案，以保证基础工程安全可靠，经济合理，施工简单，保证基础工程安全可靠，经济合理，施工简单，工期短。工期短。n在天然地基上直接建造基础，一般施工简单，经在天然地基上直接建造基础，一般施工简单，经济；人工地基或深基础，往往工期长，造价也高。济；人工地基或深基础，往往工期长，造价也高。因此，在保证建筑物安全可靠的条件下，应优先因此，在保证建筑物安全可靠的条件下，应优先选用天然地基上浅基础的设计方案。选用天然地基上浅基础的设计方案。 1、选择基础的材料、类型，确定平面布置；、选择基础的材料、类型，确定平面布置；2、选择基础的埋置深度；选择基础的埋置

4、深度；3、确定地基承载力特征值；、确定地基承载力特征值；4、根据传至基础底面上的荷载效应和地基承、根据传至基础底面上的荷载效应和地基承载力特征值，确定基础底面积；载力特征值，确定基础底面积；5、进行基础结构设计内力分析、截面和配、进行基础结构设计内力分析、截面和配筋计算、构造要求）；筋计算、构造要求）；6、绘制基础施工图。、绘制基础施工图。2.1.1 2.1.1 浅基础设计内容浅基础设计内容1. 常规设计法2. 共同作用设计法第3章）2.1.2 浅基础设计方法浅基础设计方法把上部结构、基础和地基三者分离开来，分别计算。常规设计法适用条件：适用条件： （1沉降较小或较均匀；（沉降较小或较均匀；（

5、2基础刚度较大。基础刚度较大。这种设计方法虽然满足了静力平衡条件，但却忽略了地基、基础和上部结构三者之间受荷前后的变形连续性 一、对地基计算的要求一、对地基计算的要求 （a a地基基础设计等级地基基础设计等级建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范 按建筑物规模和按建筑物规模和重要程度将地基基础设计划分为三个设重要程度将地基基础设计划分为三个设计等级计等级 （表（表2-12-1）2.1.3 地基基础设计原则地基基础设计原则地基基础设计等级地基基础设计等级 设计等设计等级级 建筑和地基类型建筑和地基类型 甲甲 级级 重要的工业与民用建筑重要的工业与民用建筑 3030层以上的高层建筑层以上的高层建

6、筑 体型复杂，层数相差超过体型复杂，层数相差超过1010层的高低层连成一体建筑物层的高低层连成一体建筑物 大面积的多层地下建筑物（如地下车库、商场、运动场等）大面积的多层地下建筑物（如地下车库、商场、运动场等） 对地基变形有特殊要求的建筑物对地基变形有特殊要求的建筑物 复杂地质条件下的坡上建筑物（包括高边坡）复杂地质条件下的坡上建筑物（包括高边坡） 对原有工程影响较大的新建建筑物对原有工程影响较大的新建建筑物 场地和地基条件复杂的一般建筑物场地和地基条件复杂的一般建筑物 位于复杂地质条件及软土地区的二层及二层以上地下室的位于复杂地质条件及软土地区的二层及二层以上地下室的基坑工程基坑工程 乙乙

7、级级 除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物 丙丙 级级 场地和地基条件简单、荷载分布均匀的场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下七层及七层以下民民用建筑及一般工业建筑物；次要的轻型建筑物用建筑及一般工业建筑物；次要的轻型建筑物 （b地基计算规定：地基计算规定：1.所有建筑物的地基计算均应满足承载力计所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定；算的有关规定； 2. 建筑物为甲级、乙级的建筑物，均应按地建筑物为甲级、乙级的建筑物，均应按地基变形设计；基变形设计； 3.表表2-2所列范围内设计等级为丙级的建筑所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不作变形验

