基礎工程之淺基礎PPT（共97頁）

1、 第2章 淺基礎 2-1 概述 2-2 淺基礎的類型 2-3 基礎埋置深度的選擇 2-4 淺基礎的地基承載力 2-5 基礎底面尺寸的確定 2-6 減輕不均勻沉降危害的措施2-1 概 述天然地基上的淺基礎（本章討論）人工地基上的淺基礎2.1.1 淺基礎設計內容2.1.2 淺基礎設計方法2.1.3 地基基礎設計原則1. 地基的類型2. 基礎的類型2.1.1 淺基礎設計內容主要內容：1.選擇基礎方案（確定材料、類型，進行基礎平面布置）；2.確定地基持力層和基礎埋置深度；3.確定地基承載力；4.確定基礎的底面尺寸，必要時進行地基變形與穩(wěn)定性驗算；5.進行基礎結構設計（內力分析、截面計算、構造要求）；6

2、.繪制基礎施工圖，提出施工說明。2.1.2 淺基礎設計方法常規(guī)設計法（簡化計算法）、相互作用設計法。常規(guī)設計法要點：特點：滿足靜力平衡條件；不滿足變形協(xié)調條件。結論：地基越軟弱或越不均勻，按常規(guī)設計法計算的結果與實際情況的差別就可能越大。合理的設計方法：考慮地基、基礎與上部結構的相互作用（分析難度較大）。常規(guī)設計法適用條件：1.地基沉降較小或較均勻；2.基礎剛度較大。2.1.3 地基基礎設計原則5)地基內有厚度較大或厚薄不勻的填土，其自重固結未完成時。即應驗算地基變形。標準值設計值按結構型式分：擴展基礎、聯(lián)合基礎、柱下條形基礎、柱下交叉條形基礎、筏形基礎、箱形基礎、殼體基礎等。2.2.1 擴展

3、基礎作用：把墻或柱的荷載側向擴展到土中，使之滿足地基承載力和變形的要求。2.2 淺基礎類型按材料分：無筋基礎（剛性基礎）、鋼筋混凝土基礎。1. 無筋擴展基礎指由磚、毛石、砼、毛石砼、灰土、三合土等材料組成的無需配置鋼筋的墻下條形基礎或柱下獨立基礎。俗稱“剛性基礎”。適用于多層民用建筑和輕型廠房。磚：強度等級不低于MU10。砂漿：不低于M5。在地下水位以下或當地基土潮濕時，應采用水泥砂漿砌筑。適用于6層及6層以下的民用建筑和磚墻承重的廠房。(1)磚基礎墊層作用（素砼，100厚，C10）：保護坑底土體不被人為擾動和雨水浸泡；改善基礎的施工條件。(2)毛石基礎毛石是指未經加工鑿平的石料。應采用未風化

4、的硬質巖石，禁用風化毛石。(3)灰土基礎石灰和土料按體積比3:7或2:8拌和均勻，在基槽內分層夯實（每層虛鋪220250mm,夯實至150mm）?；彝粱A宜在比較干燥的土層中使用。在我國華北和西北地區(qū)，廣泛用于5層和5層以下的民用房屋。(4)三合土基礎由石灰、砂、骨料（礦渣、碎磚、碎石）加水混合而成。體積比1:2:4或1:3:6。用于4層和4層以下的民用房屋。四合土基礎（南方個別地區(qū)用）：水泥：石灰：砂：骨料1:1:5:10或1:1:6:12(5)砼基礎C15?？箟簭姸?、耐久性、抗凍性較好。毛石砼基礎： 在砼基礎中埋入體積占25%30%的毛石，石塊尺寸不宜超過300mm。 可節(jié)省水泥用量，減少

5、水化熱。2. 鋼筋砼擴展基礎（簡稱擴展基礎）特點：抗彎、抗剪性能較好，基礎高度較小。(1)墻下鋼筋砼條形基礎(2)柱下鋼筋砼獨立基礎 圖2-4 柱下鋼筋混凝土獨立基礎(a)階梯形基礎；(b)錐形基礎；(c)杯口基礎2.2.2 聯(lián)合基礎2.2.3 柱下條形基礎特點：整體抗彎剛度較大，因而具有調整不均勻沉降的能力；基底壓力較均勻；造價高于擴展基礎。常用作軟弱地基或不均勻地基上框架或排架結構的基礎。2.2.4 柱下交叉條形基礎2.2.5 筏形基礎特點： 底面積大，故可減小基底壓力；可提高地基承載力（尤其在有地下室時）；能增強基礎的整體性，調整不均勻沉降。其他功能：見教材。注意：當地基顯著軟硬不均時，

