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1、第七章,天 然 地 基 上 的 浅 基 础,一、地基基础的重要性与复杂性,1）地基基础的重要性 2）地基基础的复杂性 3）地基基础设计考虑因素,第一节 概述,紧贴7号楼北侧在短期内堆土过高，最高处达10米左右。与此同时，紧临大楼南侧的地下车库基坑正在开挖，开挖深度达4.6米。大楼两侧的压力差使土体产生水平位移，过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。,概述,主要受力层,持力层（受力层）,下卧层,条形基础 3b 独立基础 1.5b 且 5m （二层以下民用建筑除外）,主要受力层深度：,1、选择基础的材料和类型 2、选择基础的埋置深度 3、确定地基承载力 4、根据地基承载力，确定基础的构造
2、尺寸，必要时进行下卧层强度验算。 5、进行必要的地基验算（包括变形与稳定 性验算） 6、进行基础的高度设计 7、绘基础施工图,三、 天然地基上浅基础的设计内容与步骤,一、浅基础的类型,按基础刚度分,无筋扩展基础（刚性基础）,单独基础（独立基础）、条形基础、筏型基础、箱型基础、壳型基础,按结构形式分,扩展基础（柔性基础）,第二节 浅基础的类型,(一) 无筋扩展基础（刚性基础）,适用于多层民用建筑和轻型厂房,1）砌筑材料 砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土 2）受力特点 抗压性能好，抗拉、抗剪能力差 3）结构特点 优点：稳定性好，施工方便，能承受较大荷载 缺点：自重大 4）构造 满足台阶宽
3、高比允许值（刚性角）的要求,刚性基础破坏简图,1.砖基础,用途：多用于低层建筑的墙下基础；在寒冷而又潮湿的地区采用不理想。 优点:可就地取材,建筑方便; 缺点:强度低且抗冻性差. 要求:砖强度=mu10,砂浆强度=m5; 大放脚:砖基础剖面一般砌成阶梯形.,优点:抗冻性比较好,在寒冷地区可用于6层以上的建筑; 要求:强度等级=mu20的毛石,砂浆强度=m5砌筑而成;,2.毛石基础,3.混凝土毛石混凝土基础,混凝土基础:强度、耐久性和抗冻性均比较好，其混凝土强度等级一般采用C15，常用于较大的墙柱基础 毛石混凝土基础：为了节约混凝土用量，可在混凝土内掺入15%25%（体积比）的毛石。,4.灰土基
4、础,特点：灰土基础造价低可节省材料，多用于5层以下的民用建筑。 灰土：是用熟化石灰和粉土或粘性土拌合而成。,（二）扩展基础（柔性基础）,由钢筋混凝土材料修建的基础称为柔性基础。在基础内配置足够的钢筋来承受拉应力或弯矩，使基础在受弯时不致破坏。这种基础不受刚性角的限制，基础剖面可以做成扁平形状，用较小的基础高度把上部荷载传到较大的基础底面上去，以适应地基承载力的要求。重要的建筑物或利用地基表土硬壳层，设计宽浅埋以解决存在软弱下卧层强度太低时，常采用钢筋混凝土扩展技术。柔性基础需用钢材、水泥，技术复杂，造价较高。,1.墙下钢筋混凝土条形基础,当上部结构荷载较大而地基土较软弱时。 抗弯和抗剪性能良好
5、，耐久性和抗冻性都较理想。,2.柱下独立基础,独立基础是柱下基础的基本形式 抗弯和抗剪性能良好，耐久性和抗冻性都较理想,柱下钢筋混凝土条形基础,当柱承受荷载较大而地基土软弱，采用柱下独立基础，基础底面积大的几乎相互连接,柱下十字交叉基础,对于荷载较大的高层建筑，如果地基软弱土且在两个方向分布不均，需要基础纵横两向都有一定的抗弯刚度来调整基础的不均匀沉降。,筏形基础,对于地基很软弱，荷载很大，采用十字交叉基础仍不能满足要求；或相邻基础距离很小，或设置地下室时，可把基础底板做成一个整体的等厚度的钢筋混凝土板，形成无梁式筏形基础。,平板式,梁板式,箱形基础,当柱荷载很大，地基又特软弱，基础可作成由钢
