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1、4.3 地基最终沉降量的计算地基最终沉降量的计算最终沉降量最终沉降量S：t t时地基最终沉降稳定以后的时地基最终沉降稳定以后的最大沉降量，不考虑沉降过程。最大沉降量，不考虑沉降过程。不可压缩层不可压缩层可压缩层可压缩层z=pp地基表面的竖向变形，称为地基沉降，或基础沉降。地基表面的竖向变形，称为地基沉降，或基础沉降。11 1、基本假定和基本原理、基本假定和基本原理理论上不够完备，缺乏统一理论；理论上不够完备，缺乏统一理论；单向压缩分层总和法是一个半经验性方法单向压缩分层总和法是一个半经验性方法。一、地基最终沉降量分层总和法一、地基最终沉降量分层总和法（a a）假设基底压力为线性分布）假设基底压
2、力为线性分布 ，认为土质是均匀的，认为土质是均匀的（b b）采用基础中心点下附加应力为计算依据）采用基础中心点下附加应力为计算依据（c c）不考虑土的侧向变形，因压缩性指标是在侧限条件下测定的）不考虑土的侧向变形，因压缩性指标是在侧限条件下测定的 （d d）地基最终沉降量等于各层土沉降量之和地基最终沉降量等于各层土沉降量之和：si第第i层土的层土的沉降量沉降量22 2、计算公式：、计算公式：最终沉降量最终沉降量：各分层沉降量各分层沉降量：e1i由第由第i层的自重应力均值从土的压缩曲线上得到的相应层的自重应力均值从土的压缩曲线上得到的相应孔隙比孔隙比 e2i由第由第i层的自重应力均值与附加应力均
3、值之和从土的压层的自重应力均值与附加应力均值之和从土的压缩曲线上得到的相应孔隙比缩曲线上得到的相应孔隙比Esi第第i i分层土的压缩模量；分层土的压缩模量；zi第第i层土上下层面所受附加应力的平均值层土上下层面所受附加应力的平均值33 3、计算步骤：、计算步骤：d地面地面基底基底pp0 d 自重应自重应力力附加应力附加应力压缩层下限压缩层下限(沉沉降计算深度）降计算深度）szizihi(b)(b)分别计算每分层界面处的自分别计算每分层界面处的自重应力和附加应力，并画出应力重应力和附加应力，并画出应力图形图形(c)(c)确定地基中压力层厚度确定地基中压力层厚度z zn n。采用采用应力比应力比:
4、 :(a)(a)划分薄层划分薄层h hi i不同土层界面不同土层界面；地下水位标高处地下水位标高处；每层厚度每层厚度0.4b(4b(基础宽度）基础宽度）；(f) (f) 计算地基最终沉降量计算地基最终沉降量，实际就是将各薄层土沉降量之和实际就是将各薄层土沉降量之和s=s= Si(d)(d)计算每薄层土沉降量计算每薄层土沉降量S Si i 一般土层一般土层：z z/ /sz sz 0.2； 软粘土层软粘土层：z z/ /sz sz 0.1 ；zn4二、建筑地基基础设计规范方法二、建筑地基基础设计规范方法 在总结大量实践经验的基础上，对分层总和法的计算结果，作在总结大量实践经验的基础上，对分层总和
5、法的计算结果，作必要的修正。建筑地基基础设计规范（必要的修正。建筑地基基础设计规范（GB50007-2002GB50007-2002）提出的）提出的一种计算方法一种计算方法简称简称“规范法规范法”。规范法的要点：规范法的要点：(1)(1)引入平均附加应力系数的概念引入平均附加应力系数的概念(2)(2)引入一个沉降计算经验系数引入一个沉降计算经验系数s s则则修正后的地基沉降量为：修正后的地基沉降量为：一般情况：软一般情况：软粘土粘土（应力集中）（应力集中）S偏小偏小, s1 硬粘土硬粘土（应力扩散）（应力扩散）S偏大偏大, s1沉降计算经验系数沉降计算经验系数51.1.计算原理计算原理设地基土
