第8章浅基础设计.ppt

地基基础设计必须根据建筑物的用途和安全等级、平面布置和地基基础设计必须根据建筑物的用途和安全等级、平面布置和上部结构类型，充分考虑建筑场地和地基岩土条件，结合施工条件上部结构类型，充分考虑建筑场地和地基岩土条件，结合施工条件以及工期、造价等各方面要求，合理选择地基基础方案，因地制宜、以及工期、造价等各方面要求，合理选择地基基础方案，因地制宜、精心设计，以保证建筑物的安全和正常使用。精心设计，以保证建筑物的安全和正常使用。做在天然地基上，埋置深度小于做在天然地基上，埋置深度小于5米的一般基础（柱基或墙米的一般基础（柱基或墙基）以及埋置深度虽超过基）以及埋置深度虽超过5米，但小于基础宽度的大尺寸基础米，但小于基础宽度的大尺寸基础（如箱形基础），在计算中基础的侧面摩擦力不必考虑，统（如箱形基础），在计算中基础的侧面摩擦力不必考虑，统称为称为。1.防止地基土发生剪切破坏和丧失稳定性，应具有足防止地基土发生剪切破坏和丧失稳定性，应具有足够的安全度；够的安全度；2.控制地基的变形量，使之不超过建筑物的地基特征控制地基的变形量，使之不超过建筑物的地基特征变形允许值；变形允许值；3.基础本身应具有足够的强度、刚度和耐久性。基础本身应具有足够的强度、刚度和耐久性。1.天然地基上的浅基础；天然地基上的浅基础；2.人工地基上的浅基础；人工地基上的浅基础；3.天然地基上的深基础、桩基础。天然地基上的深基础、桩基础。加固上部土层，提高土层的承载力，再把基础做加固上部土层，提高土层的承载力，再把基础做在这种经过人工加固后的土层上。这种地基叫做人工地基。在这种经过人工加固后的土层上。这种地基叫做人工地基。在地基中打桩，把建筑物支撑在桩台上，建筑物的荷在地基中打桩，把建筑物支撑在桩台上，建筑物的荷载由桩传到地基深处较为坚实的土层。这种基础叫做桩基础。载由桩传到地基深处较为坚实的土层。这种基础叫做桩基础。把基础做在地基深处承载力较高的土层上。埋置深度把基础做在地基深处承载力较高的土层上。埋置深度大于大于5m或大于基础宽度。在计算基础时应该考虑基础侧壁摩或大于基础宽度。在计算基础时应该考虑基础侧壁摩擦力的影响。这类基础叫做深基础。擦力的影响。这类基础叫做深基础。常用浅基础体型不大、结构简单，在计算单个基础时，一常用浅基础体型不大、结构简单，在计算单个基础时，一般既不遵循上部结构与基础的变形协调条件，也不考虑地基与般既不遵循上部结构与基础的变形协调条件，也不考虑地基与基础的相互作用。这种简化法也经常用于其它复杂基础的初步基础的相互作用。这种简化法也经常用于其它复杂基础的初步设计，称为设计，称为。1.了解拟建场地工程地质条件的基础上，合理选择基础类型、了解拟建场地工程地质条件的基础上，合理选择基础类型、平面布置及埋深；平面布置及埋深；2.按地基承载力确定基础底面尺寸；按地基承载力确定基础底面尺寸；3.进行必要的地基稳定性和变形验算；进行必要的地基稳定性和变形验算；4.基础结构的内力分析和截面设计，并绘制施工图。基础结构的内力分析和截面设计，并绘制施工图。常规设计法是把上部常规设计法是把上部结构、基础与地基三者作结构、基础与地基三者作为彼此离散的独立结构单为彼此离散的独立结构单元进行力学分析（如图元进行力学分析（如图6-1）。）。不难看出常规设计法不难看出常规设计法有不合理之处，因为地基、有不合理之处，因为地基、基础和上部结构沿接触面分离后，虽然满足静力平衡基础和上部结构沿接触面分离后，虽然满足静力平衡但却完全忽略了三者之间受荷前后的变形连续性。但却完全忽略了三者之间受荷前后的变形连续性。其实，地基、基础和上部结构三者是相互联系成其实，地基、基础和上部结构三者是相互联系成整体来承担荷载而发生变形的。这时，三部分都将按整体来承担荷载而发生变形的。这时，三部分都将按各自的刚度对变形产生相互制约的作用，从而使整个各自的刚度对变形产生相互制约的作用，从而使整个体系的内力（包括柱脚和基底的反力）和变形（包括体系的内力（包括柱脚和基底的反力）和变形（包括基础沉降）发生变化。