精选土力学与基础工程资料课件.ppt

1、第第2章章 浅基础浅基础 n地基基础设计时，必须坚持因地制宜，就地取材，保护环境和节约资源的原则；根据岩土工程勘察资料，综合考虑结构类型，材料及施工条件等因素，精心设计。n常见基础有：浅基础、深基础、深浅结合基础。n天然地基上浅基础优点：便于施工，工期短，造价低，如能满足强度和变形要求，宜优先采用。n本章主要讨论天然地基上浅基础，也适用于人工地基。（但注意修正参数不同）1）选择基础材料，类型，进行平面布置；2）确定地基持力层和基础深度；3）确定地基承载力；4）底面尺寸，变形稳定验算；5）基础结构设计；6）、绘图、施工说明。常规设计法常规设计法1）常规设计法，把上 部结构、地基、基 础三者分离开

2、来， 分别对三者进行计 算。例框架结构图 2-1。存在问题存在问题1）满足了静力平衡条件，但忽略了三者变形 的连续性，地基础变形与沉降应相一致，满足变形协调条件。 地基越软，计算与实际差距越大，合理分析应满足静力平衡，变形两个条件，复杂情况应采用上下结构相互作用。2）常规法应满足下列条件：沉降较小或较均匀，基础刚变较大；对连续基础荷载柱距均匀。 1）对地基计算要求，基础设计分三个等级：甲、乙、丙符合下列相应规定： a.所有基础均应满足承载力计算规定； b.甲、乙级基础均应按地基变形设计； c.表22所列丙级可不做变形验算，但属下列情况之一，仍作变形验算； d.对高层、高耸、挡土墙尚验算稳定性；

3、 e.基坑工程验算稳定； f.地下水较浅时进行抗浮验算。2）关于荷载取值规定）关于荷载取值规定a.按地基承载力确定基础底面积、埋深时，按正常使用极限状态下荷载效应标准组合。抗力采用特征值QnKcnKQCKQGKkSSSSS221b.计算地基变形时传至基础上荷载效应按正常使用极限状态下荷载效应准永久组合。不计入风、地震作用。限值为地基变形允许值。KQqGKKSSS11KQqGKKSSS11KQqGKKSSS11KQqGKKSSS11c.计算挡土墙土压力、基础桩承台高度内力时，按承载力极限状态下基本组合。地基土工程特性指标的代表值应分别为标准值、平均值、特征值。抗剪取标准值、压缩取平均值、荷载特征

4、值。KKQQGKGSSSSS35. 111KKQQGKGSSSSS35. 1112.2 2.2 浅基础类型浅基础类型n扩展基础是把荷载侧向扩 展到土中，使之满足地基 承载力和变形的要求。扩 展基础包括无筋扩展基础。 图2-2。钢筋混凝土扩展基 础。图2-3、图2-4 2.2.1 2.2.1 扩展基础扩展基础2.2.2 2.2.2 联合基础联合基础相邻两柱距小或一柱在边 图2-5 2.2.3 2.2.3 柱下条基柱下条基 地基较软弱，荷载分布不均，用扩展基础可能发生较大不均匀沉降时，将一方向上若干柱子的基础连成一体。图2-6 2.2.4 2.2.4 交叉条形基础交叉条形基础两方调整不均沉降图。2

5、.2.5 2.2.5 筏形基础筏形基础 面积较大或使用要求抗弯刚度大，整体性好。2.2.6 2.2.6 箱型基础箱型基础2.2.7 2.2.7 壳体基础壳体基础发挥抗压性能好特点 2.3 2.3 基础埋置深度选择基础埋置深度选择n基础埋置深度：指基础底面至地面（设计地面）的距离。是基础设计重要一环，关系到地基基础方案的优劣，造价的高低，施工难易。 1）建筑物用途，有无地下室，设备基础和地下设施，基础型式和构造，不宜小于0.5m；2）高层建筑应满足承载力变形，稳定性，箱基础埋深应满足抗滑要求。筏基、箱基不宜小于建筑高度的1/15，桩筏或桩箱基础不宜小于建筑高度的1/181/20；3）作用在地基上

