基础工程常见浅基础设计PPT教案

1、会计学1基础工程常见浅基础设计基础工程常见浅基础设计bb0b2H0(a)b(b)H0b2承重墙b01hb1h钢筋混凝土柱h1b1且300mm且20d第1页/共136页基础材料基础材料质量要求质量要求台阶宽高比的允许值台阶宽高比的允许值p pk k10010010 0 10 0 p pk k 2 0 02 0 0200200p pk k300300混凝土基础混凝土基础C15C15混凝土混凝土1:1.001:1.001:1.001:1.001:1.251:1.25毛毛 石石 混混 凝凝 土土 基基 础础C15C15混凝土混凝土1:1.001:1.001:1.251:1.251:1.501:1.50

2、砖基础砖基础砖砖 不不 低低 于于 M U10M U10、砂、砂 浆浆 不不 低低 于于M5M51:1.501:1.501:1.501:1.501:1.501:1.50毛石基础毛石基础砂浆不低于砂浆不低于M5M51:1.251:1.251:1.501:1.50灰土基础灰土基础体积比为体积比为3:73:7或或2:82:8的的灰土，其最小干密度：灰土，其最小干密度：粉土粉土1.55t/ m1.55t/ m3 3粉质粘土粉质粘土1.50t/ m1.50t/ m3 3粘土粘土1.45t/m1.45t/m3 31:1.251:1.251:1.501:1.50三合土基础三合土基础体体 积积 比比 为为1:

3、2:41:3:6 (1:2:41:3:6 (石灰石灰: :砂砂: :骨料骨料) )，每，每 层层 约约 虚铺虚铺 2 2 02 2 0，夯，夯 至至 15 0 m m15 0 m m1:1.501:1.501:2.001:2.00第2页/共136页2tanbbH00通常考虑到施工方便与经济，刚性基础通常做成台阶形。各级台阶的内缘与刚性角的斜线相交是安全的。若台阶拐点位于斜线之外就不安全，刚性基础就会发生破坏。第3页/共136页第4页/共136页4 6012010050垫 层6 6060120两皮一收两皮一收二一间隔收二一间隔收第5页/共136页毛石基础毛石基础第6页/共136页第7页/共136

4、页0.00人工填土 =17.0kN/m3 1.80m粉质粘土 ds=2.72,=19.1kN/m3 w=24% wL=30%wp=22% fak =210kPa 第8页/共136页7503503503501800105060075035035035018004003350地面70070010503233.3第9页/共136页n钢筋混凝土扩展基础钢筋混凝土扩展基础包括包括：钢：钢筋混凝土柱下独立基础和墙下筋混凝土柱下独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础。钢筋混凝土条形基础。第10页/共136页第11页/共136页a( aE)100llh0现浇柱的基础中插筋构造示意现浇柱的基础中插筋构造示意第12页/

5、共136页50501hh212焊接网焊接网h75 t第13页/共136页柱的插入深度柱的插入深度(mm) 矩形或工字形柱矩形或工字形柱双肢柱双肢柱h h500500500500h h 80010001000h 1.2 hh h 0.90.9 h h且且8008000.80.8 h h且且10001000(1/32/3) h a(1.51.8) h b第14页/共136页基础的杯底厚度a1和杯壁厚度t柱截面长边尺寸柱截面长边尺寸h h (mm)(mm)杯底厚度杯底厚度a a1 1(mm)(mm)杯壁厚度杯壁厚度t(mm)t(mm)h h500500500500h h 800 800800800h

6、 h 1000 100010001000h h 1500 150015001500h h 2000 200015015020020020020025025030030015020015020020020030030035035040040050501hh212焊接网焊接网h75t第15页/共136页杯壁构造配筋杯壁构造配筋柱截面长边尺寸柱截面长边尺寸(mm)(mm)h h 1000 100010001000h h 1500b（b b0 0+2h+2h0 0）冲切角锥体的底面积落在基底面积范围以内）冲切角锥体的底面积落在基底面积范围以内 式中式中:l-:l-矩形基础的长边（矩形基础的长边（m m

