土力學與基礎工程-第五章

第五章淺基礎設計5.1

概述5.2

基礎埋置深度的確定5.3

地基的計算5.4

剛性基礎的設計5.5

擴展基礎的設計5.6

柱下鋼筋混凝土條形基礎設計5.7

箱型與筏形基礎設計概要5.8

減輕建筑物不均勻沉降的措施

5.1

概述

地基基礎設計必須根據建筑物的用途和安全等級、平面布置和上部結構類型，充分考慮建筑場地和地基巖土條件，結合施工條件以及工期、造價等各方面要求，合理選擇地基基礎方案，因地制宜、精心設計，以保證建筑物的安全和正常使用。一、地基、基礎的類型

1、地基、基礎的類型天然地基人工地基

淺基礎深基礎下臥層地基與基礎D持力層（受力層）地基基礎FG人工地基：加固上部土層，提高承載力。經過地基處理軟土大直徑鉆孔樁風化砂巖及粉砂巖部分風化及不風化泥巖樁基礎和深基礎新加坡發(fā)展銀行,四墩,每墩直徑5.3m。將荷載傳遞到下部好土層,承載力高。樁基礎二、地基基礎方案1）天然地基上的淺基礎；2）人工地基上的淺基礎；3）天然地基上的深基礎(樁基礎等)人工地基：加固上部土層，提高土層的承載力，再把基礎做在這種經過人工加固后的土層上。這種地基叫做人工地基。樁基礎：在地基中打樁，把建筑物支撐在樁臺上，建筑物的荷載由樁傳到地基深處較為堅實的土層。這種基礎叫做樁基礎。深基礎：把基礎做在地基深處承載力較高的土層上。埋置深度大于5m或大于基礎寬度。在計算基礎時應該考慮基礎側壁摩擦力的影響。這類基礎叫做深基礎。

常用淺基礎體型不大、結構簡單，在計算單個基礎時，一般既不遵循上部結構與基礎的變形協調條件，也不考慮地基與基礎的相互作用。這種簡化法也經常用于其它復雜基礎的初步設計，稱為常規(guī)設計。防止地基土發(fā)生剪切破壞和喪失穩(wěn)定性，應具有足夠的安全度；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；基礎本身應具有足夠的強度、剛度和耐久性。地基基礎設計的基本原則5.2

天然地基上的淺基礎的主要類型做在天然地基上，埋置深度小于5米的一般基礎（柱基或墻基）以及埋置深度雖超過5米，但小于基礎寬度的大尺寸基礎（如箱形基礎），在計算中基礎的側面摩擦力不必考慮，統(tǒng)稱為天然地基上的淺基礎。A、按材料：剛性基礎和柔性基礎B、按形式：1、單獨基礎

2、條形基礎

3、十字交叉基礎

4、筏板基礎

5、箱型基礎1、剛性基礎：指受壓極限強度較大，而受彎、受拉極限強度較小的材料所建造的基礎。2、柔性基礎：指鋼筋混凝土基礎。利用其抗彎、抗拉性能。不受臺階寬高比限制，可寬基淺埋。獨立基礎特點：柱下或墻下，土質較好。

條型基礎墻下條形基礎,柱下（一般是土質差）Stripfoundation特點：基礎抗剪剛度較大，調整不均勻沉降，將所承受的荷載較為均勻發(fā)布到整個基底面積上。十字交叉基礎柱下:土質差,或荷載很大,四面單獨基礎相互相連。作用：可調整兩個方向的不均勻沉降。縱向條形基礎橫向條形基礎筏板基礎能跨越地下淺層小洞穴和局部軟弱層；提供比較寬敞的地下使用空間；滿足不允許出現不均勻沉降的要求。箱型基礎有筏、墻和頂板形成箱，整體性更好底板外墻內墻1.防止地基土發(fā)生剪切破壞和喪失穩(wěn)定性，應具有足夠的安全度；2.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；3.基礎本身應具有足夠的強度、剛度和耐久性。1、均要進行承載力計算2、甲級、乙級、不符合要求的丙級還要進行變形驗算。符合規(guī)定要求的丙級可不進行變形驗算。3、特定情況下的還要進行地基穩(wěn)定性的驗算。地基基礎設計分甲、乙、丙三個設計等級。三、地基基礎設計的基本原則地基基礎設計等級設計等級建筑和地基類型甲級重要的工業(yè)和民用建筑物；30層以上的高層建筑；體型復雜，層數相差10層的高低層連成一體的建筑物；大面積的多層地下建筑物；對地基變形有特殊要求的建筑物；復雜地質條件下的坡上建筑物；對原有工程影響較大的新建筑物；場地和地基條件復雜的一般建筑物；位于復雜地質條件積軟土的二層級以上地下室的基坑工程。乙級除甲、丙級以外丙級場地和地基條件簡單、荷載分布均勻的七層級以下工業(yè)、民用建筑物；次要的輕型建筑物。四、淺基礎設計內容及步驟了解擬建場地工程地質條件的基礎上，確定結構形式，合理選擇地基基礎方案；確定基礎埋深；3.進行地基計算；4.進行基礎的結構設計；5.繪制施工圖。上述過程需要反復進行直至達到滿足各項要求！承載力變形穩(wěn)定性地質、建筑物、技術資料確定各層地基土的承載力（基本值）驗算承載力確定基礎埋深，淺基礎確定基礎尺寸驗算軟弱下臥層承載力沉降驗算基礎結構的設計：剛性基礎：尺寸、材料擴展基礎：尺寸、混凝土標號、配筋、沖切等驗算1、基礎埋置深度

