天然地基上浅基础.pptx

1.地基：支撑基础的土体或岩体称为地基。地基：支撑基础的土体或岩体称为地基。2.基础基础:是连接上部结构与地基之间的过度结是连接上部结构与地基之间的过度结构构,起承上启下的作用起承上启下的作用.3.地基可分为天然地基和人工地基。地基可分为天然地基和人工地基。4.基础可分为浅基础和深基础。基础可分为浅基础和深基础。浅基础设计基本概念基本概念第1页/共58页1.天然地基：天然地基：未经人工处理就可以满足设计要求的地基称为天然未经人工处理就可以满足设计要求的地基称为天然地基。地基。2.浅基础浅基础：(1)指一般埋深小于指一般埋深小于5m，不需要专门的施工机械施，不需要专门的施工机械施工。工。(2)不考虑侧面摩擦力，只考虑基础底面以下土的承载不考虑侧面摩擦力，只考虑基础底面以下土的承载力的基础。力的基础。天然地基上的浅基础天然地基上的浅基础由于埋深浅，施工方由于埋深浅，施工方便，技术简单，造价便，技术简单，造价经济，是设计人员首经济，是设计人员首先考虑的基础形式。先考虑的基础形式。第2页/共58页 F MH地面地面浅基础示意图浅基础示意图浅基础示意图浅基础示意图dhb配筋配筋地基地基浅基础浅基础地基验算地基验算软弱下卧层验算软弱下卧层验算浅基础浅基础指一般埋深小于指一般埋深小于5m，不需要专门的施工机械施工，只考虑基础底面以，不需要专门的施工机械施工，只考虑基础底面以下土的承载力的基础。下土的承载力的基础。第3页/共58页FQcQpQs上部上部结构结构桩群桩群承台承台群桩基础群桩基础桩基础示意图桩基础示意图桩基础示意图桩基础示意图深基础：深基础：埋深埋深5m5m特殊方法施工特殊方法施工考虑侧壁阻力作用考虑侧壁阻力作用第4页/共58页深基础：将荷载传递到下部好土深基础：将荷载传递到下部好土层层,承载力高。承载力高。新加坡发展银行新加坡发展银行,四墩四墩,每墩直径每墩直径7.3m大直径钻孔桩大直径钻孔桩风化砂岩及粉砂岩风化砂岩及粉砂岩部分风化及未风化泥岩部分风化及未风化泥岩桩基础桩基础第5页/共58页人工地基：人工地基：如果地基软弱，承载力不能满足设如果地基软弱，承载力不能满足设计要求，则需要对地基进行加固处理（例如计要求，则需要对地基进行加固处理（例如换填垫层、排水固结等），称为人工地基。换填垫层、排水固结等），称为人工地基。软土软土第6页/共58页7.1.1 地基基础设计等级地基基础设计等级 0202规范：根据地基复杂程度规范：根据地基复杂程度规范：根据地基复杂程度规范：根据地基复杂程度,建筑物规模和功能特征以及由于建筑物规模和功能特征以及由于建筑物规模和功能特征以及由于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用的程度地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度,将地基基将地基基将地基基将地基基础设计分为三个设计等级础设计分为三个设计等级础设计分为三个设计等级础设计分为三个设计等级,设计时应根据具体情况按表选用设计时应根据具体情况按表选用设计时应根据具体情况按表选用设计时应根据具体情况按表选用。设计设计等级等级建筑和地基类型建筑和地基类型甲级甲级重要的工业和民用建筑物重要的工业和民用建筑物30层以上的高层建筑层以上的高层建筑体型复杂，层数相差超过体型复杂，层数相差超过10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以上地下室的基坑工程乙级乙级除甲、丙级以外除甲、丙级以外丙级丙级场地和地基条件场地和地基条件简单简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工、荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物；次要的轻型建筑物业建筑物；次要的轻型建筑物第7页/共58页7.1.2 7.1.2 地基与基础设计规定地基与基础设计规定地基与基础设计规定地基与基础设计规定7.1.2.1 7.1.2.1 地基基础的设计原则地基基础的设计原则地基基础的设计原则地基基础的设计原则地基应具有足够的强度地基应具有足够的强度。因此，在防止。因此，在防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性方面，地基土体剪切破坏和丧失稳定性方面，应具有足够的安全度，满足承载力要求。