基礎(chǔ)工程課件教學資料

1、基礎(chǔ)工程課件 本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 淺基礎(chǔ)類型、基礎(chǔ)埋深的確定、地基承載力確定、基底尺寸確定、減輕不均勻沉降的措施 要求要求 1、掌握基礎(chǔ)設(shè)計原則 2、無筋擴展基礎(chǔ)設(shè)計及擴展基礎(chǔ)設(shè)計方法 3、基礎(chǔ)埋深及地基承載力確定 4、減輕不均勻沉降危害的措施建筑物的型式與功能上部結(jié)構(gòu)荷載資料場地勘察與室內(nèi)試驗資料場地施工技術(shù)條件基礎(chǔ)型式方案比較擬定基礎(chǔ)型式及平面布置確定基礎(chǔ)埋深必要時的驗算（軟弱下臥層強度、變形穩(wěn)定、抗滑驗算等）確定地基承載力確定基底平面尺寸計算地基承受荷載基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計（基礎(chǔ)剖面尺寸、配筋）編制施工說明、繪施工圖計算地基凈反力不滿足設(shè)設(shè)計計步步驟驟基底壓力基底壓力附加應(yīng)力附加應(yīng)力地基沉

2、降變形地基沉降變形基底反力基底反力基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的外荷載基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的外荷載上部結(jié)構(gòu)的自重及各上部結(jié)構(gòu)的自重及各種荷載都是通過基礎(chǔ)種荷載都是通過基礎(chǔ)傳到地基中的。傳到地基中的。上部結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)基礎(chǔ)地基地基建筑物設(shè)計建筑物設(shè)計2.1.2淺基礎(chǔ)設(shè)計方法淺基礎(chǔ)設(shè)計方法 常規(guī)設(shè)計法常規(guī)設(shè)計法將地基、基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)三者分離，分別對三者進行計算。 優(yōu)缺點：計算簡單（不考慮三者共同作用）；滿足靜力平衡條件；忽略三者受荷后變形的連續(xù)性；不經(jīng)濟、不合理。 適用條件：沉降較小或較均勻；基礎(chǔ)剛度大。1.地基基礎(chǔ)設(shè)計等級地基基礎(chǔ)設(shè)計等級 設(shè)計等級分為甲、乙、丙甲、乙、丙三個等級； 設(shè)計等級劃分原則： 1）地基復(fù)雜程度 2）

3、建筑物規(guī)模和功能特征 3）由于地基問題可能造成建筑物破壞或影響建筑物正常使用的程度。2.1.3 地基基礎(chǔ)設(shè)計原則地基基礎(chǔ)設(shè)計原則地基基礎(chǔ)設(shè)計等級地基基礎(chǔ)設(shè)計等級 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范GB50007-2002 2. 地基計算的要求地基計算的要求 地基計算內(nèi)容地基計算內(nèi)容 建筑物類型建筑物類型 地基承載力計算所有建筑物（甲、乙、丙級） 地基變形計算設(shè)計等級為甲、乙及部分丙級建筑物 地基穩(wěn)定性計算經(jīng)常受水平荷載的高層建筑物；高聳結(jié)構(gòu)、擋土墻；建造在斜坡上或邊坡附近的建筑物或構(gòu)筑物；基坑工程 抗浮驗算當?shù)叵滤癫剌^淺，建筑物地下室或地下構(gòu)筑物存在上浮問題3.荷載取值的規(guī)定荷載取值的

4、規(guī)定 荷載取值原則遵循以概率理論為指導的極限狀態(tài)極限狀態(tài)設(shè)計方法設(shè)計方法 該原則特點： （1）建立結(jié)構(gòu)可靠度與結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)方程； （2）充分考慮各有關(guān)影響因素的客觀差異性； （3）設(shè)計計算工作量大，地基基礎(chǔ)設(shè)計有些參數(shù)因統(tǒng)計資料不足，很大程度憑經(jīng)驗確定。 正常使用極限狀態(tài)對于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定值，如影響建筑物正常使用或外觀的地基變形 承載能力極限狀態(tài)對于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載大變形，如地基失穩(wěn)而破壞。02地基基礎(chǔ)規(guī)范的設(shè)計原則從已有的大量地基事故分析，絕大多數(shù)事故都由地基變形過大且從已有的大量地基事故分析，絕大多數(shù)事故都由地基變形過大且不均勻所造成。

5、不均勻所造成。土為大變形材料，荷載增加，變形增加，承載力也隨之增大，很土為大變形材料，荷載增加，變形增加，承載力也隨之增大，很難界定難界定“極限值極限值”。地基承載力還有潛力時，變形已超限。地基承載力還有潛力時，變形已超限。地基設(shè)計：地基設(shè)計：采用正常使用極限狀態(tài)，所選定的地基采用正常使用極限狀態(tài)，所選定的地基承載力是一種允許承載力（承載力特征值）承載力是一種允許承載力（承載力特征值）, ,相應(yīng)的相應(yīng)的荷載組合采用標準組合。荷載組合采用標準組合。 按變形設(shè)計的原則按變形設(shè)計的原則! ! 承載力極限狀態(tài)承載力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)基本組合基本組合簡化基本組合簡化基本組合標準組合

6、標準組合準永久組合準永久組合 計算內(nèi)容計算內(nèi)容 荷載效應(yīng)最不利組合荷載效應(yīng)最不利組合相應(yīng)的抗力及限相應(yīng)的抗力及限值值按地基承載力確定基底面積及基礎(chǔ)埋深正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的標準組合標準組合地基承載力特征值fa計算地基變形正常使用極限狀態(tài)下荷在效應(yīng)的準永久值組合準永久值組合(不計入風荷載和地震作用）不計入風荷載和地震作用）地基變形允許值 S計算擋土墻土壓力、地基和斜坡的穩(wěn)定、滑坡推力承載力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基基本組合本組合，但分項系數(shù)均為分項系數(shù)均為1；確定基礎(chǔ)高度、支擋結(jié)構(gòu)截面；計算基礎(chǔ)或支擋結(jié)構(gòu)內(nèi)力；確定配筋或驗算材料強度承載力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基基本組合本組合，采用相應(yīng)的分項系數(shù)