7、） a ac c-矩形基础冲切破坏锥体斜截面长边的上边长度（柱截面的长边矩形基础冲切破坏锥体斜截面长边的上边长度（柱截面的长边m m） b-b-矩形基础的宽度（矩形基础的宽度（m m） b bc-c-矩形基础冲切破坏锥体斜截面短边的上边长度（柱截面的短边矩形基础冲切破坏锥体斜截面短边的上边长度（柱截面的短边m m） h h0 0-基础底板的有效高度（基础底板的有效高度（m m）。）。当当bb（b b0 0+2h+2h0 0）时，冲切角锥体的底面积部分落在基底面积外，）时，冲切角锥体的底面积部分落在基底面积外， 200()()2222cclablbAh bh0()22clalAh b第34页/共

8、136页L12345678910200()()2222cclablbAh bhAL=S123456=S127856 S237-S4582S237A0=S3,9,10,4 =1/2(bc+bc+2h0) h0= (bc+h0) h0第35页/共136页0()22clalAh b12345678910AL=S1234A0=S256783=S2,10, 567893 S25,10-S389=1/2(bc+bc+2h0) h0 2*1/2 (bc+2h0)/2-b/2 = (bc+h0) h0 (bc b)/2 + h0第36页/共136页由于单独基础底板在地基净反力作用下，在两个方向均发生弯由于单独

9、基础底板在地基净反力作用下，在两个方向均发生弯曲，所以两个方向都要配受力钢筋，钢筋面积按两个方向的最曲，所以两个方向都要配受力钢筋，钢筋面积按两个方向的最大弯距分别计算。大弯距分别计算。i isioi yMA0.9h f 计算截面位置：计算截面位置： 柱边，变截面处柱边，变截面处第37页/共136页柱边柱边-、-截面截面1234 cccI Inccc2cnc2nccaal1lb22222Mpaba1lb2l222222322lap2bb241pla2bb24 第38页/共136页阶梯形基础在变阶处也是抗弯的危险截面，可以分别计算上阶底边的弯矩和钢筋面积第39页/共136页偏心受压基础底板厚度和

10、配筋计算与中心受压情况基本相同偏心受压基础底板厚度和配筋计算与中心受压情况基本相同计算基础底板厚度时，只需将公式计算基础底板厚度时，只需将公式中的中的p pn n换成换成偏心受压时基础偏心受压时基础边缘处最大净反力边缘处最大净反力pn,max代替即可。代替即可。lhp tmoF0.7f a h ln,maxlFpA ,max6(1)n oneFplbln,0MeF 第40页/共136页偏心受压基础底板配筋计算时，只需将弯距公式（柱与基础偏心受压基础底板配筋计算时，只需将弯距公式（柱与基础交接处、基础变阶处的弯距，即交接处、基础变阶处的弯距，即M、M、M、M）其中）其中pn改成：改成：nn,ma

11、xn,11p(pp )2 nn,maxn,1p(pp)2 或或基础变阶处基础变阶处柱与基础交接处柱与基础交接处受力筋面积计算公式应为：受力筋面积计算公式应为：2IjmaxjmincjmaxjIc1MPP2bbPPbla48cjIjminjmaxjminlaPPPP2l第41页/共136页第42页/共136页24302700243018001020050501800102006002001417014170第43页/共136页一、概述一、概述1) 1) 基础是刚性的；基础是刚性的；2 2）基础的基底压力采用反力直线分布，当基础受中心荷载作用）基础的基底压力采用反力直线分布，当基础受中心荷载作用时

12、反力呈直线均匀分布；时反力呈直线均匀分布；3 3）地基主要受力层范围内土质均匀；）地基主要受力层范围内土质均匀；4 4）计算中不考虑上部结构的刚度作用。）计算中不考虑上部结构的刚度作用。墙下联合基础墙下联合基础柱下联合基础柱下联合基础类型类型设计假定：设计假定：第44页/共136页第45页/共136页第46页/共136页设计步骤：设计步骤：1 1）确定矩形联合基础底面形心，应尽可能与上部结）确定矩形联合基础底面形心，应尽可能与上部结构的荷载的合力作用线重合或接近。构的荷载的合力作用线重合或接近。2 2）按地基土承载力确定基础底面尺寸。）按地基土承载力确定基础底面尺寸。 3 3）将基础看成支承在