应具有足够的安全度，满足承载力要求。地基不发生过大的变形地基不发生过大的变形。控制地基的变控制地基的变形，使之不超过建筑物的地基变形允许形，使之不超过建筑物的地基变形允许值。值。地基与基础的整体稳定有足够保证地基与基础的整体稳定有足够保证。基础要有足够的强度、刚度和耐久性。基础要有足够的强度、刚度和耐久性。第8页/共58页7.1.2.2 地基基础的设计规范地基基础的设计规范建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范，GB 50007-2002GB 50007-2002(1)(1)地基承载力必须计算地基承载力必须计算(2)(2)甲级、乙级必须计算地基变形甲级、乙级必须计算地基变形(3)(3)丙级一般不计算地基变形丙级一般不计算地基变形(4)(4)稳定性计算（水平荷载较大、基坑工程）稳定性计算（水平荷载较大、基坑工程）(5)(5)抗浮计算（地下水埋藏较浅、建筑地下室抗浮计算（地下水埋藏较浅、建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题）或地下构筑物存在上浮问题）第9页/共58页1)荷载种类：荷载种类：永久荷载（恒荷载）永久荷载（恒荷载）：（1）不随时间变化）不随时间变化(自重）；自重）；（2）变化与均值比可忽略（设备）；（）变化与均值比可忽略（设备）；（3）单调变化并）单调变化并趋于极值（正常水压力）：结构及基础自重、固定设备重趋于极值（正常水压力）：结构及基础自重、固定设备重量、土压力、正常稳定水位的水压力量、土压力、正常稳定水位的水压力可变荷载（活荷载可变荷载（活荷载1）：变化与均值比不可忽略：屋面、：变化与均值比不可忽略：屋面、楼面、吊车、雪、风荷载楼面、吊车、雪、风荷载偶然荷载（特殊荷载、活荷载偶然荷载（特殊荷载、活荷载2）：在结构使用期间不一：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：地震、撞击、定出现，一旦出现其值很大，持续时间很短：地震、撞击、爆炸。爆炸。7.1.3 基础设计的荷载计算基础设计的荷载计算第10页/共58页2)荷载的代表值荷载的代表值(1)标准值（characteristic value）：荷载的基本代表值，为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值（例如均值，中值或某个分位值）。(2)荷载设计值（design value of load）为荷载代表值与荷载分项系数的乘积。荷载S代表值分项系数（大于1）抗力R代表值/分项系数（大于1）荷载规范中给出4种代表值：标准值、组合值、准永久值。结构构件或材料承受作用效应的能力。抗力：结构构件或材料承受作用效应的能力。第11页/共58页F MFF HF MH3)基础上荷载及荷载效应基础上荷载及荷载效应上部结构上部结构F、M、H：结构自重：结构自重 屋面荷屋面荷载载 楼面荷载楼面荷载 活荷载活荷载基础自重基础自重G：设计地面高程（内外地面：设计地面高程（内外地面平均值）平均值）荷载效应荷载效应：指在一定的外荷载作用下，在一定设计对象中的作用：轴力、水平力、力矩第12页/共58页4)荷载组合荷载组合：按极限状态设计时，为保证结构按极限状态设计时，为保证结构的可靠性对于同时出现的各种荷载设计值的规定。的可靠性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）偶然组合：承载能力极限状态承载能力极限状态设计时，（永久作用）（可变作用）（一个偶然作用）一个偶然作用）的组合；（大于基本组合）标准组合标准组合：正常使用正常使用极限状态设计时，采用标准标准值值，（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.