第六章浅基础设计课件.ppt

1、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。1.防止地基土发生剪切破坏和丧失稳定性，应具有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；足够的安全度；2.控制地基的变形量，使之不超过建筑物的地基特控制地基的变形

2、量，使之不超过建筑物的地基特征变形允许值；征变形允许值；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。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。

3、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（柱米的一般基础（柱基或墙基）以及埋置深度虽超过基或墙基）以及埋置深度虽超过5米，但小于基础宽度的大尺米，但小于基础宽度的大尺寸基础（如箱形基础）。寸基础（如箱形基础）。天然地基：天然土层，不做人工处理。埋深小于5m的柱基或墙基；埋深大于5m，但小于基础宽度的筏基、箱基；不考虑基础侧面摩擦力；浅基础：5软土人工地基：经过人工处理，加固上部土层，提高承载力。6深基础：将上部结构荷载传递到埋深较大的坚硬土层。大直径钻孔桩部分风化及不风化泥岩71.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；

4、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。四、地基基础设计的基本规定建筑地基基础设计规范（GB500072002）将地基基础分为三个设计等级：9（一）、地基基础设计等级建筑与地基类型建筑与地基类型甲级甲级重要的工业与民用建筑；重要的工业与民用建筑；30层以上的高层建筑；层以上的高层建筑；体型复杂，层数相差超过体型复杂，层数相差超过10层的高低层连成一体建筑物；层的高低层连成一体建筑物；大面积的多层地下建筑物大面积的多层地下建筑物( (地下车库、商场、运动场等地下车库、商场、运动场等) )；对地基变形有特殊要求的建筑物；对地基变形有特殊要求的建筑物；复杂地质条件下的坡上建筑物复

5、杂地质条件下的坡上建筑物( (包括高边坡包括高边坡) )；对原有工程影响较大的新建筑物；对原有工程影响较大的新建筑物；场地和地基条件复杂的一般建筑物；场地和地基条件复杂的一般建筑物；位于复杂地质条件及软土地区的位于复杂地质条件及软土地区的2层及层及2层以上地下室的基层以上地下室的基坑工程。坑工程。乙级乙级 除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物。除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物。丙级丙级场地和地质条件简单、荷载分布均匀的场地和地质条件简单、荷载分布均匀的7层及层及7层以下民用层以下民用建筑及一般工业建筑物；次要的轻型建筑物。建筑及一般工业建筑物；次要的轻型建筑物。表：地基基础设计等级10（二）、

6、地基基础设计的一般要求 所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的规定； 甲级、乙级建筑物均应按地基变形设计；部分丙级建筑物，仍应作变形验算；11 对基坑工程、经常承受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙等，以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物，应进行其稳定验算； 当地下水埋藏较浅，建筑地下室或地下构筑物存在地下室上浮问题时，应进行抗浮验算。12l 承载能力极限状态1)结构构件或链接因超过材料强度而破坏，或因过度变形而不适于继续承载；2)整个结构或其一部分作为刚体失去平衡；3)结构转变为机动体系；4)结构或结构构件丧失稳定；5)结构因局部破坏而发生连续倒塌；6)地基丧失承载力而破坏；7

7、)结构或结构构件的疲劳破坏。五、极限状态设计原则工程结构可靠性设计统一标准GB50153-200813l 正常使用极限状态正常使用极限状态1)1)影响正常使用或外观的变形；影响正常使用或外观的变形；2)2)影响正常使用或耐久性能的局部损坏；影响正常使用或耐久性能的局部损坏；3)3)影响正常使用的振动；影响正常使用的振动；4)4)影响正常使用的其他特定状态。影响正常使用的其他特定状态。14满足如下要求：满足如下要求：1、承载力、承载力2、变形、变形3、稳定、稳定4、基础本身（强度、刚度、耐久性、基础本身（强度、刚度、耐久性、抗裂抗裂）aafpfp2 . 1maxss 设计基本原则设计基本原则1.