6、要慎用。(1)墻下筏形基礎 為一塊厚度約200300mm的鋼筋砼平板。 主要在華東地區(qū)采用，淺埋或不埋。 適用于具有硬殼持力層、比較均勻的軟弱地基上六層及六層以下承重橫墻較密的民用建筑。硬土軟土(2)柱下筏形基礎2.2.6 箱形基礎特點：剛度極大；抗震性能好；有補償效應。地下室用途受限制；工期長；造價高；施工技術復雜。 柱下條形基礎、柱下交叉條形基礎、筏形基礎、箱形基礎又統(tǒng)稱為連續(xù)基礎。2.2.7 殼體基礎其他基礎：折板基礎等。2-3 基礎埋置深度的選擇 基礎的埋置深度是指基礎的底面至室外設計地面的距離。確定基礎埋深時，除了要考慮持力層的情況外，還應考慮使用功能、地下室、地下設施、基礎形式、荷

7、載、地質水文條件、相鄰建筑物以及凍脹、沖刷等因素。 基礎埋深的確定原則是： 在保證安全可靠的前提下盡量淺埋。但基礎埋深不得小于0.5m，基礎頂面距地面的距離宜大于0.1m。 同一建筑物下面各部分的基礎埋深可以不一致。 2.3.1 與建筑物有關的條件建筑物在使用功能和用途方面的要求；高層建筑；承受上拔力的基礎；高聳結構；冷庫等。2.3.2 工程地質條件 持力層 下臥層 軟弱下臥層對于中小型建筑物：良好土層堅硬、硬塑、可塑狀態(tài)的粘性土層；密實或中密狀態(tài)的砂土層和碎石土層；其他中低壓塑性土層。軟弱土層軟塑、流塑狀態(tài)的粘性土層；松散狀態(tài)的砂土層；未經處理的填土；其他高壓縮性土層。(1)良好土層埋深由其

8、他條件和最小埋深確定。淺埋，一般取d=0.51.5m。(2)軟弱土層12層：按情況(1)處理35層：可采用連續(xù)基礎方案、或人工地基方案。6層以上：樁基方案。(3)軟弱土層良好土層h當h2m時：按情況(2)處理。當h短期承載力（超強固結土可能例外）。2. 按地基載荷試驗確定（最可靠）淺層平板載荷試驗、深層平板載荷試驗、螺旋板載荷試驗。地基靜載試驗概況堆 載荷載板主梁優(yōu)缺點：能較好的反映天然土體的壓縮性；試驗工作量和 費用較大，時間較長。fa的確定方法：(1)當ps曲線上有比例界限p1時，取fak=p1；確定地基承載力實測值：(2)當pu2p1時，取fak=pu/2；(3)當不能按上述二款要求確定

9、時，可取s/b=0.010.015所對應的荷載作為fak ，但其值不應大于最大加載量的一半。 對同一土層，應選擇三個以上的試驗點，當試驗實測值的極差（最大值與最小值之差）不超過其平均值的30%時，取其平均值作為該土層的地基承載力特征值fak。確定地基承載力特征值：3.按規(guī)范承載力表確定野外鑒別結果室內物理力學指標現場動力觸探試驗錘擊數fak注意：埋深d的取法，見教材。超載q=mdqd=q/m主裙樓一體的情況 與土力學中介紹的理論公式具有相同的形式，但兩者含義不同。 還需要注意下列兩點： 1）公式中已經包含了基礎寬度和埋深的影響； 2）公式中的b是指基礎的短邊。4.按建筑經驗確定基槽檢驗和地基的

10、局部處理： 在基槽挖至接近槽底時，應由設計、施工和勘察人員對槽底土層進行檢查，即所謂“驗槽”。 對沒有地基勘察資料的輕型建筑物，地基淺層情況只能憑驗槽了解；有地基勘察報告的工程，主要是核實勘察資料是否符合實際。 通過驗槽，可以判斷持力層的承載力、地基的均勻程度是否滿足設計要求，以防止產生過量的不均勻沉降。 驗槽以細致的觀察為主，輔以輕便簡易的勘探方法，如輕便觸探和夯擊聽音等。 通過觀察驗槽和釬探后，如不滿足要求，應根據具體情況更改設計或進行地基處理。對于槽底的局部人工填土和墓坑、松土坑、廢井，一般宜挖除并用碎石、砂、灰土等分層回填夯實。對于局部松軟土，一般應挖除至原土。 當上述挖、填方法由于施

