最新-第三章-天然地基浅基础设计-PPT精品课件.ppt
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1、第三章第三章天然地基上浅基础设计天然地基上的浅基础地地 基基:直接承托建筑物的场地土层。:直接承托建筑物的场地土层。天然地基天然地基:不加处理直接用作建筑物地基的天然土层。:不加处理直接用作建筑物地基的天然土层。人工地基人工地基:经过地基处理后才满足建筑物地基要求的土层。:经过地基处理后才满足建筑物地基要求的土层。基基 础础:建筑物在地面以下的结构部分。:建筑物在地面以下的结构部分。持持 力力 层层:直接与基础底面接触的土层。:直接与基础底面接触的土层。下下 卧卧 层层:持力层以下的其它土层。:持力层以下的其它土层。浅浅 基基 础础:天然地基上,基础埋置深度小于天然地基上,基础埋置深度小于5m
2、的一般基的一般基础础(柱基或墙基柱基或墙基)以及埋置深度超过以及埋置深度超过5m,但小,但小于基础宽度的大尺寸的基础于基础宽度的大尺寸的基础(如箱形基础如箱形基础)。三三 浅基础设计浅基础设计天然地基上的浅基础设计天然地基上的浅基础设计Shallow foundation on natural groundGB50007-20193.1 地基基础分类、荷载计算地基基础分类、荷载计算3.2 地基设计承载力计算地基设计承载力计算3.3 刚性基础设计刚性基础设计3.4 扩展基础设计扩展基础设计3.5 减轻建筑物不均匀沉降危害的措施减轻建筑物不均匀沉降危害的措施三三 浅基础设计浅基础设计地基基础设计计
3、算应满足地基基础设计计算应满足1 防止地基剪切破坏和丧失稳定性,应具有防止地基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 控制地基的特征变形量,不超过建筑物的控制地基的特征变形量,不超过建筑物的地基特征变形允许值,以免引起基础和上部地基特征变形允许值,以免引起基础和上部结构的损坏,或影响建筑物的使用功能和外结构的损坏,或影响建筑物的使用功能和外观;观;3应满足对基础结构的强度、刚度和耐久性应满足对基础结构的强度、刚度和耐久性的要求。的要求。三三 浅基础设计浅基础设计3.1.1 地基基础的设计内容地基基础的设计内容1 选择基础材料、类型,确定平面布置;选择基础材料、类型,确定平面
4、布置;2 选择基础埋深,即确定地基持力层;选择基础埋深,即确定地基持力层;3 确定地基承载力;确定地基承载力;4 根据地基承载力,确定基底面面积(基础根据地基承载力,确定基底面面积(基础尺寸),即地基承载力验算;尺寸),即地基承载力验算;5 地基验算(变形和稳定性);地基验算(变形和稳定性);6 确定基础尺寸(基础的冲切验算);确定基础尺寸(基础的冲切验算);7 基础的结构设计;基础的结构设计;8 绘制基础施工图;绘制基础施工图;3.1 地基基础分类与荷载计算地基基础分类与荷载计算三三 浅基础设计浅基础设计No结构、地质和环境资料结构、地质和环境资料基础结构类型、建筑材料基础结构类型、建筑材料
5、地基承载力、荷载和基础初步尺寸地基承载力、荷载和基础初步尺寸基础的结构和构造设计基础的结构和构造设计基础设计图、施工图、预算书基础设计图、施工图、预算书确定持力层、基础埋深确定持力层、基础埋深 验算承载力、变形和稳定验算承载力、变形和稳定三三 浅基础设计浅基础设计地基基础的设计等级 设计等级设计等级建筑和地基类型建筑和地基类型甲甲 级级重要的工业与民用建筑重要的工业与民用建筑3030层以上的高层建筑层以上的高层建筑休型复杂,层数相差超过休型复杂,层数相差超过1010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(如地下车库、商场、运动场等)大面积的多层地下建筑物(如地下