8、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。 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。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。3、灰土基础：、灰土

9、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， 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。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

10、、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。墙下条形柱下条形十字交叉独立基础条形基础筏板基础箱形基础按基础构造分类20 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）1、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

11、础。1 无筋扩展基础(刚性基础)材料：砖、石、灰土、素混凝土砖基础毛石基础柱下混凝土基础墙下毛石混凝土基础适用于：6层和6层以下的（三合土基础不超过4层）一般民用建筑和墙承重的厂房。 23材料特点 ： 具有较好的抗压性能 抗拉、抗弯、抗剪强度很低 无筋扩展基础的受力示意图24材料：钢筋混凝土FFF锥形阶梯形杯形分类：柱下钢筋砼独立基础 墙下钢筋砼条形基础2 扩展基础 (柔性基础)25 单独基础是立柱式桥墩和房屋建筑常用的基础形式之一。3 独立基础26阶梯形27锥形28 联合基础：当为了满足地基土的强度要求，必须扩大基础平面尺寸，与相邻的单个基础在平面上相接甚至重叠时，则可将它们连在一起成为联合

12、基础。独立基础联合基础4 柱下条形基础29 条形基础：条形基础：分为墙下和柱下条形基础，墙分为墙下和柱下条形基础，墙下条形基础是挡土墙下或涵洞下常用的基础形下条形基础是挡土墙下或涵洞下常用的基础形式。式。墙下条形基础柱下条形基础30 十字交叉基础：十字交叉基础：如地基土很软，基础在宽如地基土很软，基础在宽度方向需度方向需进一步扩大面积进一步扩大面积，同时又要求基础，同时又要求基础具具有空间的刚度来调整不均匀沉降有空间的刚度来调整不均匀沉降时，可在柱下时，可在柱下纵、横两个方向均设置条形基础，成为十字交纵、横两个方向均设置条形基础，成为十字交叉基础。这是房屋建筑常用的基础形式。叉基础。这是房屋建

13、筑常用的基础形式。31 筏形基础：筏形基础：当荷载较大，地基土质软弱又当荷载较大，地基土质软弱又不均匀时，可采用筏板式钢筋混凝土基础，这不均匀时，可采用筏板式钢筋混凝土基础，这样既样既扩大了基底面积扩大了基底面积又又增加了基础的整体性增加了基础的整体性，并并避免建筑物局部发生不均匀沉降避免建筑物局部发生不均匀沉降。筏板基础。筏板基础在构造上类似于倒置的钢筋混凝土楼盖，它可在构造上类似于倒置的钢筋混凝土楼盖，它可以分为以分为平板式和梁板式平板式和梁板式。5 筏型基础32 33 箱形基础：为增大基础刚度，可将基础做成由钢筋混凝土顶板、底板及纵横隔墙组成的箱形基础 。6 箱型基础34是指基础底面至地

14、面（一般指室外设计地面）的距离。是指基础底面至地面（一般指室外设计地面）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。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

15、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。高层建筑：水平力作用；输电塔：上拔力作用；砖深产生影响。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：对持力层土窑：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）。要求，不宜为饱和疏松的粉细砂（振动液化

16、）。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、土层不均匀时可分段采用不同埋深。、土层不均匀时可分段采用不同埋深。1、尽量将基础置于地下水、尽量将基础置于地下水位以上。位以上。2、防止流砂；、防止流砂；3、防止地基因挖土、防止地基因挖土减压而隆起开裂；减压而隆起开裂；对于埋置于可冻胀土中的基础，其最小埋深应由下式确定：对于埋置于可冻胀土中的基础，其最小埋深应由下式确定：frtdzd0min标准冻深；标准冻深；对冻深的影响系数对冻深的影响系数,土的冻

17、胀性，类别，环境土的冻胀性，类别，环境基底下允许残留冻土层的厚度。基底下允许残留冻土层的厚度。frdt0z(GBJ7-89）zdz0.zs.zw.ze标准冻深；系采用在地表平坦、裸露、城市之外的空标准冻深；系采用在地表平坦、裸露、城市之外的空旷场地中不少于旷场地中不少于10年实测最大冻深的平均值。当无实测年实测最大冻深的平均值。当无实测资料时，按规范附录资料时，按规范附录F采用。采用。土的类别对冻深的影响系数。土的类别对冻深的影响系数。土的冻胀性对冻深的影响系数。土的冻胀性对冻深的影响系数。环境对冻深的影响系数。环境对冻深的影响系数。z0zszwze最小埋深不小于最小埋深不小于0.5米，且不超

