土力学与地基基础浅基础.pptx

1 地基基础设计任务:(1)基础设计 (2)地基设计 2-1 概 述2.1.1浅基础与深基础的区别浅基础深基础埋藏深度设计计算是否考虑基础侧摩阻施工时是否敞开挖基坑修基础结构形式施工方法工程造价5m5m否考虑是否简单复杂简单复杂低高表2-12.1.2地基基础设计应满足的三个基本要求强度要求变形要求基础的功能、构造及耐久性要求 地基：对剪切破坏或丧失整体稳定性有足够的安全度基础：不发生剪切破坏，有足够的强度地基：控制变形量地基变形容许值基础：不发生过大变形，具有足够的刚度2.1.3设计基本步骤(15字方针）集资料选类型拟尺寸作验算选方案地形及地质勘察资料 水文气象资料上部结构(如线路、墩台、结构功能）资料 周围环境资料 施工技术条件资料确定基本类型细部尺寸、空间位置地基强度 基础本身强度 基础偏心距检算 基础倾覆、滑动检算 地基稳定性检算 沉降检算从技术、经济、施工等方案综合考虑浅基础(按刚度分类)无筋扩展基础(刚性基础)墙下刚性基础柱下刚性基础 钢筋混凝土独立基础（柱下钢筋混凝土独立基础）扩展基础(柔性基础)柱下钢筋混凝土条形基础十字交叉条形基础筏板基础箱形基础墙下钢筋混凝土条形基础钢筋混凝土条形基础2.22.2浅基础类型及构造浅基础类型及构造砌筑材料砖、毛石、素砼、片石砼、灰土、三合土受力特点：抗压性能好，但抗拉、抗剪强度不高，无绕曲变形、由于刚性基础高度大，具有较大的抗弯刚度，受力时基本不产生弯曲变形。故称刚性基础。结构特点：优点：稳定性好，施工简便，能承受较大的荷载 缺点：自重大，当持力层承载力小且厚，上部荷载大时，不适合使用刚性基础。构造：满足刚性角刚性角的要求2.2.1按基础的刚度分类一）刚性基础（无筋扩展基础）构造：满足刚性角刚性角的要求裂缝的位置与基础的宽高比b2/H0有关，当b2/H0较小时，裂缝在中心线附近，b2/H0较大时，多数出现在贴近柱边的截面处；可见宽高比愈大，基础愈具有易受弯曲破坏的特征；故刚性基础设计的主要特点是控制宽高比。b-基础底面宽度；b0-基础顶面的墙体宽度或柱脚宽度H0-基础高度；b2-基础台阶宽度tan-基础台阶宽高比，刚性基础断面设计（合理宽高比下）刚性基础可用于六层和六层以下（三合土基础不宜超过四层）的民用建筑和墙承重的厂房。常见基础有砖基础、毛石基础、三合土基础、灰土基础、混凝土基础和毛石混凝土基础。刚性基础刚性基础：将能跨越基础底中部，将所承担的荷载相对集中的传至基底边缘，该现象称为“架越作用”，其影响因素为基础与地基的相对刚度、土的压缩性以及基底下的塑性区的大小。(a)等高切法 (b)二一间隔砌法砖基础按使用材料分毛石基础三合土基础该基础是用未经人工加工的石材和砂浆砌筑而成。其优点是能就地取材，价格低，缺点是施工劳动强度大。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124136配制，经加入适量水拌和后，均匀铺入基槽，每层虚铺200mm，再压实至150mm，铺至一定高度后再在其上砌砖大放脚。灰土基础混凝土基础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37或28的比例配制，经加入适量水拌匀，分层压实。每层虚铺220250mm，压实至150mm，俗称一步。混凝土基础水泥用量大，造价稍高，当基础体积较大时，可设计成毛石混凝土基础。按结构形式分无筋扩展基础（刚性基础）分类桥梁中大量使用刚性扩展基础（a）墙下条形基础；（b）柱下独立基础采用条件外荷大、存在弯矩和水平荷载、地基承载能力小、刚性基础不能同时满足地基承能力和基础埋深的要求分类性能材料钢筋砼柱下独立、墙下条形基础抗剪、抗弯能力较好二、钢筋混凝土扩展基础柔性基础类型:台阶形 锥形 杯口形（预制）1、柱下钢筋砼独立基础图23 