7、；相應(yīng)的分項系數(shù)；驗算基礎(chǔ)裂縫寬度正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的標準組合標準組合永久荷載效應(yīng)控制的基本組合值取標準組合值的1.35倍S=1.35SK按按組成基礎(chǔ)的材料分類組成基礎(chǔ)的材料分類 磚基礎(chǔ); 毛石基礎(chǔ); 混凝土基礎(chǔ); 毛石混凝土基礎(chǔ); 灰土基礎(chǔ); 三合土基礎(chǔ); 鋼筋混凝土基礎(chǔ)。 其中磚基礎(chǔ)，毛石基礎(chǔ)，混凝土基礎(chǔ)，毛石混凝土基礎(chǔ)，灰土基礎(chǔ)，三合土基礎(chǔ)，都只適合于建造無筋擴展基礎(chǔ)。鋼筋混凝土基礎(chǔ)適合擴展基礎(chǔ)等更多的型式。2.2 淺基礎(chǔ)的類型按基礎(chǔ)外形和按基礎(chǔ)外形和結(jié)構(gòu)型式分類結(jié)構(gòu)型式分類 按基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和受力特點分類（規(guī)范分類法按基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和受力特點分類（規(guī)范分類法）按基礎(chǔ)外形和按基礎(chǔ)外形和結(jié)構(gòu)型

8、式分類結(jié)構(gòu)型式分類 單獨基礎(chǔ)（獨立基礎(chǔ)）柱下單獨基礎(chǔ)（柱基礎(chǔ) 的最經(jīng)濟型式：有無筋和配筋兩種） 條形基礎(chǔ) 墻下條形基礎(chǔ)（墻基礎(chǔ)的最經(jīng)濟型式： 有無筋和配筋兩種，設(shè)于磚墻或剪力墻下）柱下條形基礎(chǔ) (鋼筋混凝土基礎(chǔ))十字交叉條形基礎(chǔ)(鋼筋混凝土基礎(chǔ)) 筏板基礎(chǔ)(鋼筋混凝土基礎(chǔ))箱形基礎(chǔ)(鋼筋混凝土基礎(chǔ))1.無筋擴展基礎(chǔ)(剛性基礎(chǔ)） 特點：特點：（1）磚、石、灰土、素混凝土等材料抗拉強度很低（2）有基礎(chǔ)臺階寬高比(剛性角)要求適用條件適用條件：多層民用建筑和輕型廠房按基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和受力特點分類（規(guī)范分類法按基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和受力特點分類（規(guī)范分類法）柱下單獨基礎(chǔ)墻下條形基礎(chǔ)2.擴展基礎(chǔ)(柔性基礎(chǔ))特點（特點（1

9、）鋼筋混凝土材料 （2）要滿足抗彎、抗剪和抗沖切等結(jié)構(gòu)要求適用條件適用條件：寬基淺埋F支模板支模板2mx2m2mx2m某工程柱下獨立基礎(chǔ)某工程柱下獨立基礎(chǔ)矩形聯(lián)合基礎(chǔ)梯形聯(lián)合基礎(chǔ)連梁式聯(lián)合基礎(chǔ) 特點特點： 調(diào)整相鄰兩柱沉降差、防止兩柱相向傾斜 適用條件適用條件： 兩柱設(shè)立獨立基礎(chǔ)時，其中一柱受限；兩柱間距較小而基底面積不足或荷載偏心過大等。3.3.聯(lián)合基礎(chǔ)聯(lián)合基礎(chǔ)4.4.柱下條形基礎(chǔ)柱下條形基礎(chǔ) （1）單向條形基礎(chǔ)：在同一軸線（或同一方向）上若干個單獨基礎(chǔ)聯(lián)合組成的長條形連續(xù)基礎(chǔ)。（2）十字交叉條形基礎(chǔ)：在柱網(wǎng)下縱橫兩個方向用條形基礎(chǔ)連接組合而成。特點：抗彎剛度大，具有調(diào)整不均勻沉降的能力。適

10、用條件：地基較軟，分布不均；基底面積受相鄰建筑物或設(shè)備基礎(chǔ)的限制無法擴展時；柱荷載差異大，以致基底面積擴大使其彼此接近或相碰時。 某工程柱下條形基礎(chǔ)某工程柱下條形基礎(chǔ)5.5.筏形基礎(chǔ)筏形基礎(chǔ) 筏形基礎(chǔ)是指在建筑物的所有柱墻下面用鋼筋混凝土做一塊連續(xù)的整片基礎(chǔ)，也稱筏板基礎(chǔ)，俗稱“滿堂紅基礎(chǔ)”。平板式 梁板式特點特點：基底面積大。整體性好，調(diào)整不均勻沉降能力強，抗震性好適用條件適用條件：“硬殼層持力層，較均勻軟弱地基上6層及其以下承重橫墻密集的民用建筑。某工程現(xiàn)場筏板基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)某工程現(xiàn)場筏板基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)6.6.箱形基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ) 箱形基礎(chǔ)是筏形基礎(chǔ)的進一步發(fā)展，它是由頂板、若干縱橫墻和底板所組成的整