18、过相邻建筑基础的底面，米，且不超过相邻建筑基础的底面，否则，与相邻基础的净距应大于该相邻基础底面高差的否则，与相邻基础的净距应大于该相邻基础底面高差的12倍。倍。设计时，先选定埋深设计时，先选定埋深d并初步选择基底尺寸，求得并初步选择基底尺寸，求得持力层承载力设计值持力层承载力设计值fa ，在按下列条件验算并调整尺，在按下列条件验算并调整尺寸直至满足设计要求。寸直至满足设计要求。Pk faAdAdGGk20相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值。相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值。修正后的地基承载力特征值。修正后的地基承载力特征值。dfaFkAGdfaFkbG（矩形）（

19、矩形）（条形）（条形）相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值。向力值。基础自重和基础上的土重。基础自重和基础上的土重。AGkFkpk+基础底面面积。基础底面面积。涉及到涉及到fa的宽度修正。的宽度修正。1、先假定、先假定B3m，不做宽度修正。，不做宽度修正。2、如果、如果B3m，则再考虑宽度修正。，则再考虑宽度修正。akfp2 . 1max6bGFMekkk+同时满足：同时满足：Pk fa相应于荷载效应标准组合时，作用于基础底面的力矩值。相应于荷载效应标准组合时，作用于基础底面的力矩值。akkfbepp2 . 161max+由

20、上式得：由上式得：afW2 . 1MK+kpmaxAGkFk+即：即：le612 . 1+则,6be kpmax3laGk)2(Fk+1、按中心受压计算，求出、按中心受压计算，求出A0。2、令、令A=（1.11.4）A0。3、验证、验证Pkmax1.2fa作业：作业：某砖混房屋外纵墙，中心受压，室内外高差某砖混房屋外纵墙，中心受压，室内外高差0.3m，作用在室，作用在室内地平处的竖向荷载值为内地平处的竖向荷载值为Fk=120kN/m,由天然地面起算的基础由天然地面起算的基础埋深为埋深为0.7m，采用灰土基础，采用灰土基础， Mu10砖，砖，M7.5水泥砂浆，地基水泥砂浆，地基承载力特征值承载力

21、特征值fa=110kpa,b=0.3, d=1.6。试确定基础宽度，并。试确定基础宽度，并进行剖面设计。进行剖面设计。1、沉降量：基础某点的沉降值；、沉降量：基础某点的沉降值；2、沉降差：基础两点或相邻柱基中点的沉降量之差；、沉降差：基础两点或相邻柱基中点的沉降量之差；3、倾斜：基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的、倾斜：基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；比值；4、局部倾斜：砌体结构沿纵向、局部倾斜：砌体结构沿纵向610m内基础两点的沉内基础两点的沉降差与其距离的比值。降差与其距离的比值。 1、砖混结构：应控制局部倾斜值小于、砖混结构：应控制局部倾斜值小于0.0020.003；2、排架

22、结构：应控制柱基的沉降量和沉降差；、排架结构：应控制柱基的沉降量和沉降差；3、框架结构：应控制相邻柱基的沉降差；、框架结构：应控制相邻柱基的沉降差；4、多高层建筑：应控制倾斜值；、多高层建筑：应控制倾斜值；5、高耸结构物：应控制倾斜和沉降量；、高耸结构物：应控制倾斜和沉降量；凡属下列情况之一者，尚需验算地基特征变形是否凡属下列情况之一者，尚需验算地基特征变形是否超过允许值：超过允许值：（1）安全等级为一级的建筑物；）安全等级为一级的建筑物；（2）表）表3.0.2所列范围以外的二级建筑物；所列范围以外的二级建筑物；（3）表）表3.0.2所列范围以内有下列情况的二级建筑物：所列范围以内有下列情况的

23、二级建筑物：1）地基承载力标准值小于）地基承载力标准值小于130，且体型复杂的建筑；，且体型复杂的建筑；2）附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大；）附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大；3）软弱地基上的相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；）软弱地基上的相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；4）地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结）地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成时；未完成时；lFEs021（一）基本概念（一）基本概念均质地基上矩形基础的沉降量：均质地基上矩形基础的沉降量：bpEs0021AFdAFpG+00基底平均附加压力：基底平均附加压力：假设对建筑物下荷载不同的柱基础群