钢筋混凝土独立基础二、钢筋混凝土扩展基础二、钢筋混凝土扩展基础2、墙下钢筋混凝土条形基础墙下钢筋混凝土条形基础特点：由受力分：带筋和不带筋属于钢筋混凝土独立基础特例；计算属于平面应变问题，只考虑横向受力图24墙下钢筋混凝土条形基础三、柱下钢筋混凝土条形基础柱下钢筋混凝土条形基础十字交叉钢筋混凝土条形基础四、筏板基础钢筋砼满堂基础优点缺点有利于调整地基的不均匀沉降，较适应上部结构荷载的变化有利于调整地基的不均匀沉降，较适应上部结构荷载的变化地基有软硬不均时，应处理，否则将受力不均，其经济指标较高地基有软硬不均时，应处理，否则将受力不均，其经济指标较高分类平板式：厚度不小于400mm，一般为0.52.5m;施工快，但砼量大如新加坡杜那士大厦高96.62m,高29层，基础为2.44m的平板式；梁板式：当柱载荷较大时，将柱位下局部厚度加大，其刚度更大；五、箱形基础由钢筋砼底板、顶板和纵横内外墙组成，形成了一个大箱子，是筏基的进一步发展条件当地基承载力低、上部结构载荷较大，采用十字交叉条形基础无法满足承载力要求，同时又不允许用桩基础；缺点优点与筏基比，有更大的抗弯刚度，基础空间可以作为地下室，基础底面附加载荷小；减少建筑物沉降，起到补偿地基作用材料消耗大，施工技术难度大六、壳体基础特点缺点优点充分发挥钢筋和混凝土材料的受力特点，结构内力主要为轴向压力，节约材料。M型组合壳，正圆锥壳，内球外锥组合壳。具有节省材料，造价低施工要求高，主要用于筒形建筑物，如烟囱、水塔等连续基础特点具有较大的基础底面积；具有较大的基础底面积；其连续性可以大大加强建筑物的整体刚度；其连续性可以大大加强建筑物的整体刚度；对于有地下室的连续基础，可以有效提高地基承载力，对于有地下室的连续基础，可以有效提高地基承载力，减少地基的附加载荷。减少地基的附加载荷。适用条件1）需需要要较较大大的的底底面面积积去去满满足足地地基基承承载载力力要要求求，此此时时可可将扩展式基础的底板连接成条或片；将扩展式基础的底板连接成条或片；2）需需要要利利用用连连续续基基础础的的刚刚度度去去调调整整地地基基的的不不均均匀匀变变形形，或改善建筑物的抗震性能；或改善建筑物的抗震性能；3）建建筑筑物物的的功功能能需需要要设设置置连连续续的的底底板板时时，例例如如地地下下室室、船坞、储液池等。船坞、储液池等。柱下条形基础、交叉条形基础、筏板基础、箱形基础基础分类汇总按基础的受力性质分：无筋扩展基础（刚性基础）、柔性基础（钢筋混凝土基础）；按基础的构造及形式分:墙下条形基础、独立基础、连续基础（柱下条形和柱下十字、筏板基础、箱形基础）；按基础的特殊作用及特殊施工方法分：地下连续墙基础、沉井基础、桩基础；按基础的埋置深度：浅基础、深基础 在进行基础设计时，一般遵循在进行基础设计时，一般遵循:无筋扩展基础无筋扩展基础柱下独立基础柱下独立基础 柱下条形基础柱下条形基础交叉条形基础交叉条形基础 筏形基础筏形基础箱形基础箱形基础 的顺序选择基础形式。的顺序选择基础形式。基础方案选用筏形基础或箱形基础可采用天然地基时框架、剪力墙结构（有地下室）墙下筏形基础或箱形基础当上述条件不能满足时墙下条形基础地基土层较好，荷载分布均匀全剪力墙，10层以上住宅结构筏形基础土质不均匀，承载力低，荷载大，柱网分布不均匀，采用条形基础面积超过建筑物投影面积的50%柱下条形基础或交梁基础土质均匀性较差，承载力较低，荷载较大，采用独立基础不能满足要求柱下独立基础土质均匀，承载力较高，荷载相对较小，柱网分布均匀框架结构（无地下室）墙下筏形基础荷载较大，采用条形基础面积超过建筑物投影面积50%墙下条形基础或交叉梁基础土质均匀性较差，承载力较低，有软弱下卧层，基础需浅埋无筋扩展基础土质均匀，承载力高，无软弱下卧层，载荷不大（5层以下建筑物）多层砖混结构适宜的基础类型岩土性质与荷载条件结构类型浅埋、不宜小于0.5 m、满足地基冻深、稳定和变形条件定义基础底面到天然地面的垂直距离。基本要求基础埋置深，地基承载力高，稳定性好；相反，基础埋置浅，工程造价低，施工期短。确定基础埋深，就是选择较理想的土层作为持力层，需要认真分析各方面的情况，处理好安全与经济这一矛盾。2.3 2.3 基础埋置深度基础埋置深度原则：原则：在满足承载力的条件下尽量浅埋在满足承载力的条件下尽量浅埋基本要求：基本要求：1.除岩石以外，除岩石以外，d大于大于50cm（表土扰动，植物，（表土扰动，植物，冻融，冲蚀）冻融，冲蚀）2.基础顶距离表土大于基础顶距离表土大于10cm，保护，保护3.