6、筋混凝土底板、顶板、侧墙及纵横墙组成箱形基础。 优点：整体性好，抗弯刚度大且空腹、埋深等特点。,第三节 基础埋置深度,原则：,在保证建筑物基础安全稳定、耐久使用的前提下，尽量浅埋,基本要求：,1）除岩石以外，d大于50cm（表土扰动，植物，冻融，冲蚀） 2）基础顶距离表土大于10cm。 3）桥要求在冲刷深度以下,从室外地面标高到基础底面的距离称为基础的埋置深度。,基础埋置深度,1 )建筑物的用途、结构类型及荷载性质与大小,一、确定基础埋置深度，应考虑的因素,地震区，除岩石地基外，天然地基的筏形和箱形基础埋深不宜 小于建筑物高度的1/15。 地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便于维修。,
7、荷载,承受较大水平荷载的基础 ，必须加大埋深,承受上拔力的基础 ，也要求有较大的埋深,承受振动荷载的基础 ，不选易液化的土层作为持力层,基础埋置深度,2 )工程地质和水文地质条件,尽量在地下水位以上,否则开挖降水,费用大,有承压水时，防止承压水顶破基底,基础埋置深度,根据土层分布情况确定,在满足其他要求下尽量浅埋,只有低层房屋可用，否则处理,尽量浅埋。但是如h1太小就为II,h1 5m桩基或处理；,基础埋置深度,3) 地基土的冻胀,基础埋置深度,冻土,多年冻土（冻结时间3年）,季节性冻土,发生冻胀的条件,（1）土的条件 一般是细颗粒土,（2）温度条件 低于冻结温度,（3）水力条件 含水量，具有
8、开放性条件，如粉土冻胀最严重,外因,内因,土的冻胀性,基础埋置深度,土的冻胀性,衡量指标,冻胀性分类,平均冻胀率：,不冻胀 1% 弱冻胀 1% 12%,注意：碎石、砂等中粒径小于0.075mm的颗粒含量太高也会导致冻胀,基础埋置深度,考虑冻胀的基础埋深,按02规范,dmin zd - hmax,zd: 设计冻深 hmax：容许残留冻土层最大厚度,zd=z0 zs zw ze,标 准 冻 深,土 类 别,冻 胀 性,环 境,影响系数,Z0 标准冻深： 北 京 0.81.0m 哈尔滨 2.0m 满洲里 2.8m,10年的实测最大冻深平均值,4）建筑场地的环境,如上述要求不能满足时，应采取分段施工，
9、设临时加固支撑、打板桩、地下连续墙等施工措，必要时应进行专门的基坑开挖设计，或对原有建筑物地基进行加固。,1）地基基础设计等级 根据地基复杂程度,建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使作的程度，将地基础设计分为三个设计等级,设计时应根据具体情况，按下表选用。,第四节 地基计算,一、 基本规定,2）地基计算的规定,（1）所用建筑物的地基均应满足承载力计算的有关规定 （2）所有建筑物为甲级,乙级的建筑物,均应按地基变形规定; （3）表7.8所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算,如有下列情况时,仍应作变形验算;地基承载力标准值小于130kPa,且体型复杂的建筑；
10、在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，引起地基产生过大的不均匀沉降时；软弱地基上的相邻建筑如距离过近，可能发生倾斜时；相邻建筑距离过近,可能发生倾斜;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。,（4）对经常受水平荷载作用的高层建筑和高耸结构，以及建造在斜坡上的建筑物和构筑物，尚应验算其稳定 （5）基坑工程应进行稳定验算; （6）当地下水埋藏较浅,建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时,尚应进行抗浮验算.,3）荷载效应最不利组合与相应的抗力限值,荷载规定,荷载 分类,永久荷载,可变荷载 如车辆、人群等和其它可变荷载(如风力、汽车制动力 ),偶然荷载（特殊荷载）：爆炸力、撞击
11、力,建筑结构荷载规范（GB50009-2001）,荷载的标准值,荷载的准永久值,荷载组合,基本组合,标准组合,准永久组合,正常使用极限状态下的承载力验算,正常使用极限状态下的变形验算，不记入风荷载和地震作用,水平荷载较大的建筑物、挡土墙等，承载力极限状态下的稳定验算,-第i个可变荷载的分项系数，其中 为荷载 的分项系数,式中,-永久荷载的分项系数,-按永久荷载标准值GK计算的何载效应值；,按可变荷载标准值,计算的荷载效应值，其中,为诸可变荷载效应中起控制作用者；,可变荷载,的组合值系数,参与组合的可变荷载值。,（1）按地基承载力确定基础底面积及埋置深度，传至基础底面上的荷载效应按正常使用极限荷
