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1、第第2 2章章 浅基础设计浅基础设计2.1 2.1 概述概述基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择地基承载力地基承载力刚性基础与扩展基础的设计计算刚性基础与扩展基础的设计计算钢筋混凝土扩展基础结构设计钢筋混凝土扩展基础结构设计2.2 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择室内地坪室内地坪室内地坪室内地坪室外地坪室外地坪室外地坪室外地坪埋置深度：埋置深度：埋置深度：埋置深度：一般指基础底面一般指基础底面一般指基础底面一般指基础底面到室外设计底面到室外设计底面到室外设计底面到室外设计底面的距离的距离的距离的距离(d(d不应浅不应浅不应浅不应浅于于于于0.50.5米米米米) )宜大于宜大于宜大于宜大于1
2、00100确定基础埋深必须考虑建筑确定基础埋深必须考虑建筑确定基础埋深必须考虑建筑确定基础埋深必须考虑建筑物的用途；有无地下室、设物的用途；有无地下室、设物的用途；有无地下室、设物的用途；有无地下室、设备基础和地下设施；基础的备基础和地下设施；基础的备基础和地下设施；基础的备基础和地下设施；基础的形式和构造；荷载大小和性形式和构造；荷载大小和性形式和构造；荷载大小和性形式和构造；荷载大小和性质；工程地质和水文地质条质；工程地质和水文地质条质；工程地质和水文地质条质；工程地质和水文地质条件；相邻基础；地基土的冻件；相邻基础；地基土的冻件；相邻基础；地基土的冻件；相邻基础；地基土的冻胀作用；胀作用
3、；胀作用；胀作用；2.2.1 建筑结构条件与场地环境条件建筑结构条件与场地环境条件建筑结构条件包括建筑物用途、类型、建筑结构条件包括建筑物用途、类型、规模与性质。某些建筑物需要具备一定规模与性质。某些建筑物需要具备一定的使用功能或宜采用某些基础形式，这的使用功能或宜采用某些基础形式，这些要求常成为基础埋深的先决条件。些要求常成为基础埋深的先决条件。如：设置地下室或设备层及人防；如：设置地下室或设备层及人防； 设置电梯处的电梯缓冲井设置电梯处的电梯缓冲井上、下水、煤气等各种管道上、下水、煤气等各种管道单厂排架柱与邻近设单厂排架柱与邻近设单厂排架柱与邻近设单厂排架柱与邻近设备基础备基础备基础备基础
4、建筑物各部分功能要建筑物各部分功能要建筑物各部分功能要建筑物各部分功能要求不同或土质变化较求不同或土质变化较求不同或土质变化较求不同或土质变化较大时大时大时大时高层建筑物埋深：高层建筑物埋深：高层建筑物埋深：高层建筑物埋深： 箱、筏基：箱、筏基：箱、筏基：箱、筏基： 1/151/15 桩箱、桩筏：桩箱、桩筏：桩箱、桩筏：桩箱、桩筏： 1/18-1/201/18-1/20b3ma2.5md 条形：3.5 矩形：2.52.2.2 工程地质条件工程地质条件上部结构基 础持力层下卧层软弱下卧层？2.2.3 水文地质条件水文地质条件选择基础埋深时应注意地下水的埋藏条选择基础埋深时应注意地下水的埋藏条件和
5、动态，以及地表水情况；件和动态，以及地表水情况；基础底面尽可能在地下水位以上；基础底面尽可能在地下水位以上；地下水位以下时，除考虑基坑排水、坑地下水位以下时，除考虑基坑排水、坑壁围护以及保护地基土不受扰动外还应壁围护以及保护地基土不受扰动外还应注意：注意： 涌土、流砂的可能性涌土、流砂的可能性 埋藏有承压水时，确定基础埋深时，要控制埋藏有承压水时，确定基础埋深时，要控制埋藏有承压水时，确定基础埋深时，要控制埋藏有承压水时，确定基础埋深时，要控制基坑开挖深度，防止基坑因挖土减压而隆起开裂。基坑开挖深度，防止基坑因挖土减压而隆起开裂。基坑开挖深度，防止基坑因挖土减压而隆起开裂。基坑开挖深度，防止基
