第九章 天然地基上的淺基礎(chǔ)2007.ppt

1、第九章 天然地基上的淺基礎(chǔ),一、 概述,二、 淺基礎(chǔ)類型,三、 基礎(chǔ)埋置深度,四、 基礎(chǔ)底面尺寸的確定,六、 墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計,七、 減輕建筑物不均勻沉降的措施,五、 無筋擴展基礎(chǔ)剖面設(shè)計,學(xué)習(xí)目標(biāo)： 掌握淺基礎(chǔ)的類型、基礎(chǔ)埋置深度的選擇。 掌握剛性基礎(chǔ)、擴展基礎(chǔ)的設(shè)計計算。 熟悉柱下條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)的構(gòu)造要求。 掌握減輕不均勻沉降的措施。,（二）天然地基上的淺基礎(chǔ),做在天然地基上，埋置深度小于5米的一般基礎(chǔ)（柱基或墻基）以及埋置深度雖超過5m，但小于基礎(chǔ)寬度的大尺寸基礎(chǔ)（如箱形基礎(chǔ)），在計算中基礎(chǔ)的側(cè)面摩擦力不必考慮，統(tǒng)稱為天然地基上的淺基礎(chǔ)。,一、 概述,（一）選擇地基基礎(chǔ)類型

2、應(yīng)考慮的因素 選擇地基基礎(chǔ)類型，主要考慮兩方面因素： 1. 建筑物的性質(zhì)；2.地基的地質(zhì)情況。,基礎(chǔ)設(shè)計的基本原則 基礎(chǔ)本身應(yīng)具有足夠的強度、剛度和耐久性。 （三）地基基礎(chǔ)方案 1.天然地基上的淺基礎(chǔ)。 2.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)。,一、 概述,人工地基：加固上部土層，提高土層的承載力，再把基礎(chǔ)做在這種經(jīng)過人工加固后的土層上。這種地基叫做人工地基。,樁基礎(chǔ)：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(chǔ)叫做樁基礎(chǔ)。,深基礎(chǔ)：把基礎(chǔ)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(chǔ)寬度。在計算基礎(chǔ)時應(yīng)該考慮基礎(chǔ)側(cè)壁摩

3、擦力的影響。這類基礎(chǔ)叫做深基礎(chǔ)。,（四）常規(guī)設(shè)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)常用于其它復(fù)雜基礎(chǔ)的初步設(shè)計，稱為常規(guī)設(shè)計。,一、 概述,（五）淺基礎(chǔ)設(shè)計內(nèi)容及步驟 1.了解擬建場地工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，合理選擇基礎(chǔ)類型、平面布置及埋深。 2.按地基承載力確定基礎(chǔ)底面尺寸。 3.進(jìn)行必要的地基穩(wěn)定性和變形驗算。 4.基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析和截面設(shè)計，并繪制施工圖。,一、 概述,可按照基礎(chǔ)材料、構(gòu)造類型、受力特點分類。,二、 淺基礎(chǔ)類型,二、 淺基礎(chǔ)類型,無筋擴展基礎(chǔ)（剛性基礎(chǔ)） （1）材料：磚、

4、毛石、灰土或三合土。 （2）構(gòu)造要求（保證抗拉、剪強度）：,二、 淺基礎(chǔ)類型,鋼筋混凝土擴展基礎(chǔ) （1）特點：抗彎、剪性能好。 （2）形式：墻下和柱下鋼筋混凝土擴展基礎(chǔ)。,二、 淺基礎(chǔ)類型,二、 淺基礎(chǔ)類型,二、 淺基礎(chǔ)類型,二、 淺基礎(chǔ)類型,二、 淺基礎(chǔ)類型,（三）按受力性能分,1.剛性基礎(chǔ),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(chǔ)。,2.柔性基礎(chǔ),指鋼筋混凝土基礎(chǔ)。利用其抗彎、抗拉性能。不受臺階寬高比限制，可寬基淺埋。,二、 淺基礎(chǔ)類型,（一）概念,1.基礎(chǔ)埋置深度 是指基礎(chǔ)底面至地面（一般指設(shè)計地面）的距離。,2.基礎(chǔ)埋深選擇的意義,影響：建筑物的安全和正常使用；基

5、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。,3.基礎(chǔ)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(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100mm以上，以避免基礎(chǔ)外露。,三、 基礎(chǔ)埋置深度的選擇,（二）影響基礎(chǔ)埋深的因素：,1.建筑物類型及基礎(chǔ)構(gòu)造,（1）類型主要指高層與非高層之分。 （2）基礎(chǔ)構(gòu)造，針對基礎(chǔ)類別、用途等。,2.基礎(chǔ)上荷載大小及性質(zhì),（1）荷載大小與地基承載力間的關(guān)系導(dǎo)致持力層選擇發(fā)生變化。 （2）建筑物類型不同，其所受荷載

