哈尔滨工业大学建筑结构课件14

第4章钢筋混凝土轴心受拉构 第8第9章砌体和砌体结构第11章 第14 第14(subsoil 第14 第141 1()()()所组成的三相体系。土中颗粒的大2 土的密度ρ和重度)，单位体

(t/m3单位体积土所受到的重力称为重力密度，简称

mg

g(kN/m3gg=10m/s21.6~2.0t/m3，其测定方法一“”测定。 2)土粒相对密 (土粒比重4ds msVs式 ms

4 2.65~2.75t/m3

w

—土中水的质量 0%~40%之间20%~100%之间变化，其测定方""测定。

/

1.85

w

mw

185155

(wp是指土由塑性状态变到流动状态时的分界含水 是指液限与塑限的差值。即I=wp–wL。塑性指塑性指数在一定程度上综合反映了影响粘性土特征的各种重要因素。因此，工程上常按Ip对粘性

IL

IL的大小将粘性土的软硬状态 ae1p2Es

a压缩系数Es压缩模量

对应

kPa时相对应的压缩系数值α1-2划分为低、中、高,: <0.1Mpa-1时,为低压缩性土0.1Mpa-1α1-2<0.5Mpa-1③当α1-2≥0.5Mpa- 时,为高压缩性土 ,有一个初步了解，(Sr)的多 2(特别是强度)及其与地质成因的关系来进行分()土可分为岩石、 根据岩块饱和单轴抗压强度按表分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩和极软岩。当缺乏饱和单轴抗压强度资料或不能进行该项试验时，可在现场通过观察定性划分，划分标准可按《建筑地基基础设(GB50001-2002)附录A.0.l执行。 当缺乏饱和单轴抗压强度资料或不能进行该项试验时，可在现场通过观察定性划分，划分标准可按《建筑地基基础设计规范》(GB50001-2002)附录A.0.l执行。 为在静水或缓慢的流水环境中沉积,并经生物化学作用形成,其天然含水量大于液限,天然孔隙比大于或等于1.51.0粘土。其液限一般大于50。红粘土经再搬运后仍保45 根据其组成和成因,可分为素填土、压实填土、于或等于40%的粘性土。 为浸水后产生附加沉降,其湿陷系数大于或等0.0153, (1)(1),天然cz

zdAdA

上的竖向自重应力外,还存在作用于竖直面上水平侧

k0

zx式中k0为土的侧向压力系数 基础的刚度、平面形状、尺寸大小和埋置深度有关，而且还与作用在基础上的荷载大小与分布、 作用在基底上的荷载合力通过基底形心时,基底压力可假设为均匀分布,见图，其值按下式计算pF式中

基底平均压应力F作用在基础上的竖向荷载 GA基底面积，m2G重度;d,m 2）基础,设计时通常将基底长边方向定在偏心方向,见图,此时,基底边缘压力可按材料力学偏心受压公式 2）基础,设计时通常将基底长边方向定在偏心方向,见图,此时,基底边缘压力可按材料力学偏心受压公式

pmax

基础底面抵抗矩，We

F16e bl l ee e

重新分布。根据偏心荷载与地基反力的平衡条件,荷载合力F+Cpmax

2FG3kb缘的距离,m。 一般的天然土层在自重应力作用下变形早巳完成,因此,只有新增加于基底上的压力才能增加应力和变形。一般基础都埋于地面以下一定深度处。建筑物建成后,作用于基底上的平均压力减去基底处原先存在于土中的自重应力 pcdp0d 式中

