第三章柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計

1、第三章第三章 柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計地基基礎(chǔ)設(shè)計必須根據(jù)建筑物的用途地基基礎(chǔ)設(shè)計必須根據(jù)建筑物的用途和安全等級、平面布置和上部結(jié)構(gòu)類型，和安全等級、平面布置和上部結(jié)構(gòu)類型，充分考慮建筑場地和地基巖土條件，結(jié)合充分考慮建筑場地和地基巖土條件，結(jié)合施工條件以及工期、造價等各方面要求，施工條件以及工期、造價等各方面要求，合理選擇地基基礎(chǔ)方案，因地制宜、精心合理選擇地基基礎(chǔ)方案，因地制宜、精心設(shè)計，以保證建筑物的安全和正常使用。設(shè)計，以保證建筑物的安全和正常使用。1.防止地基土發(fā)生剪切破壞和喪失穩(wěn)定性，防止地基土發(fā)生剪切破壞和喪失穩(wěn)定性，應(yīng)具有足夠的安全度；應(yīng)具有足夠的安全度；2.控制地基的

2、變形量，使之不超過建筑物控制地基的變形量，使之不超過建筑物的地基特征變形允許值；的地基特征變形允許值；3.基礎(chǔ)本身應(yīng)具有足夠的強度、剛度和耐基礎(chǔ)本身應(yīng)具有足夠的強度、剛度和耐久性。久性。1.天然地基上的淺基礎(chǔ)；天然地基上的淺基礎(chǔ)；2.人工地基上的淺基礎(chǔ)；人工地基上的淺基礎(chǔ)；3.天然地基上的深基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)。天然地基上的深基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)。常用淺基礎(chǔ)體型不大、結(jié)構(gòu)簡單，在計常用淺基礎(chǔ)體型不大、結(jié)構(gòu)簡單，在計算單個基礎(chǔ)時，一般既不遵循上部結(jié)構(gòu)與算單個基礎(chǔ)時，一般既不遵循上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的變形協(xié)調(diào)條件，也不考慮地基與基基礎(chǔ)的變形協(xié)調(diào)條件，也不考慮地基與基礎(chǔ)的相互作用。這種簡化法也經(jīng)常用于其礎(chǔ)的相互作用。這種

3、簡化法也經(jīng)常用于其它復(fù)雜基礎(chǔ)的初步設(shè)計，稱為它復(fù)雜基礎(chǔ)的初步設(shè)計，稱為?；A(chǔ)材料基礎(chǔ)材料1 1、 磚石砌體磚石砌體 磚的標號不應(yīng)低于磚的標號不應(yīng)低于MU7.5MU7.5，大放角基礎(chǔ)。兩，大放角基礎(chǔ)。兩皮一收或兩皮一收與一皮一收相間。皮一收或兩皮一收與一皮一收相間。毛石：未經(jīng)加工整平的石料。毛石：未經(jīng)加工整平的石料。其構(gòu)造其構(gòu)造要求及臺階高寬比要求。要求及臺階高寬比要求。2 2、混凝土和毛石混凝土、混凝土和毛石混凝土3 3、鋼筋混凝土、鋼筋混凝土4 4、灰土、灰土 石灰和土的體積比一般為石灰和土的體積比一般為3 3：7 7或或2 2：8 8灰土干重度灰土干重度14.515.5KN/m ,容許承容

4、許承載力可達載力可達250300KPa。應(yīng)：捏緊成團，落地開花。應(yīng)：捏緊成團，落地開花。5 5、三合土、三合土 其體積比一般為其體積比一般為1 1：3 3：6 6或或1 1：2 2：4 4（石灰（石灰：砂子：骨料）。：砂子：骨料）?；A(chǔ)構(gòu)造類型1 1、獨立基礎(chǔ)。、獨立基礎(chǔ)。2 2、條形基礎(chǔ)：、條形基礎(chǔ)：長度遠大于寬度的基礎(chǔ)。長度遠大于寬度的基礎(chǔ)。3 3、筏板基礎(chǔ)。、筏板基礎(chǔ)。4 4、箱形基礎(chǔ)。、箱形基礎(chǔ)。目前在高層建筑中多采用箱形基礎(chǔ)。目前在高層建筑中多采用箱形基礎(chǔ)。5 5、殼體基礎(chǔ)、殼體基礎(chǔ)一般適用于水塔、煙囪、料倉和中小型高一般適用于水塔、煙囪、料倉和中小型高爐等高聳的構(gòu)筑物的基礎(chǔ)。爐等高

