注冊巖土工程師天然地基動力部分總結(jié)及習(xí)題

考試大綱要求：了解各種動力基礎(chǔ)的設(shè)計要求；了解天然地基動力參數(shù)的取用。了解建筑物的變形特征以及不均勻沉降對建筑物的各種危害；了解產(chǎn)生不均勻沉降的原因，防止和控制不均勻沉降對建筑物損害的建筑措施和結(jié)構(gòu)措施。

（一）

了解各種動力基礎(chǔ)的設(shè)計要求；了解天然地基動力參數(shù)的取用。

動力機(jī)器基礎(chǔ)除承受自重等的靜力荷載外，還承受動荷載（動力作用或沖擊作用）。

動荷載的類型有：沖擊作用（鍛錘、落錘）、旋轉(zhuǎn)作用（汽輪發(fā)電機(jī)、汽輪壓縮機(jī)）、往復(fù)作用（活塞式壓縮機(jī)）

動力機(jī)器基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式有：實體式（大塊式）、框架式和墻式。

動力基礎(chǔ)的設(shè)計要求：

1、變形（沉降和傾斜）在允許范圍內(nèi)，能保證機(jī)器正常運轉(zhuǎn)。動力基礎(chǔ)不宜與建筑物基礎(chǔ)相連；

2、機(jī)器等的總重心與基礎(chǔ)底面的形心位于同一條鉛垂線上；若不在同一線上，兩者之間的偏心距與平行偏心方向基底邊長的比值η應(yīng)符合下列要求：

對氣輪機(jī)組和電機(jī)組η≤3%；

對一般的機(jī)器基礎(chǔ)：當(dāng)?shù)鼗休d力特征值fk≤150kpa時，η≤3%；

當(dāng)?shù)鼗休d力特征值fk>150kpa時，η≤5%；

目的；使基礎(chǔ)在豎向上不產(chǎn)生偶合振動；

3、應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性?；A(chǔ)的強(qiáng)度等級一般不低于C15；

4、鋼筋為Ⅰ級或Ⅱ級鋼。不宜采用冷軋鋼筋；

5、符合構(gòu)造要求。設(shè)計動力機(jī)器基礎(chǔ)的荷載取值問題：當(dāng)進(jìn)行靜力計算時荷載應(yīng)采用設(shè)計值；當(dāng)進(jìn)行動力計算時荷載應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值。

6、振動幅值在允許范圍內(nèi)，不影響操作人員和機(jī)器正常工作；對臨近建筑物有影響時，應(yīng)采用隔振措施。另；螺栓的埋置深度也有要求Gd=τd/εd=Ed/2（1+μ）

式中

Ed——動彈性模量；

μ——泊松比。計算假定與計算模型：假定：基礎(chǔ)有慣性而無彈性，為有質(zhì)量的剛體。（地基土無慣性而有彈性，為無質(zhì)量的彈簧，基礎(chǔ)底面一點的地基反力與該點的彈性變位成線性關(guān)系）。模型：實體式基礎(chǔ)的振動計算采用質(zhì)量-阻尼器-彈簧模型。

天然地基動力參數(shù)的測試：一般用現(xiàn)場振動試驗確定，或計算，或經(jīng)驗取得。

例題1、單選題：實體式動力機(jī)器基礎(chǔ)的振動采用何種理論模型？

A．

質(zhì)量-彈簧模型

B．

質(zhì)量-阻尼器-彈簧模型

C．

剛性-彈性半空間模型

D．其他模型

（答案：B）

例題2、多選題：動力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)滿足下列何種要求？

A．地基承載力驗算

B．振動控制要求

C．構(gòu)造要求

D．抗震設(shè)計要求

（答案：ABCD）（二）了解建筑物的變形特征以及不均勻沉降對建筑物的各種危害；了解產(chǎn)生不均勻沉降的原因，防止和控制不均勻沉降對建筑物損害的建筑措施和結(jié)構(gòu)措施。

不均勻沉降的危害多種多樣，

不均勻沉降產(chǎn)生的原因：

1、

地質(zhì)條件。土層極其軟弱會引起地基較大的沉降和差異沉降；土層不均勻，壓縮模量差異較大，會引起地基較大的不均勻沉降。

2、上部結(jié)構(gòu)荷載的不均勻。建筑物結(jié)構(gòu)布置不合理

3、鄰近建筑物的影響（建筑物的一側(cè)有較大的附加應(yīng)力）。

4、其他原因：（建筑物一側(cè)大面積堆載或深基坑開挖；濕陷性土浸水濕陷；膨脹土的浸水、失水

凍脹與融陷；局部地質(zhì)缺陷：溶洞、土洞、古墳?zāi)埂ぁぁぁぁぁ?/p>

防止不均勻沉降的措施：

建筑措施：

（1）建筑物體型力求簡單

（2）控制長高比

（3）合理布置縱橫墻

（4）相鄰建筑物距離

（5）設(shè)置沉降縫，控制調(diào)整各部分標(biāo)高

結(jié)構(gòu)措施

（1）減輕建筑物自重：輕質(zhì)高強(qiáng)，輕型結(jié)構(gòu)

（2）減少、調(diào)整基底的附加壓力（地下室、

空心合殼體基礎(chǔ)、架空地板···）

（3）增加基礎(chǔ)剛度

（4）采用對不均勻沉降不敏感的結(jié)構(gòu)