6、荷载大小和性质。 2.3.2 2.3.2 工程地质条件工程地质条件1）持力层：直接承受基础的土层，其下的各土层称为下卧层。2）地基受力层：条基底面下深度3b，独基下1.5b，且厚度不小于5m范围（沉降计算深度）。为满足承载力和变形要求，基础应埋在良好的土层上，在受力层内有下卧层时，下卧层承载力变形也应满足要求。3）良好土层：对小型建筑。粘土坚硬，硬塑，可塑状态粘土层。中密（15N0，增大b可提高承载力。c）与埋深d有关，但对实体基础，增加的承载力将被基础和回填土重量的相应增加抵消。特别是饱和土Md=1。d）进行地基变形验算。e）内磨擦角标准值和粘聚力标准值。mckmkcc2）按地基载荷试验确定

7、 载荷试验包括浅层平板载荷试验、深层平板试验及螺旋板载荷试验。前者适用于浅基，后二者适用于深基。 根据载荷试验成果曲线确定地基承载力特征值分二种情况。a.对密实砂土、硬塑粘土等低压缩性土，由强度安全控制，按规范规定以直线段末点把对应的压力 1（比例界限荷载）作为承载力特征值。对于呈脆性破坏的土， l与u很近， u2 l时，取 u/2作为特征值。b.对松砂、填土、可塑粘土，由允许沉降量控制。当压板面积为0.25-0.5平方米时，规范规定可取沉降s=(0.01-0.015) 所对应的荷载作为承载力特征值。此值不大于最大加载量的一半。同一层土要有三个以上试验点，当极差不超过平均值30%时取平均值为

8、ak。3）按规范承载力表确定 规范给出了按野外鉴别结果、室内物理、力学指标，或现场动力触探试验锤击数,查取地基承载力特征值的表格，求得 ak。=-1.645 当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从载试验规范表格方法确定的承载力特征值，应修正 5 . 03dbffmdbaka2.4.3 2.4.3 地基变形验算地基变形验算 1、建筑物地基变形计算值，不应大于地基变形允许值。2、变形特征分四种： 沉降量独立基础中心点沉降值或基础沉降平均值 沉降差相邻两个柱基的沉降量之差； 倾斜倾斜方向两端点沉降差与其距离比值； 局部倾斜在610m内基础两点的沉降差与其距离的比值。 地基变形允许值确定涉及许

9、多因素：规范分析了国内外各类建筑物的有关资料，提出了建筑物地基变形的允许值，对表中未包括的建筑物，其地基变形允许值应根据上部结构对地基变形的适应能力和使用上要求确定。3、在计算地基变形时应符合下列规定： a. 由于建筑地基不均匀，荷载差异很大，体型复杂等因素，引起的地基变形，对于砌体承重结构应由局部倾斜值控制，0.0020.003。对框架和单层排架结构应由相邻柱基沉降差控制，对于多层、高层、高耸结构应由倾斜值控制，必要时，应控制平均沉降量。 b. 必要时，需预估建筑物在施工期间和使用期间地基变形值。 一般多层建筑在施工期间完成的沉降量对砂土完成80%，低压缩性土50%80%，中压缩性土20%5

10、0%，高压缩性土5%20%。 c.计算地基变形最终沉降量为： 地基变形计算深度： )1011(azazEpsiisniiisisSniinss1025. 0niinss1025. 0d.计算地基变形时，应考虑相邻荷载的影响，其值按应力叠加原理，采用角点法计算。e.当建筑物地下室基础埋置较深时，需要考虑开控基坑地基的回弹。回弹变形量：f.在同一整体大面基础上建有多栋高、低建筑，应该按上部结构、基础与地基的共同作用进行变形计算。 )(111azazpsiiiinicicccE2.5 2.5 基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定 1、按承载力计算底面压力应符合下列要求。 轴心荷载作用 ak相应于荷载

11、效应标准组合时，基础底面处平均压力。=（Fk+Gk）/A A=Fk/(fa-rGd+rwhw)a修正后的地基承载力特征值。2、当偏心荷载作用时除满足 k a，还应符合 1.22.5.1 2.5.1 按地基持力层承载力计算基底尺寸按地基持力层承载力计算基底尺寸 2.5.2 2.5.2 软弱下卧层承载力验算软弱下卧层承载力验算 当地基受力层范围内有软弱下卧层时应按下式验算： 基底处附加应力： 条形基础 矩形基础 fazczztan2)(zzbbcdkp)tan2)(tan2()(zzbzllbcdkp 当软弱下卧层为压缩性高而且较厚的软粘土，或当上部结构对基础沉降有一定要求时，除承载力应满足上述要