桥要求在冲刷深度以下桥要求在冲刷深度以下其它控制因素其它控制因素2.3 2.3 基础埋置深度基础埋置深度1 1 建筑物的用途、结构类型及荷载性质与大小建筑物的用途、结构类型及荷载性质与大小地震区，除岩石地基外，天然地基的筏形和箱形地震区，除岩石地基外，天然地基的筏形和箱形基础埋深不宜小于基础埋深不宜小于建筑物高度的建筑物高度的1/151/15地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便于维修便于维修基础埋深不同时情况基础埋深不同时情况 (1)(1)主楼与裙房，高度不同主楼与裙房，高度不同,分期施工设置后浇带分期施工设置后浇带 (2)(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新旧及相邻建筑物有一定距离。否则要求支护，新旧及相邻建筑物有一定距离。否则要求支护，并且要严格限制支护的水平位移。并且要严格限制支护的水平位移。基础埋置深度考虑因素基础埋置深度考虑因素新基础埋深不宜深于原基础埋深。相邻建筑物基础埋深的影响否则，应使新、旧基础净距大于相邻基础底面高差的否则，应使新、旧基础净距大于相邻基础底面高差的12倍。倍。新原则如如不不满满足足，分分段段施施工工，用用临临时时支支撑撑、板板桩桩、水水泥泥搅搅拌拌柱柱、地地下下连连续续墙等加固原地基。墙等加固原地基。2 2 工程地质和水文地质条件工程地质和水文地质条件尽量在地下水位以上尽量在地下水位以上,否则开挖降水否则开挖降水,费用大费用大有承压水时，防止承压水顶破基底有承压水时，防止承压水顶破基底基坑基坑基础埋置深度考虑因素基础埋置深度考虑因素3 3 地基土的地基土的冻胀冻胀零度下形成冻土，土体强度零度下形成冻土，土体强度增大，体积膨胀并引起地基土的增大，体积膨胀并引起地基土的隆起隆起，即，即冻胀冻胀零度以上，土体融化，土体压缩性增大，形成零度以上，土体融化，土体压缩性增大，形成地基地基沉降沉降，即，即融陷融陷。基础埋置深度考虑因素基础埋置深度考虑因素冻土冻土多年冻土（冻结时间多年冻土（冻结时间 3 3年年）季节性冻土季节性冻土发生冻胀的条件发生冻胀的条件（1 1）土的条件）土的条件 一般是细颗粒土一般是细颗粒土（2 2）温度条件）温度条件 低于冻结温度低于冻结温度（3 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，如粉土冻胀最严重外因外因内因内因基础埋置深度考虑因素基础埋置深度考虑因素土的冻胀性土的冻胀性衡量指标衡量指标冻胀性分类冻胀性分类平均冻胀率：平均冻胀率：最大冻胀量最大冻胀量与与设计冻结深设计冻结深度度之比之比不冻胀不冻胀不冻胀不冻胀 1%弱冻胀弱冻胀弱冻胀弱冻胀 1%3.5%冻胀冻胀冻胀冻胀 3.5%6%强冻胀强冻胀强冻胀强冻胀 6%12%注意：注意：碎石、砂等中碎石、砂等中粒径小于粒径小于0.075mm的的颗粒含量太高也会导颗粒含量太高也会导致冻胀致冻胀冻胀率季节性冻土，基础深度应考虑冻胀性的影响季节性冻土，基础深度应考虑冻胀性的影响dmin zd-hmax z zd d:设计冻深设计冻深h hmaxmax：基础底面下：基础底面下容许残留冻土层最大厚度容许残留冻土层最大厚度zd=z0 zs zw ze标标准准冻冻深深土土类类别别冻冻胀胀性性环环境境影响系数影响系数Z Z0 0 标准冻深：标准冻深：北北 京京 0.81.0m哈尔滨哈尔滨 2.0m满洲里满洲里 2.8m 10年的实测最年的实测最大冻深平均值大冻深平均值基础埋置深度考虑因素基础埋置深度考虑因素基础埋深不得小于0.5m；为保护基础不外露，基础大放脚顶面应低于室外地面至少0.1m；另外，基础也应埋置于持力层面下不少于0.1m;基础最小埋深当建筑物各部分使用要求不同，或地基持力层顶面倾斜较大，可将墙下刚性条基按台阶变化基础埋深，台阶的高宽比为12，每级台阶高度不超过0.5m 位于稳定边坡之上的拟建工程，要保证地基有足够的稳定性。对于坡高H8m，坡角45,且b3m，a2.5m时，基础埋深d应符合下列条件时，可以认为已满足稳定要求：条形基础 d（3.5b-a）tan 矩形基础 d（2.5b-a）tan 基底附加压力POp基底总压力c基底标高处自重应力N作用于基底的荷载A基础底面积d基础埋深r0埋深土的重度加权平均值概念：是指挖去基坑内的土体以减少基底附加应力的方法降低拟建建筑物的沉降量。P0与沉降成正比2.42.4补偿性基础补偿性基础p00，基础有沉降。基础有沉降。