1基础按其使用的材料可分为:砖基础、三合石混凝土基础和钢筋凝土基础。 原则,并满足技术经济的要求。1强度,但抗拉强度和抗剪强度较低,抗冻性较差。砖基础,见图,具有取材容易,因此广泛应用于六层及六层 2)渣)按体积比为1:2:41:3:6220mm150碎砖次之,碎石不易穷打结实,质量较差。一般用于地下水位较低,四层及四层以下的民用建筑中。 (3灰土是用石灰和土料混合而成,石灰经消化1‾2天后,用5‾10mm粘土为宜,若用粘土则应采取相应措施,使其达到松散程度,石灰和土料按其体积比为3:72:8 力,每一阶梯宜用二排或三6-9200mm400mm。 5混凝土基础水泥用量较大,造于基础体积30%的毛石,做成毛石混凝土基础,见图 6钢筋混凝土基础强度大,且具有良好的抗弯21 单独基础是柱基础的主要类型。它所用材料依柱的材料和荷载大小而定,如柱子是钢柱或钢基础的截面可做成阶 14.2当建筑物传给基础的荷载不大,但基础需要过梁跨度一般为4～5m，如图。 2)条形基础是墙基础的主要类型。它常用砖石建造,当基础上的荷载较大而地基承载力较低,需加大基础的宽度,但又不宜增加基础的高度和埋置深度时,可考虑采用墙下钢筋混凝土条形基础。墙下钢(a但当基础延伸方向上建筑物与地基的压缩性不均匀时,弯能力,可采用带肋的墙下钢筋混凝土条形基础,见 基底面积必然很大而互相接近,施工,可将同一排的条形基础, 3)度,减少不均匀沉降,可在柱网纵横两方向设置钢筋混凝土条形基础形成十字形基础, 4混凝土底板,柱子直接支承在底板上,见图(a)。 将梁放在底板的下方 5)为了使基础具有更大的刚度,大大减少建筑物的弯曲变形,可将基础做成由顶板、底板及若干下室,它的主要特点是刚度巨大,而且挖去很多土,减少了基础底面的附加压力,因而适用于地基础 地基基础设计是整个建筑结构设计的一个重要组成部分，它对建筑物的安全和正常使用有着密切的关系。一般在天然地基(未经加固的天然土层)上修筑浅基础，其施工简单，且较为经济；而人工地基(经加固的地基)上的浅基础及深基础，往往造价较高，施工也比较复杂。因此，在保证建筑物的安全和正常使用的条件下，应优先选用天然地基上浅基础方案。 a.选择基础的类型、材料,并进行平面布置;b.选择基础的埋置深度;c.确定地基的承载力;卧层强度验算; 14.312必须综合考虑建筑物自身条件(如使用条件、结构质、水文条件、气候条件、相邻建筑物的影响等),确定一个技术上可靠,经济上合理的埋置深度。 14.3(1)建筑物在使用功能上如需有人防、储藏、存车、服务性设施的地下室和设备层,或需有地下管道和设备基础等要求,则应满足从建筑物使用功能上提出的埋深要求将基础局部或整体加深。为了保护基础不受人类和生物活动的影响,基础宜埋置在地表以0.5m,且基础顶面低于室外设计地面0.lm。 14.32荷载大小不同,对地基土的要求也不同。同一较大水平荷载的基础,应有足够的埋置深度以保证 14.33上层土较好时,一般宜选上层土作为持力层。当下层土的承载力大于上层土时,如取下层土作为持力基础放在哪层土上。此外,还应考虑地基土在水平采取不同的埋置深度,以调整基础的不均匀沉降。 14.3地下水位以上,避免施工排水的麻烦。如必须将基础埋在地下水位以下时,则应采取施工排水措施,保护地基土不受扰动,对地下室时,应采取防止基础不受侵蚀的措施。4设计的基础浅于或等于相邻原有建筑物基础。 14.3当必须深于原有建筑物基础时,则应使两基础间保持一定净距,根据荷载大小和土质情况,一般为1‾2倍两相邻基底标高差,见图,否 5)土层,在全国分布很广。当土层温度降至摄氏零度时，土中的自由水首先结冰，随着土层温度继续下降，结合水的外层也开始冻结，因而结合水膜变薄，附近未冻结区土粒较厚的水膜便会迁移至水膜较薄的冻结区,并参与冻结。同时由于土中孔隙变细，毛细水也会不断上升，使冰晶体增大，形成冻胀，如果冻胀产生的上抬力大于作用在基底的竖向力，会引起建筑物开 当土层解冻时，土中的冰晶体融化，使土软化，含水量增大，土的强度降低，将产生附加沉降称为融陷。地基土的这种冻胀与融陷现象往往季节性冻土的冻胀性与融陷性是相互关联的,故常以冻胀性加以概括。土的冻胀性大小与土粒大小、含水量和地下水位高低有密切关系。《建筑地基基础设计规范》根据土的名称、含水量大小、地下水位高低和平均冻胀率将地基土分为:不冻胀、弱冻胀、冻胀、强冻胀和特强冻胀土。 对于埋置于不冻胀土中的基础,其埋深可不考虑深可按下式计算

z

z式中

z010料时,可按《建筑地基基础设计规范》中所附的季节性冻土标准冻深图采用; 14.3

1.000.950.900.850.80；ze—环境对冻深的影响系数。对于村、镇、hma—基础底面下允许残留冻土层的最大厚 3条件下,建筑物不产生过大沉降和不均匀结构特点和施工速度等因素有关。 14.3在基础设计中,当基础的宽度大于3m或埋深大于0.5m时,从荷载试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值,尚应按fa

b3dmd

式中

—

,kPa程实践经验等方法综合确定; 14.3

— —基底以下土的重度,地下水位以下取浮重度, —m3m3m6m6m取值; —m时,应从室内地面标高起算。 14.341 14.3 14.3 14.3130KPa且体型复杂的建自重固结未 ; 14.3供岩土工程勘察报告。地基开挖后应进行施工验 14.3k 时,基础底面处的平均压力值k pkA

GAdGd Alb用下采用方形基础A=b2,如采用矩形基础,可假定b≤

lAb

l/

<2

2 pmax

Fk

Mpkfa

1.2fa 根据偏心荷载大小，将基底面积增加10%~40%,A在确定基础尺寸中只考虑到基底压力不超过持力层土的承载力。如果地基变形计算深度在确定基底尺寸中只考虑到基底压力不超过持力层土的承载, 尚应验算软弱下卧层的承载力，以防止下卧层发生

fazpz

14.3 沉降差倾斜6～10m对于砌体承重结构应用局部倾斜控制，对于框架结构和单层排架结构应由相邻柱基的沉降差控制；对于多层或高层建筑和高耸构筑物应用倾斜控制。对于建筑在软弱地区上的建筑物，应先验算沉 14.3(6),只能保证地基的,尚,其计算方,这里仅介绍刚性基础的计算。土和混凝土等基础。对于这类基础必须控制其内 14.3的强度条件，而无需进行内力分析和截面强度计ibi i 14.3h 14.41深层较为坚实的土层或岩层作为持力层,即用深基,能承受竖向荷载、水平:; 14.4如;11桩侧,2）桩端,称为摩擦桩。 14.42,;常预制桩的沉桩方法有锤击法、振动法、射水法及压桩法等,各种方法的使用应根据桩穿 14.4①沉管灌注桩 14.425m。这种桩的施

(a)打桩机位:(b)沉管;(c)浇灌混凝土(d)(e)继续浇灌混凝土;(f) 14.43倍桩身直径。钻孔桩适用于几乎任何一种复0.6m2m以上，又由 14.40.8m。 14.430分钟，在孔底爆 14.431）2）1,不不产生过大变形时所承受的最大荷载。 桩基在