13、柱上的反梁，承受按直线分布）将基础看成支承在柱上的反梁，承受按直线分布假定计算的地基净反力，画出弯矩和剪力图。假定计算的地基净反力，画出弯矩和剪力图。aGFAfr d Alb 第47页/共136页4 4）根据抗剪切和抗冲切验算基础高度）根据抗剪切和抗冲切验算基础高度H H0 0. .验算公式如下：验算公式如下： 抗剪切抗剪切 抗冲切抗冲切 式中：式中： f ft t-混凝土轴心抗拉强度设计值混凝土轴心抗拉强度设计值KPaKPa； b-b-联合基础的宽度联合基础的宽度m m； h h0 0-联合基础的有效高度联合基础的有效高度m m； u um m-距柱边距柱边h h0 0/2/2处冲切临界截面

14、的周长。处冲切临界截面的周长。1th0V0.7fbh 2hp tm0V0.7f u h 第48页/共136页 V1- V1-剪切荷载设计值剪切荷载设计值KNKN，验算剪切位置的剪力；，验算剪切位置的剪力； V2-V2-冲切荷载设计值冲切荷载设计值KNKN，（每一个柱验算）。，（每一个柱验算）。式中：式中： F-F-基础顶面的柱荷载，基础顶面的柱荷载，KNKN； p pn n-基底净反力，基底净反力，KPaKPa； a,h-a,h-柱截面的宽度和高度，柱截面的宽度和高度，m m。2n00VFp (a2h )(h2h ) 第49页/共136页6 6）横向配筋计算。）横向配筋计算。 So yMA0.

15、9h f 5 5）按控制截面计算正、负弯矩，进行纵向配筋。）按控制截面计算正、负弯矩，进行纵向配筋。SoyMA0.9h f 因为柱子附近很大，保守地把柱荷载分布在柱附近一因为柱子附近很大，保守地把柱荷载分布在柱附近一个范围个范围（如柱边以外各取（如柱边以外各取0.75h0）, ,然后按悬臂梁计算弯矩并配筋。然后按悬臂梁计算弯矩并配筋。在此范围以外的部分可按规定的最小配筋率（可在此范围以外的部分可按规定的最小配筋率（可取取0.2%0.2%）配筋。）配筋。第50页/共136页第51页/共136页第52页/共136页墙落 水 管 或 其 他遮 缝 材 料宜 用 轻 质 墙支 承 在 挑 梁上 的 基

16、 础 梁挑 梁混 凝 土 垫 块填 松 散 煤 渣 或两 侧 砌 墙 封 住1 5 0 不 均 匀 沉降 预 留 空位 1 5 0 - - 填 松 散 煤 渣 或两 侧 砌 墙 封 住不 均 匀 沉降 预 留 空位1 5 0柱 - ( a )( b )( c )沉降缝构造示意图（a）、（b）适用于砌体结构房屋（c）适用于框架结构房屋第53页/共136页影响建筑的预估平均沉降量s(mm)受影响建筑的长高比2.0L/Hf3.03.0L/Hf5.070150 160250260400400233669912366991212相邻建筑物基础间的净距相邻建筑物基础间的净距(m)第54页/共136页第55

17、页/共136页 常规设计法是把常规设计法是把上部结构、基础与地基三上部结构、基础与地基三者作为彼此离散的独立结者作为彼此离散的独立结构单元进行力学分析。构单元进行力学分析。 不难看出常规设计法有不不难看出常规设计法有不合理之处，因为地基、合理之处，因为地基、基础和上部结构沿接触面分离后，虽然满足静力平衡基础和上部结构沿接触面分离后，虽然满足静力平衡但却完全忽略了三者之间受荷前后的变形连续性。但却完全忽略了三者之间受荷前后的变形连续性。第56页/共136页其实，地基、基础和上部结构三者是相互其实，地基、基础和上部结构三者是相互联系成整体来承担荷载而发生变形的。这时，三部联系成整体来承担荷载而发生