6、性質(zhì)發(fā)生變化，從而對基礎(chǔ)埋深產(chǎn)生影響。Eg.高層建筑：水平力作用；輸電塔：上拔力作用；磚窯：高溫作用；冷庫：低溫作用；受動力荷載基礎(chǔ)：對持力層土要求，不宜為飽和疏松的粉細(xì)砂（振動液化）。,三、 基礎(chǔ)埋置深度的選擇,3.工程地質(zhì)條件 （1）工程地質(zhì)條件不同，基礎(chǔ)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(jīng)濟性。 （2）土層不均勻時可分段采用不同埋深。對建于邊坡上的基礎(chǔ)（如上圖），其埋深應(yīng)滿足下式：,x取3.5m（條形基礎(chǔ))或2.5m（距形或圓形基礎(chǔ)）。,三、 基礎(chǔ)埋置深度的選擇,三、 基礎(chǔ)埋置深度的選擇,5.地基土凍脹和融陷條件 對于埋置于可凍脹土中的基礎(chǔ)，其最小埋深應(yīng)由下式確定：,

7、標(biāo)準(zhǔn)凍深； 采暖對凍深的影響系數(shù)； 基底下允許殘留凍土層的厚度，,z,(GB50007-2002）,(GBJ7-89）,設(shè)計凍深； 基底下允許殘留凍土層的最大厚度。,三、 基礎(chǔ)埋置深度的選擇,三、 基礎(chǔ)埋置深度的選擇,（一）按地基持力層的承載力計算基底尺寸 設(shè)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(shè)計值fa ，在按下列條件驗算并調(diào)整尺寸直至滿足設(shè)計要求。,Pk fa,1.對于中心受壓基礎(chǔ),pk相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時，基礎(chǔ)底面處的平均壓力值。,fa修正后的地基承載力特征值。,四、 基礎(chǔ)底面尺寸的確定,d,fa,Fk,A,G,g,-,d,fa,Fk,b,G,g,-,（矩形）,（條

8、形）,Fk相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時，上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向力值。,Gk基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上的土重。,A,Gk,Fk,pk,+,=,A基礎(chǔ)底面面積。,注意： d為基礎(chǔ)平均埋深。,算法：涉及到fa的寬度修正。,(1)先假定B3m，不做寬度修正。,(2)如果B3m，則再考慮寬度修正。,四、 基礎(chǔ)底面尺寸的確定,2.對于偏心受壓基礎(chǔ),同時滿足：,Pk fa,Mk相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時，作用于基礎(chǔ)底面的力矩值。,由上式得：,即：,四、 基礎(chǔ)底面尺寸的確定,折減系數(shù)（0.61）；,算法：,1.按中心受壓計算，求出A0。,2.令A(yù)=（1.11.4）A0。,3.驗證pkmax1.2fa 。,或：,1.令,2

9、.驗證pkmax1.2fa ，,求出A0。,若不滿足，適當(dāng)調(diào)整，再驗算，直到適合為止。,四、 基礎(chǔ)底面尺寸的確定,當(dāng),時,相當(dāng)于不考慮偏心的影響；,當(dāng),時,，表示由于荷載偏心較大，,應(yīng)該限制基底平均壓力，使之不超過未考慮偏心影響的地基承載力的60%。,四、 基礎(chǔ)底面尺寸的確定,（二）軟弱下臥層驗算 當(dāng)?shù)鼗芰臃秶鷥?nèi)存在軟弱下臥層時，還必須對下臥層進(jìn)行驗算。,基底壓力標(biāo)準(zhǔn)值； 基底處自重壓力值；,應(yīng)力擴散角，查表。,四、 基礎(chǔ)底面尺寸的確定,表9.5 地基壓力擴散角,注：1) Esl為上層土壓縮模量；Es2為下層土壓縮模量； 2）z/b0.25時取=00，必要時，宜由試驗確定； z/b0.50

10、時值不變。,四、 基礎(chǔ)底面尺寸的確定,四、 基礎(chǔ)底面尺寸的確定,【例題9.1】某磚混結(jié)構(gòu)外墻基礎(chǔ)如圖9.10所示，采用混凝土條形基礎(chǔ)，墻厚240mm，上部結(jié)構(gòu)傳至地表的荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合豎向力值Fk=120kN/m，地基為粘性土，重度=19.5 kN/m3，孔隙比e=0.684，液性指數(shù)IL=0.456，地基承載力特征值fak=110 kPa，試計算基礎(chǔ)寬度。,解：（1）求修正后的地基承載力特征值 假定基底寬度b3m，由于基礎(chǔ)埋深d=1.0m0.5m，故僅需進(jìn)行深度修正。查表得b=0.3，d=1.6，則,四、 基礎(chǔ)底面尺寸的確定,（2）求基礎(chǔ)底面寬度b,b,取b=1.25m。由于b=1.25m3