11、體結(jié)構(gòu)，如同一只埋在土中的剛性密閉的箱子。特點：特點：顯著減少基底壓力，降低基礎(chǔ)沉降，抗震性能好 鋼筋水泥用量較大，工期長，造價高，基坑施工及護壁， 對周圍環(huán)境影響適用條件適用條件：高層建筑7.特種基礎(chǔ)特種基礎(chǔ)(1) 殼體基礎(chǔ)殼體基礎(chǔ) 由正圓錐形及其組織形式構(gòu)成的殼體基礎(chǔ)，一般用于筒形的獨立構(gòu)筑物（如煙囪、水塔、料倉、中小型高爐等）的基礎(chǔ)。(2)巖層錨桿基礎(chǔ)巖層錨桿基礎(chǔ) 巖層錨桿基礎(chǔ)適用于直接建在基巖上的柱基，以及承受拉力或水平力較大的建筑物、構(gòu)筑物基礎(chǔ)。 殼體基礎(chǔ)巖層錨桿基礎(chǔ) 常見淺基礎(chǔ)特點總結(jié)常見淺基礎(chǔ)特點總結(jié)單獨基礎(chǔ) 條形基礎(chǔ) 筏形和箱形基礎(chǔ)基底面積越來越大基底面積越來越大、對上部結(jié)構(gòu)荷

12、載的擴散作用越來越強、對上部結(jié)構(gòu)荷載的擴散作用越來越強 在相同的上部結(jié)構(gòu)荷載作用下，在相同的上部結(jié)構(gòu)荷載作用下，基底壓力和基底附加壓力越來越小，基底壓力和基底附加壓力越來越小，剛度越來越大，可以適應(yīng)更軟弱的地基，可以減小地基的沉降變形剛度越來越大，可以適應(yīng)更軟弱的地基，可以減小地基的沉降變形 在相同的地基條件下，可以承受更大的上部結(jié)構(gòu)荷載作用在相同的地基條件下，可以承受更大的上部結(jié)構(gòu)荷載作用 設(shè)計計算方法越來越復(fù)雜，一般情況下工程造價越來越高設(shè)計計算方法越來越復(fù)雜，一般情況下工程造價越來越高 2.3 基礎(chǔ)埋置深度的選擇基礎(chǔ)埋置深度的選擇持力層選擇持力層選擇1.基礎(chǔ)埋深的概念基礎(chǔ)埋深的概念 基礎(chǔ)

13、埋置深度是指基礎(chǔ)底面至設(shè)計地面的距離。 2.確定基礎(chǔ)埋深的意義 ：選擇了基礎(chǔ)埋置深度就選擇了地基持力層，反之亦然。 3.確定基礎(chǔ)埋深的原則：1)在滿足地基穩(wěn)定和變形要求的前提下，基礎(chǔ)盡量淺埋 2)當上層土強度大于下層土時，宜采用上層為持力層。 3)高層建筑應(yīng)有足夠的埋深來保持其穩(wěn)定性。 4)除巖石地基外，基礎(chǔ)埋深不宜小于0.5m。基礎(chǔ)埋深和尺寸基礎(chǔ)埋深和尺寸4.4.基礎(chǔ)埋深基礎(chǔ)埋深基本要求基本要求：1) 1) D大于大于50cm：表土擾動，植物，凍融，沖蝕：表土擾動，植物，凍融，沖蝕2)基礎(chǔ)頂面距離表土大于基礎(chǔ)頂面距離表土大于10cm：保護作用：保護作用3)橋基要求在沖刷深度以下橋基要求在沖刷

14、深度以下d大于大于10cm5.基礎(chǔ)埋深d的取值 1）一般至室外標高算起； 2）在填方整平地區(qū)，可至填土地面標高算起。 3）對于地下室，如采用箱形或筏形基礎(chǔ)時，至室外標 高算起；當采用獨立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)時，應(yīng)從室內(nèi)地 面標高算起。2.3.1建筑結(jié)構(gòu)條件與場地環(huán)境條件建筑結(jié)構(gòu)條件與場地環(huán)境條件(一一)考慮建筑物地下空間的使用功能要求考慮建筑物地下空間的使用功能要求基礎(chǔ)埋深的影響因素基礎(chǔ)埋深的影響因素2、電梯緩沖坑：自地面向下至少1.4m1 1、有地下室或半地下室的建筑，其埋深必須結(jié)合地下部分設(shè)計標高選定。地下管道應(yīng)在基底以上，便于維修。F(二二)考慮建筑物的高度和荷載大小的影響考慮建筑物的高度和荷

15、載大小的影響承載力變形高層建筑基礎(chǔ)筏形基礎(chǔ)和箱形基礎(chǔ)1/151/181/20樁箱或樁筏基礎(chǔ)（不計樁長）（不計樁長）輸電塔基礎(chǔ) 要求較大的埋深 提供足夠的抗拔阻力 以上規(guī)定不包括巖石地基，巖石地基上的高層以上規(guī)定不包括巖石地基，巖石地基上的高層主要考慮抗滑要求主要考慮抗滑要求(三三)考慮相鄰建筑物的影響考慮相鄰建筑物的影響1.新建筑物基礎(chǔ)埋深不宜大于不宜大于原有建筑物基礎(chǔ)。2.當埋深大于原有建筑物基礎(chǔ)時，兩基礎(chǔ)間應(yīng)保持一定凈距3.否則要求支護并且嚴格限制支護的水平位移分段施工，設(shè)置臨時加固支撐、打板樁、地下連續(xù)墻等施工措施，或加固原有建筑物地基。( (四四) )基礎(chǔ)埋深不同時基礎(chǔ)埋深不同時(1)