第13页/共58页民用建筑楼面均布活荷载的各种代表值民用建筑楼面均布活荷载的各种代表值类别标准值(kN/m2)组合值系数c频遇值系数f准永久值系数q住宅、宿舍、办公楼教室、实验室、会议室2.00.70.50.70.40.5食堂、餐厅2.50.70.70.5礼堂、剧场、影院3.00.70.50.3商店、车站、机场大厅3.50.70.70.5健身房、舞厅4.00.70.70.5书库、档案库5.00.90.90.8第14页/共58页分项系数建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范 GB 50009-2001，3.2.5条，规定：条，规定：1、永久荷载永久荷载：1）对结构不利时，）对结构不利时，1.2（可变荷载控制）；（可变荷载控制）；1.35（永久荷载控制）；（永久荷载控制）；2）对结构有利时，一般取）对结构有利时，一般取1。2、可变荷载可变荷载：一般取：一般取1.4。第15页/共58页规范GB50007-2002中的规定第16页/共58页（一）按地基（一）按地基承载力承载力确定基础底面积及埋深，确定基础底面积及埋深，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的限状态下荷载效应的标准组合标准组合。承载力采用。承载力采用特征值。特征值。组合值系数c第17页/共58页（二）计算（二）计算地基变形地基变形时，传至基础底面上的时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下的荷载效荷载效应应按正常使用极限状态下的荷载效应的应的准永久组合准永久组合。不应计入风荷载和地震作。不应计入风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值。用。相应的限值应为地基变形允许值。准永久值系数q第18页/共58页（三）在确定（三）在确定基础基础或承台高度、支挡结构高度、或承台高度、支挡结构高度、计算它们的内力、确定配筋和验算材料强度时，计算它们的内力、确定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上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，采用承载能力极限状态下荷载效应的力，采用承载能力极限状态下荷载效应的基本基本组合组合，采用相应的，采用相应的分项系数分项系数。第19页/共58页（四）计算挡土墙、地基或斜坡稳定及滑坡推（四）计算挡土墙、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷载效应应按承载能力极限状态下荷载力时，荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的效应的基本组合基本组合，但其，但其分项系数均为分项系数均为1：组合值系数c第20页/共58页7.17.1.3.3浅浅基基础础设设计计内内容容与与步步骤骤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、变形和稳定基坑设计基坑设计第21页/共58页7 7.2.2 浅基础的类型浅基础的类型F btb0h07.2.1 无筋扩展基础无筋扩展基础（刚性基础）（刚性基础）-Rigid foundation （1）定义：由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三）定义：由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成的且不需配置钢筋的墙下条形基础或柱下合土等材料组成的且不需配置钢筋的墙下条形基础或柱下独立基础。独立基础。（2）特点）特点：抗压性能较好，而抗拉：抗压性能较好，而抗拉和抗剪性能较差。和抗剪性能较差。（因而基础需要非常大的（因而基础需要非常大的截面抗弯刚度，因此过去截面抗弯刚度，因此过去习惯叫习惯叫“刚性基础刚性基础”）第22页/共58页砖基础是应用最广泛的一种刚性基础砖基础是应用最广泛的一种刚性基础第23页/共58页三合土基础用石灰、砂、三合土基础用石灰、砂、骨料（矿渣、碎砖或碎骨料（矿渣、碎砖或碎石）组成石）组成毛石基础毛石基础易于就地取材易于就地取材,价格低价格低第24页/共58页灰土基础与混凝土基础灰土基础与混凝土基础第25页/共58页7.2.2 扩展基础扩展基础（也叫柔性基础）（也叫柔性基础）（1）定义：钢筋混凝土基础可用扩大基础底面积的方法来满足地）定义：钢筋混凝土基础可用扩大基础底面积的方法来满足地基承载力的要求，而不必增加基础埋深。基承载力的要求，而不必增加基础埋深。