全补偿基础p0=0 即即建建筑筑物物的的重重力力等等于于基基坑坑挖挖去去的的总总土土重重，基基础础沉沉降降接近于接近于0。部分补偿基础注意：埋深太大，基坑开挖危险。注意：埋深太大，基坑开挖危险。2.42.4补偿性基础补偿性基础地基承载力概念是指地基土单位面积上所能能承受荷载的能力，称为地基承载力特征值fa地基承载能力特征值使建筑物的沉降量不超过允许值的地基承载力fafa取决于两个条件第一，要有一定的强度安全储备；第一，要有一定的强度安全储备；fa=fu/Kfu地基极限承载力，地基极限承载力，K安全系数安全系数第二，地基变形不应大于相应的允许值第二，地基变形不应大于相应的允许值地基承载力是定值是错误的fa是允许沉降Sa的函数fa=2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算各各级级建建筑筑物物的的地地基基均均应应进进行行承承载载力力计计算算,一一、二二级级尚尚要要进进行行变形验算；高层、高耸及斜坡上的建筑物应进行稳定验算变形验算；高层、高耸及斜坡上的建筑物应进行稳定验算基坑工程需开展稳定性验算；具有地下室等要考虑抗浮验算基坑工程需开展稳定性验算；具有地下室等要考虑抗浮验算验算内容持力层、软弱下卧层,1）安全等级根根据据地地基基基基础础损损坏坏造造成成建建筑筑物物破破坏坏后后果果（危危及及人人的的生生命命、经经济济损损失失、社社会会影影响响、修修定定可可能能性性）的的严严重重程程度度，可将建筑物分为三个安全等级。可将建筑物分为三个安全等级。规定划分依据承载力确定地基土的抗剪强度指标确定；荷载试验回其他原位试验、公式计算结合工程实例先讲地基基础设计原则，再讲地基承载力的验算2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算基本荷载组合（静、活）：N 中心 N，M 偏心 N，T 中心+水平 N，M，T 偏心+水平2）荷载规定地基基础接触面滑动、沿地基内部滑动、沿基础边缘倾覆3）荷载规定静荷载活荷载计算内容自重、固定设备重、土压力+稳定水压力普通荷载：家俱、人、雪等，计入沉降计算偶然荷载：地震、风力等，计入稳定性计算，不计入沉降计算承载力、沉降验算内容一方面满足上部结构要求，另一方面还必须满足地基土的变形和强度要求。（1）抵抗剪切破坏、防止丧失稳定 p作用于地基土上的平均总压力 f地基承载力地基基础设计的技术要求（原则）（2）基础沉降量应小于地基的允许变形值 基础沉降包括绝对沉降，差异沉降 （3）基础 足够的强度、刚度、耐久性地基基础设计的技术要求（原则）pfap作用于地基土上的平均总压力标准值（kPa）fa地基容许承载力（kPa）地基基础设计的三种表达式荷载地基承载力安全度控制容许承载力方法安全系数方法分项系数方法标准值容许值控制承载力取值标准值极限值控制安全系数控制分项系数极限值设计值1）容许承载力方法（地基承载力特征值）p作用于地基土上的平均总压力标准值（kPa）fu地基极限承载力（kPa）K安全系数，取2-3。2）安全系数方法 0分项系数，据建筑的重要性分取1.1,1.0,0.9 S基础底面作用于地基土的压力（荷载组合的设计值）fd 地基承载力的设计值，fd=fu/R R 抗剪强度的分项系数。3）分项系数方法 0S f d极限承载力极限承载力承载力承载力容许承载力：地基承载力特征值容许承载力：地基承载力特征值通常所说的承载力指容许承载力通常所说的承载力指容许承载力地基承载力特征值常由荷载试验、其他地基承载力特征值常由荷载试验、其他原位测试、理论公式计算，结合工程实原位测试、理论公式计算，结合工程实践经验践经验一、地基承载力的确定方法一、地基承载力的确定方法2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算（1）理论公式计算承载力：临界荷载临界荷载 P1/4、P1/3临塑荷载临塑荷载 Pcr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极限荷载极限荷载Pu（极限承载力）（极限承载力）2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算q=0dpzMZmax=0：Zmax=B/4 或或 B/3：Pcr=0 dNq+cNcP1/4=B