5、聳的構(gòu)筑物的基礎(chǔ)。 基礎(chǔ)的設(shè)計，包括下述各項內(nèi)容：基礎(chǔ)的設(shè)計，包括下述各項內(nèi)容：1.選擇基礎(chǔ)的材料、類型和平面布置；選擇基礎(chǔ)的材料、類型和平面布置；2.選擇基礎(chǔ)的埋置深度；選擇基礎(chǔ)的埋置深度；3.確定地基承載力；確定地基承載力；4.確定基礎(chǔ)尺寸；確定基礎(chǔ)尺寸；5.進行地基變形與穩(wěn)定性驗算；進行地基變形與穩(wěn)定性驗算；6.進行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計；進行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計；7.繪制基礎(chǔ)施工圖，提出施工說明。繪制基礎(chǔ)施工圖，提出施工說明。 3.1 基礎(chǔ)埋深的選擇是指基礎(chǔ)底面至地面（一般指設(shè)計地面）的距離。是指基礎(chǔ)底面至地面（一般指設(shè)計地面）的距離。影響：建筑物的安全和正常使用；基礎(chǔ)施工技術(shù)影響：建筑物的安全和正常使

6、用；基礎(chǔ)施工技術(shù)措施；施工工期；工程造價。措施；施工工期；工程造價。安全方面：對高層穩(wěn)定、滑移的影響；地基強度、安全方面：對高層穩(wěn)定、滑移的影響；地基強度、變形的影響；基礎(chǔ)由于凍脹或水影響下的耐久性。變形的影響；基礎(chǔ)由于凍脹或水影響下的耐久性。 在保證建筑物安全、穩(wěn)定、耐久使用的前提下，在保證建筑物安全、穩(wěn)定、耐久使用的前提下，應(yīng)盡量淺埋，以便節(jié)省投資，方便施工。除基巖應(yīng)盡量淺埋，以便節(jié)省投資，方便施工。除基巖外，一般不宜小于外，一般不宜小于0.5米。另外，基礎(chǔ)頂面應(yīng)底于米。另外，基礎(chǔ)頂面應(yīng)底于設(shè)計外地面設(shè)計外地面100mm以上，以避免基礎(chǔ)外露。以上，以避免基礎(chǔ)外露。一、與建筑物有關(guān)的條件一、

7、與建筑物有關(guān)的條件 包括建筑物的用途，有無地下室、設(shè)包括建筑物的用途，有無地下室、設(shè)備基礎(chǔ)和地下設(shè)施，基礎(chǔ)的型式和構(gòu)造等。備基礎(chǔ)和地下設(shè)施，基礎(chǔ)的型式和構(gòu)造等。二、作用在地基上的荷載大小和性質(zhì)二、作用在地基上的荷載大小和性質(zhì)三、工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件三、工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件 合理合理選擇地基持力層。另外，選擇基選擇地基持力層。另外，選擇基礎(chǔ)埋深時應(yīng)注意地下水的埋藏條件和動態(tài)。礎(chǔ)埋深時應(yīng)注意地下水的埋藏條件和動態(tài)。（滲流力、浮托力）（滲流力、浮托力）四、相鄰建筑物的基礎(chǔ)埋深四、相鄰建筑物的基礎(chǔ)埋深 當存在相鄰建筑物時，當存在相鄰建筑物時，新建建筑物的新建建筑物的基礎(chǔ)埋深不宜大于原有建筑