11、m，符合假定，故基礎(chǔ)寬度設(shè)計為1.25m。,【例題9.2】某柱下獨立基礎(chǔ)，土層與基礎(chǔ)所受荷載情況如圖9.12所示，基礎(chǔ)埋深1.5m，F(xiàn)k=300kN， =50 kNm，Vk=300kN。試根據(jù)持力層地基承載力確定基礎(chǔ)底面尺寸。 解：（1）求持力層修正后的地基承載力特征值 假定b3m，僅進(jìn)行深度修正。由粉質(zhì)粘土e=0.723，IL=0.44，查表5.6得d=1.6。,四、 基礎(chǔ)底面尺寸的確定,四、 基礎(chǔ)底面尺寸的確定,四、 基礎(chǔ)底面尺寸的確定,四、 基礎(chǔ)底面尺寸的確定,【例題9.3】驗算例9.2中軟弱下臥層強度是否滿足要求。 解：基底處土的自重壓力 pc=18.50.8+19.80.7=28.6

12、6kPa 軟弱下臥層頂面處土的自重壓力 pcz=28.66+19.83.0=88.06kPa 基礎(chǔ)底面平均壓力 軟弱下臥層頂面以上土的加權(quán)平均重度,四、 基礎(chǔ)底面尺寸的確定,由淤泥質(zhì)土查表6.6得d=1.0，故,由,，,0.5，查表9.5得,軟弱下臥層頂面處的附加壓力,則,軟弱下臥層強度滿足要求。,五、 無筋擴展基礎(chǔ)剖面設(shè)計,控制基礎(chǔ)的外伸長度b2和基礎(chǔ)高度H0的比值不超過規(guī)定的允許比值。b2/ H0=tan。,基礎(chǔ)的剛性角： 與允許的b2/ H0值相對應(yīng)的角度。 滿足臺階寬高比限值后，基礎(chǔ)已具有足夠的剛度，一般無需再作抗彎、抗剪驗算。,五、 無筋擴展基礎(chǔ)剖面設(shè)計,表9.6 無筋擴展基礎(chǔ)臺階寬

13、高比的允許值,五、 無筋擴展基礎(chǔ)剖面設(shè)計,注：1）pk為荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時基礎(chǔ)底面處的平均壓力值(kPa)； 2）階梯形毛石基礎(chǔ)的每階伸出寬度，不宜大于200mm； 3）當(dāng)基礎(chǔ)由不同材料疊合組成時，應(yīng)對接觸部分作抗壓驗算； 4）基礎(chǔ)底面處的平均壓力值超過300 kPa的混凝土基礎(chǔ)，尚應(yīng)進(jìn)行抗剪驗算。,五、 無筋擴展基礎(chǔ)剖面設(shè)計,【例題9.4】某磚混結(jié)構(gòu)外墻基礎(chǔ)采用3：7灰土基礎(chǔ)，墻厚240mm，基底處平均壓力pk=110 kPa，室內(nèi)外高差450mm，設(shè)計基礎(chǔ)埋深0.8m，設(shè)計基礎(chǔ)寬度為0.9m，試設(shè)計基礎(chǔ)的剖面尺寸。 解：基礎(chǔ)大放腳采用MU10磚和M5砂漿按“二一間隔收”砌筑，兩步灰土墊層。

14、 由表9.6查得，灰土基礎(chǔ)臺階寬高比允許值為1：1.50，故灰土墊層挑出寬度應(yīng)滿足,五、 無筋擴展基礎(chǔ)剖面設(shè)計, mm,則大放腳所需臺階數(shù) N ，取n=3。 基礎(chǔ)頂面距室外設(shè)計地坪距離為 100mm 滿足構(gòu)造要求。,六、 擴展基礎(chǔ)剖面設(shè)計,（一）構(gòu)造要求,六、 擴展基礎(chǔ)剖面設(shè)計,六、 擴展基礎(chǔ)剖面設(shè)計,1. 中心受壓,（二）墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)底板厚度和配筋計算,（2）底板配筋,六、 擴展基礎(chǔ)剖面設(shè)計,式中：As每延米長基礎(chǔ)底板受力鋼筋截面積，mm2 fy鋼筋抗拉強度設(shè)計值，N/mm2。,As=M/(0.9fyh0 ),2. 偏心受壓,凈反力偏心距：,en0=M/F （b/6）,Pnmax=