12、求外，还应验算包括软弱下卧层的基础沉降量。2.5.3 2.5.3 按允许沉降差调整基础底面尺寸按允许沉降差调整基础底面尺寸 1、基本概念 同一建筑荷载不同的柱基础，如果只按统一的来确定底面尺寸各基础沉降是不同的。地基沉降弹性力学公式：Epbs002/)1 (2、调整基础底面值： FFskjkjjjjFFsjkjkkkk)()(*FssFssssjkjjjkjkkkjkppkk*sskkkk*ssjkjk*wLEsjjjjj21减小到：基础尺寸为： rEssjkjjk21 FFsssskjKjjjjkkk)(*kkkkkksEl*2*1nlbkk*2.5.4 2.5.4 地基稳定性验算地基稳定性

13、验算 1、地基稳定性可采用圆弧滑动面法进行验算。2、位于稳定土坡坡顶上建筑，当基础b2 . 1MMsrtan5 . 3dbatan5 . 2dba2.6 2.6 扩展基础设计扩展基础设计 1、无筋扩展基础内容适用范围： 指由砖，毛石，混凝土或毛石砼和三合土等材料组成的墙下条基或柱下独立基础。适用于多层民用建筑和轻型厂房。2.6.1 2.6.1 无筋扩展基础设计无筋扩展基础设计 2、基础高度应符合下列要求： 抗拉、抗剪强度较低，必须控制内拉剪应力，结构设计时通过控制材料强度等级和台阶高宽比来确定基础截面尺寸，不需要进行内力分析和强度计算。tan20bbh2.6.2 2.6.2 墙下钢筋混凝土条形

14、基础设计墙下钢筋混凝土条形基础设计 截面设计包括确定基础高度和底板配筋。计算时以基础净反力P；取1m计算单元。1、构造要求2、轴心荷载作用 1）基础高度，由受剪承载力确定： 2121bpMj09 . 0hfMAys07.0hfVt3）偏心荷载时 )61 (maxbebFpjFMe 21126121bPPMbPPVjjmxjjmx2.6.3 2.6.3 柱下砼独立基础柱下砼独立基础 1、构造要求 n2、轴心荷载作用n1）基础高度，按砼受冲切承载力确定：107 . 0APFhbfFjlmthpl锥体落在基础底面之内设计时先假设 o代入公式计算当 时22212222222000000bhbhbbhb

15、hbbbbhalAhbbcccccmcIc2)底板配筋平行l方向：oyIsIhfMA9 . 0 ccjIcccjIbbalpMbbbballlApM22416220012343）偏心荷载作用：以Pjmax代入上式，计算基础高度，底板配筋oyIsIhfMA9 . 02maxmax2481cjjcjjIalbppbbppM2.72.7联合基础联合基础 2.7.1 概述 1、双柱联合基础分类矩形：用于柱矩较小时，为使基底压力均匀，底面形心应接近荷载合力作用点。矩形： 梯形：连梁式：柱矩较大，加设阻止转动2、规定假定1）基础是刚性的，高度不小于柱矩1/6时，可视刚性；2）基底压力为线性分布；3）地基主

16、要受力层范围土质均匀；4）不考虑上部结构刚度影响。 2lx23lxl2.7.2 2.7.2 矩形联合基础矩形联合基础 设计步骤1、计算柱荷载合力作用点位置：对柱1中心取矩2、确定基础长度，使基底形心与荷载重心重。 0M021122022xalFFMMFxc dflFFbGa35. 121 4、按反力线性分布假定计算基底净反力设、按反力线性分布假定计算基底净反力设计值，计值，用静定分析法计算基础内力，画弯矩、剪用静定分析法计算基础内力，画弯矩、剪力图。力图。lbFFpj2107 . 0hufFmthplFL相应与荷载效应基本组合时的冲切力设计值，取柱轴心荷载设计值减去冲切破坏锥体范围内基底净反力。)(020hahpbFFjzl)(21bbcum07 . 0bhfVth6、按弯矩图中最大正负弯矩进行、按弯矩图中最大正负弯矩进行纵向配筋纵向配筋0max9.0hfMAys 对柱10210119.022175.0hfMAbbpMhabFpyscjcj等效梁形心位置形心位置lbaAhdfFFAbabalxwwGakk22321梯形联合基础梯形联合基础n n 地圈粱三铰门式钢架三铰门式钢架基础尺寸不当引起的损坏基础尺寸不当引起的损坏地下水埋藏地下水埋藏