第九章 天然地基上的浅基础2007.ppt

1、第九章 天然地基上的浅基础,一、 概述,二、 浅基础类型,三、 基础埋置深度,四、 基础底面尺寸的确定,六、 墙下钢筋混凝土条形基础设计,七、 减轻建筑物不均匀沉降的措施,五、 无筋扩展基础剖面设计,学习目标： 掌握浅基础的类型、基础埋置深度的选择。 掌握刚性基础、扩展基础的设计计算。 熟悉柱下条形基础、筏形基础的构造要求。 掌握减轻不均匀沉降的措施。,（二）天然地基上的浅基础,做在天然地基上，埋置深度小于5米的一般基础（柱基或墙基）以及埋置深度虽超过5m，但小于基础宽度的大尺寸基础（如箱形基础），在计算中基础的侧面摩擦力不必考虑，统称为天然地基上的浅基础。,一、 概述,（一）选择地基基础类型

2、应考虑的因素 选择地基基础类型，主要考虑两方面因素： 1. 建筑物的性质；2.地基的地质情况。,基础设计的基本原则 基础本身应具有足够的强度、刚度和耐久性。 （三）地基基础方案 1.天然地基上的浅基础。 2.人工地基上的浅基础。 3.天然地基上的深基础、桩基础。,一、 概述,人工地基：加固上部土层，提高土层的承载力，再把基础做在这种经过人工加固后的土层上。这种地基叫做人工地基。,桩基础：在地基中打桩，把建筑物支撑在桩台上，建筑物的荷载由桩传到地基深处较为坚实的土层。这种基础叫做桩基础。,深基础：把基础做在地基深处承载力较高的土层上。埋置深度大于5m或大于基础宽度。在计算基础时应该考虑基础侧壁摩

3、擦力的影响。这类基础叫做深基础。,（四）常规设计 常用浅基础体型不大、结构简单，在计算单个基础时，一般既不遵循上部结构与基础的变形协调条件，也不考虑地基与基础的相互作用。这种简化法也经常用于其它复杂基础的初步设计，称为常规设计。,一、 概述,（五）浅基础设计内容及步骤 1.了解拟建场地工程地质条件的基础上，合理选择基础类型、平面布置及埋深。 2.按地基承载力确定基础底面尺寸。 3.进行必要的地基稳定性和变形验算。 4.基础结构的内力分析和截面设计，并绘制施工图。,一、 概述,可按照基础材料、构造类型、受力特点分类。,二、 浅基础类型,二、 浅基础类型,无筋扩展基础（刚性基础） （1）材料：砖、

4、毛石、灰土或三合土。 （2）构造要求（保证抗拉、剪强度）：,二、 浅基础类型,钢筋混凝土扩展基础 （1）特点：抗弯、剪性能好。 （2）形式：墙下和柱下钢筋混凝土扩展基础。,二、 浅基础类型,二、 浅基础类型,二、 浅基础类型,二、 浅基础类型,二、 浅基础类型,（三）按受力性能分,1.刚性基础,指受压极限强度较大，而受弯、受拉极限强度较小的材料所建造的基础。,2.柔性基础,指钢筋混凝土基础。利用其抗弯、抗拉性能。不受台阶宽高比限制，可宽基浅埋。,二、 浅基础类型,（一）概念,1.基础埋置深度 是指基础底面至地面（一般指设计地面）的距离。,2.基础埋深选择的意义,影响：建筑物的安全和正常使用；基

5、础施工技术措施；施工工期；工程造价。 安全方面：对高层稳定、滑移的影响；地基强度、变形的影响；基础由于冻胀或水影响下的耐久性。,3.基础埋深选择的原则,在保证建筑物安全、稳定、耐久使用的前提下，应尽量浅埋，以便节省投资，方便施工。除基岩外，一般不宜小于0.5m。另外，基础顶面应底于设计外地面100mm以上，以避免基础外露。,三、 基础埋置深度的选择,（二）影响基础埋深的因素：,1.建筑物类型及基础构造,（1）类型主要指高层与非高层之分。 （2）基础构造，针对基础类别、用途等。,2.基础上荷载大小及性质,（1）荷载大小与地基承载力间的关系导致持力层选择发生变化。 （2）建筑物类型不同，其所受荷载

6、性质发生变化，从而对基础埋深产生影响。Eg.高层建筑：水平力作用；输电塔：上拔力作用；砖窑：高温作用；冷库：低温作用；受动力荷载基础：对持力层土要求，不宜为饱和疏松的粉细砂（振动液化）。,三、 基础埋置深度的选择,3.工程地质条件 （1）工程地质条件不同，基础的埋深有较大差别，要合理选择持力层以保证建筑物的安全和经济性。 （2）土层不均匀时可分段采用不同埋深。对建于边坡上的基础（如上图），其埋深应满足下式：,x取3.5m（条形基础)或2.5m（距形或圆形基础）。,三、 基础埋置深度的选择,三、 基础埋置深度的选择,5.地基土冻胀和融陷条件 对于埋置于可冻胀土中的基础，其最小埋深应由下式确定：,

