單元四淺基礎(chǔ)設(shè)計與施工任務(wù)1天然地基上的淺基礎(chǔ)設(shè)計25課件講解

單元四淺基礎(chǔ)設(shè)計與施工

任務(wù)1天然地基上的淺基礎(chǔ)設(shè)計淺基礎(chǔ)設(shè)計設(shè)計內(nèi)容包括：地基（設(shè)計）計算和基礎(chǔ)設(shè)計地基計算：基礎(chǔ)埋深、地基承載力校核、變形計算及穩(wěn)定分析基礎(chǔ)設(shè)計：基礎(chǔ)選型、截面尺寸選擇、受力分析和計算、繪圖天然地基：沒有經(jīng)過人為加固處理的地基人工地基：需人工加固的軟弱地基淺基礎(chǔ)：≤5m，用一般方法、工藝施工深基礎(chǔ)：(樁基、沉井)，特殊工藝施工天然地基人工地基深基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)方案組合造價低易施工安全合理技術(shù)先進方案選擇概述條形基礎(chǔ)一、淺基礎(chǔ)分類

(按受力性能)剛性(無筋擴展)基礎(chǔ)柔性(擴展)基礎(chǔ)十字交叉筏

形箱

形（一）無筋擴展基礎(chǔ)磚基礎(chǔ)：低層建筑墻下基礎(chǔ)。砌筑方便，強度低抗凍性差。砌法：二一間隔收（1/4磚）?！軲U10磚

M5砂漿大放腳毛石基礎(chǔ)：砌筑較方便，抗凍性好，適于6層及以下墻承重結(jié)構(gòu)。砌法：錯縫搭接?！軲U20毛石

M5砂漿每階≥兩皮≤200≥400砼與毛石砼基礎(chǔ)：強度、耐久性和抗凍性均較好，適于荷載大及地下水位以下結(jié)構(gòu)。摻入毛石要求：占體積20~30%，尺寸≤300

。摻入毛石節(jié)約水泥柱下砼基礎(chǔ)墻下砼基礎(chǔ)（二）擴展基礎(chǔ)（鋼筋砼基礎(chǔ)）

適用條件：良好的抗彎和抗剪性能。相同條件下基礎(chǔ)高度小，適于荷載大或土質(zhì)軟的情況下采用。

壓力擴散基礎(chǔ)

F=100kn/m

37墻

p=100/0.37=270kpa

p=100/1.20=83kpa

基礎(chǔ)寬1.2m鋼筋砼條形基礎(chǔ)：1.墻下條形基礎(chǔ)：不帶肋與帶肋墻翼板墻肋梁砼墊層結(jié)構(gòu)柱基礎(chǔ)底板配筋結(jié)構(gòu)柱配筋2.柱下鋼筋砼單獨基礎(chǔ)：臺階形:

施工支模、澆筑簡單，用材相對多?；A(chǔ)底板配筋結(jié)構(gòu)柱配筋現(xiàn)澆柱下鋼筋砼單獨基礎(chǔ)：錐形：受力與用材合理，施工澆注成型較難。預(yù)制柱下鋼筋混凝土單獨杯口基礎(chǔ)：分為單支與雙支（視柱情況）；低杯口與高杯口。（三）柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)：柱肋梁砼墊層（四）柱下十字交叉基礎(chǔ)柱基礎(chǔ)底板梁（五）筏形基礎(chǔ)（板式與梁板式）梁柱底板（六）箱形基礎(chǔ)柱頂板底板梁隔板箱形基礎(chǔ)基礎(chǔ)方案的比較與選擇

基礎(chǔ)設(shè)計計算首先是進行方案比較，選擇最適合工程實際的基礎(chǔ)類型，一般從以下三方面考慮：

滿足地基承載力要求：——第一功能要求，合理選擇持力層、基礎(chǔ)埋深，確定基礎(chǔ)形式；滿足建筑物變形要求：——從建筑物、基礎(chǔ)、地基的整體性與共同工作角度出發(fā)，根據(jù)荷載、地基情況，確定基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與構(gòu)造形式；滿足建筑物使用要求：——從建筑物使用功能要求及建筑對地基變形要求考慮，如有地下室時，采用箱形與筏形基礎(chǔ)較為合理。二、基礎(chǔ)設(shè)計分級地基基礎(chǔ)設(shè)計分級：《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2002）規(guī)定：（考慮地基復(fù)雜程度、建筑物規(guī)模與功能特征）甲級：重要的、30層以上高層、體型復(fù)雜、

高低層差超10層、對沉降有特殊要求、

場地與地質(zhì)條件復(fù)雜等。乙級：甲、丙以外的工業(yè)與民用建筑。丙級：場地與地基條件簡單7層及以下建筑、

次要輕型建筑。三、基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)定所有建筑地基均應(yīng)滿足承載力計算要求；設(shè)計為甲、乙級的建筑均按地基變形設(shè)計；基礎(chǔ)本身強度、剛度和耐久性問題。