16、主樓與裙房 高度不同,分期施工設(shè)置后澆帶(2)臺階式相連 重要設(shè)備的基礎(chǔ)需加大埋深 地下室與非地下室交界處的基礎(chǔ) 山坡上的房屋L/ H=12三三 基礎(chǔ)埋深和尺基礎(chǔ)埋深和尺寸寸臺北國際金融中心臺北國際金融中心只有低層房屋可用,否則處理盡量淺埋若h1太小就為IIh14 m 樁基或處理好土好土軟土軟土( (很深很深) )好土好土軟土軟土軟土軟土好土好土 I II III IVh1 基礎(chǔ)埋深和尺寸基礎(chǔ)埋深和尺寸h1基礎(chǔ)條件由其它條件確定時，盡可能淺埋2.3.2工程地質(zhì)條件工程地質(zhì)條件1)根據(jù)荷載的大小和性質(zhì)給基礎(chǔ)選擇可靠的持力層根據(jù)荷載的大小和性質(zhì)給基礎(chǔ)選擇可靠的持力層2.3.2工程地質(zhì)條件工程地質(zhì)條

17、件2)置于邊坡上的基礎(chǔ)置于邊坡上的基礎(chǔ)tan)(abd=3.5 條形基礎(chǔ) =2.5 矩形基礎(chǔ) 2.3.3水文地質(zhì)條件水文地質(zhì)條件地下水的埋藏條件地下水的埋藏條件1) 盡量考慮將基礎(chǔ)置于地下水位以上。2) 埋在地下水位以下時，考慮:基坑排水、坑壁圍護、保護地基土不受擾動出現(xiàn)涌土、流砂的可能性；地下室防滲；輕型結(jié)構(gòu)物 上浮托力；地下水浮托力 基礎(chǔ)底板的內(nèi)力 3) 承壓含水層的地基，控制基坑開挖深度，防止基坑隆起開裂向下的土壓力 00h向上的承壓水壓力 whkhhw00)/()2122110zzzz（k一般取0.70.9。 2.3.4地基凍融條件地基凍融條件 季節(jié)性凍土：是冬季凍結(jié)、天暖解凍，每年凍

18、融交替一次的土層，在我國北方地區(qū)分布廣泛。多年性凍土：指連續(xù)保持凍結(jié)狀態(tài)三年以上的土層，其性質(zhì)較復(fù)雜，屬特殊土地基，另見專著。 1.凍土分類凍土分類凍脹：凍脹：凍脹力，地面隆起 融陷融陷：強度降低，建筑物下陷建筑物開裂損壞不均勻沉降凍深毛細區(qū)毛細區(qū)地下水地下水凍結(jié)區(qū)凍結(jié)區(qū)2.2.凍脹機理凍脹機理毛細水毛細水土顆粒土顆粒結(jié)合水結(jié)合水冰冰水變成冰的體脹水變成冰的體脹自由水凍結(jié)溫度自由水凍結(jié)溫度0oc，結(jié)合水凍結(jié)溫度，結(jié)合水凍結(jié)溫度-0.5-30oc基礎(chǔ)埋深和尺寸基礎(chǔ)埋深和尺寸吸引毛細水吸引毛細水自由水自由水+ +外層外層( (弱弱) )結(jié)合水凍結(jié)結(jié)合水凍結(jié), ,形成冰針形成冰針, ,冰透鏡冰透鏡結(jié)

19、合水膜變薄結(jié)合水膜變薄, ,離子濃度加大離子濃度加大, ,吸力增加吸力增加吸引地下水吸引地下水 粗粒土：無凍脹粗粒土：無凍脹 堅硬粘性土：凍脹微弱堅硬粘性土：凍脹微弱 粉土：凍脹最嚴重粉土：凍脹最嚴重 基礎(chǔ)埋深和尺寸基礎(chǔ)埋深和尺寸3.3.影響凍脹的因素：影響凍脹的因素： 土性(土的粒徑大小土的粒徑大小) )，含水量的多少，地下水位高低4.凍脹性劃分凍脹性劃分：建筑地基規(guī)范根據(jù)凍土層的平均凍脹率的大小，將地基土劃分為不凍脹、弱凍脹、凍脹、強凍脹和特強凍脹不凍脹、弱凍脹、凍脹、強凍脹和特強凍脹五類。注：注：凍脹區(qū)的基礎(chǔ)，應(yīng)保證有足夠的埋深，使基底達到或基本達到凍脹影響深度以下，從而避免凍害。 5、

20、凍脹土中基礎(chǔ)埋深的要求凍脹土中基礎(chǔ)埋深的要求 dmin zd hmax Zd 設(shè)計凍深； Z0 標準凍深； hmax允許殘留凍土最大厚度ZdZ0dmin室內(nèi)地面hmax2.4 2.4 地基承載力地基承載力 地基承受荷載的能力地基承受荷載的能力 為了滿足地基強度和穩(wěn)定性的要求，設(shè)計時必須控制基礎(chǔ)底面最大壓力不得大于某一界限值，這一界限值稱為地基承載力 。2.4.12.4.1地基承載力的概念及設(shè)計理論地基承載力的概念及設(shè)計理論1.1.地基承載力的概念地基承載力的概念 地基承載力特征值地基承載力特征值fa：指由載荷試驗測定的地基土壓力變形曲線線性變形段內(nèi)線性變形段內(nèi)規(guī)定的變變形形所對應(yīng)的壓力值壓力值

21、。 sp spcr pufasa p地基承載力特征值特點：地基承載力特征值特點：1.地基承載力特征值實質(zhì)就是容許承載力容許承載力2.按正常使用正常使用 極限狀態(tài)極限狀態(tài)原則確定3.以地基的變形地基的變形作為控制標準 afp Kppu/RS 0重要性系數(shù)分項系數(shù)kSS分項系數(shù)1）容許承載力理論2）極限承載力理論安全系數(shù)法3）極限承載力理論分項系數(shù)法RkRR/2.2.地地基基承承載載力力設(shè)設(shè)計計理理論論1) 容許承載力理論 承載力：塑性區(qū)開展范圍：Pcr，P1/4，s/b=0.01-0.02（載荷試驗）、計算公式 荷載：標準值（組合）F塑性區(qū)容許承載力容許承載力:確保地基不發(fā)生剪切破壞而失穩(wěn)，同時