是指基礎底面至地面（一般指設計地面）的距離。2、基礎埋深選擇的意義建筑物的安全和正常使用；基礎施工技術措施；施工工期；工程造價。對高層穩(wěn)定、滑移的影響；地基強度、變形的影響；基礎由于凍脹或水影響下的耐久性。3、基礎埋深選擇的原則在保證建筑物安全、穩(wěn)定、耐久使用的前提下，應盡量淺埋，以便節(jié)省投資，方便施工。除基巖外，一般不宜小于0.5米。另外，基礎頂面應底于設計外地面100mm以上，以避免基礎外露。5.3

基礎埋置深度的確定二、影響基礎埋深的因素1、建筑物類型及基礎構造：A、類型主要指高層與非高層之分。B、基礎構造，針對基礎類別、用途等。2、基礎上荷載大小及性質：A、荷載大小與地基承載力間的關系導致持力層選擇發(fā)生變化。B、建筑物類型不同，其所受荷載性質發(fā)生變化，從而對基礎埋深產生影響。(高層建筑：水平力作用；磚窯：高溫作用；冷庫：低溫作用；受動力荷載基礎：對持力層土要求，不宜為飽和疏松的粉細砂)。A、工程地質條件不同，基礎的埋深有較大差別，要合理選擇持力層以保證建筑物的安全和經濟性。B、土層不均勻時可分段采用不同埋深。對建于邊坡上的基礎（如上圖），其埋深應滿足下式：取3.5（條形基礎)或2.5（距形或圓形基礎）3、工程地質條件

4、水文地質條件1、盡量將基礎置于地下水位以上。2、防止流砂；3、防止地基因挖土減壓而隆起開裂；應控制承壓含水層頂面的有效應力大于0。對于埋置于可凍脹土中的基礎，其最小埋深應由下式確定：(GB50007-2002）zd—設計凍深；hmax—基底下允許殘留凍土層的最大厚度。5、地基土凍脹和融陷條件最小埋深不小于0.5米，且不超過相鄰建筑基礎的底面，否則，與相鄰基礎的凈距應大于該相鄰基礎底面高差的1~2倍。6、場地環(huán)境條件5.4

地基承載力設計值理論公式法規(guī)范法靜載荷實驗或現場原位實驗5.5

地基的計算1、地基承載力驗算2、地基變形驗算3、地基穩(wěn)定性驗算一、地基承載力計算

1、按持力層的承載力確定基礎底面積

2、軟弱下臥層的承載力驗算持力層基本條件：基底平均壓力p不大于持力層承載力的設計值fapfa1、根據持力層承載力確定基礎面積1)確定基礎尺寸2)驗算持力層承載力GFfa1、按地基持力層的承載力計算基底尺寸

設計時，先選定埋深d并初步選擇基底尺寸，求得持力層承載力設計值fa

，在按下列條件驗算并調整尺寸直至滿足設計要求。1）、對于中心受壓基礎Pk——相應于荷載效應標準組合時，基礎底面處的平均壓力值。fa——修正后的地基承載力特征值-地基承載力設計值。GF矩形基礎條形基礎注意：1、d為基礎平均埋深；