6、坑因挖土减压而隆起开裂。隔水层潜水上层滞水承压水h0槽底安全厚度2.2.4 地基冻融条件地基冻融条件按按地基规范地基规范地基土可分为不冻胀、地基土可分为不冻胀、弱冻胀、冻胀、强冻胀和特强冻胀。弱冻胀、冻胀、强冻胀和特强冻胀。季节性冻土地基设计冻深计算：季节性冻土地基设计冻深计算：2.3 地基承载力地基承载力pkfa正常使用状态下荷载效应的标准组合。地基承载力特征值。2.3.1 按按地基规范地基规范89提供承提供承载力表格确定载力表格确定GB 5007-2002不再采用！2.3.2 按地基载荷试验确定按地基载荷试验确定加荷稳定装置反力装置观测装置载荷板载荷板千斤顶千斤顶百分表百分表堆载法堆载法锚
7、桩法锚桩法123SP0比比例例界界限限极极限限荷荷载载PcrPu阶段阶段1：弹性段弹性段阶段阶段2：局部塑性区局部塑性区阶段阶段3：完全破坏段完全破坏段PS曲线曲线临临塑塑荷荷载载2.3.2 按地基载荷试验确定按地基载荷试验确定密实砂土、较坚硬的粘性土等低压缩性土。急进破坏的“陡降型”松砂、软粘性土等高压缩性土。渐进性破坏的“缓变型”按载荷试验按载荷试验p-s线确定地基承载力线确定地基承载力1 1、承载力特征值的确定、承载力特征值的确定、承载力特征值的确定、承载力特征值的确定(1)(1)有明显的比例界限时：取有明显的比例界限时：取有明显的比例界限时：取有明显的比例界限时：取p p1 1(2)p
8、(2)pu u2.0 p3m，d0.5m时2.4 基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定2.4.1 地基承载力验算地基承载力验算1 1、中心受荷基础、中心受荷基础、中心受荷基础、中心受荷基础pk2.偏心受荷基础偏心受荷基础Myk相应于荷载效应标准组合时，相应于荷载效应标准组合时，作用于基础底面的力矩值作用于基础底面的力矩值双向偏心受荷双向偏心受荷双向偏心受荷双向偏心受荷偏心基础计算步骤：偏心基础计算步骤：（1 1）按中心荷载预估基底面积）按中心荷载预估基底面积）按中心荷载预估基底面积）按中心荷载预估基底面积A A0 0或基宽或基宽或基宽或基宽b b0 0（2 2）把）把）把）把A A0 0或或或
9、或b b0 0放大放大放大放大10%40%10%40%得试算尺寸得试算尺寸得试算尺寸得试算尺寸A A或或或或b b（3 3）根据）根据）根据）根据A A初选初选初选初选l l和和和和b b（4 4）根据根据根据根据l l和和和和b b验算偏心距合基底边缘最大压力验算偏心距合基底边缘最大压力验算偏心距合基底边缘最大压力验算偏心距合基底边缘最大压力（5 5）如满足）如满足）如满足）如满足 或稍有富余则或稍有富余则或稍有富余则或稍有富余则l l和和和和b b合适。合适。合适。合适。不满足，重新调整不满足，重新调整不满足，重新调整不满足，重新调整l l和和和和b b，再进行验算，直至满足。再进行验算，
10、直至满足。再进行验算，直至满足。再进行验算，直至满足。注意！注意！ 单向偏心荷载作用点至具有最大压力的基底边缘的距离(m)。必须指出：必须指出：Pkmax和和pkmin相差不宜过大相差不宜过大一般认为：一般认为：中、高压缩土：中、高压缩土：低压缩土：低压缩土：例题例题2.1 柱截面柱截面300mm400mm，作用在柱底的荷载标准组作用在柱底的荷载标准组合值合值:中心垂直荷载中心垂直荷载700kN，力矩力矩80kNm，水平荷载水平荷载13kN。其它参数见图其它参数见图7.19。试根据持力层地基承载力特征值确定基。试根据持力层地基承载力特征值确定基础尺寸。础尺寸。解： 1、求地基承载力特征值、求地