22、又保證建筑物的沉降不超過允許值的最大荷載。1)容許承載力理論 在載荷試驗中可以由其比例界限確定； 按一定沉降比人為規(guī)定，例如s/b0.002 在理論計算中可以由塑性區(qū)發(fā)展理論中的臨塑荷載pcrp1/4、 p1/3確定。 按容許承載力理論確定的承載力，其沉降一般也會滿足要求，常常不需進行沉降驗算。 在這種設(shè)計中，工程的安全性和可靠性是無定量的概念。因而是一種經(jīng)驗的設(shè)計方法。 其設(shè)計荷載可取為標準值或標準組合。2)極限承載力理論安全系數(shù)法 承載力：極限承載力理論公式、平板載荷試驗極限值/安全系數(shù)（23） 荷載：采用標準值（組合） 在這一理論方法中，其安全程度用單一的安全系數(shù)K表示，但這一安全系數(shù)反

23、映多大的失事概率是不得而知的。Kppu/對于地基承載力問題，單一安全系數(shù)法的一般表達式為：3) 極限承載力理論分項系數(shù) 承載力： 采用標準值除以承載力分項系數(shù) 荷載： 荷載效應(yīng)組合的代表值分項系數(shù) 設(shè)計值S（基本組合）kSSRkRR/RS 0 基于可靠度理論的分項系數(shù)設(shè)計方法也是一種極限狀態(tài)設(shè)計方法。 由于工程中的荷載和抗力都是隨機變量，有多少可能使荷載大于抗力而失事是一個隨機事件。 破壞的概率（可能性）決定于兩個隨機變量的均值（眾值，中值及某個分位值）及其分布。 3)極限承載力理論分項系數(shù)R ，SR，Sf(S)f(R)RSRS巖土工程的不確定性 土層剖面與邊界的不確定性 現(xiàn)場與實驗室?guī)r土指標

24、的不確定性 現(xiàn)場應(yīng)力與孔隙水壓力的不確定性 外加荷載及其分布的不確定性 計算理論和方法的不確定性 應(yīng)力變形的機理不清楚?？煽慷仍O(shè)計：有待于科技發(fā)展和資料的積累2.4.2地基承載力特征值確定的方法地基承載力特征值確定的方法 按土的抗剪強度指標以理論公式計算按土的抗剪強度指標以理論公式計算 載荷試驗載荷試驗 按規(guī)范提供的承載力表確定（地方規(guī)范）按規(guī)范提供的承載力表確定（地方規(guī)范） 經(jīng)驗方法經(jīng)驗方法 1）理論公式P20 fa=Mb b+Md md+Mcck Kpfua注：注：以 p1/4=NB /2+Nq d+Ncc為理論依據(jù)1、按土的抗剪強度指標確定、按土的抗剪強度指標確定2）規(guī)范推薦的公式k24

25、時，Mb實際比理論大3）公式運用的注意問題公式運用的注意問題 （1） 取值（2） 對b的限制。（3）應(yīng)進行地基變形驗算。dm2.載荷試驗法載荷試驗法 載荷板的測試范圍：在現(xiàn)場通過0.250.50m2的載荷板對擾動較少的地基土體直接施荷，所測得的成果一般能反映相當于12倍荷載板寬度的深度以內(nèi)土體的平均性質(zhì)。 規(guī)范要求:對地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級甲級的建筑物采用載荷試驗、理論公式計算及其他原位試驗等方法綜合確定。千斤頂千斤頂荷載板荷載板 載荷板試驗的主要優(yōu)缺點： 載荷試驗可靠性高； 費時、耗資；試驗只能反映淺層地基的承載力。 圖 載荷板與實際基礎(chǔ)對地基的影響深度比較 (a)載荷試驗 (b)實際基礎(chǔ)

26、確定地基承載力特征值確定地基承載力特征值(一) p-s曲線“陡降型”取值主要由地基強度控制（二）p-s曲線“緩變型” 取值主要由地基允許變形控制常出現(xiàn)于低壓縮性土常出現(xiàn)于中、高壓縮性土 akif(一)p-s曲線“陡降型” 取圖中的比例界限荷載作為承載力特征值akf對于少數(shù)呈對于少數(shù)呈“脆性脆性”破壞的土，破壞的土，P Pb b與極限載荷很接近，與極限載荷很接近，當當P Pu u2P2Pb b時，取時，取P Pu u/2/2作為承載力特征值。作為承載力特征值。（二）p-s曲線“緩變型” 當壓板面積為0.250.50m2時，規(guī)定取s/b=0.010.015所對應(yīng)的荷載作為承載力特征值 ，但其值不應(yīng)

27、大于最大加載量的一半。akf確定地基承載力特征值確定地基承載力特征值 同一層土，應(yīng)選擇三個以上試驗點，得到 則 取akakakakakakffffff3 . 0minmax321akfakakff（一）根據(jù)現(xiàn)場載荷試驗確定 巖巖石石地地基基承承載載力力特特征征值值af (二) 根據(jù)室內(nèi)飽和單軸抗壓強度試驗計算確定 rkraff其其他他原原位位測測試試地地基基承承載載力力特特征征值值akf 靜力觸探；動力觸探；標準貫入試驗等當?shù)鼗A(chǔ)設(shè)計等級為甲級和乙級時，應(yīng)結(jié)合室內(nèi)試驗成果綜合分析，不宜單獨應(yīng)用。 地基承載力的修正計算地基承載力的修正計算 考慮增加基礎(chǔ)寬度和埋置深度時，地基承載力也將隨之提高，