8、物的基礎(chǔ)埋深?；A(chǔ)埋深不宜大于原有建筑物的基礎(chǔ)埋深。 當埋深大于原有建筑物的基礎(chǔ)埋深時，當埋深大于原有建筑物的基礎(chǔ)埋深時，兩基礎(chǔ)之間應(yīng)保持一定凈距，其數(shù)值應(yīng)根兩基礎(chǔ)之間應(yīng)保持一定凈距，其數(shù)值應(yīng)根據(jù)原有建筑物荷載大小、基礎(chǔ)型式和土質(zhì)據(jù)原有建筑物荷載大小、基礎(chǔ)型式和土質(zhì)情況而定。情況而定。 如上述要求不能滿足時，應(yīng)采取分段施工，如上述要求不能滿足時，應(yīng)采取分段施工，設(shè)臨時加固支撐，打板樁，地下連續(xù)墻等施工設(shè)臨時加固支撐，打板樁，地下連續(xù)墻等施工措施，或加固原有建筑物的地基。措施，或加固原有建筑物的地基。五、地基土凍脹和融陷的影響五、地基土凍脹和融陷的影響凍脹：凍脹是由于土中水的凍結(jié)和冰體（特別凍脹

9、：凍脹是由于土中水的凍結(jié)和冰體（特別是凸鏡狀冰體）的增長引起土體膨脹、地表不是凸鏡狀冰體）的增長引起土體膨脹、地表不均勻隆起的作用。凍脹一般會導(dǎo)致地面發(fā)生變均勻隆起的作用。凍脹一般會導(dǎo)致地面發(fā)生變形，形成凍脹壟崗。凍脹的原因包括土中原有形，形成凍脹壟崗。凍脹的原因包括土中原有的水結(jié)冰體積膨脹；同時也包括土凍結(jié)過程中的水結(jié)冰體積膨脹；同時也包括土凍結(jié)過程中下部未凍結(jié)土中的水分遷移并向凍結(jié)面富集，下部未凍結(jié)土中的水分遷移并向凍結(jié)面富集，水分相對集中，水與土粒分異形成冰透鏡體或水分相對集中，水與土粒分異形成冰透鏡體或凍夾層，使土體積膨脹。凍夾層，使土體積膨脹。融陷：位于凍脹區(qū)的基礎(chǔ)所受到的凍脹力融陷

10、：位于凍脹區(qū)的基礎(chǔ)所受到的凍脹力如大于基底壓力，基礎(chǔ)就有被抬起的可能。如大于基底壓力，基礎(chǔ)就有被抬起的可能。當土體因溫度升高而解凍后，含水量增加，當土體因溫度升高而解凍后，含水量增加，使土體處于飽和及軟化狀態(tài)，承載力降低，使土體處于飽和及軟化狀態(tài)，承載力降低，建筑物下陷，這種現(xiàn)象稱為融陷。建筑物下陷，這種現(xiàn)象稱為融陷。 凍脹融沉與土的顆粒大小和含水量有凍脹融沉與土的顆粒大小和含水量有關(guān)，土顆粒愈粗，含水量愈小，凍脹融陷關(guān)，土顆粒愈粗，含水量愈小，凍脹融陷就愈小就愈小(如砂類土基本不凍脹如砂類土基本不凍脹)，反之就愈，反之就愈大大(如粉砂粘性土如粉砂粘性土)。3.2 地基承載力的確定地基在保證其

11、穩(wěn)定的前提下，滿足建筑物各類變形要地基在保證其穩(wěn)定的前提下，滿足建筑物各類變形要求時的承載能力。求時的承載能力。a、根據(jù)、根據(jù)規(guī)范規(guī)范表格確定；表格確定；b、按靜載荷試驗方法確定；、按靜載荷試驗方法確定；c、根據(jù)土的強度理論計算確定；、根據(jù)土的強度理論計算確定；d、根據(jù)相鄰條件相似的建筑物經(jīng)驗確定。、根據(jù)相鄰條件相似的建筑物經(jīng)驗確定。 按地基載荷試驗確定地基按地基載荷試驗確定地基的承載力特征值：的承載力特征值： 在現(xiàn)場通過一定尺寸的載荷板對擾動在現(xiàn)場通過一定尺寸的載荷板對擾動較少的淺部地基土體直接加荷，所測得的較少的淺部地基土體直接加荷，所測得的成果一般能反映相當于成果一般能反映相當于12倍載