8、算，如有下列情况时，仍物可不作变形验算，如有下列情况时，仍应作变形验算。应作变形验算。 （自学（自学2分钟）分钟）表表2-2注：注： 1. 地基主要受力层系指条形基础底面下深地基主要受力层系指条形基础底面下深度为度为3b(b为基础底面宽度为基础底面宽度)，独立基础下为，独立基础下为1.5b，且厚度均不小于，且厚度均不小于5m的范围的范围(二层以二层以下一般的民用建筑除外下一般的民用建筑除外)。 二、关于荷载取值的规定 （1） 按地基承载力确定基础底面积及埋深时，传至基础底面上的荷载应按正常使用极限状态下荷载效应标准组合，相应的抗力应采用地基承载力特征值。Fk（2） 计算地基变形时，传至基础底面

9、上的荷载应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不应计入风荷载和地震作用，相应的限值应为地基变形允许值。（3在确定基础高度、配筋时，采用承载能力极限状态下荷载效应的基本组合。F F=1.35Fk2.2 浅基础的类型浅基础的类型 按基础材料的性能分类按基础材料的性能分类刚性基础刚性基础柔性基础柔性基础按基础形状和大小分类按基础形状和大小分类扩展基础扩展基础联合基础联合基础柱下条形基础柱下条形基础柱下交叉条形基础柱下交叉条形基础筏形基础筏形基础箱形基础箱形基础墙下条形基础和柱下独立基础统称为扩展基础墙下条形基础和柱下独立基础统称为扩展基础扩展基础又可分为无筋扩展基础刚性基础扩展基础又可分为无筋

10、扩展基础刚性基础和钢筋混凝土扩展基础柔性基础）和钢筋混凝土扩展基础柔性基础） 2.2.1 扩展基础无筋扩展基础材料：砖、无筋扩展基础材料：砖、毛石、混凝土毛石、混凝土( (含毛石含毛石混凝土混凝土) )、灰土、灰土3 3：7 7或或2 2：8 8等。等。1.无筋扩展基础刚性基础）无筋扩展基础刚性基础）材料具有较好的抗压性能，稳定性好、施材料具有较好的抗压性能，稳定性好、施工简便、能承受较大的荷载，所以只需地工简便、能承受较大的荷载，所以只需地基承载力能满足要求，适用于基承载力能满足要求，适用于6 6层以下民用层以下民用建筑和轻型厂房。建筑和轻型厂房。 无筋扩展基础的特点无筋扩展基础的特点 自重

11、大，并且当持力层为软弱土时，由自重大，并且当持力层为软弱土时，由于扩大基础面积有一定限制，需要对地基进于扩大基础面积有一定限制，需要对地基进行处理或加固后才能采用。行处理或加固后才能采用。 无筋扩展基础的主要缺点无筋扩展基础的主要缺点 墙下钢筋混凝土条形基础墙下钢筋混凝土条形基础 柱下钢筋混凝土独立基础柱下钢筋混凝土独立基础 扩展基础主要是用钢筋混凝土浇筑，其抗弯扩展基础主要是用钢筋混凝土浇筑，其抗弯和抗剪性能良好，可在竖向荷载较大、地基承载和抗剪性能良好，可在竖向荷载较大、地基承载力不高以及承受水平力和力矩荷载等情况下使用。力不高以及承受水平力和力矩荷载等情况下使用。2.钢筋混凝土扩展基础简

12、称扩展基钢筋混凝土扩展基础简称扩展基础）础）（1墙下钢筋混凝土条形基础n墙下钢筋混凝土条形基础多用于地质条件较差的多层建筑物，其截面形式可做成无肋式或有肋式两种。 有肋式用于地基软弱或不均匀的情况，以承受不均匀沉降引起的弯曲应力。条形基础（2柱下钢筋混凝土独立基础n现浇柱下钢筋混凝土基础的截面常做成台阶形或角锥形；预制柱下的基础一般做成杯形基础。 独立基础及其上方的承墙梁地梁）、构造柱和地沟 2.2.2 2.2.2 联合基础联合基础2.2.3 柱下条形基础 n将同一方向或同一轴线上若干柱子的基础连成一体而形成柱下条形基础，适用于地基软弱而荷载较大情况柱下条形基础的特点n这种基础的抗弯刚度较大，