12、载下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力的特征值。 （2）计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应按正常使用极限荷载状态下荷载效应的准永久菏载，不应计入风荷载和地震作用。相应限值应为地基变形允许值。 （3）计算挡土墙压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷载效应按承载能力极限状态下荷载效应的组合，但分项系数均为1。 （4）确定基础高度、配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。,二、地基承载力特征值的确定,地基承载力概念：,地基在保证其稳定的前提下，满足建筑物各类变形要求时的承载能力。分未修正的地基承载力
13、特征值fak和修正后的地基承载力特征值fa,地基承载力的确定方法： a、按静载荷试验方法确定fak ；b、根据土的抗剪强度指标、C或强度理论公式计算确定fa； c、根据原位试验、室内实验成果及工程实践经验确定fak ； d、根据相邻条件相似的建筑物经验确定fa。,fa=fak+b(b-3)+dm(d-0.5),进行深度和宽度修正：,fak ：查表计算或静载荷试验确定的承载力标准值,fa ：深宽修正后的承载力特征值（设计值）,b、d ：宽度和埋深修正系数, ：基础底面以下土的重度,m ：基础底面以上土的加权平均重度,b ：大于6m按6m考虑，小于3m按3m考虑,一、作用在基础上的荷载,第五节 基
14、础尺寸设计,计算作用在基础底面的总荷载时，应从建筑物的檐口（屋顶）开始计算,计算屋面恒载和活载,+,由上至下房屋各层结构（梁、板）自重及楼面活载,墙和柱的自重,在墙或柱的承载面以内的总和,最后加上基础自重和基础上的土重Gk,就是上部结构传至基础底面的竖向力值Fk,=,+,+,第五节 基础尺寸设计,基础尺寸初步确定：,单独基础，中心荷载,第五节 基础尺寸设计,基础尺寸初步确定：,F 作用在顶面的荷载，kN,G 基础及台阶上填土总重，kN,A 基底面积，m2,G 平均重度，一般取 20 kN/m3,d 基础埋深，m,f=fak+dm(d-0.5),暂不做宽度修正,单独基础，中心荷载,条形基础，中心
15、荷载,偏心荷载时：,将上面计算的 A 或 b 扩大至 1.11.4 倍,根据 A 可初步确定 b 和 L,第五节 基础尺寸设计,偏心荷载作用下基础底面尺寸的确定同样需用试算法。,例如7-1：已知某宾馆设计框架结构，独立基础，承受上部荷载N2800kN。基础埋深为d3.0m。地基土分4层，如图所示。计算基础底面积。,例如7-2：某工厂厂房设计框架结构独立基础。地基土分为3层：表层人工填土，天然重度117.2kN/m3，层厚0.8m；第2层为粉土， 217.7kN/m3，层厚1.2m；第3层为粘土顶面。上部荷载N=1600kN，M=400kN.m，水平荷载Q=50kN，如图所示。设计柱基底面尺寸。
16、,软弱下卧层顶面处的附加应力设计值,软弱下卧层顶面处的自重应力设计值,软弱下卧层顶面处地基承载力设计值,软弱下卧层承载力验算：,Pz的简化计算: 条件Es1/Es2 3,Po,Pz,持力层的Es1,软下卧层Es2,下卧层顶面的承载力特征值faz,原理: Po基底面积= Pz扩散后影响面积=合力,Pco= rod,Pz,矩形基础,条形基础,软弱下卧层承载力验算,怎样求faz？,D,fazk已知,r0为D范围内土的加权平均重度,【例7-3】某柱下单独基础，荷载与地基情况如图示，试确定基础底面尺寸。,【解】,选择持力层，,如图示。,求修正后的地基,承载力特征值：,假定b3m，则,初步估算基底面积,首先按轴心受压估算 A0,考虑偏心影响，将A0增大18%，则,A=1.18 A0 =1.184.8=5.6 m2 ，,b=1.7m， l=3.4m。,取l/b=2.0得：,验算地基承载力,M=200+150.8=212kNm,pkmax=232.4kPa1.2fa=234.6kPa,pk=(pkm