N1/4+0 d Nq+cNc临界临界荷载荷载P1/3=B N1/3+0 d Nq+cNc临塑荷载临塑荷载-基底标高以上土的重度；KN/m3-基础底面以下地基土的重度；KN/m3Nq,Nc,Nr-地基承载力系数，仅与有关的无量纲；2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算极限荷载（极限承载力）极限荷载（极限承载力）Pu 计算计算1 普朗德尔普朗德尔-瑞斯纳公式土体极限平衡瑞斯纳公式土体极限平衡 q=0d d假设一无限长的、地面光滑的条形荷载置于无质量的土（）的表面上2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算2 太沙基公式太沙基公式被动区过渡区刚性核刚性核太沙基太沙基极限承载力：极限承载力：一个半经一个半经验的公式验的公式径向剪切区被动朗肯区2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算3 斯凯普顿公式斯凯普顿公式对于饱和软粘土地基对于饱和软粘土地基 0：条形基础下：条形基础下：普朗德尔普朗德尔-瑞斯瑞斯纳公式的特例纳公式的特例 矩形基础下：矩形基础下：斯凯普斯凯普顿公式顿公式2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算4 汉森公式汉森公式在原有极限承载力公式上修正：在原有极限承载力公式上修正：基础形状修正基础形状修正深度修正深度修正考虑地基以上土抗剪强度考虑地基以上土抗剪强度荷载倾斜修正荷载倾斜修正地面倾斜修正地面倾斜修正基底倾斜修正基底倾斜修正偏心和倾斜荷载作用2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算理论公式计算承载力（总结）：临界荷载临界荷载 P1/4、P1/3临塑荷载临塑荷载 Pcr极限荷载极限荷载Pu（极限承载力）（极限承载力）普朗特尔普朗特尔-雷斯诺公式雷斯诺公式太沙基公式太沙基公式斯凯普顿公式斯凯普顿公式汉森公式汉森公式2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算我国我国2002规范中规范中地基承载力特征值地基承载力特征值的获取：的获取：fa=Mb b+Md md+Mcck以临界荷载以临界荷载P1/4为理论基础为理论基础1 1 通过公式计算通过公式计算2 2 通过载荷试验确定通过载荷试验确定3 3 查表等方法查表等方法2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算1、理论公式：承载力公式计算：、理论公式：承载力公式计算：fa=Mb b+Md md+Mcck fa：承载力特征值（设计值）承载力特征值（设计值）Mb、Md、Mc：承载力系数，由承载力系数，由 k 查表查表 b：基底宽度，大于基底宽度，大于6m按按6m考虑，对于砂土小于考虑，对于砂土小于3m按按3m考虑考虑 ck：基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力：基底以下持力层土的天然重度；地下水位以下取有效重度；基底以下持力层土的天然重度；地下水位以下取有效重度；m 基底以上土的加权平均重度，地下水位以下取有效重度；基底以上土的加权平均重度，地下水位以下取有效重度；2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算当地基持力层的透水性较差，在快速加载下，可能未充分固结，可采用上述不固不排水抗剪强度计算短期承载力。u=0,得，Mb=0,Md1.0，Mc3.14，从ck=cu;q=m d为地基以上土的自重。