12、荷板寬度倍載荷板寬度的深度以內(nèi)土體的平均性質(zhì)。的深度以內(nèi)土體的平均性質(zhì)。按載荷試驗成果確定按載荷試驗成果確定地基承載力特征值地基承載力特征值ps0 承載力特征值的確定：承載力特征值的確定： 1.當當ps曲線上有曲線上有比例界限比例界限時，取該比例界限所對應(yīng)的荷載值；時，取該比例界限所對應(yīng)的荷載值； 2.當極限荷載小于對應(yīng)比例界限的荷當極限荷載小于對應(yīng)比例界限的荷載值的載值的2倍時，取倍時，取極限荷載值的一半極限荷載值的一半； 3.當不能按上述二點確定時，如壓板當不能按上述二點確定時，如壓板面積為面積為0.250.50m2，可取可取s/b=0.010.015所對應(yīng)的荷載，但其值所對應(yīng)的荷載，但其

13、值不應(yīng)大于不應(yīng)大于最大加載量的一半最大加載量的一半。同一土層參加統(tǒng)計的試驗點不應(yīng)少于同一土層參加統(tǒng)計的試驗點不應(yīng)少于3點點，各試驗實測值的極差不得超過其平均值的各試驗實測值的極差不得超過其平均值的30%，取此平均值作為該土層的地基承載，取此平均值作為該土層的地基承載力特征值力特征值fak。按理論公式計算按理論公式計算 憑當?shù)亟?jīng)驗確定憑當?shù)亟?jīng)驗確定 kcmbacMdMdbMf5 . 03dbffmdbaka3.3 鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)設(shè)計設(shè)計時，先選定埋深設(shè)計時，先選定埋深d并初步選擇基底尺寸，求并初步選擇基底尺寸，求得持力層承載力設(shè)計值得持力層承載力設(shè)計值fa ，在按下列條件驗算并調(diào)整，在按下列

14、條件驗算并調(diào)整尺寸直至滿足設(shè)計要求。尺寸直至滿足設(shè)計要求。Pk faAdAdGGk20修正后的地基承載力特征值。修正后的地基承載力特征值。相應(yīng)于荷載效應(yīng)標準組合時，基礎(chǔ)底面處的平均壓力值。相應(yīng)于荷載效應(yīng)標準組合時，基礎(chǔ)底面處的平均壓力值。dfaFkAGdfaFkbG（矩形）（矩形）（條形）（條形）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。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。基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上的土重。基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上的土重。AGkFkpk基礎(chǔ)底面面積。基礎(chǔ)底面面積。涉及到涉及到fa的寬度修正。的寬度修正。1、先假定、先假定B3m，不做寬度修正。，不做寬度修正。

15、2、如果、如果B3m，則再考慮寬度修正。，則再考慮寬度修正。akfp2 . 1max6bGFMekkk同時滿足：同時滿足：Pk fa相應(yīng)于荷載效應(yīng)標準組合時，作用于基礎(chǔ)底面的力矩值。相應(yīng)于荷載效應(yīng)標準組合時，作用于基礎(chǔ)底面的力矩值。akkfbepp2 . 161max由上式得：由上式得：afW2. 1MKkpmaxAGkFk即：即：則,6be kpmax3laGk)2(Fk+1、按中心受壓計算，求出、按中心受壓計算，求出A0。2、令、令A(yù)=（1.11.4）A0。3、驗證、驗證Pkmax1.2fa式中 l垂直于力矩作用方向的基礎(chǔ)底面邊長； a合力作用點至基礎(chǔ)底面最大壓力邊緣的距離。 b力矩作用方

16、向基礎(chǔ)底面邊長 偏心荷載（keb/6）下基底壓力計算示意 在墻下條形基礎(chǔ)相交處，不應(yīng)重復(fù)計入基礎(chǔ)面積。二、計算基礎(chǔ)高度階形基礎(chǔ)的受沖切承載力驗算 （1）適用于矩形截面柱的矩形基礎(chǔ)，對柱與基礎(chǔ)交接處以及基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力驗算。 （2）受沖切承載力應(yīng)按下列公式驗算：受沖切承載力截面高度影響系數(shù)，當不大于800mm時，取1.0；當大于等于2000mm時，hp取0.9，其間按線性內(nèi)插法取用；混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值；基礎(chǔ)沖切破壞錐體的有效高度；沖切破壞錐體最不利一側(cè)計算長度；沖切破壞錐體最不利一側(cè)斜截面的上邊長，當計算柱與基礎(chǔ)交接處的受沖切承載力時，取柱寬；當計算基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力時，取上