28、所以，應(yīng)將地基承載力對不同的基礎(chǔ)寬度和埋置深度進行修正，才能供設(shè)計使用。修正原因 :修正公式)5 . 0()3(dbffmdbaka af修正后的地基承載力特征值（kPa） ； akf地基承載力特征值（kPa） ； b基礎(chǔ)底面寬度（m）；b取值范圍36 md基礎(chǔ)埋置深度（m）； akf和af的區(qū)別 af地基承載力特征值： 由理論公式法、巖石地基的現(xiàn)場和室內(nèi)試驗法直接取得。 akf未經(jīng)深寬修正的地基承載力特征值： 由土質(zhì)地基的現(xiàn)場載荷試驗和靜力觸探、動力觸探、標準貫入試驗 等原位測試法取得，經(jīng)深寬修正后方得到af。 2.4.3地基變形驗算地基變形驗算 地基變形驗算目的地基變形驗算目的保證建筑物安

29、全、正常使用和外觀。 變形驗算的要求變形驗算的要求：建筑物的地基特征變形計算值，不應(yīng)大于地基特征變形允許值，即 地基特征變形計算值 變形特征允許值。 注： 傳至基礎(chǔ)上的荷載應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的準永久組合準永久組合（不應(yīng)計入風荷載和地震作用）。沉降量沉降差傾斜局部傾斜地基變形特征：地基變形特征：對各種建筑物產(chǎn)生危害的不利沉降形式。對各種建筑物產(chǎn)生危害的不利沉降形式。地基變形特征地基變形特征的四種類型的四種類型(1)沉降量沉降量指基礎(chǔ)某點的沉降值。 控制對象：控制對象：對于單層排架結(jié)構(gòu)，體型簡單的高層建筑基礎(chǔ)，高聳結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的沉降量應(yīng)注意驗算。(2)沉降差沉降差 一般指相鄰柱基中點的沉降

30、量之差。 控制對象：控制對象：是不均勻沉降的一種，框架結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)這種情況的破壞。（3）傾斜）傾斜 指基礎(chǔ)傾斜方向兩端點的沉降差與其距離的比值。 控制對象：控制對象：高聳結(jié)構(gòu)、長高比很小的高層建筑（4）局部傾斜）局部傾斜 指砌體承重結(jié)構(gòu)沿縱向610m內(nèi)基礎(chǔ)兩點的沉降差與其距離的比值。 控制對象：控制對象：一般砌體承重結(jié)構(gòu)房屋的長高比不太大，易出現(xiàn)這種不均勻沉降。它是砌體承重結(jié)構(gòu)的主要變形特征。 變形驗算的規(guī)定變形驗算的規(guī)定 1、根據(jù)建筑物的情況，按表2-6進行相應(yīng)的驗算。 2、對于重要的或體型復(fù)雜的、或?qū)Σ痪鶆虺两涤袊栏褚蟮慕ㄖ?，?yīng)作變形觀測。 3、必要時，需預(yù)估建筑物施工期間和使用期間地

31、基的變形值，以便預(yù)留建筑物有關(guān)部位之間的凈空，選擇連接方法和施工順序。2.5 基礎(chǔ)底面尺寸的確定基礎(chǔ)底面尺寸的確定基本原則基本原則: :所有建筑物的地基計算均應(yīng)滿足承載力要求所有建筑物的地基計算均應(yīng)滿足承載力要求基本條件基本條件:基底壓力的標準值標準值不大于承載力的特征值特征值 pk faakfp2 . 1max2.5.1按地基持力層的承載力計算基底尺寸按地基持力層的承載力計算基底尺寸1、中心荷載作用下的基礎(chǔ)、中心荷載作用下的基礎(chǔ) 要求要求 pk faaGkfAdAF/ )(dfFAGak中心荷載作用下的基礎(chǔ) kF相應(yīng)于荷載效應(yīng)標準組合時， 上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向力值（kN） ； G基礎(chǔ)及

32、回填土的平均重度，一般取 20kN/mm3， 地下水位以下取 10kN/mm3； d基礎(chǔ)平均埋深（m） 。 dfFAGak例1 例圖7.2解: 1.確定基礎(chǔ)埋深: 為了便于施工，基礎(chǔ)宜建在地下水位以上，故選擇粘土層作為持力層，初步選擇基礎(chǔ)埋深d=1m。2.對持力層土進行深度修正:埋深范圍內(nèi)土的加權(quán)平均重度： 3/7 .170 . 12 . 05 .188 . 05 .17mkNm持力層土的承載力特征值 kPafa9 .178)5 . 00 . 1 (0 . 17 .17170 3.取1m長的條基作計算單元基礎(chǔ)寬度 mmdfFbGak0 . 323. 10 . 1209 .178195取該承重墻

33、下條形基礎(chǔ)寬度b1.25m。4.驗算: KPabdbFAGFGkkk17625. 125. 1120195KPafa9 .178 滿足要求。2 2、偏心荷載作用下的基礎(chǔ)、偏心荷載作用下的基礎(chǔ) 偏心荷載作用下的maxkp、minkp計算公式： )61 (minmaxleblGFWMAGFppkkkkkkkk單向偏心荷載作用下的基礎(chǔ)afp2 . 1max要求要求 pk fa ae3ae不對稱布置不對稱布置由于基底與土之間不能傳遞拉應(yīng)力，基底壓力重新分布如圖。 要求3a 0.75l 即脫開面積小于25%四四 基礎(chǔ)的驗算基礎(chǔ)的驗算baGFpkkk3)(2max 不滿足時： 1） 增加A 2）增加l,