7、标准冻深； 采暖对冻深的影响系数； 基底下允许残留冻土层的厚度，,z,(GB50007-2002）,(GBJ7-89）,设计冻深； 基底下允许残留冻土层的最大厚度。,三、 基础埋置深度的选择,三、 基础埋置深度的选择,（一）按地基持力层的承载力计算基底尺寸 设计时，先选定埋深d并初步选择基底尺寸，求得持力层承载力设计值fa ，在按下列条件验算并调整尺寸直至满足设计要求。,Pk fa,1.对于中心受压基础,pk相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值。,fa修正后的地基承载力特征值。,四、 基础底面尺寸的确定,d,fa,Fk,A,G,g,-,d,fa,Fk,b,G,g,-,（矩形）,（条

8、形）,Fk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。,Gk基础自重和基础上的土重。,A,Gk,Fk,pk,+,=,A基础底面面积。,注意： d为基础平均埋深。,算法：涉及到fa的宽度修正。,(1)先假定B3m，不做宽度修正。,(2)如果B3m，则再考虑宽度修正。,四、 基础底面尺寸的确定,2.对于偏心受压基础,同时满足：,Pk fa,Mk相应于荷载效应标准组合时，作用于基础底面的力矩值。,由上式得：,即：,四、 基础底面尺寸的确定,折减系数（0.61）；,算法：,1.按中心受压计算，求出A0。,2.令A=（1.11.4）A0。,3.验证pkmax1.2fa 。,或：,1.令,2

9、.验证pkmax1.2fa ，,求出A0。,若不满足，适当调整，再验算，直到适合为止。,四、 基础底面尺寸的确定,当,时,相当于不考虑偏心的影响；,当,时,，表示由于荷载偏心较大，,应该限制基底平均压力，使之不超过未考虑偏心影响的地基承载力的60%。,四、 基础底面尺寸的确定,（二）软弱下卧层验算 当地基受力层范围内存在软弱下卧层时，还必须对下卧层进行验算。,基底压力标准值； 基底处自重压力值；,应力扩散角，查表。,四、 基础底面尺寸的确定,表9.5 地基压力扩散角,注：1) Esl为上层土压缩模量；Es2为下层土压缩模量； 2）z/b0.25时取=00，必要时，宜由试验确定； z/b0.50

10、时值不变。,四、 基础底面尺寸的确定,四、 基础底面尺寸的确定,【例题9.1】某砖混结构外墙基础如图9.10所示，采用混凝土条形基础，墙厚240mm，上部结构传至地表的荷载效应标准组合竖向力值Fk=120kN/m，地基为粘性土，重度=19.5 kN/m3，孔隙比e=0.684，液性指数IL=0.456，地基承载力特征值fak=110 kPa，试计算基础宽度。,解：（1）求修正后的地基承载力特征值 假定基底宽度b3m，由于基础埋深d=1.0m0.5m，故仅需进行深度修正。查表得b=0.3，d=1.6，则,四、 基础底面尺寸的确定,（2）求基础底面宽度b,b,取b=1.25m。由于b=1.25m3

11、m，符合假定，故基础宽度设计为1.25m。,【例题9.2】某柱下独立基础，土层与基础所受荷载情况如图9.12所示，基础埋深1.5m，Fk=300kN， =50 kNm，Vk=300kN。试根据持力层地基承载力确定基础底面尺寸。 解：（1）求持力层修正后的地基承载力特征值 假定b3m，仅进行深度修正。由粉质粘土e=0.723，IL=0.44，查表5.6得d=1.6。,四、 基础底面尺寸的确定,四、 基础底面尺寸的确定,四、 基础底面尺寸的确定,四、 基础底面尺寸的确定,【例题9.3】验算例9.2中软弱下卧层强度是否满足要求。 解：基底处土的自重压力 pc=18.50.8+19.80.7=28.6

12、6kPa 软弱下卧层顶面处土的自重压力 pcz=28.66+19.83.0=88.06kPa 基础底面平均压力 软弱下卧层顶面以上土的加权平均重度,四、 基础底面尺寸的确定,由淤泥质土查表6.6得d=1.0，故,由,，,0.5，查表9.5得,软弱下卧层顶面处的附加压力,则,软弱下卧层强度满足要求。,五、 无筋扩展基础剖面设计,控制基础的外伸长度b2和基础高度H0的比值不超过规定的允许比值。b2/ H0=tan。,基础的刚性角： 与允许的b2/ H0值相对应的角度。 满足台阶宽高比限值后，基础已具有足够的刚度，一般无需再作抗弯、抗剪验算。,五、 无筋扩展基础剖面设计,表9.6 无筋扩展基础台阶宽