2、现场荷载试验确定该部分在工程地质学中已介绍3、查表计算：、查表计算：GBJ7-89 GBJ7-89 规范规范fk=f f0 fk：承载力标准值承载力标准值 f0：承载力基本值（查表）承载力基本值（查表）f：承载力修正系数承载力修正系数变异系数变异系数粘性土粘性土 e e、I IL L粉粉 土土 e e、w w砂砂 土土 N N63.563.5淤淤 泥泥 w w2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算fa=fak+b(b-3)+d m(d-0.5)二、进行深度和宽度修正：二、进行深度和宽度修正：基础宽度大于基础宽度大于3m，或深度大于，或深度大于0.5mfak：查表计算或静载荷试验确定的承载力标准值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）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宽度和埋深修正系数 ：基础底面以下土的重度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基础底面以上土的加权平均重度d：基础埋深；一般自室外地面标高算起。基础埋深；一般自室外地面标高算起。b：大于大于6m按按6m考虑，小于考虑，小于3m按按3m考虑考虑2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算补例题2-1某粘土地基上的基础尺寸及埋深如图所示，试按强度理论公式计算地基承载力特征值。解据 =26.5查表内插，得 Mb=1.18，Md=4.51，Mc=7.03注：正确取值应为基础范围内各土层的平均重度，地下水位以下取有效重度。地下水位要扣除水的浮力。思考题思考题1、基础设计应满足那些原则？2、基础设计时，合理分析方法与常规分析方法的主要区别？3、什么叫基础的“架越作用”？其影响因素是什么？4、简述浅基础是如何分类的?(从刚度方面)5、简述无筋扩展基础（刚性基础）特点？6、什么是地基承载力的基本值,标准值,设计值,特征值？之间的区别与联系?7、基底自重应力,基底附加压力,基底总压力?（P0=P-0）解释补偿地基的含义？8、试述刚性基础与柔性基础的区别？pQ计算值实测值简化计算应力重分布基底反力均匀分布2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算1 持力层承载力验算：持力层承载力验算：根据初步确定的埋深根据初步确定的埋深d d与与b b，确定，确定f f承载力验算承载力验算2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算作用在基底形心的荷载只有竖向荷载，没有力矩荷载存在的情况，为轴心受压基础。（1）轴心受压基础2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算中心荷载FGdA=b*lp室内地坪室内地坪室外地坪FGdA=b*lp内墙或内柱基础内墙或内柱基础外墙或外柱基础外墙或外柱基础F作用在基础上的竖向力设计值，kN。G基础及其上回填土重标准值，kN；一般取地下水位以下应扣除水的浮力，取A基底面积，m2。当作用在基底形心处的荷载不仅有竖向荷载，而且有力矩存在的情况，为偏心受压基础。基底压力需满足以下承载力要求，即：（2）偏心受压基础偏心荷载时：偏心荷载时：pmax 1.2f高层建筑高层建筑(筏筏,箱基箱基)：pmin 0考虑地震可能出现考虑地震可能出现 e l/6,此时允许此时允许 pmin0，但，但0应力区不能超过应力区不能超过 25%lbN=F+G要求：要求：2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算偏心荷载下的基底压力lbyxeF+Gel/6大偏心pmaxpmaxpmink3k=3(l/2-e)式中：M作用于矩形基底力矩设计值 kN.mW基础底面的抵抗矩e偏心荷载的偏心矩在上式中，当e=l/6时，pmin=0当e大于l/6时，pmin0，基础底面与地基脱离，此时属于大偏心按下式计算M或 矩形基础在双向偏心荷载作用下，若 则矩形基底边缘四个角点处的压力可由下式计算yxlbF+GMyMxpminpmaxp2p1式中Mx，My荷载合力分别对矩形基底x，y对称轴的力矩，kN.mWx，Wy基础底面分别对x，y轴的截面模量，m3 偏心荷载下的基底承载力验算 偏心荷载时：偏心荷载时：lbN=F+G增加面积增加面积 AA不变，改变不变，改变 b 和和 l，具体看偏心方向，具体看偏心方向采用不对称柱采用不对称柱若不满足承载力要求，则考虑：若不满足承载力要求，则考虑：2.5 2.5 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算当地基受力层范围内存在承载力显著低于持力层的软弱下卧层时（硬壳层，如我国沿海地区），还必须对软弱下卧层进行承载力验算。