11、工困難等緣故而不宜采用時，可考慮采用鋼筋混凝土梁板基礎，以跨越局部松軟土，或采用增大基礎埋深、擴大基礎面積、布置聯(lián)合基礎、加設擠密樁或局部設置樁基等方法加以解決。 當柱基或部分基槽下方存在過于堅硬的舊基礎、樹根和巖石等障礙物時，均應盡可能挖除，以防建筑物產生不均勻沉降或開裂。2.4.3 地基變形驗算 建筑物的地基變形計算值應不大于地基變形允許值 ，即要求滿足下列條件： （215）回顧地基變形按其特征可分為四種：沉降量獨立基礎中心點的沉降值或整幢建筑物基礎的平均 沉降值；沉降差相鄰兩個柱基的沉降量之差；傾斜基礎傾斜方向兩端點的沉降差與其距離的比值；局部傾斜砌體承重結構沿縱向610m內基礎兩點的沉

12、降差與其距離的比值。不同結構類型需驗算的地基變形：砌體承重結構：由局部傾斜控制；框架結構和單層排架結構：由沉降差控制；高聳結構和高層建筑：由建筑物的整體傾斜（特別是橫向整 體傾斜）控制，必要時應控制平均沉降量。沉降觀測 在必要情況下，需要分別預估建筑物在施工期間和使用期間的地基變形值，以便預留建筑物有關部分之間的凈空，考慮連接方法和施工順序。此時，一般多層建筑物在施工期間完成的沉降量，對于砂土可認為其最終沉降量已完成80%以上，對于其他低壓縮性土可認為已完成最終沉降量的50%80%，對于中壓縮性土可認為已完成20%50%，對于高壓縮性土可認為已完成5%20% 。 如果地基變形計算值大于地基變形

13、允許值，一般可以先考慮適當調整基礎底面尺寸（如增大基底面積或調整基底形心位置）或埋深，如仍未滿足要求，再考慮是否可從建筑、結構、施工諸方面采取有效措施以防止不均勻沉降對建筑物的損害，或改用其他地基基礎設計方案。 室內外平均埋深從已固結完畢的老天然地面算起注意以下三式中d的區(qū)別：2.5 基礎底面尺寸的確定2.5.1 按地基持力層承載力計算基底尺寸1.軸心荷載作用要求：pk fa柱下獨立基礎：墻下條形基礎：b、l 宜為100mm的整數倍。 某粘性土重度m為18.2kN/m3 ，孔隙比e=0.7，液性指數IL=0.75，地基承載力特征值fak為220kPa?，F修建一外柱基礎，作用在基礎頂面的軸心荷載

14、Fk830kN，基礎埋深（自室外地面起算）為1.0m，室內地面高出室外地面0.3m，試確定方形基礎底面寬度。 【解】 先進行地基承載力深度修正。自室外地面起算的基礎埋深d=1.0m ,查表25，得d=1.6，由式（214）得修正后的地基承載力特征值為：例題22fa= fak +dm (d -0.5) =220 +1.618.2(1.0-0.5)=235 kPa取b=2m。因b3m，不必進行承載力寬度修正。計算基礎及其上土的重力Gk時的基礎埋深為：d=(1.0+1.3)/2=1.15m。由于埋深范圍內沒有地下水，hw=0。由式（219）得基礎底面寬度為：2.偏心荷載作用要求：pk fapkmax

15、 1.2 fae l/6（或pkmin0）試算法步驟：（1）進行深度修正，初步確定修正后的地基承載力特征值fa。（2）根據荷載偏心情況，將按軸心荷載作用計算得到的基底面積增大10%40%，即?。?）選取基底長邊l與短邊b的比值n（一般取n2），于是有（4）考慮是否應對地基承載力進行寬度修正。如需要，在承 載力修正后，重復上述2、3兩個步驟，使所取寬度前后 一致。 （5）計算偏心距e和基底最大壓力pkmax，并驗算是否滿足式 （221）和（224）的要求。 （6）若b、l 取值不適當（太大或太小），可調整尺寸再行驗 算，如此反復一二次，便可定出合適的尺寸。 同例題22，但作用在基礎頂面處的荷載還

16、有力矩200kNm和水平荷載20kN（見例圖2-3），試確定矩形基礎底面尺寸。 解 （1）初步確定基礎底面尺寸考慮荷載偏心，將基底面積初步增大20%，由式（225）得例題23取基底長短邊之比n=l/b=2，于是因b=1.5m3m，故fa無需作寬度修正。 （2）驗算荷載偏心距e基底處的總豎向力：Fk+Gk= 830+201.53.01.15= 933.5 kN基底處的總力矩： Mk= 200+200.6 = 212 kNm偏心距： e = Mk/ ( Fk+Gk ) =212/ 933.5 = 0.227 m 1.2fa = 282 kPa （不行） （4）調整底面尺寸再驗算 取b=1.6m，l