显然，当地基软弱、结构物对基础沉降）发生变化。显然，当地基软弱、结构物对不均匀沉降敏感时，上述常规分析结果与实际情况的不均匀沉降敏感时，上述常规分析结果与实际情况的差别就愈大。差别就愈大。由此可见，合理的分析方法，由此可见，合理的分析方法，只有这样，才能揭示它们在外荷只有这样，才能揭示它们在外荷作作用下相互制约、彼此影响的内在联系，从而达到作作用下相互制约、彼此影响的内在联系，从而达到安全、经济的设计目的。安全、经济的设计目的。1.柔性基础柔性基础 柔性基础的抗弯刚度很小。柔性基础的抗弯刚度很小。它好比放在地上的柔软薄膜，可它好比放在地上的柔软薄膜，可以随着地基的变形而任意弯曲。以随着地基的变形而任意弯曲。基础上任意一点的荷载传递到基基础上任意一点的荷载传递到基底时不可能向旁边扩散分布，象底时不可能向旁边扩散分布，象直接作用在地基上一样。基底反直接作用在地基上一样。基底反力分布与作用于基础上的荷载分力分布与作用于基础上的荷载分布完全一致，均布荷载下柔性基布完全一致，均布荷载下柔性基础的基底沉降是础的基底沉降是中部大中部大、边沿小边沿小。(a)(b)6-32.刚性基础刚性基础 3.基础相对刚度的影响基础相对刚度的影响6-66-7结论：基础相对刚度越大，架结论：基础相对刚度越大，架越作用越明显，基底压力分布越作用越明显，基底压力分布与上部荷载分布越不一致。与上部荷载分布越不一致。6-81.地基压缩性不均匀的影响地基压缩性不均匀的影响 2.不均匀地基上荷载分布不同的影响不均匀地基上荷载分布不同的影响图6-9 整个上部结构对基础不均匀沉降或整个上部结构对基础不均匀沉降或挠曲的抵抗能力，或称整体刚度。挠曲的抵抗能力，或称整体刚度。如排架结构等，由于屋架铰如排架结构等，由于屋架铰接于柱顶，整个承重体系对基础接于柱顶，整个承重体系对基础的不均匀沉降有很大的顺从性，的不均匀沉降有很大的顺从性，故基础的沉降差不会引起主体结故基础的沉降差不会引起主体结构的附加应力，传给基础的柱荷构的附加应力，传给基础的柱荷载也不因此而有所变动。结构与载也不因此而有所变动。结构与地基变形之间并不存在彼此制约、地基变形之间并不存在彼此制约、相互作用的关系。这类结构最适相互作用的关系。这类结构最适合按常规方法设计。合按常规方法设计。最常见的砖石砌体承重结构和钢筋混凝土框架结最常见的砖石砌体承重结构和钢筋混凝土框架结构，对基础不均匀沉降的反应都很灵敏，故称之为敏构，对基础不均匀沉降的反应都很灵敏，故称之为敏感性结构。此类结构应考虑相互作用的影响。感性结构。此类结构应考虑相互作用的影响。烟囱、水塔、高炉、筒仓这类的高耸结构物之下烟囱、水塔、高炉、筒仓这类的高耸结构物之下整体配置的独立基础与上部结构浑然一体，使整个体整体配置的独立基础与上部结构浑然一体，使整个体系具有很大的刚度，当地基不均匀时，基础转动倾斜，系具有很大的刚度，当地基不均匀时，基础转动倾斜，但几乎不会发生相对挠曲。这类结构也可采用常规设但几乎不会发生相对挠曲。这类结构也可采用常规设计。计。可按照可按照、分类。分类。1、砖基础：、砖基础：大放角基础。两皮一收或两皮一收与一皮一收相间。大放角基础。两皮一收或两皮一收与一皮一收相间。对对材料的最底要求。材料的最底要求。2、毛石基础：、毛石基础：毛石：未经加工整平的石料。毛石：未经加工整平的石料。其构造要求及台阶高宽比要其构造要求及台阶高宽比要求。求。3、灰土基础：、灰土基础：依体积比分为依体积比分为3：7灰土、灰土、2：8灰土，灰土，灰土干重度灰土干重度14.515.5KN/m ,容许承载力可达容许承载力可达250300KPa。3应：捏紧成团，落地开花。应：捏紧成团，落地开花。施工简便，造价便宜，可节约水泥、砖石材料。施工简便，造价便宜，可节约水泥、砖石材料。在水中硬化慢，早期强度低，抗水性差，抗冻性差。在水中硬化慢，早期强度低，抗水性差，抗冻性差。一般只用于冰冻线以下，地下水位以上。