四、地基承載力特征值的確定

地基承載力特征值：由載荷試驗測定的地基土壓力變形曲線線性變形段內(nèi)規(guī)定的變形所對應(yīng)的壓力值，最大為比例界限值。是指在保證地基穩(wěn)定條件下，地基單位面積上所能承受的最大應(yīng)力。原位荷載試驗裝置荷載試坑支墩次梁主梁承壓板千斤頂百分表基準(zhǔn)梁平板載荷試驗由試驗結(jié)果可繪制p～s關(guān)系曲線，并推斷出地基的極限荷載與臨塑壓力。

荷載試驗p～s曲線

0spcrpuabcs1p1．直線變形階段（壓密階段）：p≤pcr

土中即將出現(xiàn)剪切破壞（塑性變形）點時的基底壓力稱為臨塑壓力（或比例極限）。pcr

土的變形主要是由土的壓實，孔隙體積減小引起的，土體處于彈性平衡狀態(tài)。2．剪切階段（彈塑性變形階段）：

pcr＜p＜pupcz地基中的變形不再是線形變化，壓力和變形之間成曲線關(guān)系；隨著壓力的增加，地基除進一步壓密外，在局部（一般從基礎(chǔ)邊緣開始）出現(xiàn)了剪切破壞區(qū)（也稱為塑性區(qū)）。此段范圍內(nèi)的基底壓力稱為塑性荷載

pcz3.破壞階段：p≥pu

極限荷載pu：地基剛出現(xiàn)整體滑裂破壞面時的基底壓力。壓力增加，地基變形將急劇增大，塑性區(qū)擴大，形成連續(xù)的滑動面，土從荷載板下擠出，在地面隆起，這時地基已完全喪失穩(wěn)定性。pu連續(xù)滑動面由試驗結(jié)果可繪制p～s關(guān)系曲線，并推斷出地基的極限荷載與承載力特征值。

承載力特征值由載荷試驗p～s關(guān)系曲線確定：荷載試驗p～s曲線

0spcrpuabcs1p平板載荷試驗由試驗結(jié)果可繪制p～s關(guān)系曲線，并推斷出地基的極限荷載與臨塑壓力。

荷載試驗p～s曲線

0spcrpuabcs1p1.當(dāng)p～s曲線上有比例界限時，取該比例界限所對應(yīng)的荷載值；2.當(dāng)極限荷載小于對應(yīng)比例界限的荷載值的2倍時，取極限荷載值的一半；3.當(dāng)不能按上述要求確定時，當(dāng)壓板面積為0.25～0.50m2，可取s/b=0.01～0.015所對應(yīng)的荷載，但其值不應(yīng)大于最大加載量的一半。4．同一土層實驗不應(yīng)少于三點，當(dāng)試驗實測值的極差不超過其平均值的30%時，取此平均值作為該土層的地基承載力特征值fak。地基承載力特征值的修正

當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3m或埋置深度大于0.5m時，從載荷試驗或其它原位測試、經(jīng)驗值等方法確定的地基承載力特征值，尚應(yīng)按下式修正：

式中fa—修正后的地基承載力特征值（kPa）；

fak—地基承載力特征值（kPa）；

γ—基礎(chǔ)底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度（kN／m3）；

fa—修正后的地基承載力特征值（kPa）；

fak—地基承載力特征值（kPa）；γ—基礎(chǔ)底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度（kN／m3）；γm—基底以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取有效重度（kN／m3）；

b—基底寬度(m)，小于3m時按3m取值，大于6m

按6m取值；

ηb、ηd—基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)，按基底下土的類別取值（表4-2）；

d—基礎(chǔ)埋置深度（m）,一般自室外地面標(biāo)高算起。地基承載力特征值應(yīng)按下列規(guī)定綜合考慮：

1.甲、乙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；

2.丙級的建筑物可按土的物理力學(xué)指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)貫入、輕便觸探等方法確定。