13、高比的允许值,五、 无筋扩展基础剖面设计,注：1）pk为荷载效应标准组合时基础底面处的平均压力值(kPa)； 2）阶梯形毛石基础的每阶伸出宽度，不宜大于200mm； 3）当基础由不同材料叠合组成时，应对接触部分作抗压验算； 4）基础底面处的平均压力值超过300 kPa的混凝土基础，尚应进行抗剪验算。,五、 无筋扩展基础剖面设计,【例题9.4】某砖混结构外墙基础采用3：7灰土基础，墙厚240mm，基底处平均压力pk=110 kPa，室内外高差450mm，设计基础埋深0.8m，设计基础宽度为0.9m，试设计基础的剖面尺寸。 解：基础大放脚采用MU10砖和M5砂浆按“二一间隔收”砌筑，两步灰土垫层。

14、 由表9.6查得，灰土基础台阶宽高比允许值为1：1.50，故灰土垫层挑出宽度应满足,五、 无筋扩展基础剖面设计, mm,则大放脚所需台阶数 N ，取n=3。 基础顶面距室外设计地坪距离为 100mm 满足构造要求。,六、 扩展基础剖面设计,（一）构造要求,六、 扩展基础剖面设计,六、 扩展基础剖面设计,1. 中心受压,（二）墙下钢筋混凝土条形基础底板厚度和配筋计算,（2）底板配筋,六、 扩展基础剖面设计,式中：As每延米长基础底板受力钢筋截面积，mm2 fy钢筋抗拉强度设计值，N/mm2。,As=M/(0.9fyh0 ),2. 偏心受压,净反力偏心距：,en0=M/F （b/6）,Pnmax=

15、F/b(1+6en0/b),Pnmin=F/b(1-6en0/b),支座1-1处：,Pn1= Pnmin+(b+a)/2b (Pnmax- Pnmin),求解M，V时，可令Pn=0.5(Pnmax+Pn1 ),六、 扩展基础剖面设计,七、 柱下条形基础的构造要求,（一） 横剖面尺寸,（二） 端部悬挑尺寸,（三）现浇柱与条形基础梁交接处平面尺寸,（四） 配筋,八、 筏形基础的构造要求,（一） 悬挑尺寸,（二） 筏板厚度,（三）混凝土强度等级,（四）地下室底层柱、剪力墙与梁板式筏基的基础梁连接的构造,（五） 配筋,（一）不均匀沉降的危害 1.墙体裂缝。 2.梁板拉裂。 3.构配件损坏。 4.影响正

16、常使用。 （二）防止的方法 1.采用筏基或箱基。 2.采用深基础。 3.地基处理。 4.在建筑、结构和施工方面采取措施。,九、 减轻建筑物不均匀沉降的措施,前三种方法造价较高，同时需要具备一定的施工条件。如能在建筑、结构和施工方面采取一些措施，可减少对地基的处理，收到经济、技术效果。 （三）建筑措施 1.建筑物的体型应力求简单 2.控制长高比及合理布置墙体 3.设置沉降缝,九、 减轻建筑物不均匀沉降的措施,九、 减轻建筑物不均匀沉降的措施,4.控制相邻建筑物之间的距离 5.调整某些设计标高,九、 减轻建筑物不均匀沉降的措施,表9.2 相邻建筑物基础间的净距（m）,注：1）表中L为建筑物长度或沉

17、降缝分隔的单元长度(m)；Hf为自基础底面标高算起的建筑物高度(m)； 2）当被影响建筑的长高比为1.5L/Hf2.0时，其间净距可适当缩小。,（四）结构措施 1.减轻建筑物的自重 2.增强建筑物的整体刚度和强度 3.减小或调整基底附加压力 4.采用非敏感性结构（上部结构采用静定结构） （五）施工措施 在开挖基坑时，避免扰动基底土的结构；在施工顺序上，应先重后轻、先高后低；施工时需特别注意，减少基础开挖时，由于井点降水、施工堆载等可能对相邻建筑物造成的附加沉降。,九、 减轻建筑物不均匀沉降的措施,小 结 1. 浅基础的类型与特点 （1）无筋扩展基础 无筋扩展基础又称刚性基础，是指由砖、毛石、混

18、凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成的不配置钢筋的墙下条形基础或柱下独立基础。适用于多层民用建筑和轻型厂房。上述基础构成材料具有抗压性能良好，而抗拉、抗剪性能较差的共同特点，通常采用控制基础台阶宽高比不超过规定限值的方法来使基础获得较大的抗弯刚度，防止基础发生弯曲破坏。 （2）扩展基础 即柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础。这些基础的抗弯和抗剪性能好，不受台阶宽高比的限制，适宜于需要“宽基浅埋”的情况。,（3）柱下条形基础 主要由于框架结构，也可用于排架结构。可将同一柱列的柱下基础连通成条形，也可采用柱下十字交叉条形基础，这样可以增强基础整体刚度，使基础具有良好的调整不均匀沉降的能力。 （4）筏形基础 是将整个基础底板连成一个整体的基础。可扩大基底面积，增强基础的整体刚度，较好地调整基础各部分之间的不均匀沉降。可做成平板式和梁板式。 筏形基础可用于框架、框剪、剪力墙结构，还广泛用于砌体结构