2 软弱下卧层承载力验算要求传递到软弱下卧卧层层顶顶面面处处的附附加加应应力力和和土土的的自自重重应应力力之之和和不超过软弱下卧层的承载力特征值软弱下卧层的承载力特征值。Pz软弱下卧层顶面处的附加应力设计值（kPa）Pcz软弱下卧层顶面处土的自重应力标准组合值（kPa）fd+z软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值（kPa）2 软弱下卧层承载力验算：软弱下卧层承载力验算：F pdz pcz软土软土Es1Es2注意：注意：下卧层承载力下卧层承载力 f 只做深度修正只做深度修正条基无分母后一项条基无分母后一项扩散角可查表扩散角可查表基底处的附加应力书中P230【补例题2-2】某单独基础在荷载效应标准组合时承受的竖向力值如例所示（基础尺寸bl=2.53.2m）。据持力层承载力已确定，试验算软弱下卧层的强度，如不满足可采取何措施？解（1）基底平均压力和平均附加压力：（2）软弱下卧层承载力特征值：对软弱下卧层强度不满足的情况，在条件许可时可增加基础底面积以减小P0k，从而Pz减小；也可减小基础埋置深度d，使P0k扩散至软弱下卧层顶面处的面积加大，相应Pz也减小。在某些情况下可能需要改变基础的类型。查表8-8，取承载力修正系数d=1.0 b=0(仅考虑深度）（3）软弱下卧层顶面处的压力查表11-2，取=23满足要求补充作业某桩基础，作用在设计地面处的柱荷载设计值、基础尺寸、埋深及地基条件如图示，试验算持力层、软弱下卧层的强度。提示：持力层：d=1.1.6 b=0.3下卧层：d=1.1 b=0扩散角=230基础底面尺寸的确定基础类型选择设计顺序基础类型基础埋深基础底面尺寸（根据持力层的承载力）无筋扩展基础无筋扩展基础柱下独立基础柱下独立基础柱下条形基础柱下条形基础交交叉条形基础叉条形基础 筏形基础筏形基础箱形基础箱形基础最终选择桩最终选择桩基础等深基础基础等深基础基础底面尺寸的确定，必须满足地基承载力的要求，即满足持力层和下卧层承载力要求。基础尺寸初步确定：基础尺寸初步确定：GFdF 作用在顶面的荷载，作用在顶面的荷载，kNkNG 基础及台阶上填土总重，基础及台阶上填土总重，kNkNA 基底面积基底面积，m m2 2 G 平均重度，一般取平均重度，一般取 20 20 kN/mkN/m3 3d 基础埋深，基础埋深，m mf=fak+d m(d-0.5)暂不做宽度修正暂不做宽度修正单独基础，中心荷载单独基础，中心荷载基础底面尺寸的确定GFd条形基础，中心荷载条形基础，中心荷载偏心荷载时：偏心荷载时：将上面计算的将上面计算的 A 或或 b 扩大至扩大至 1.11.4 倍倍根据根据 A A 可初步确定可初步确定 b b 和和 L L基础底面尺寸的确定【补例2-3】试确定例图所示某框架柱下独立基础底面积尺寸 解（1）试估基础底面积深度修正后的持力层承载力特征值：由于力矩较大，底面尺寸可取大些，取b=3.0m，=4.0m。（2）计算基底压力（3）验算持力层承载力（4）重新调整基底尺寸，再验算，取 4.5m 所以 取b=3.0m，=4.5m，满足要求。对于地基含有软弱下卧层时，确定基础底面尺寸，此时的基础尺寸除了满足持力层的承载力要求外，还要满足软弱下卧层的承载力要求。例题：11-1P231建筑物需满足地基变形要求建筑物需满足地基变形要求计算原理：计算原理：分层总和法分层总和法部分建筑物可不做变形验算部分建筑物可不做变形验算沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜等沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜等1 地基变形验算：地基变形验算：计算方法：计算方法：规范推荐规范推荐“平均附加应力系数平均附加应力系数”方方法法2.6 地基变形验算沉降量沉降量指基础某一点的沉降量，通常指基础中点的沉降量。沉降量若过大，如造成室内外上下水管、煤气管道的断裂等等。