3.次要建筑物可根據(jù)鄰近建筑物的經(jīng)驗確定。地基計算（一）確定基礎(chǔ)埋深地基計算：基礎(chǔ)埋深、地基承載力校核、變形計算及穩(wěn)定分析基礎(chǔ)埋置深度：指設(shè)計室外地坪至基礎(chǔ)底面的距離。影響：建筑物的安全和正常使用；基礎(chǔ)施工技術(shù)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、變形的影響；基礎(chǔ)由于凍脹或水影響下的耐久性?！?.00－0.45埋深d≥0.5m≥0.1m1、與建筑物有關(guān)的條件建筑物用途，有無地下室、設(shè)施及設(shè)備基礎(chǔ)，基礎(chǔ)的形式和構(gòu)造影響因素：抗震設(shè)計：箱基筏基1/152、作用在地基上的荷載大小與性質(zhì)荷載大小選高承載力的作持力層荷載性質(zhì)大小承載力合適，宜淺埋相對比較水平荷載、上拔力作用震動荷載避開細粉砂土層深埋1/153、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件好軟(A)(B)A:考慮荷載情況，按最小埋深要求確定；B:考慮人工地基，按最小埋深要求確定；(C)C:地基土分為兩層，上硬下軟:好軟(D)(E)好軟D:地基土分為兩層，上軟下硬:E:地基土由若干軟硬交替土層組成地下水水位地下水水質(zhì)宜在地下水水位以上防侵蝕性破壞地下水流動基坑排水防產(chǎn)生流砂與管涌水文地質(zhì)條件4、相鄰建筑物的基礎(chǔ)埋深L≥(1~2)ΔHΔH原基礎(chǔ)新基礎(chǔ)埋深≤相鄰的否則：L≥(1~2)ΔH否則：分段施工；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。新基礎(chǔ)5、地基凍融條件dminzdhmax凍脹性土防凍措施1.地下水位以上基礎(chǔ)側(cè)面用非凍脹性土回填；2.以下用樁基礎(chǔ)或自錨式基礎(chǔ)；3.選地勢高、地下水位低、排水好的建筑場地；4.防止地表水侵入地基，設(shè)地上地下排水設(shè)施；5.基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)圈梁，控制建筑長高比，增強整體剛度；6.基礎(chǔ)梁下留有土層凍脹的空隙；7.室外設(shè)施、結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)斷開；8.跨年度施工的建筑及設(shè)計采暖的建筑，入冬前采取

防護措施。

總之，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。除基巖外，一般不宜小于0.5m。另外，基礎(chǔ)頂面應(yīng)底于設(shè)計外地面0.1m以上，以避免基礎(chǔ)外露。（二）地基承載力計算1、地基承載力確定：

fa—修正后的地基承載力特征值（kPa）；

fak—地基承載力特征值（kPa）；γ—基礎(chǔ)底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度（kN／m3）；γm—基底以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取有效重度（kN／m3）

b—基底寬度(m)，小于3m時按3m取值，大于6m按6m取值；

ηb、ηd—基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)，按基底下土的類別取值（表4-2）；

d—基礎(chǔ)埋置深度（m）,一般自室外地面標(biāo)高算起。2、基礎(chǔ)底面尺寸的確定（中心荷載作用）pkpk≤faFklGkb基礎(chǔ)底面dd要求基底面積pkmax≤1.2fapk≤fa2、基礎(chǔ)底面尺寸確定（偏心荷載）設(shè)計上一般pmin＞0pkmaxpkminddFkGkMkVklbe要求條形基礎(chǔ)：取

l=1m或一個開間為計算單元矩形基礎(chǔ)：取l/b=nl=n·b方形基礎(chǔ)：

l=b

fa—修正后的地基承載力特征值（kPa）；

fak—地基承載力特征值（kPa）；γ—基礎(chǔ)底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度（kN／m3）；γm—基底以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取有效重度（kN／m3）

b—基底寬度(m)，小于3m時按3m取值，大于6m按6m取值；

ηb、ηd—基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)，按基底下土的類別取值（表4-2）；

d—基礎(chǔ)埋置深度（m）,一般自室外地面標(biāo)高算起。3、變形計算：設(shè)計為甲、乙級的建筑均按地基變形設(shè)計；丙級有些可以不計算變形地下室：補償基礎(chǔ)