34、減少b, A不變 3）基礎(chǔ)不對稱布置抗震設(shè)計抗震設(shè)計: :高寬比大高寬比大于于4 4的高層建筑的高層建筑, ,不不宜有拉應(yīng)力宜有拉應(yīng)力; ;其它建其它建筑脫開面積不應(yīng)超筑脫開面積不應(yīng)超過過15%15%。計算偏心荷載作用下的基礎(chǔ)底面尺寸逐次漸近試算法 （1）先僅考慮中心荷載，對地基承載力僅進行深度修正，并按中心荷載作用下的公式（2-18），計算基礎(chǔ)底面積A0; （2）考慮偏心影響，加大A0。一般按經(jīng)驗可根據(jù)偏心距的大小增大10%40%，使A（1.11.4）A0 。對矩形底面的基礎(chǔ)，按A初步選擇相應(yīng)的基礎(chǔ)底面長度l和寬度b，一般：l/b1.22.0； （3）計算偏心荷載作用下的pkmax、pkmi

35、n，并對地基承載力進行深寬修正，再驗算是否滿足公式（2.16）和（2.21）的要求；如果不適合（太小或過大），可調(diào)整基礎(chǔ)底面長度l和寬度b，再驗算；如此反復(fù)一、二次，便能定出合適的基礎(chǔ)底面尺寸。 注意：基底壓力pkmax、pkmin相差過大則容易引起基礎(chǔ) 傾斜，高、中壓縮性地基土上的基礎(chǔ) ke不宜大于6/ l 低壓縮性地基土上的基礎(chǔ)(短暫作用） ke不宜大于4/ l 2.5.2軟弱下臥層驗算軟弱下臥層驗算 軟弱下臥層軟弱下臥層是指在基礎(chǔ)持力層以下，成層地基的受力范圍以內(nèi)，承載力明顯低于持力層的高壓縮性土層。 F p-pc0dzpc0pcz軟土軟土Es1Es2基礎(chǔ)的驗算基礎(chǔ)的驗算2、驗算要求、驗

36、算要求azczzfpp其埋深應(yīng)取從地面到軟弱下臥層頂面的距離。 傳遞到軟弱下臥層頂面處的附加應(yīng)力與土的自重應(yīng)力之和傳遞到軟弱下臥層頂面處的附加應(yīng)力與土的自重應(yīng)力之和不超過下臥層的承載力不超過下臥層的承載力 3、附加應(yīng)力按簡化的、附加應(yīng)力按簡化的“壓力擴散角法壓力擴散角法” 根據(jù)基底處總附加應(yīng)力等于擴散后面積上的總應(yīng)力求出，則軟弱下臥層頂面處附加應(yīng)力軟弱下臥層頂面處附加應(yīng)力=基底處總附加壓力基底處總附加壓力/ 擴散后面積擴散后面積矩形基礎(chǔ)矩形基礎(chǔ) )tan2)(tan2()(zbzldplbpmkz條形基礎(chǔ)條形基礎(chǔ) tan2)(zbdpbpmkz注意注意:擴散角 與Es1/ Es2及z/b有關(guān)

37、持力層太薄，不起作用4、軟弱下臥層強度不足應(yīng)采取的措施、軟弱下臥層強度不足應(yīng)采取的措施 1）增大基礎(chǔ)底面積； 2）減小基礎(chǔ)埋深；3）對軟弱下臥層進行地基處理，用人工方法提高其承載力；4）變換地基持力層，或采用深基礎(chǔ)避開軟弱下臥層【例2】 解：解： 條形基礎(chǔ)條形基礎(chǔ) 水下土的有效重度 320 1010/satwkN m軟弱下臥層頂面處土的自重應(yīng)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軟弱下臥層頂面處的附加應(yīng)力值 2()2.17 (169.31 18 1)67

38、.82/2 tan2.172 3 tan24kczb pppkN mbz 軟弱下臥層頂面以上土的加權(quán)平均重度 318 3(20 10) 116/3 1mkN m 2/119)5 . 031 (160 . 163)5 . 0(mKNzdffmdakaz2267.8264131.82/119/zczazppkN mfkN m不滿足要求?？紤]增大基底面積。設(shè)條形基礎(chǔ)寬3.37m，由題意，加大基底面積后，持力層承載力也肯定滿足要求，不用再驗算。這時，基底壓力： 2/14.11612037. 3324mKNAGFpkkK重新驗算軟弱下臥層承載力： /3/3.370.890.50z b 12/6/1.54

39、ssEE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滿足要求。方形基礎(chǔ)方形基礎(chǔ) 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)

40、5 . 0(mKNzdffmdakaz2245.764109.7/119/zczazppkN mfkN m滿足要求。2.5.4地基穩(wěn)定性驗算地基穩(wěn)定性驗算 承受水平荷載的高聳、高層建筑物、邊坡上的建筑物承受水平荷載的高聳、高層建筑物、邊坡上的建筑物 1、在水平和豎向荷載共同作用下，基礎(chǔ)和深層土層一起發(fā)生整體滑動時，采用圓弧滑動面法進行驗算。 2、滿足下式條件的邊坡上建筑物，可不進行驗算；若不滿足，則進行土坡穩(wěn)定性驗算。tan)(abd=3.5 條形基礎(chǔ) =2.5 矩形基礎(chǔ) 2 . 1/SRMMK擴展基礎(chǔ)破壞形式擴展基礎(chǔ)破壞形式剪切沖切彎曲四四 基礎(chǔ)的驗算基礎(chǔ)的驗算2.6擴展基礎(chǔ)設(shè)計擴展基礎(chǔ)設(shè)計