18、变形的。这时，三部分都将按各自的刚度对变形产生相互制约的作用，分都将按各自的刚度对变形产生相互制约的作用，从而使整个体系的内力（包括柱脚和基底的反力）从而使整个体系的内力（包括柱脚和基底的反力）和变形（包括基础沉降）发生变化。显然，当地基和变形（包括基础沉降）发生变化。显然，当地基软弱、结构物对不均匀沉降敏感时，上述常规分析软弱、结构物对不均匀沉降敏感时，上述常规分析结果与实际情况的差别就愈大。结果与实际情况的差别就愈大。 由此可见，合理的分析方法，由此可见，合理的分析方法，只有这样，才能揭示只有这样，才能揭示它们在外荷作作用下相互制约、彼此影响的内在联它们在外荷作作用下相互制约、彼此影响的内

19、在联系，从而达到安全、经济的设计目的。系，从而达到安全、经济的设计目的。第57页/共136页6-81.1.地基压缩性不均匀的影响地基压缩性不均匀的影响 第58页/共136页2.2.不均匀地基上荷载分布不同的影响不均匀地基上荷载分布不同的影响图6-9 第59页/共136页1.1.柔性基础柔性基础 柔性基础的抗弯刚度很柔性基础的抗弯刚度很小。它好比放在地上的柔软薄膜小。它好比放在地上的柔软薄膜，可以随着地基的变形而任意弯，可以随着地基的变形而任意弯曲。基础上任意一点的荷载传递曲。基础上任意一点的荷载传递到基底时不可能向旁边扩散分布到基底时不可能向旁边扩散分布，象直接作用在地基上一样。基，象直接作用

20、在地基上一样。基底反力分布与作用于基础上的荷底反力分布与作用于基础上的荷载分布完全一致，均布荷载下柔载分布完全一致，均布荷载下柔性基础的基底沉降是性基础的基底沉降是中部大中部大、边边沿小沿小。(a)(b)第60页/共136页6-32.2.刚性基础刚性基础第61页/共136页3.基础相对刚度的影响基础相对刚度的影响结论结论：基础相对刚度越大，架基础相对刚度越大，架越作用越明显，基底压力分布越作用越明显，基底压力分布与上部荷载分布越不一致与上部荷载分布越不一致。第62页/共136页整个上部结构对基础不均匀沉降或整个上部结构对基础不均匀沉降或挠曲的抵抗能力，或称整体刚度。挠曲的抵抗能力，或称整体刚度

21、。 如排架结构等，由于屋架铰如排架结构等，由于屋架铰接于柱顶，整个承重体系对基础接于柱顶，整个承重体系对基础的不均匀沉降有很大的顺从性，的不均匀沉降有很大的顺从性，故基础的沉降差不会引起主体结故基础的沉降差不会引起主体结构的附加应力，传给基础的柱荷构的附加应力，传给基础的柱荷载也不因此而有所变动。结构与载也不因此而有所变动。结构与地基变形之间并不存在彼此制约地基变形之间并不存在彼此制约、相互作用的关系。这类结构最、相互作用的关系。这类结构最适合按常规方法设计。适合按常规方法设计。第63页/共136页最常见的砖石砌体承重结构和钢筋混凝土框架最常见的砖石砌体承重结构和钢筋混凝土框架结构，对基础不均

22、匀沉降的反应都很灵敏，故称之结构，对基础不均匀沉降的反应都很灵敏，故称之为敏感性结构。此类结构应考虑相互作用的影响。为敏感性结构。此类结构应考虑相互作用的影响。烟囱、水塔、高炉、筒仓这类的高耸结构物之烟囱、水塔、高炉、筒仓这类的高耸结构物之下整体配置的独立基础与上部结构浑然一体，使整下整体配置的独立基础与上部结构浑然一体，使整个体系具有很大的刚度，当地基不均匀时，基础转个体系具有很大的刚度，当地基不均匀时，基础转动倾斜，但几乎不会发生相对挠曲。这类结构也可动倾斜，但几乎不会发生相对挠曲。这类结构也可采用常规设计。采用常规设计。第64页/共136页绝对刚性的上部结构柱条形基础基础梁弯矩均布反力完