2、地基承載力設計值計算中暫不考慮寬度修正。1）對于中心受壓基礎涉及到fa的寬度修正

1、先假定B≤3m，不做寬度修正。

2、如果B>3m，則再考慮寬度修正。1）對于中心受壓基礎2）對于偏心受壓基礎：同時滿足：算法：1、按中心受壓計算，求出A0；2、令A=（1.1~1.4）A0；3、驗算是否滿足P

max≤1.2fa若不滿足，再適當調，再驗算，直到滿足為止。2）對于偏心受壓基礎：重點講：例5-1：PAGE1581、對地基土承載力進行修正，將fak轉為fa;2、求基礎寬度：由基礎埋深確定后，即可由公式3、驗算：求pk=?是否滿足<fa；若不滿足；重新計算b值。當地基受力層范圍內存在軟弱下臥層時，還必須對下臥層進行驗算。應力擴散角（表7-14）2、軟弱下臥層的承載力驗算對于條形基礎2、軟弱下臥層的承載力驗算（一）地基特征變形

1、沉降量：基礎某點的沉降值；

2、沉降差：基礎兩點或相鄰柱基中點的沉降量之差；

二、地基變形驗算3、傾斜：基礎傾斜方向兩端點的沉降差與其距離的比值；4、局部傾斜：砌體結構沿縱向6~10m內基礎兩點的沉降差與其距離的比值。L二、地基變形驗算（二）地基變形的控制

1、磚混結構：應控制局部傾斜值小于0.002~0.003；

2、排架結構：應控制柱基的沉降量和沉降差；

3、框架結構：應控制相鄰柱基的沉降差；

4、多高層建筑：應控制傾斜值；

5、高聳結構物：應控制傾斜和沉降量；凡屬下列情況之一者，尚需驗算地基特征變形是否超過允許值：（1）設計等級為甲級的建筑物；（2）表5.2所列范圍以外的乙級建筑物；（3）表5.2所列范圍以內有下列情況的乙級建筑物：a）地基承載力標準值小于130，且體型復雜的建筑；b）附近有地面堆載或相鄰基礎荷載差異較大；c）軟弱地基上的相鄰建筑距離過近，可能發(fā)生傾斜時；d）地基內有厚度較大或厚薄不均的填土，其自重固結未完成時；（三）地基變形驗算范圍定義：由磚、素砼等材料建成的基礎，無受力鋼筋。1、磚基礎大放角基礎。兩皮一收或兩皮一收與一皮一收相間。注意對材料的最低要求。2、毛石基礎毛石：未經加工整平的石料。注意其構造要求及臺階高寬比要求。3、灰土基礎：依體積比分為3：7灰土、2：8灰土，灰土干重度≥14.5~15.5KN/m,容許承載力可達250~300KPa。4、三合土基礎。石灰、砂、骨料體積比為1：2：4~1：3：6。5、素混凝土和毛石混凝土基礎。5.5

剛性基礎設計磚基礎混凝土基礎二、按構造類型分1、條形基礎：長度遠大于寬度的基礎。2、獨立基礎。三、剛性基礎設計

滿足構造要求（可保證抗拉、抗剪強度）剖面設計:根據基礎材料和基底壓力確定每個臺階的寬高比ΔhΔb某磚混房屋外縱墻，中心受壓，室內外高差0.3m，作用在室內地平處的豎向荷載值為Fk=120kN/m,由天然地面起算的基礎埋深為0.7m，采用灰土基礎，Mu10磚，M5.5水泥砂漿，地基承載力特征值fa=110kpa,ηb=0.3,ηd=1.6。試確定基礎寬度，并進行剖面設計。作業(yè)：包括：柱下鋼筋混凝土單獨基礎和墻下鋼筋混凝土條形基礎特點：抗彎、抗剪性能好，可用于寬基淺埋。5.7

鋼筋混凝土擴展基礎設計

(1)錐形截面基礎，邊緣高度≥150mm，基礎高度≤250mm

時，可做成等厚度板。

(2)基礎墊層厚一般取100mm，每邊伸出基礎50-100mm，

混凝土墊層應為C10。

(3)底板受力鋼筋≥?10mm，100mm≤間距≤200mm；分布鋼筋≥?8mm，間距≥300mm;

每延米分布鋼筋的面積應≥受力鋼筋面積的1/10。

(4)混凝土保護層厚度：有墊層時≥40mm；無墊層≥70mm(5)混凝土強度≥C20。

(6)當基礎寬度b≥2.5m時,底板受力鋼筋的長度可取0.9b，并交錯布置。構造要求階梯基礎，每階高度300-500mm

基礎高度

600mm～900mm為二級階梯；≥900mm為三級錐形基礎邊緣高度h≥200mm；

頂部每邊放出50mm。構造要求構造要求1、基本形式2、破壞特點（一）破壞形式彎曲破壞沖切破壞斜壓破壞純剪破壞一、柱下鋼筋砼單獨基礎設計1、設計計算內容在計算基礎的內力、確定配筋、驗算材料強度時，上部結構傳來的荷載效應組合和相應的基底壓力，應按承載能