包括钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础。包括钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础。（2）特点特点：抗弯（拉）和抗剪性能均较好。：抗弯（拉）和抗剪性能均较好。附 图第26页/共58页7.2.2 扩展基础扩展基础（也叫柔性基础）（也叫柔性基础）7.2.2.1 墙下钢筋混凝土条形基础。墙下钢筋混凝土条形基础。第27页/共58页7.2.2 扩展基础扩展基础（也叫柔性基础）（也叫柔性基础）7.2.2.2 柱下钢筋混凝土独立基础柱下钢筋混凝土独立基础 第28页/共58页按基础的结构形式分类按基础的结构形式分类（1）独立基础）独立基础：也：也叫单独基础，指局部叫单独基础，指局部或整个结构物下的无或整个结构物下的无筋或配筋的单个基础。筋或配筋的单个基础。（2）条形基础）条形基础：指基础长度远远指基础长度远远大于其宽度的一大于其宽度的一种基础形式。种基础形式。Strip foundation第29页/共58页7.2.3 柱下条形基础柱下条形基础 当地基软弱或上部结构传下来的荷载较大时采用。是当地基软弱或上部结构传下来的荷载较大时采用。是柱下单独基础的推广。柱下单独基础的推广。柱下条形基础柱下条形基础柱下交梁基础柱下交梁基础第30页/共58页7.2.4 筏形基础筏形基础 当上部结构传下来的荷载很大而且地基软弱，当采当上部结构传下来的荷载很大而且地基软弱，当采用柱下交梁基础也不能满足需要时。是柱下交梁基用柱下交梁基础也不能满足需要时。是柱下交梁基础的推广。础的推广。底板底板筏筏(板板)形基础形基础底板底板外外墙墙内墙内墙箱形基础箱形基础第31页/共58页7.2.5 壳体基础壳体基础 第7章 浅基础设计由正圆锥形及其组合形式构成，由正圆锥形及其组合形式构成，以承受压应力为主以承受压应力为主的基础。的基础。施工困难。施工困难。第32页/共58页7.2.7岩层锚杆基础岩层锚杆基础 直接建在基岩上的直接建在基岩上的基础。目的是为了基础。目的是为了使基础与基岩连成使基础与基岩连成整体，提高抗倾能整体，提高抗倾能力。力。图图 第33页/共58页按基础材料分类按基础材料分类类型类型所用材料所用材料优点优点缺点缺点适用性适用性砖基础砖基础砖砖就地取材、价格较就地取材、价格较低、施工方便低、施工方便强度及抗冻性强度及抗冻性较差较差用于干燥和温暖用于干燥和温暖地区地区三合土三合土基础基础石灰：砂：碎石灰：砂：碎砖或碎石砖或碎石就地取材、价格较就地取材、价格较低、施工方便低、施工方便不宜浸水不宜浸水地下水位较低的地下水位较低的=4层民用建筑层民用建筑灰土基灰土基础础石灰：粘性土石灰：粘性土就地取材、价格较就地取材、价格较低、施工方便低、施工方便不宜浸水不宜浸水地下水位较低的地下水位较低的=400,尺寸相对较大尺寸相对较大=7层建筑层建筑毛石砼毛石砼基础基础（+30%毛毛石）石）混凝土混凝土强度耐久性抗冻性强度耐久性抗冻性都较好都较好水泥用量较大水泥用量较大,造价相对较高造价相对较高2.52.52.52.52.52.5不采暖2.202.502.52.52.52.5冻胀土0.55-1.550.70-1.790.85-2.030.79-2.270.74-2.50强冻胀土0.37-0.740.40-0.880.43-1.000.43-1.13特强冻胀土0.24-0.430.27-0.520.31-0.710.34-0.70hmax：容许残留冻土层最大深度容许残留冻土层最大深度 G.0.2第56页/共58页u我国研究人员成功攻克了多年冻土、高寒缺氧、我国研究人员成功攻克了多年冻土、高寒缺氧、生态脆弱三大世界性科技难题。生态脆弱三大世界性科技难题。u平均海拔在平均海拔在4000米以上。米以上。u多年冻土病害主要表现为冷冻胀和热融沉等典型多年冻土病害主要表现为冷冻胀和热融沉等典型现象。现象。u我国科研人员的积极探索，确立了主动降温、冷我国科研人员的积极探索，确立了主动降温、冷却地基、保护冻土设计思想。却地基、保护冻土设计思想。青藏铁路攻克三大世界性难题青藏铁路攻克三大世界性难题第57页/共58页具体措施为：u以桥代路措施。以桥代路措施。u隧道措施。隧道措施。u基底换填措施。基底换填措施。u片石层通风路基为国内首创。片石层通风路基为国内首创。谢谢大家！谢谢大家！第58页/共58页