沉降差沉降差一般指相邻柱基中点的沉降量之差。相邻柱基沉降差过大，就会导致上部结构产生额外的应力，严重时，建筑物将发生裂缝、倾斜甚至破坏。倾斜倾斜指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值。对于高耸结构及长高比很小的高层建筑，其地基的主要特征变形是建筑物的整体倾斜。局部倾斜局部倾斜指砌体承重结构沿纵墙610m内基础两点的沉降差与其距离的比值。墙体局部倾斜大时，将会使其挠曲变形、开裂，影响正常使用。地基特征变形一般分为：沉降量、沉降差、倾斜和局部倾斜。2.6 地基变形验算 2.地基特征变形验算特征变形验算公式如下：式中地基特征变形计算值；地基变形允许值。上式中的地基特征变形计算值，可按建筑地基基础设计规范GB50007-2002中建议的分层总和法计算，也可按土力学教材中建议的其它方法计算。砌体承重结构-局部倾斜控制；框架结构和单层排架结构-沉降差控制；多层或高层建筑、高耸结构-倾斜值控制，必要可控制平均沉降量；沉降不满足时，需要：沉降不满足时，需要：增大尺寸增大尺寸(减少附加应力减少附加应力p p0 0)增加埋深增加埋深(减少附加应力减少附加应力p p0 0),),尤其增加地下室尤其增加地下室-补偿基础补偿基础地基处理地基处理调整荷载调整荷载混合结构：对地基不均匀沉降敏感；墙体易成450的斜裂缝；沉降观测：位置：建筑物四周的角点、转角处、中点以及沉降缝和新旧建筑联结处的两侧；测点间距812m;民用建筑：每增高一层观测一次；工业建筑不同阶段分别进行观测；完工后逐渐拉开观测间隔；稳定标准为半年的沉降量不超过2mm；一般多层建筑物在施工期间完成的沉降量占最终沉降量的比例：砂土地基：80%以上；低压缩性土：5080%；中压缩性土：2050%；高压缩性土：520%2.6 地基变形验算验算对象高层、高耸结构物、斜坡上的建筑物方法园弧滑动法2.7 地基的稳定性验算1简单的建筑体型建筑体型主要指平面形状和立面高差（包括载荷差）复杂体型会削弱建筑物的整体刚度，产生不均匀沉降建筑物高低变化悬殊也会产生较大不均匀沉降常见方法：采用桩基础、深基础采用桩基础、深基础;地基处理地基处理;采取措施，处理上部结构采取措施，处理上部结构2.8 减轻不均匀沉降危害的措施 Good！2选整体刚度较大的结构当建筑物的长度与高度之比越大，整体刚度越差，抵抗弯曲变形的能力弱，容易导致建筑物的开裂。软土地区经验：长/宽3（但当smax120mm时可放松一些）合理布置纵横墙：内、外纵墙贯通，减少横墙间距，建成小开间复杂建筑平面的转折部位长高比过大的建筑物的适当部位高度（荷载）差异处地基土的压缩性或土层构造有显著差异处结构类型（包括基础）截然不同处分期建造的交接处拟设置伸缩缝处（沉降缝可兼作伸缩缝）3设置沉降缝沉降缝：将上部结构连同基础分割为数个独立沉降单元的缝。设置措施（不连续处）4相邻建筑物基础间应有合适的净距由于地基中附加应力的扩散作用，使距离近的相邻建筑物间的沉降相互影响。一般既有建筑物受相邻新建筑物沉降的影响，对于同时建造的建筑物，则轻（低）建筑物受影响较重(高)的建筑物严重。为避免引起地基的不均匀沉降造成建筑物的倾斜或裂缝，应控制相邻建筑物基础间的距离相邻建筑物影响相邻建筑物影响实例按基础刚度分按基础刚度分无筋扩展基础（刚性基础）无筋扩展基础（刚性基础）单独（单独（独立）基础、条形基础、筏独立）基础、条形基础、筏型基础、箱型基础、壳型基础型基础、箱型基础、壳型基础按结构形式分按结构形式分扩展基础（柔性基础）扩展基础（柔性基础）浅基础的类型浅基础的类型基础设计步骤：基础设计步骤：1 1 计算各土层的承载力计算各土层的承载力2 2 确定基础埋深确定基础埋深3 3 根据承载力初步确定基础尺寸根据承载力初步确定基础尺寸4 4 地基承载力验算、稳定验算地基承载力验算、稳定验算5 5 地基变形验算地基变形验算6 6 基础结构设计基础结构设计冲切验算冲切验算抗弯验算抗弯验算刚性角？刚性角？刚性基础刚性基础扩展基础扩展基础通过公式计算通过公式计算通过载荷试验确定通过载荷试验确定通过经验确定通过经验确定思考题基础平均压力、基底平均附加压力、基底平均净反力在基础工程中各用在什么情况？影响基础埋深的主要因素？作业作业：补充1书本：P239:11-1；11-2