6、层均质、压缩模量不随深度变化设地基土层均质、压缩模量不随深度变化，则：，则：:深度深度Z Z范围内竖向附加应力面积范围内竖向附加应力面积A A的等代值的等代值:深度深度Z Z范围内竖向附加范围内竖向附加应力系数应力系数, ,，A应力面积应力面积6规范法地基沉降计算简图：规范法地基沉降计算简图：72.2.地基沉降计算深度（地基压缩层厚度）地基沉降计算深度（地基压缩层厚度）对于地基的计算深度，即地基压缩层厚度，可分两种情况：对于地基的计算深度，即地基压缩层厚度，可分两种情况： 无相邻荷载的基础中点下无相邻荷载的基础中点下: : 式中式中b-b-基础宽度，适用于基础宽度，适用于1m1m30m30m范
7、围。范围。 有相邻荷载影响有相邻荷载影响: : 或或：在计算深度：在计算深度z zn n范围内，第范围内，第i i层土的变形值层土的变形值：在：在z zn n处向上取厚度处向上取厚度zz土层的计算变形值，土层的计算变形值， z z按规定确定。按规定确定。计算层厚度计算层厚度 z z值的选取值的选取：表表3-53-58在计算地基变形时，应考虑相邻荷载的影响，其值可按应力叠加原理，采用角点法计算。规范法计算基础沉降量的步骤为：规范法计算基础沉降量的步骤为：（1） 计算基底附加应力；（2） 以天然土层作为分层面（即按Es分层）；（3） 确定压缩层厚度zn，采用变形比（4） 分别计算每层土的变形量（5
8、） 计算基础总沉降量9【例】【例】试按规范推荐的方法计算图试按规范推荐的方法计算图所示基础所示基础的最终沉降量，并考虑的最终沉降量，并考虑基础基础的影响。已知基础的影响。已知基础和和各各承受相应于准永久组合的总荷载值承受相应于准永久组合的总荷载值Q=1134KNQ=1134KN，基础底面尺寸，基础底面尺寸bl=2m3m,bl=2m3m,基础埋置身度基础埋置身度d=2md=2m。其他条件见图。其他条件见图。【解答】【解答】、计算基底压力计算基底压力基底处总压力基底处总压力基底处的附加压力基底处的附加压力、计算压缩层范围内各土层压缩量计算压缩层范围内各土层压缩量计算过程见图表计算过程见图表10zi
9、 (m)基础基础基础基础对基础对基础的影响的影响ain=l/bm=l/bain=l/bm=l/bai01.501.0003.32.0002.01.520.75761.30.00420.76074.01.540.50852.70.01420.52273.71.53.70.53652.50.01300.5495zi (m)aizi(m)aizi- ai-1zi1(m)Esi(kPa)s i=p0(aizi-ai-1zi-1) /Esi(mm) s I (mm) s n/s i002.01.5221.522829.129.14.02.0910.569108.737.83.72.0330.058100
10、.880.02311、确定压缩层下限确定压缩层下限 在基底下在基底下4m4m深范围内土层的总变形量深范围内土层的总变形量 ，在，在 处以上处以上 （基础宽度（基础宽度 b=2m b=2m，查表，查表4-34-3得得 ）厚土层变）厚土层变形值形值 。故所取沉降计算深度故所取沉降计算深度 满足规范要求。满足规范要求。 、确定沉降计算经验系数确定沉降计算经验系数压缩层范围内土层压缩模量的平均值压缩层范围内土层压缩模量的平均值 查表查表4-24-2得得s s=0.9=0.9。 、计算基础最终沉降量计算基础最终沉降量124.2 地基变形类型（一）地基变形分类（一）地基变形分类 建筑物地基变形的特征，可分