23、全柔性的上部结构柱条形基础基础梁弯矩均布反力 上部结构的刚度对基础变形的影响上部结构的刚度对基础变形的影响 返回返回第65页/共136页第66页/共136页k基床系数基床系数，kN /m3第67页/共136页第68页/共136页不符。不符。第69页/共136页第70页/共136页第71页/共136页222)()(),(1),(yxddpEyxsA第72页/共136页rEps02)1 (第73页/共136页yxoxxyyijijijbiaiajbjpjPj弹性半空间地基模型的离散 第74页/共136页jjijijijijjijPyyxxEyyxxbapEsj222222)()(11)()(122

24、2)()(11jijiijyyxxEjijijPs第75页/共136页nnnnnnnnPPPsss2132222211121121 Ps第76页/共136页第77页/共136页第78页/共136页jijijPsxxyyijijijbiaiajbjpjPjyxohikzijk=1mksikikzijkijEh1第79页/共136页返回返回第80页/共136页。第81页/共136页第82页/共136页505050柱基础梁455045第83页/共136页作用。可通过调整基础梁外伸尺寸来实现。作用。可通过调整基础梁外伸尺寸来实现。确定荷载合力重心。合力作用点距离竖向确定荷载合力重心。合力作用点距离竖向

25、力力F F1 1作用点距离为：作用点距离为：第84页/共136页iiiiFMxFx123412aaaFFFFFLxMMMMM123455F第85页/共136页第86页/共136页第87页/共136页第88页/共136页F12FF3M34FM412F11qqMiV34jminbpjmaxbpjbpF1bpj22qF4M334M第89页/共136页消除。消除。第90页/共136页第91页/共136页0 0l li-1i-1、l li i支座左右跨长度，支座左右跨长度，m m 。)3(0iillR)33(1iiillR第92页/共136页第93页/共136页第94页/共136页然后按文克勒地基梁的解

26、析然后按文克勒地基梁的解析解计算。解计算。第95页/共136页第96页/共136页第97页/共136页0MVdxdM0V)()(xbpxqdxdVMdxwdIEc222244dxMddxwdIEc第98页/共136页)()(44xbpxqdxwdIEc)(44xbpdxwdIEc第99页/共136页044bkwdxwdIEc04444wdxwd44IEkbc第100页/共136页p)sincos()sincos(4321xCxCexCxCeyxx第101页/共136页第102页/共136页2,00, 00,0FVxdxdxx)sin(cos20 xxekbFx第103页/共136页xAkbFw

27、20 xBkbF20 xCFM40 xDFV20 xeBxxeCxeBxxeAxxxxxxxxcos),sin(cos,sin),sin(cos第104页/共136页转角和剪力符号相同。转角和剪力符号相同。2,00, 00,0MMxxxxekbMxsin0第105页/共136页第106页/共136页第107页/共136页PMABAMBPABVMabMVbPAMAPBMB第108页/共136页第109页/共136页l0ll。长梁（柔性梁）刚度梁）。有限长梁（有限。短梁（刚性梁）lll44第110页/共136页第111页/共136页因此，它的确定是一个复杂的因此，它的确定是一个复杂的问题。问题。第112页/共136页第113页/共136页bbmmkkbbbbkkkbbkpppppp5 . 15 . 0)23 . 0。粘性土考虑基础长宽比（无粘性土。粘性土。第114页/共136页第115页/共136页算图示链杆法计算。算图示链杆法计算。第116页/共136页第117页/共136页第118页/共136页第119页/共136页s sk2k2i iw w ki kis skiki+ +X Xn n( (w w kn kns sknkn) )s s0 0a ak ktgtg0 0kpkp0 0设设kikiw w ki kis skiki，则上式可变，则上式可变为为X X1 1k1k1+