13、因而具有调整不均匀沉降的能力，并能将所承受的集中柱荷载较均匀地分布到整个基底面积上。 2.2.4 柱下交叉条形基础 适用于荷载较大的高层建筑。2.2.5 筏形基础 地基软 弱 而 荷载又很大，采 用 十 字形 基 础 仍不 能 满 足要 求 或 相邻 基 槽 距离很小时。筏形基础的特点n筏形基础由于其底面积大，故可减小基底压力，并能更有效地增强基础的整体性，调整不均匀沉降。n筏形基础的板面与板底均配有受力钢筋，因此经济指标较高。 2.2.6 箱形基础 箱形基础是由钢筋混凝土底板、顶板和纵横交叉的隔墙构成。具有很大的整体刚度。 基础中空部分可作地下室，与实体基础相比可减小基底压力。适于高层建筑物

14、的基础。2.3 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择基础埋置深度简称埋深是指基础底面至天基础埋置深度简称埋深是指基础底面至天然地面的距离。然地面的距离。 基础埋置深，基底两侧的超载大，地基承基础埋置深，基底两侧的超载大，地基承载力高，稳定性好；相反，基础埋置浅，工程载力高，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。面的情况，处理好安全与经济这一矛盾。 1. 多层建筑尽量浅埋但基础顶面不宜暴露。多层建筑尽量浅埋但

15、基础顶面不宜暴露。2. 位于土质地基上的高层建筑，在抗震设防区，位于土质地基上的高层建筑，在抗震设防区，筏形和箱形基础的埋深不宜小于建筑物高度的筏形和箱形基础的埋深不宜小于建筑物高度的1/15；桩筏或桩箱基础的埋深不计桩长不；桩筏或桩箱基础的埋深不计桩长不宜小于建筑物高度的宜小于建筑物高度的1/181/20。2.3.1 与建筑物有关的条件与建筑物有关的条件3. 位于岩石地基上的高层建筑，基础埋深应位于岩石地基上的高层建筑，基础埋深应满足抗滑要求。满足抗滑要求。4.桥墩基础：基础顶面应位于河流最低水位以桥墩基础：基础顶面应位于河流最低水位以下，埋深还要考虑河床的冲刷作用。下，埋深还要考虑河床的冲

16、刷作用。 直接支承基础的土层称为持力层，其下的直接支承基础的土层称为持力层，其下的各土层称为下卧层。各土层称为下卧层。为了满足建筑物对地基承载力和地基变形为了满足建筑物对地基承载力和地基变形的要求，基础应尽可能埋置在良好的持力的要求，基础应尽可能埋置在良好的持力层上层上 。2.3.2 工程地质条件工程地质条件（1在地基受力层范围内，自上而下都是良在地基受力层范围内，自上而下都是良好土层：这时基础埋深由其他条件和最小埋深好土层：这时基础埋深由其他条件和最小埋深确定。确定。（2自上而下都是软弱土层：应考虑采用连自上而下都是软弱土层：应考虑采用连续基础、人工地基或深基础方案。哪一种方案续基础、人工地

17、基或深基础方案。哪一种方案较好，需要从安全可靠、施工难易、造价高低较好，需要从安全可靠、施工难易、造价高低等方面综合确定。等方面综合确定。四种土层分布情况四种土层分布情况（3上部为软弱土层而下部为良好土层：上部为软弱土层而下部为良好土层：这时，持力层的选择取决于上部软弱土层这时，持力层的选择取决于上部软弱土层的厚度。的厚度。（4上部为良好土层而下部为软弱土层：上部为良好土层而下部为软弱土层：沿海地区所谓沿海地区所谓“硬壳层硬壳层”，即采用，即采用“宽基宽基浅埋方案浅埋方案 。当地基持力层顶面倾斜时，同一建筑物的当地基持力层顶面倾斜时，同一建筑物的基础可以采用不同的埋深。为保证基础的基础可以采用