6、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(包括高边坡)复杂地质条件下的坡上建筑物(包括高边坡)对原有工程影响较大的新建建筑物对原有工程影响较大的新建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二层及二层以上地下室的基坑工程位于复杂地质条件及软土地区的二层及二层以上地下室的基坑工程乙乙 级级除甲级、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丙 级级场地和场基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及场地和场基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一
7、般工业建筑物;次要的轻型建筑物一般工业建筑物;次要的轻型建筑物三三 浅基础设计浅基础设计3.1.2 地基基础分类地基基础分类(一一)天然地基与浅基础天然地基与浅基础浅基础 埋深小于埋深小于5m,或者埋深大于,或者埋深大于5m,但是小于基础宽度。两侧(四,但是小于基础宽度。两侧(四周)的摩阻力忽略不计。所以不是简周)的摩阻力忽略不计。所以不是简单的深浅概念。单的深浅概念。天然地基 是不经过对地基土的处理是不经过对地基土的处理人工地基 经过地基处理经过地基处理D D桩基础桩基础三三 浅基础设计浅基础设计下卧层地基与基础地基与基础D埋深D q=D均布荷载持力层(受力层)地基地基基础FG主要受力层三三
8、 浅基础设计浅基础设计天然地基 浅基础的分类1)按基础埋深分 浅基础 深基础2)按基础刚度分无筋扩展(刚性)基础扩展基础3)按基础的结构形式分3.1.2 地基基础分类地基基础分类Shallow foundationRigid foundationSpread foundationMat foundationPile foundationIndividual footing(pad foundation)Strip footingCross strip footingBox foundation三三 浅基础设计浅基础设计2)按基础刚度分按基础刚度分无筋扩展基础 Rigid foundation
9、砖、石、灰土,素混凝土 材料抗拉强度很低,有基础台阶宽高比(刚性角)要求扩展基础(柔性基础)Spread foundation钢筋混凝土要满足抗弯,抗剪和抗冲切等结构要求0hbtgtF btb0h0F三三 浅基础设计浅基础设计b/2b/2d120120120606060b/2b/2120 60120d606060(a)等高切法等高切法 (b)二一间隔砌法二一间隔砌法砖基础砖基础 毛石基础毛石基础 无筋扩展基础-刚性基础 三三 浅基础设计浅基础设计l砖基础有等高砌法和二一间隔砌法两种,砖、石、砂浆材料的最低强度等级应符合表3-2的要求。l l毛石基础是用未经人工加工的石材和砂浆砌筑而成,能就地取
10、材,价格低,但施工劳动强度大。毛石基础设计中,基底一般不设混凝土垫层 l三合土基础是用石灰、砂、碎砖或碎石三合一材料铺设、压密而成。其体积比一般按1 2 41 3 6配制;l灰土基础是用石灰和粘性土混合材料铺设、压密而成。其体积比常用3 7或2 8的比例配制,l荷载较大或位于地下水位以下时,可选用混凝土基础图 3-3 三 合 土 基 础bb/2db/2h12060b1/2b1/26060图 3-4 灰 土 基 础b/2bb/2hdb1/2b1/212060 6060图 3-5 混 凝 土 基 础混凝土基础混凝土基础 灰土基础灰土基础 三合土基础三合土基础 三三 浅基础设计浅基础设计3)按基础的