17、階寬；沖切破壞錐體最不利一側(cè)斜截面在基礎(chǔ)底面積范圍內(nèi)的下邊長，當沖切破壞錐體的底面落在基礎(chǔ)底面以內(nèi)（圖a、b），計算柱與基礎(chǔ)交接處的受沖切承載力時，取柱寬加兩倍基礎(chǔ)有效高度；當計算基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力時，取上階寬加兩倍該處的基礎(chǔ)有效高度。當沖切破壞錐體的底面在l方向落在基礎(chǔ)底面以外，即a+2h0l時（圖c），取ab=l；扣除基礎(chǔ)自重及其上土重后相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時的地基土單位面積凈反力，對偏心受壓基礎(chǔ)可取基礎(chǔ)邊緣處最大地基土單位面積凈反力；沖切驗算時取用的部分基底面積（圖a、b中的陰影面積ABCDEF，或圖c中的陰影面積ABCD）相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時作用在lA上的地基土凈反力設(shè)計值

18、。（a）柱與基礎(chǔ)交接處；（b）基礎(chǔ)變階處1沖切破壞錐體最不利一側(cè)的斜截面；2沖切破壞錐體的底面線三、計算基礎(chǔ)最危險截面的最大彎矩及底板配筋 在軸心荷載或單向偏心荷載作用下底板受彎可按下列簡化方法計算： 對于矩形基礎(chǔ)，當臺階的寬高比小于或等于2.5和偏心距小于或等于1/6基礎(chǔ)寬度時，任意截面的彎矩可按下列公式計算（3.12）：矩形基礎(chǔ)底板的計算示意基礎(chǔ)底板配筋計算ySfhMA019.0ySfdhMA)(9.002ySfhMA039.0ySfdhMA)(9.004軸心受壓時，在l方向 在b方向偏心或雙向偏心受壓時， 在l方向 在b方向3.4 地基變形驗算與不均勻沉降控制一、地基的變形特征1、沉降量

19、是指基礎(chǔ)某點的沉降值2、沉降差一般是指相鄰柱基中點的沉降量之差3、傾斜是指基礎(chǔ)傾斜方向兩端點的沉降量差與其距離的比值4、局部傾斜是指砌體承重結(jié)構(gòu)縱向610m內(nèi)基礎(chǔ)兩點的沉降差與其距離的比值 基礎(chǔ)中心沉降量不超過表3.10所示的允許值，設(shè)計等級為丙級的建筑物，可不做傾斜驗算。 建筑物設(shè)計等級表3.11、表3.12防止不均勻沉降損害的措施防止不均勻沉降損害的措施 地基的過量變形將使建筑物損壞或影地基的過量變形將使建筑物損壞或影響其使用功能。特別是高壓縮性土、膨脹響其使用功能。特別是高壓縮性土、膨脹土、濕陷性黃土以及軟硬不均等不良地基土、濕陷性黃土以及軟硬不均等不良地基上的建筑物，如果考慮欠周，就更易因不上的建筑物，如果考慮欠周，就更易因不均勻沉降而開裂損壞。如何防止或減輕不均勻沉降而開裂損壞。如何防止或減輕不均勻沉降造成的損害，是設(shè)計中必須認真均勻沉降造成的損害，是設(shè)計中必須認真考慮的問題?？紤]的問題。一、建筑措施一、建筑措施 1.建筑物的體型力求簡單建筑物的體型力求簡單 2.在應(yīng)力突變處，宜設(shè)置沉降縫在應(yīng)力突變處，宜設(shè)置沉降縫（表表3.13） 3.相鄰建筑物基礎(chǔ)間的凈距相鄰建筑物基礎(chǔ)間的凈距（表（表3.14） 地基中附加應(yīng)力的向外擴散，使得相地基中附加應(yīng)力的向外擴散，使得相鄰建筑物的沉降相互影響。