11、基承载力特征值根据粘性土根据粘性土:e=0.7，IL=0.78查表得b=0.3， d=1.62、初步选择基底尺寸、初步选择基底尺寸b=1.6mES2按双层地基应力分布概念，上硬下软时，应力分布将向四周更为扩散，也就是说Ea1/Ea2越大，应力扩散越快，故越大。试验表明：基底压力增加到一定程度后，传至软弱下卧层顶层的压力随之增加，即迅速减小，直到持力层冲剪破坏，一般不超过30。例题7.7 图7.23中柱基础荷载标准组合值Fk=1100kN，Mk=140kNm；若基础底面尺寸lb=3.6m 2.6m，试根据图中资料验算基底面积是否满足地基承载力要求。解： 1、持力层承载力验算满足满足FK=1100
12、KNMK=140KNMfakfak例题7.7 图7.23中柱基础荷载标准组合值Fk=1100kN，Mk=140kNm；若基础底面尺寸lb=3.6m 2.6m，试根据图中资料验算基底面积是否满足地基承载力要求。解： 2、软弱下卧层验算2.5 地基变形验算2.5.1 地基特征变形 地基基础设计除保证地基的强度、稳定要求外，还要保证地基的变形控制在允许的范围内，以保证上部结构不因地基变形过大而丧失其使用功能。 调查研究表明，很多工程事故是因为地基基础的不恰当设计、施工以及部合理使用造成的，其中又以变形过大超过相应的允许值引起的事故居多。独立基础或刚性特别大的基础中心的沉降量。砌体承重结构沿纵向6-1
13、0m内基础两点的沉降差与距离之比。独立基础在倾斜方向两端点的沉降差与其距离之比。两相邻独立基础中心点的沉降量之差。2.5.2 地基特征值变形验算在常规设计中，一 般针对结构特点、整体刚度和使用要求不同，计算地基变形某一特征值，验证是否超过允许值，即：地基变形某一特征值，对应荷载标准值计算基底附加压力，按土力学方法计算沉降量后求得，传至基底荷载按长期效应组合，不计风荷载和地震作用允许特征值，根据建筑物的结构特点、使用条件、地基土类别确定I IIIIIII IIIIII2.6 钢筋混凝土扩展基础钢筋混凝土扩展基础1、基础边缘高度：不小于200不宜大于500宜3005002.6.1 扩展基础的构造要
14、求2、基底垫层：3、钢筋：4、混凝土一般100一般1005010050100 50100不小于10mm间距：100-200b=2500时，0.9b=C15保护层厚度：有垫层：70无垫层：35现浇钢筋混凝土剖面尺寸要求插筋与柱中相同插筋应满足锚固长度la、 laE要求：一、二级抗震： laE =1.15la三级抗震： laE =1.05la四级抗震： laE =la插筋下端宜做成直钩放在钢筋网上，当柱为轴心或小偏心受压基础高度大于等于1200或大偏心大于等于1400时可仅将四角钢筋伸至钢筋网上，其余满足锚固长度即可。不小于200不宜大于5002.6.2 扩展基础的计算墙下钢筋混凝土条形基 础底板厚度和配筋1、中心荷载作用：计算计算Pn时不考虑时不考虑GII截面弯矩M和剪力V最大b1a2.偏心荷载作用砖墙a=b1+0.06混凝土墙a=b1柱下钢筋混凝土单独基础底板厚度和配筋计算冲切破坏锥体最不力一侧斜截面冲切破坏锥体的底面线受冲切承载力截面高度影响系数，h=2000,取0.9混凝土轴心抗拉强度设计值地基土净反力设计值amat=柱宽ab=a1+2h0AI=?b1h0at=台阶宽ab=？AI=?at=柱宽ab=lAI=?a？受冲切承载力截面高度影响系数，h=2000,取0.9例题1标准值？例题2标准值V V V V V例题3标准值例题4