11、结构形式分类按基础的结构形式分类1 单独基础单独基础:柱下或墙下柱下或墙下,土质较好土质较好Individual footing,pad foundation独立基础的独立基础的主要受力层深度主要受力层深度 1.5b三三 浅基础设计浅基础设计2 2 条型基础条型基础墙下或柱下条形基础墙下或柱下条形基础,柱下柱下:一般是土质差一般是土质差,两侧单两侧单独基础相连独基础相连Strip foundation条形基础的条形基础的主要受力层深度主要受力层深度 3.0b三三 浅基础设计浅基础设计3 3 十字交叉基础十字交叉基础柱下柱下:土质更差土质更差,或荷载很大或荷载很大,四面基础相连四面基础相连纵向条
12、形基础纵向条形基础横向条形基础横向条形基础三三 浅基础设计浅基础设计4 片筏基础片筏基础土质更差土质更差,单独基础联成整体单独基础联成整体,游泳馆游泳馆,筏下有肋筏下有肋,板下处理板下处理三三 浅基础设计浅基础设计5 5 箱形基础箱形基础有筏、墙和顶板形成箱,整体性更好有筏、墙和顶板形成箱,整体性更好三三 浅基础设计浅基础设计6 6 壳体基础壳体基础三三 浅基础设计浅基础设计3.1.3 荷载计算荷载计算1 荷载种类荷载种类永久永久(恒恒)荷载荷载:(1)(1)不随时间变化不随时间变化,(2),(2)变化与均变化与均值比可以忽略值比可以忽略,(3),(3)单调变化并趋于极值。单调变化并趋于极值。
13、可变可变(活活)荷载荷载:变化与均值比不可以忽略:变化与均值比不可以忽略偶然偶然(特殊特殊)荷载荷载:在结构使用期间不一定出现,:在结构使用期间不一定出现,一旦出现其值很大,持续时间很短。一旦出现其值很大,持续时间很短。三三 浅基础设计浅基础设计标准值标准值:为设计基准期内最大荷载统计分布的为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值,如均值特征值,如均值组合值组合值:对于可变荷载,组合超越概率与其对于可变荷载,组合超越概率与其出现概率相同出现概率相同频遇值频遇值:对于可变荷载,超越概率为规定的对于可变荷载,超越概率为规定的较小比率较小比率准永久值:准永久值:对于可变荷载,设计基准期内,对于可变荷载
14、,设计基准期内,其超越的总时间为设计基准期一半的荷载值。其超越的总时间为设计基准期一半的荷载值。3.1荷载计算荷载计算三三 浅基础设计浅基础设计2 荷载的代表值荷载的代表值3 荷载的设计值代表值荷载的设计值代表值分项系数分项系数4 荷载效应荷载效应上部结构上部结构F F:结构自重:结构自重 屋面楼面荷载屋面楼面荷载 活荷载活荷载基础自重基础自重G G:设计地面高程(内外地面平均值):设计地面高程(内外地面平均值)F MFF HF MH一般为前两种情况,横向力不大,只做校核一般为前两种情况,横向力不大,只做校核荷载计算荷载计算三三 浅基础设计浅基础设计荷载计算荷载计算5 荷载组合极限状态设计时荷
15、载组合极限状态设计时,为保证结构可靠性为保证结构可靠性对于同时出现的各种荷载设计值的规定对于同时出现的各种荷载设计值的规定基本组合基本组合:承载能力极限状态设计时,永久作用与:承载能力极限状态设计时,永久作用与可变作用的组合(分项系数)可变作用的组合(分项系数)标准组合标准组合:正常使用极限状态设计时,采用标准值:正常使用极限状态设计时,采用标准值(或组合值)为荷载代表的组合(或组合值)为荷载代表的组合准永久组合:准永久组合:正常使用极限状态设计时,对于可变正常使用极限状态设计时,对于可变荷载采用准永久值为荷载代表的组合荷载采用准永久值为荷载代表的组合三三 浅基础设计浅基础设计6 荷载取值规定