17、=3.2m，則Fk+Gk= 830+201.63.21.15= 947.8 kN e=212/947.8=0.224m 所以基底尺寸為1.6m3.2m。 試確定圖218中帶壁柱的墻基礎的底面尺寸。取圖中長度等于壁柱間距（3m）的T形基底面積為計算單元。作用于基礎頂面的豎向力Fk=315kN，作用位置距墻中線0.15m（偏向壁柱一側），修正后的持力層承載力特征值fa=130kPa。 例題24說明原理2.5.2 地基軟弱下臥層承載力驗算要求： z +czfaz 標準值僅作深度修正矩形基礎：條形基礎：地基壓力擴散角值 表2-7Es1/Es2z=0.25bz0.50b3623 510 25 1020

18、30 注：z0.25b 時取 =0，必要時， 宜由試驗確定；z0.50b時值不變。 例圖2-5中的柱下矩形基礎底面尺寸為 5.4m2.7m，試根據圖中各項資料驗算持力層和軟弱下臥層的承載力是否滿足要求。例題25解 持力層承載力驗算b=0，d=1.0 , fa=209+1.018.0(1.8-0.5)=232.4 kPaFk+Gk=1800+220+202.75.41.8 =2545kN Mk=950+1801.2+2200.62=13302kNm 軟弱下臥層承載力驗算 由Es1/Es2=7.5/2.5=3, z/b=2.5/2.70.50,查表2 -7得 =23，tan = 0.424。 cz

19、 = 18.01.8+(18.7-10)2.5 =54.2 kPa faz = 75+1.012.6(4.3-0.5)=122.9 kPa cz + z =54.2+57.2 =111.4 kPa faz （可以） 2.5.3 按允許沉降差調整基礎底面尺寸(1)基底尺寸對沉降的影響s=(1-2)bp0/E0 (2-31)a. 對比按pk=fa原則設計的兩個基礎（基底壓力相同）因為、p0、E0為常量，所有s b 故基礎底面積越大，沉降越大。b.對同一基礎而言（F常量）p0F/A s (1-2)F/lE0 (2-32)故加大基礎底面積（l 增大）或長寬比n（減?。┛梢詼p少沉降量。(2)減少沉降量的

20、措施a.加大底面積A(A加大10%，沉降約減少4.6%)；b.增大長寬比n(當n從1增大到3時，沉降約減少6%)。(3)減少不均勻沉降的措施a.若小基礎的強度儲備足夠，可減少其底面積；b.小基礎盡量做方，大基礎n盡量大；c.將大基礎的底面積增大（有軟弱下臥層時例外）。2.5.4 地基穩(wěn)定性驗算 對于經常承受水平荷載作用的高層建筑 、高聳結構，以及建造在斜坡上或邊坡附近的建筑物和構筑物，應對地基進行穩(wěn)定性驗算。 K = Mr /Ms 1.2 (2-42) 對修建于坡高和坡角不太大的穩(wěn)定土坡坡頂的基礎（圖2-18），當垂直于坡頂邊緣線的基礎底面邊長b3m時，如基礎底面外緣至坡頂邊緣的水平距離a不小

21、于2.5m，且符合下式要求： ab d /tan （2-43） 則土坡坡面附近由基礎所引起的附加壓力不影響土坡的穩(wěn)定性。式中為土坡坡角，d為基礎埋深，系數取3.5（對條形基礎）或2.5（對矩形基礎和圓形基礎）。 2.6減輕不均勻沉降危害的措施1、建筑物的體型應力求簡單平面：一字形立面：高差最好不超過二層建筑物立面高差過大2.6.1 建筑措施（1）控制建筑物的長高比：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： 砌體結構 2、加強建筑物的整體剛度建筑物過長：長高比7.6:12.53.03、設置沉降縫 沉降縫從上部結構檐口到基礎底面將建筑物分割成兩個或多個獨立單元 沉降縫要求：分割出的獨立單元（或沉降單元），應滿足體形簡單、長高比小、結構類型不變和所在處的地基比較均勻等條件的要求。 沉降縫作用：調整不均勻沉降。 沉降縫設置的位置注意事項：沉降縫內填塞雜物、兩單元對傾過大、寬度不足，沉降縫失效決定相鄰建筑物基礎間凈距的指標：4、恰當安排相鄰建筑物基礎間的凈距（1）同期建造的兩相鄰建筑物，低（或輕）者受高（或重）者的影響；（2）不同期建造的兩相鄰建筑物，原有建筑物受鄰近新建高（或重）的建筑物的影響。相鄰基礎附加應力疊加不均勻沉降受影響建筑