41、一、無筋擴展基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)計算一、無筋擴展基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)計算受力特點：脆性材料（抗拉、抗剪差）；必須控制基礎(chǔ)內(nèi)拉應(yīng)力和剪應(yīng)力；設(shè)計要求：按持力層承載力按持力層承載力確定基底尺寸基底尺寸， 按滿足剛性角（控制臺階寬高比）剛性角（控制臺階寬高比）確定截面尺寸截面尺寸構(gòu)造要求：基頂埋深、基頂寬度、臺階高度、基礎(chǔ)高度、墊層2.6.1無筋擴展基礎(chǔ)設(shè)計無筋擴展基礎(chǔ)設(shè)計計算公式:（一）無筋擴展基礎(chǔ)的寬高比限值tan200Hbb無筋擴展基礎(chǔ)構(gòu)造示意剛性角，大小取決于基礎(chǔ)材料和pk (荷載效應(yīng)標準組合時基底處的平均壓力)：tan200bbH(二)抗剪驗算 當混凝土基礎(chǔ)的基礎(chǔ)底面的平均壓力值pk超過300kPa時，還應(yīng)按下式

42、驗算墻（柱）邊緣或變階處的受剪承載力：AVts0.366ftf混凝土的軸心抗拉強度設(shè)計值； A沿墻（柱）邊緣或變階處混凝土基礎(chǔ)單位長度面積。 無筋擴展基礎(chǔ)的設(shè)計步驟1.根據(jù)已知的d，進行地基承載力特征值的深度修正。2.按持力層承載力確定基底尺寸b。3.按臺階寬高比允許值初選基礎(chǔ)高度H0。4.確定每一級臺階的寬度bi，高度hi。 注：為保證傳力路線流暢，節(jié)省材料，施工方便，每一級臺階都宜符合寬高比要求。5.滿足構(gòu)造要求。如磚模等。2.6.2擴展基礎(chǔ)設(shè)計類型：獨立基礎(chǔ)和墻下條形基礎(chǔ)受力模型：倒置的懸臂梁。 彎曲，剪切，沖切問題。一、設(shè)計荷載取值：一、設(shè)計荷載取值：1、確定基礎(chǔ)配筋和驗算材料強度，上

43、部結(jié)構(gòu)傳來的荷載效應(yīng)組合應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合；相應(yīng)的基底反力為凈反力凈反力（不包括基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)臺階上回填土重所引起的反力）。2、驗算基礎(chǔ)裂縫寬度，應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)荷載效應(yīng)標準組合。二、墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)計算二、墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)計算bFlbFpj1.中心荷載：基底的凈反力 一般取沿墻長度方向的基礎(chǔ)進行分析 在基礎(chǔ)底板內(nèi)產(chǎn)生彎矩M和剪力V。-截面為結(jié)構(gòu)控制截面，此截面上的彎矩M和剪力V為結(jié)構(gòu)的控制內(nèi)力。1apVj2121apMj07 . 0lhfVthysfhMA09 . 0基礎(chǔ)高度高度由混凝土受剪承載力受剪承載力確定00.7tVhf2.偏心荷載FM

44、e 0計算基底凈反力的偏心距 基礎(chǔ)邊緣處的最大和最小凈反力為： beblFpnjj0,min,max,61基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)抗剪和抗彎計算得出控制截面和相應(yīng)的內(nèi)力三、柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)計算柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)計算1 1、單獨基礎(chǔ)沖切破壞驗算、單獨基礎(chǔ)沖切破壞驗算確定基礎(chǔ)高度確定基礎(chǔ)高度45o要求要求 Fl VFl=Alpj V=0.7 hpftamh0Al為陰影面積為陰影面積 am沖切梯形的中線沖切梯形的中線計算要點：沖切力的作用面積計算要點：沖切力的作用面積沖切力作用面積沖切力作用面積A Al的計算的計算 a+2h0 l l2、單獨基礎(chǔ)彎矩計算、單獨基礎(chǔ)彎矩計算基基礎(chǔ)底板配筋礎(chǔ)底板配筋b

45、0(b-b0)/2b(b-b0)/2( - 0)/2 0 ( - 0)/2III四塊固定在柱邊的懸臂板四塊固定在柱邊的懸臂板 不均勻沉降產(chǎn)生的原因 （1）地基條件，土層極軟或不均勻； （2）上部結(jié)構(gòu)荷載不均勻； （3）相鄰建筑物影響； （4）其它原因：如堆載、開挖深基坑等2.8 減輕不均勻沉降損害的措施中、小建筑物破壞的一般規(guī)律 1、砌體承重結(jié)構(gòu)：主要是墻體開裂 斜裂縫、八字形裂縫、倒八字形裂縫 2、框架等超靜定結(jié)構(gòu)：沉降差引起構(gòu)件附加內(nèi)力，梁、板等產(chǎn)生裂縫、柱傾斜建筑物開裂、傾斜、甚至破壞 如何解決不均勻沉降的問題？均勻沉降影響建筑物的功能和正常使用不均勻沉降1)選用條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)、箱形

46、基礎(chǔ)2) 采用樁基礎(chǔ)或其它深基礎(chǔ)；3）地基處理方法（采用人工地基）；4)從地基、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)共同工作的觀點為出發(fā)，在建筑、結(jié)構(gòu)和施工方面采取某些措施。增強上部結(jié)構(gòu)對不均勻沉降的適應(yīng)能力減少沉降 解決途徑具體措施一、減輕不均勻沉降的建筑措施一、減輕不均勻沉降的建筑措施1、建筑物的體型應(yīng)力求簡單、建筑物的體型應(yīng)力求簡單平面：一字形立面：高差最好不超過二層建筑物立面高差過大建筑物立面高差過大（1）控制建筑物的長高比長高比：建筑物長高比是指它的長度L與其高度（屋頂檐口至基底的距離）Hf之比 （2）合理布置縱、橫墻： 砌體結(jié)構(gòu) 2、加強建筑物的整體剛度、加強建筑物的整體剛度建筑物過長：長高比建筑物過長：長高比7.6:17.6:12.53.03、設(shè)置沉降縫、設(shè)置沉降縫 沉降縫從上部結(jié)構(gòu)檐口到基礎(chǔ)底面將建筑