16、:荷载取值规定:l确定基础底面积及埋深时,传至基础底面上的荷确定基础底面积及埋深时,传至基础底面上的荷载效应应采用按正常使用极限状态下荷载效应的标载效应应采用按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合值;准组合值;l l计算地基变形时,传至基础底面上的荷载效应应计算地基变形时,传至基础底面上的荷载效应应采用按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合采用按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合值,且不计入风荷载和地震作用;值,且不计入风荷载和地震作用;l验算地基稳定性时,传至基础底面上的荷载效应验算地基稳定性时,传至基础底面上的荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合值;应按承载能力极限状态下
17、荷载效应的基本组合值;但其分项系数均为但其分项系数均为1.0;l确定基础高度、内力和验算材料强度时,传至基确定基础高度、内力和验算材料强度时,传至基础底面上的荷载效应应按承载力极限状态下荷载效础底面上的荷载效应应按承载力极限状态下荷载效应的基本组合值,采用相应的分项系数。应的基本组合值,采用相应的分项系数。三三 浅基础设计浅基础设计 荷载计算荷载计算7荷载采用标准组合确定地基承载力荷载采用标准组合确定地基承载力niQikcikQGkSSSS21 荷载计算荷载计算SGK 永久荷载效应值永久荷载效应值SQiK 可变荷载效应值,可变荷载效应值,SQ1K 表示起控制的可变荷载表示起控制的可变荷载三三
18、浅基础设计浅基础设计No结构、地质和环境资料结构、地质和环境资料基础结构类型、建筑材料基础结构类型、建筑材料地基承载力、荷载和基础初步尺寸地基承载力、荷载和基础初步尺寸基础的结构和构造设计基础的结构和构造设计基础设计图、施工图、预算书基础设计图、施工图、预算书确定持力层、基础埋深确定持力层、基础埋深 验算承载力、变形和稳定验算承载力、变形和稳定三三 浅基础设计浅基础设计3.2 地基设计计算地基设计计算下卧层持力层(受力层)持力层(受力层)FGD埋深三三 浅基础设计浅基础设计3.2.1 基础埋深基础埋深3.2.1 基础埋深确定基础埋深确定 一一 基础埋深确定的基本原则基础埋深确定的基本原则在满足
19、承载力的条件下尽量浅埋。省工省时省料,但是在满足承载力的条件下尽量浅埋。省工省时省料,但是有如下有如下基本要求基本要求:D大于大于50cm,表土扰动,植物,冻融,冲蚀表土扰动,植物,冻融,冲蚀 基础顶距离表土大于基础顶距离表土大于10cm,保护,保护 桥要求在冲刷深度以下桥要求在冲刷深度以下还有还有4项项控制因素控制因素:D大于大于10cm2 与建筑物有关的要求与建筑物有关的要求1 地基及地质水文条件地基及地质水文条件4 冻结深度冻结深度3 相邻建筑物基础的埋深相邻建筑物基础的埋深三三 浅基础设计浅基础设计二二 工程地质及地质水文条件工程地质及地质水文条件1 地下水位以上地下水位以上,否则开挖
20、降水否则开挖降水,费用大扰动;费用大扰动;2 土层分布情况:土层分布情况:(1)浅基础还是深基础浅基础还是深基础(桩基础桩基础)(2)天然还是人工地基天然还是人工地基(3)如果是天然地基如果是天然地基,基础埋深的确定基础埋深的确定 根据土层分布根据土层分布3.2.1 基础埋深基础埋深三三 浅基础设计浅基础设计在满足其他在满足其他要求下尽量要求下尽量浅埋浅埋只有低层房只有低层房屋可用屋可用,否则否则处理处理尽量浅埋但尽量浅埋但是如是如h1太小太小就为就为IIh14 m 桩基桩基或处理或处理二二 工程地质及地质水文条件工程地质及地质水文条件好土好土 I II III IV好土好土软土软土h1软土软