11、为沉降量、沉降差、倾斜和局部倾斜4种。 1.沉降量沉降量(mm) 定义:特指基础中心的沉降差，以mm为单位； 作用:若沉降量过大，势必影响建筑物的正常使用。 2.沉降差沉降差(mm) 定义:指同一建筑物中相邻两个基础沉降的差值； 作用:若沉降差过大，建筑物将发生裂缝、倾斜和破坏。133.倾斜倾斜（） 定义:指独立基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值，以表示。 作用:若建筑物倾斜过大，将影响正常使用，遇台风或强烈地震时危及建筑物整体稳定，甚至倾覆。4.局部倾斜局部倾斜（） 定义:指砖石砌体承重结构，沿纵向6m10m内基础两点的沉降差与其距离的比值，以表示。 作用:若建筑物局部倾斜过大，往往使
12、砖石砌体承受弯矩而拉裂。14美国双子大厦受外力撞击建筑物倾美国双子大厦受外力撞击建筑物倾斜斜15沉降沉降2.2米，且左右两部分存在明显的沉降差。左侧建筑物于米，且左右两部分存在明显的沉降差。左侧建筑物于1969年加固。年加固。墨西哥某宫殿墨西哥某宫殿地基：地基：20多多米厚的粘土米厚的粘土16（二）地基变形允许值（二）地基变形允许值17一、建筑物沉降观测4.5 4.5 建筑物沉降观测与地基容许变形值建筑物沉降观测与地基容许变形值（1）验证工程设计与沉降计算的正确性；）验证工程设计与沉降计算的正确性；（2）判别建筑物施工的质量；）判别建筑物施工的质量；（3）发生事故后作为分析事故原因和加固处理依
13、据。）发生事故后作为分析事故原因和加固处理依据。能够及时发现建筑物变形并防止有害变形的扩大。能够及时发现建筑物变形并防止有害变形的扩大。（1）埋设地点要靠近观测对象，但必须在建筑物所产生的压力影响范围以外。埋设地点要靠近观测对象，但必须在建筑物所产生的压力影响范围以外。（2）在一个观测区内，水准基点在一个观测区内，水准基点3个，埋置深度应与建筑物基础的埋深相应。个，埋置深度应与建筑物基础的埋深相应。（1）根据建筑物的平面形状，结构特点和工程地质条件考虑布置观测点。根据建筑物的平面形状，结构特点和工程地质条件考虑布置观测点。（2）一般设置在四周的角点、转角处、纵横墙的中点、沉降缝和新老建筑物的一
14、般设置在四周的角点、转角处、纵横墙的中点、沉降缝和新老建筑物的 连接处。连接处。（3）数量一般不小于数量一般不小于6点，间距一般为点，间距一般为612米。米。 1.目的目的 2.必要性必要性 3.水准基点的设置水准基点的设置 4.观测点的设置观测点的设置18沉降观测采用精密水准仪，观测精度为沉降观测采用精密水准仪，观测精度为0.010.01。民用建筑每增高一层观测一次；民用建筑每增高一层观测一次；工业建筑在不同荷载阶段分别进行观测，施工期间不应少于工业建筑在不同荷载阶段分别进行观测，施工期间不应少于4次；次；竣工后第一年不少于竣工后第一年不少于35次；次； 第二年不少于第二年不少于2次；次； 以后每年一次，直到稳定。（稳定标准为半年沉降量不超过以后每年一次，直到稳定。（稳定标准为半年沉降量不超过2）减速沉降（沉降速率减少到减速沉降（沉降速率减少到0.05/d以下时）：认为沉降趋于稳定。以下时）：认为沉降趋于稳定。等速沉降：导致地基丧失稳定的危险。等速沉降：导致地基丧失稳定的危险。加速沉降：表示地基加速沉降：表示地基 已丧失稳定，应及时采取措施，防止发生事故。已丧失稳定，应及时采取措施，防止发生事故。5.仪器与精度仪器与精度6.观测次数和时间观测次数和时间7.观测资料的整理观测资料的整理19