18、不同的埋深。为保证基础的整体性，墙下无筋基础应沿倾斜方向做成整体性，墙下无筋基础应沿倾斜方向做成台阶形，并由深到浅逐渐过渡。台阶形，并由深到浅逐渐过渡。 2.3.3 水文地质条件水文地质条件1.有地下水时，基础应尽量埋在地下水位以上；有地下水时，基础应尽量埋在地下水位以上；2.对于具有侵蚀性的地下水，应采用抗侵蚀的水对于具有侵蚀性的地下水，应采用抗侵蚀的水泥品种和相应的措施泥品种和相应的措施 ；3.设计时还应该考虑地下水的浮力作用。设计时还应该考虑地下水的浮力作用。n4. 当持力层下埋藏有承压含水层时，为防止当持力层下埋藏有承压含水层时，为防止坑底土被承压水冲破即流土），要求坑底土坑底土被承压

19、水冲破即流土），要求坑底土的总覆盖压力大于承压含水层顶部的静水压力的总覆盖压力大于承压含水层顶部的静水压力 wwhh2.3.4 地基冻融条件地基冻融条件 n北方地区冬季气温降低至0C以下时，地表土中的自由水开始冻结。土层冻结，体积膨胀，产生冻胀力，可使基础与墙体上抬而开裂；春季解冻时，地基土强度降低，产生沉降，形成融陷。n根据地基土的种类、天然含水量的大小与冻结期间地下水位的情况，地基土的冻胀性可分为以下5类：不冻胀、弱冻胀、冻胀、强冻胀和特强冻胀。详见规范。n位于冻胀土上的基础，最小埋深按下式确定：mindmaxdzhZd设计冻深，hmax基底下允许残留冻土层的最大厚度，按规范确定。（2-2

20、）山东最小埋深0.5m2.3.5 场地环境条件场地环境条件 n为避免气候变化、树木生长及生物活动对基础带来不利影响，基础埋深不小于0.5m，基础顶面低于地面至少0.1m。n靠近原有建筑物修建新基础时，新基础 的埋深不宜超过原有基础的底面，否则新、旧基础间应保持一定的净距，其值不宜小于两基础底面高差的1-2倍。 小小 结结1.了解基础工程设计的内容了解基础工程设计的内容 2.熟悉浅基础的类型熟悉浅基础的类型 3.了解基础埋置深度的概念、持力层、下卧了解基础埋置深度的概念、持力层、下卧层的概念，熟悉基础埋置深度的选择方法。层的概念，熟悉基础埋置深度的选择方法。2.4 浅基础的地基承载力 地基承载力

21、：地基土单位面积上承受荷载地基承载力：地基土单位面积上承受荷载的能力，以的能力，以kN/m2或或kPa计。计。 地基承载力特征值地基承载力特征值f a：保证地基的稳定：保证地基的稳定性且建筑物的沉降不超过允许值。即满足性且建筑物的沉降不超过允许值。即满足2个条件：（个条件：（1有一定的强度安全储备，即有一定的强度安全储备，即f apu/K；（；（2地基变形不大于允许值。地基变形不大于允许值。2.4.1 地基承载力概念地基承载力概念 2.4.2 2.4.2 地基承载力特征值的确地基承载力特征值的确定定n确定承载力特征值的方法：n1. 按土的抗剪强度指标确定；n2. 按载荷试验确定； n3. 按地

22、方规范承载力表确定 ； n4. 参考邻近建筑物的工程经验确定，可用于次要的小型建筑。1. 按土的抗剪强度指标确定按土的抗剪强度指标确定n（1汉森、太沙基等极限荷载 P u 除以安全系数，得到承载力特征值： au/fpKn（2规范推荐的理论公式： abdmckfMbMdM c（2-4）（2-5）n以地基临界荷载p1/4为基础，其中的承载力系数根据经验略有改动。（表2-3）n适用条件：el/30(l为偏心方向基础边长)n留意：不作深宽修正。abdmckfMbMdM c2. 按载荷试验确定n（1低压缩性土：p1和pu/2的较小者n（2高压缩性土：取s=0.010.015b对应的荷载，但其值不应大于最