15、F/b(1+6en0/b),Pnmin=F/b(1-6en0/b),支座1-1處：,Pn1= Pnmin+(b+a)/2b (Pnmax- Pnmin),求解M，V時，可令Pn=0.5(Pnmax+Pn1 ),六、 擴展基礎(chǔ)剖面設(shè)計,七、 柱下條形基礎(chǔ)的構(gòu)造要求,（一） 橫剖面尺寸,（二） 端部懸挑尺寸,（三）現(xiàn)澆柱與條形基礎(chǔ)梁交接處平面尺寸,（四） 配筋,八、 筏形基礎(chǔ)的構(gòu)造要求,（一） 懸挑尺寸,（二） 筏板厚度,（三）混凝土強度等級,（四）地下室底層柱、剪力墻與梁板式筏基的基礎(chǔ)梁連接的構(gòu)造,（五） 配筋,（一）不均勻沉降的危害 1.墻體裂縫。 2.梁板拉裂。 3.構(gòu)配件損壞。 4.影響正

16、常使用。 （二）防止的方法 1.采用筏基或箱基。 2.采用深基礎(chǔ)。 3.地基處理。 4.在建筑、結(jié)構(gòu)和施工方面采取措施。,九、 減輕建筑物不均勻沉降的措施,前三種方法造價較高，同時需要具備一定的施工條件。如能在建筑、結(jié)構(gòu)和施工方面采取一些措施，可減少對地基的處理，收到經(jīng)濟、技術(shù)效果。 （三）建筑措施 1.建筑物的體型應(yīng)力求簡單 2.控制長高比及合理布置墻體 3.設(shè)置沉降縫,九、 減輕建筑物不均勻沉降的措施,九、 減輕建筑物不均勻沉降的措施,4.控制相鄰建筑物之間的距離 5.調(diào)整某些設(shè)計標(biāo)高,九、 減輕建筑物不均勻沉降的措施,表9.2 相鄰建筑物基礎(chǔ)間的凈距（m）,注：1）表中L為建筑物長度或沉

17、降縫分隔的單元長度(m)；Hf為自基礎(chǔ)底面標(biāo)高算起的建筑物高度(m)； 2）當(dāng)被影響建筑的長高比為1.5L/Hf2.0時，其間凈距可適當(dāng)縮小。,（四）結(jié)構(gòu)措施 1.減輕建筑物的自重 2.增強建筑物的整體剛度和強度 3.減小或調(diào)整基底附加壓力 4.采用非敏感性結(jié)構(gòu)（上部結(jié)構(gòu)采用靜定結(jié)構(gòu)） （五）施工措施 在開挖基坑時，避免擾動基底土的結(jié)構(gòu)；在施工順序上，應(yīng)先重后輕、先高后低；施工時需特別注意，減少基礎(chǔ)開挖時，由于井點降水、施工堆載等可能對相鄰建筑物造成的附加沉降。,九、 減輕建筑物不均勻沉降的措施,小 結(jié) 1. 淺基礎(chǔ)的類型與特點 （1）無筋擴展基礎(chǔ) 無筋擴展基礎(chǔ)又稱剛性基礎(chǔ)，是指由磚、毛石、混

18、凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料組成的不配置鋼筋的墻下條形基礎(chǔ)或柱下獨立基礎(chǔ)。適用于多層民用建筑和輕型廠房。上述基礎(chǔ)構(gòu)成材料具有抗壓性能良好，而抗拉、抗剪性能較差的共同特點，通常采用控制基礎(chǔ)臺階寬高比不超過規(guī)定限值的方法來使基礎(chǔ)獲得較大的抗彎剛度，防止基礎(chǔ)發(fā)生彎曲破壞。 （2）擴展基礎(chǔ) 即柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)和墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。這些基礎(chǔ)的抗彎和抗剪性能好，不受臺階寬高比的限制，適宜于需要“寬基淺埋”的情況。,（3）柱下條形基礎(chǔ) 主要由于框架結(jié)構(gòu)，也可用于排架結(jié)構(gòu)?？蓪⑼恢械闹禄A(chǔ)連通成條形，也可采用柱下十字交叉條形基礎(chǔ)，這樣可以增強基礎(chǔ)整體剛度，使基礎(chǔ)具有良好的調(diào)整不均勻沉降的能力。 （4）筏形基礎(chǔ) 是將整個基礎(chǔ)底板連成一個整體的基礎(chǔ)?？蓴U大基底面積，增強基礎(chǔ)的整體剛度，較好地調(diào)整基礎(chǔ)各部分之間的不均勻沉降。可做成平板式和梁板式。 筏形基礎(chǔ)可用于框架、框剪、剪力墻結(jié)構(gòu)，還廣泛用于砌體結(jié)構(gòu)