建筑物的沉降觀測

與地基允許變形值

（1）建筑物的沉降觀測目的：預(yù)估最終沉降量，判斷不均勻沉降的發(fā)展趨勢，以便控制施工速度或采取相應(yīng)的加固處理措施。沉降觀測點的布置設(shè)置好水準(zhǔn)基點。宜靠近觀測對象，但必須在壓力影響范圍以外，水準(zhǔn)基點不應(yīng)少于三個。設(shè)置好觀測點。一般設(shè)置在建筑物四周的角點、轉(zhuǎn)角處、縱橫墻的中點、沉降縫和新老建筑物連接處的兩側(cè)，或地質(zhì)條件有明顯變化的地方，數(shù)量不宜少于6點。觀測點的間距一般為8～12m。沉降觀測的技術(shù)要求采用精密水準(zhǔn)儀測量，觀測的精度為0.01mm。從澆搗基礎(chǔ)后立即開始，施工期間的觀測不應(yīng)少于4次?？⒐ず笥^測時間間隔，第一年不少于3～5次，第二年不少于2次，以后每年1次，直到下沉穩(wěn)定為止。穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為半年的沉降量不超過2㎜。如沉降速率減少到0.05mm/d以下時，可認(rèn)為沉降趨向穩(wěn)定，這種沉降稱為減速沉降。如出現(xiàn)等速沉降，就有導(dǎo)致地基喪失穩(wěn)定的危險。當(dāng)出現(xiàn)加速沉降時，表示地基已喪失穩(wěn)定，應(yīng)及時采取措施，防止發(fā)生工程事故。（2）地基變形分類不同建筑物采用不同的地基變形特征來進行比較與控制?！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007—2002）將地基變形依其特征分為以下四種：l）沉降量：指單獨基礎(chǔ)中心的沉降值（圖3—8）；2）沉降差：指兩相鄰單獨基礎(chǔ)沉降量之差（圖3—9）；3）傾斜：指單獨基礎(chǔ)在傾斜方向上兩端點的沉降差與其距離之比（圖3—10）；4）局部傾斜：指砌體承重結(jié)構(gòu)沿縱墻6～10m內(nèi)基礎(chǔ)兩點的沉降差與其距離之比（圖3—11）。圖3—8基礎(chǔ)沉降量圖3—9基礎(chǔ)沉降差圖3—11墻身局部傾斜圖3—10基礎(chǔ)傾斜Δs傾斜=lΔs局部傾斜=l=6～10m（3）地基變形允許值

一般建筑物的地基允許變形值：多層或高層建筑整體傾斜：0.0025（60-100m高）平均沉降量200mm相鄰柱基沉降差：0.002L(框架柱間距)

（4）地基沉降與時間的關(guān)系一般建筑物在施工期間完成的沉降量：砂土可認(rèn)為其最終沉降量已完成80％以上；低壓縮性粘性土已完成最終沉降量的50％～80％；中壓縮性土可以認(rèn)為已完成20％～50％；高壓縮性土可以認(rèn)為已完成5％～20％。工程實踐中：計算地基最終沉降量；根據(jù)沉降與時間的關(guān)系（主要考慮粘性土），以便預(yù)留建筑物有關(guān)部分之間的凈空，合理選擇連接方法和施工順序。4、穩(wěn)定計算：高層、軟土、坡地建筑基礎(chǔ)構(gòu)造一、無筋擴展基礎(chǔ)允許寬高比：[b2/H0]=tanα基礎(chǔ)設(shè)計高度：其值與基底壓力、

材料質(zhì)量有關(guān)見（P129頁表格）αb0bb1h1H0b2磚基礎(chǔ)俗稱大放腳，其各部分的尺寸應(yīng)符合磚的模數(shù)。砌筑方式有兩皮一收和二一間隔收（又稱兩皮一收與一皮一收相間）兩種（圖2-23）。兩皮一收是每砌兩皮磚，即120mm，收進1/4磚長，即60mm；二一間隔收是從底層開始，先砌兩皮磚，收進1/4磚長，再砌一皮磚，收進1/4磚長，如此反復(fù)。

二、擴展基礎(chǔ)抗彎和抗剪性能好2001005050100現(xiàn)澆柱錐形基礎(chǔ)200階梯形基礎(chǔ)階梯形基礎(chǔ)構(gòu)造尺寸：

每階高度：300~500邊緣不小于200厚基礎(chǔ)墊層：厚度≥70；

砼強度等級≥C10砼強度等級≥C20受力鋼筋

直徑：≥φ10

間距：@100~200鋼筋保護層厚度

有墊層：≥40；無墊層：≥70分布鋼筋

直徑：≥φ6

間距：不大于300，受力筋1/10底板受力鋼筋長度取相應(yīng)邊長的0.9倍，并交錯布置。柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)當(dāng)邊長≥2.5m時：墻下鋼筋砼條形基礎(chǔ)50605050b≥200H≥b/8100120受力筋構(gòu)造筋構(gòu)造尺寸與形式基礎(chǔ)高度＞250時采用錐形；基礎(chǔ)高度≤250時采用平板式。橫向受力鋼筋

直徑：φ8~16

間距：@100~300縱向分布鋼筋

φ6~8，

@100~300保護層

有墊層≥40

無墊層≥70當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于或等于2.5m時，底板受力鋼筋的長度可取基礎(chǔ)寬度的0.9倍，并交錯布置。T形及十字形交接處，底板橫向受力鋼筋僅沿一個主要受力方向通長布置，另一方向的橫向受力鋼筋可布置到主要受力方向底板寬度1/4處。在拐角處底板橫向受力鋼筋應(yīng)沿兩個方向布置墻肋梁砼墊層當(dāng)?shù)鼗浫鯐r，為了減少不均