23、大加载量的一半。压板面积压板面积0.250.50m23.按规范地方规范承载力表确定按规范地方规范承载力表确定 承载力特征值的修正n按照载荷试验或查表等方法确定的承载力特征值，应考虑基础埋深 （超载和基底尺寸的效应，对基础宽度大于 3m 或埋置深度大于0.5m时，应按下式进行修正： aakbdmbd30.525ffbd 、查表（2-14）宽度修正深度修正b基础底面宽度m），当基宽小于3m按3m考虑，大于6m按6m考虑；d基础埋置深度，当 d 0.5m 按 0.5m 计。一般自室外地面标高算起。在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起。对于地下室，如

24、采用整体的箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起，当采用独立基础或条形基础时，应从室内地面标高算起。 基底以下土的重度，地下水位以下取有效重度(kN/m3)；课堂练习题n某建筑物的箱形基础宽8.5m，长20m，持力层情况见图，其承载力特征值fak 189kPa，箱基埋深d4m，试确定粘土持力层的承载力特征值。已知地下水位在地面下2m处。 解：n因箱基宽度b=8.5m6.0m，故按6m考虑；箱基埋深d=4m，持力层为粘土，因为IL= 0.730.85，e =0.830.85，所以查表2-5可得：nb=0.3、 d=1.6n因基础埋在地下水位以下，故持力层的取有效重度：331m313aa

25、kbdm19.2 109.2kN/m17.8 1.8 18.9 0.219.2 1021.80.2213.6kN/m30.51890.3 9.2631.6 13.640.51898.2876.16273.4kPaiiihhffbd 2.4.3 地基变形验算地基变形验算 n在常规设计中，一般的步骤是先确定持力层的承载力特征值，然后按要求选定基础底面尺寸保证地基承载力要求），最后必要时验算地基变形。 26查表（2-15）地基变形分类 n沉降量独立基础中心点的沉降值或整幢建筑物基础的平均沉降值；n沉降差相邻两个柱基的沉降量之差；n倾斜基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；n局部倾斜砌体承重结构沿

26、纵向6-10m内基础两点的沉降差与其距离的比值。2.5 基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定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。 akfp 式中式中 pk相应于荷载效应标准组合时，相应于荷载效应标准组合时， 基础底面处的平均压力值；基础底面处的平均压力值； fa修正后的地基承载力特征值。修正后的地基承载力特征值。1. 轴心荷载作用轴心荷载作用2.5.1 按持力层承载力确定基底尺寸按持力层承载力确定基底尺寸 按荷载对基底形心的偏心情况，分为轴心荷载和偏心荷载两种。（2-16）kkkaFGpfA=kaGFAfd变换得矩形基础底面积变换得矩形基础底面积: 对

27、于条形基础，可沿基础长方向取一单位对于条形基础，可沿基础长方向取一单位长度进行计算，荷载也同样按单位长度计长度进行计算，荷载也同样按单位长度计算，条形基础宽度则为算，条形基础宽度则为 kaGFbfd计算步骤P29）（1对地基承载力特征值fak进行深度修正；（2计算b或A；（3必要时对地基承载力特征值fak进行深度 和宽度修正； (4) 重新计算b或A课堂练习题n某柱下独立基础，埋深0.8m，上部结构传至基础顶面的竖向力值Fk=188kN/m，地基为黏性土，IL=0.85,=19kN/m3, 地基承载力特征值fak=145kPa。试定出独立基础的最小底面尺寸长宽比取2）。 解：（1） 地基承载力

28、特征值深度修正：IL=0.85，查表2-5可得：b=0、 d=1.0aakbdm30.51450 1.0 190.80.5150.7kPaffbd （2计算Ab3.0m，无需再修正。2ka21881881.40m150.70.8 20134.721.40.84m 20.84 2=1.68mGFAfdblbblbakmax2 . 1fp 式中式中: pkmax相应于荷载效应标准组合相应于荷载效应标准组合 时，基础底面边缘处的最大压力值；时，基础底面边缘处的最大压力值； fa修正后的地基承载力特征值。修正后的地基承载力特征值。 2. 2.当偏心荷载作用时当偏心荷载作用时 akfp 同时满足同时满足（2-16）（2-21） kkkkkkmax6