21、土(很深很深)3.2.1 基础埋深基础埋深软土软土好土好土h1三三 浅基础设计浅基础设计三三 与建筑物有关的要求与建筑物有关的要求1 1 建筑功能:建筑功能:地下室,地下管道(上下水,煤气电缆)应在基底以上,地下室,地下管道(上下水,煤气电缆)应在基底以上,便于维修便于维修:F3.2.1 基础埋深基础埋深2 2 荷载效应:荷载效应:竖向荷载大,地震力和风力等水平荷竖向荷载大,地震力和风力等水平荷载作用大的高层建筑,基础埋深应适载作用大的高层建筑,基础埋深应适当增大,满足稳定性要求当增大,满足稳定性要求.3 3 设备条件:设备条件:考虑给排水、供考虑给排水、供热等管道的标高热等管道的标高 三三
22、浅基础设计浅基础设计1 新旧相邻建筑物有一定新旧相邻建筑物有一定距离,距离,否则要求支护,否则要求支护,并且要严格限制支护的水并且要严格限制支护的水平位移,平位移,L/H=12四四 相邻建筑物基础的埋深相邻建筑物基础的埋深LH3.2.1 基础埋深基础埋深三三 浅基础设计浅基础设计2 2 基础埋深不同时基础埋深不同时(1)主楼与裙房主楼与裙房 高度不同高度不同,分期施工设置后浇带分期施工设置后浇带四四 相邻建筑物基础的埋深相邻建筑物基础的埋深(2)台阶式相连台阶式相连,如山坡上的房屋如山坡上的房屋 或者验算边坡稳定性或者验算边坡稳定性L/H=123.2.1 基础埋深基础埋深三三 浅基础设计浅基础
23、设计五五 冻结深度冻结深度1 冻胀危害及机理(1)冻胀及冻拔 地面隆起(不均匀)翻浆,融陷,强度降低如果冻结深度大于融沉,称为永冻土如果冻结深度大于融沉,称为永冻土3.2.1 基础埋深基础埋深三三 浅基础设计浅基础设计冻胀丘冻胀丘Pingo随冻结面向下发展,当冻结层上水的压力大于上覆土层强度时,地随冻结面向下发展,当冻结层上水的压力大于上覆土层强度时,地表就发生隆起,便形成冻胀丘。表就发生隆起,便形成冻胀丘。3.2.1 基础埋深基础埋深三三 浅基础设计浅基础设计2 发生冻胀的条件发生冻胀的条件(1)土的条件土的条件 一般是细颗粒土。一般是细颗粒土。砂土的毛细高度小,发生冰冻时体积膨胀,孔砂土的
24、毛细高度小,发生冰冻时体积膨胀,孔隙水排走,骨架不变。太细的土,水分供应不隙水排走,骨架不变。太细的土,水分供应不及时,冻胀也不明显。及时,冻胀也不明显。(2)温度条件温度条件 低于冻结温度低于冻结温度(3)水力条件水力条件含水量,具有开放性条件,如粉土冻胀最严重含水量,具有开放性条件,如粉土冻胀最严重3.2.1 基础埋深基础埋深三三 浅基础设计浅基础设计3 按冻胀的地基土分类按冻胀的地基土分类 五级五级 土类,含水量,地下水位土类,含水量,地下水位Z0地区标准冻深多年实测最大冻结深度的地区标准冻深多年实测最大冻结深度的平均值平均值,夏季地面开始往下算。夏季地面开始往下算。北京北京 1.0m,
25、哈尔滨,哈尔滨 2.0m,满洲里,满洲里 2.5m3.2.1 基础埋深基础埋深三三 浅基础设计浅基础设计4 考虑冻胀的基础埋深考虑冻胀的基础埋深dmin zd hmaxzd z0 zs zsw zeZ0 标准冻深;标准冻深;hmax基底允许残留冻土层厚度基底允许残留冻土层厚度 zs、zsw、ze 土类别、土冻胀性、环境的影响系数土类别、土冻胀性、环境的影响系数ZdZ0dmin室内地面hmax3.2.1 基础埋深基础埋深三三 浅基础设计浅基础设计3.2.2 地基承载力确定地基承载力确定l1 静载试验;静载试验;l2 强度理论强度理论-规范规定的公式;规范规定的公式;l3 按动力、静力触探等方法确
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