24、，按一个统假设对建筑物下荷载不同的柱基础群，按一个统一的承载力设计值一的承载力设计值f来确定所有基础的基底尺寸，则各来确定所有基础的基底尺寸，则各基础的基底附加压力均为：基础的基底附加压力均为：dfp00bl础底面尺寸越大，其沉降量也越大。所以，从减少沉础底面尺寸越大，其沉降量也越大。所以，从减少沉降差的角度看，单纯按承载力确定基础底面尺寸的设降差的角度看，单纯按承载力确定基础底面尺寸的设计方法就未必合理了，在一定条件下调整基底尺寸有计方法就未必合理了，在一定条件下调整基底尺寸有其其必要性必要性。jkjFkF,jFkFjkjkkkkkjkjjjjFFsFFs+;表示表示k基础承受单位荷载基础承

25、受单位荷载 时，在时，在j基础中基础中心引起的沉降。心引起的沉降。jk1jFjkjFkF设设k基础的沉降较大，基础的沉降较大，K、j两基础的沉降差为：两基础的沉降差为：jkjjjkjkkkkjFF kjjA,kA*kkkAFp kA*kA kjjkkk,*,jkkk jkjjjkkjkkkFAp*,jkkkkp*kA kjkkkjkjjjkAFp+kkkpFAjkkkkA,kkAp ,)02. 001. 0(/ kkkAAAkA *kAh0基础底板有效厚度。基础底板有效厚度。设垫层时，设垫层时， h0=h-40-0.5，不设垫层时，不设垫层时， h0=h-70-0.51、底板厚度：按剪压破坏考

26、虑。、底板厚度：按剪压破坏考虑。 V0.07fch0 ,即即h0v/0.07fcfc混凝土轴心抗压强度设计值。混凝土轴心抗压强度设计值。2、底板配筋：、底板配筋： As=M/(0.9fyh0 )净反力偏心距：净反力偏心距：en0=M/F （b/6）Pnmax=F/b(1+6en0/b)Pnmin=F/b(1-6en0/b)Pnmin=F/b(1-6en0/b)支座支座1-1处：处：Pn1= Pnmin+(b+a)/2b (Pnmax- Pnmin)求解求解M，V时，可令时，可令Pn=0.5(Pnmax+Pn1 )1、墙体裂缝；、墙体裂缝；2、梁板拉裂；、梁板拉裂；3、构配件损坏；、构配件损坏；

27、4、影响正常使用。、影响正常使用。1、采用筏基或箱基；、采用筏基或箱基；2、采用深基础；、采用深基础；3、地基处理；、地基处理；4、在建筑、结构和施工方面采取措施。、在建筑、结构和施工方面采取措施。前三种方法造价较高，同时需要具备一定的施工前三种方法造价较高，同时需要具备一定的施工条件。如能在建筑、结构和施工方面采取一些措施，条件。如能在建筑、结构和施工方面采取一些措施，可减少对地基的处理，收到经济、技术效果。可减少对地基的处理，收到经济、技术效果。（一）建筑物的体型应力求简单；（一）建筑物的体型应力求简单；（二）控制长高比及合理布置墙体；（二）控制长高比及合理布置墙体；（三）设置沉降缝；（三

28、）设置沉降缝；（四）控制相邻建筑物之间的距离；（四）控制相邻建筑物之间的距离；（五）调整某些设计标高。（五）调整某些设计标高。（一）减轻建筑物的自重；（一）减轻建筑物的自重；（二）增强建筑物的整体刚度和强度。（二）增强建筑物的整体刚度和强度。（三）减小或调整基底附加压力；（三）减小或调整基底附加压力；（四）采用非敏感性结构（上部结构采用静定结构）（四）采用非敏感性结构（上部结构采用静定结构）在开挖基坑时，避免扰动基底土的结构；在施工顺在开挖基坑时，避免扰动基底土的结构；在施工顺序上，序上，；施工时需特别注意，；施工时需特别注意，减少基础开挖时，由于井点降水、施工堆载等可能对减少基础开挖时，由于

29、井点降水、施工堆载等可能对相邻建筑物造成的附加沉降。相邻建筑物造成的附加沉降。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 ppppalaM+max212121 minmax22481ppppbbalM+当地基受力层范围内存在软弱下卧层时，还必须当地基受力层范围内存在软弱下卧层时，还必须对下卧层进行验算。对下卧层进行验算。azczzfpp+tan2tan2zbzlpplbpckz+基底压力标准值；基底压力标准值；基底处自重压力值；基底处自重压力值；cp应力扩散角（表应力扩散角（表7-14）；）；kppcpczpz