一般只用于冰冻线以下，地下水位以上。4、灰浆碎砖三合土基础。、灰浆碎砖三合土基础。石灰、砂、骨料体积比为石灰、砂、骨料体积比为1：2：41：3：6。5、混凝土和毛石混凝土基础。、混凝土和毛石混凝土基础。6、钢筋混凝土基础。、钢筋混凝土基础。1、条形基础：长度远大于宽度的基础。、条形基础：长度远大于宽度的基础。2、独立基础。、独立基础。3、联合基础：柱下条形基础，柱下十字交叉条形基础，筏、联合基础：柱下条形基础，柱下十字交叉条形基础，筏板基础，箱形基础。板基础，箱形基础。配筋或不配筋的墙下条形基础和单独柱基础。配筋或不配筋的墙下条形基础和单独柱基础。1、材料：砖、毛石、灰土或三合土。、材料：砖、毛石、灰土或三合土。2、构造要求（保证抗拉、剪强度）：、构造要求（保证抗拉、剪强度）：tantan1、特点：抗弯、剪性能好。、特点：抗弯、剪性能好。2、形式：墙下和柱下钢筋混凝土扩展基础。、形式：墙下和柱下钢筋混凝土扩展基础。1、型式、型式壳体的设计及构造见壳体的设计及构造见建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范。指受压极限强度较大，而受弯、受拉极限强度较小的材料所建指受压极限强度较大，而受弯、受拉极限强度较小的材料所建造的基础。造的基础。指钢筋混凝土基础。利用其抗弯、抗拉性能。不受台阶宽高比限指钢筋混凝土基础。利用其抗弯、抗拉性能。不受台阶宽高比限制，可宽基浅埋。制，可宽基浅埋。3、内力计算、内力计算（1）按直线分布假定计算基底静反力）按直线分布假定计算基底静反力（2）按混凝土规范对基础高度和变阶）按混凝土规范对基础高度和变阶处进行受冲切和受剪切承载力验算；处进行受冲切和受剪切承载力验算；（3）锥形基础的边缘高度不小于）锥形基础的边缘高度不小于200mm，阶梯形基础的阶高宜为，阶梯形基础的阶高宜为300500mm；（4）确定底板受力钢筋时，任意截面）确定底板受力钢筋时，任意截面的弯矩计算：的弯矩计算：5.2tan6/be ppppalaMmax212121 minmax22481ppppbbalM是指基础底面至地面（一般指设计地面）的距离。是指基础底面至地面（一般指设计地面）的距离。影响：建筑物的安全和正常使用；基础施工技术措施；施影响：建筑物的安全和正常使用；基础施工技术措施；施工工期；工程造价。工工期；工程造价。安全方面：对高层稳定、滑移的影响；地基强度、变形的安全方面：对高层稳定、滑移的影响；地基强度、变形的影响；基础由于冻胀或水影响下的耐久性。影响；基础由于冻胀或水影响下的耐久性。在保证建筑物安全、稳定、耐久使用的前提下，应尽量浅在保证建筑物安全、稳定、耐久使用的前提下，应尽量浅埋，以便节省投资，方便施工。除基岩外，一般不宜小于埋，以便节省投资，方便施工。除基岩外，一般不宜小于0.5米。另外，基础顶面应底于设计外地面米。另外，基础顶面应底于设计外地面100mm以上，以以上，以避免基础外露。避免基础外露。A、类型主要指高层与非高层之分。、类型主要指高层与非高层之分。B、基础构造，针对基础类别、用途等。、基础构造，针对基础类别、用途等。A、荷载大小与地基承载力间的关系导致持力层选择发生变化。、荷载大小与地基承载力间的关系导致持力层选择发生变化。B、建筑物类型不同，其所受荷载性质发生变化，从而对基础埋、建筑物类型不同，其所受荷载性质发生变化，从而对基础埋深产生影响。深产生影响。eg,高层建筑：水平力作用；输电塔：上拔力作用；高层建筑：水平力作用；输电塔：上拔力作用；砖窑：高温作用；冷库：低温作用；受动力荷载基础：对持力层砖窑：高温作用；冷库：低温作用；受动力荷载基础：对持力层土要求，不宜为饱和疏松的粉细砂（振动液化）。土要求，不宜为饱和疏松的粉细砂（振动液化）。ma5.2A、工程地质条件不同，基础的埋深有、工程地质条件不同，基础的埋深有较大差别，要合理选择持力层以保证建较大差别，要合理选择持力层以保证建筑物的安全和经济性。筑物的安全和经济性。B、土层不均匀时