（5）設(shè)置圈梁

（6）調(diào)整改變基礎(chǔ)尺寸，使形心與重心重合

施工措施

（1）施工：先高重，后低輕；

（2）施工開挖、排水、堆載預(yù)壓；

（3）保護(hù)坑底原狀土結(jié)構(gòu)：靈敏度高粘性土

（4）沉樁、降水、開挖不良影響。

例題3、單選題：地層均勻的情況下，可能造成地基不均勻沉降的原因是（）

A．在已有建筑物上加建一層；

B．在已有建筑一側(cè)接建新建筑；

C．在較長建筑物的中部設(shè)沉降縫；

D．風(fēng)荷載作用傳至基礎(chǔ)的水平力。

（答案：B）

例題4、多選題：以下措施何者對減少不均勻沉降對建筑物的損害有效？

A．控制建筑物的長高比

B．控制相臨建筑物基礎(chǔ)間的凈距

C．采用輕質(zhì)材料

D．

對建筑物進(jìn)行沉降觀測

E．

荷載差異較大的建筑物，先建重、高部分，后建輕、低部分

（答案：ABCE）（三）了解地基基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)共同作用的概念及共同作用分析的意義。

常規(guī)設(shè)計方法：是分別考慮上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、地基的設(shè)計，相互間的關(guān)系按以下方法處理：

上部結(jié)構(gòu)設(shè)計：基礎(chǔ)的作用相當(dāng)于固定支座，求解得出結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和支座反力。

基礎(chǔ)設(shè)計：上部結(jié)構(gòu)計算得到的支座反力作用于基礎(chǔ)頂面，地基反力為線性分布，按材料力學(xué)方法計算，再求解基礎(chǔ)的內(nèi)力。

地基設(shè)計：基底壓力作用在地基上，進(jìn)行地基的承載力計算、變形計算、穩(wěn)定性驗算等。

按照以上簡化計算的處理方法，對建筑物荷載與剛度不大，基礎(chǔ)尺寸較小，沉降也??；或地基堅硬變形很小的情況比較接近實際。而對于建筑規(guī)模大、上部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用筏基、箱基，不考慮地基變形對上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的影響，可能導(dǎo)致某些部位計算內(nèi)力與實際偏小，造成不安全；而不考慮上部結(jié)構(gòu)對基礎(chǔ)的約束，會過高估計基礎(chǔ)的縱向彎曲，使彎距計算偏大配筋過多偏于保守。

概念：地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同作用：就是把三者作為一個整體考慮，并要滿足三者連接部位的變形協(xié)調(diào)條件，達(dá)到靜力平衡。（分析地基基礎(chǔ)時，要考慮上部結(jié)構(gòu)剛度的貢獻(xiàn)；分析上部結(jié)構(gòu)時要考慮地基基礎(chǔ)對上部結(jié)構(gòu)的影響）

解決的方法：地基模型及參數(shù)（有限單元法、有限差分法等），相互作用的理論。

核心：地基與基礎(chǔ)底面的接觸壓力例題5：下面哪一種措施可以提高地基承載力并減少沉降？（單選題）

A．加大基礎(chǔ)埋深，并加作一層地下室

B．加大基礎(chǔ)寬度，同時荷載也按比例增加

C．建筑物建成以后，大量抽取地下水

D．建筑物建成以后，在室外填高地坪高程

（答案：A）

例題6：使基礎(chǔ)在豎直方向上不產(chǎn)生偶合振動，應(yīng)要求（）（單選題）

A．基礎(chǔ)和設(shè)備的總質(zhì)心位于通過基底形心的鉛直線上

B．豎向擾力作用線通過基底形心

C．豎向擾力作用線通過基礎(chǔ)和設(shè)備的總質(zhì)心

D．基礎(chǔ)和設(shè)備的總質(zhì)心遠(yuǎn)離基底形心的鉛直線上

（答案：A）

例題7：考慮地基的不均勻沉降對建筑物的危害，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時可以采取的措施有（）（單選題）

①

設(shè)置沉降縫；②設(shè)置圈梁；③調(diào)整某些設(shè)計標(biāo)高；④減輕建筑物自重

⑤控制長高比；⑥采用非敏感性結(jié)構(gòu)；⑦減小基底附加壓力

A．①②④⑥⑦

B．②③④⑦

C．①②③⑥⑦

D．②④⑥⑦

（答案：D）

例題8：當(dāng)建筑物高低（或輕重）差異較大，或是建筑物體形復(fù)雜，地基土軟弱不均時，易產(chǎn)生較大的不均勻沉降，設(shè)計是可以采用沉降縫將建筑（含基礎(chǔ)）分割成各自相互獨立的沉降單元，以有效防止地基不均勻沉降的損害。沉降縫一般設(shè)置在（）（多選題）

A．建筑物的錯層處

B．地基土ES差異較大處

C．建筑物平面轉(zhuǎn)折部位

D．長高比小的建筑物的適當(dāng)部位

（答案：ABC）

例題9：關(guān)于防止地基不均勻沉降的損害，下列方法正確的是（）（多選題）

A．在建筑物結(jié)構(gòu)變化處設(shè)置沉降縫

B．?dāng)M建相臨建筑物之間先施工輕的后施工重的

C．設(shè)置伸縮縫以代替沉降縫

D．采用排架三鉸拱等鉸接結(jié)構(gòu)