地基基礎概念設計三2筏形基礎pp 稿.ppt

2020 2 11 1 2 筏形基礎 1 筏形基礎分為平板式和梁板式二類 平板型筏基使用較普遍 其優(yōu)點是施工簡便 且有利于地下室空間的利用 其缺點是當柱荷載很大 地基不均勻即差異沉降較大時板的厚度較大 梁板型筏基與平板型相比具有材耗低 剛度大的優(yōu)點 2020 2 11 2 2 筏形基礎幾種常見的計算方法 a倒樓蓋法是目前國內(nèi)應用最多的簡化方法 當?shù)鼗容^均勻 上部結構剛度較好 且柱荷載及柱間距的變化不超過20 時可以采用 2020 2 11 3 b美國ACI AmericanConcreteInstitute 建議在柱荷載及柱距比較均勻 相鄰柱的變化不超過20 上部結構為剛性時 筏形基礎可采用剛性方法計算 c傳統(tǒng)的彈性地基梁板方法d數(shù)值計算方法 有限差分法有限單元法 2020 2 11 4 3 構造要求筏基的構造要求與箱基有許多相同之處 設計時可以參考箱基的有關內(nèi)容 a地下室的使用功能決定了對筏基的防滲要求越來越高 但防滲問題并未很好地解決 JGJ6 99建議重要建筑采用自防水并設架空排水層方案 2020 2 11 5 b梁板式筏基的板厚不應小于300mm 且板厚與板格的最小跨度之比不宜小于1 20 對12層以上的建筑 梁板式筏基的板厚不應小于400mm 且板厚與最大雙向板格的短邊凈跨之比不得小于1 14 2020 2 11 6 梁板式筏基底板的板格應滿足受沖切承載力的要求 驗算時以板格為單元 用地基反力扣除底板自重作為沖切荷載 地基反力應取反力大的區(qū)域 如邊角區(qū)域的反力 梁板式筏基底板受沖切承載力和斜面受剪切承載力的計算方法可參考箱基底板的沖切和剪切計算 2020 2 11 7 c當需要擴大筏形基礎底板面積時 應優(yōu)先考慮沿建筑物的寬度方向擴展 對基礎梁外伸的梁板式筏基 筏基底板挑出的長度 從基礎梁外皮起算橫向不宜大于1200mm 縱向不宜大于600mm 2020 2 11 8 d梁板式筏基的梁的截面由正截面受彎及斜截面受剪承載力控制 據(jù)有關資料介紹 剪切應力比彎曲應力的影響更大 因此應注意抗剪切鋼筋的配置 此外 尚應驗算底層柱下基礎梁頂面的局部受壓承載力 2020 2 11 9 e由于筏形基礎的實際力學狀態(tài)較難分析 而且其剛度比箱形基礎要小得多 因此必須重視構造要求 對于地下室底層柱 剪力墻與梁板式筏基的基礎梁的連結構造一定要符合規(guī)范的規(guī)定 2020 2 11 10 f平板式筏基的厚度應能滿足受沖切承載力的要求 尤其要注意邊柱和角柱下板的抗沖切驗算 板的最小厚度不宜小于400mm 對平板式筏基 擴大基礎面積的原則同梁板式筏基 其挑出長度從柱外皮起算 橫向不宜大于1000mm 縱向不宜大于600mm 2020 2 11 11 g沖切問題比彎曲和剪切問題更為復雜 對其破壞機理的試驗研究和理論分析至今還未得到令人滿意的結果 2020 2 11 12 影響筏形基礎抗沖切強度的主要因素有 基礎材料的特性與質量 包括混凝土強度和配筋率等 沖切荷載的加荷面積 形狀與筏板厚度 地基土的性狀與邊界約束條件 2020 2 11 13 研究結果還表明 板的極限抗沖切強度在很大程度上與板的抗彎強度有關 就像柱的軸壓與彎曲密切相關一樣 目前 規(guī)范僅以混凝土抗拉強度作為影響沖切強度的主要因素 即僅用了混凝土的弱點 而一點也不考慮鋼筋的抗力 因此計算結果是偏于保守和安全的 2020 2 11 14 當柱荷載較大 等厚度筏板的受沖切承載力不能滿足要求時 可在筏板上面增設柱墩或在筏板下局部增加板厚或采用抗沖切箍筋來提高受沖切承載能力 2020 2 11 15 h地下室內(nèi)外墻及其厚度和首層樓板的剛度對筏基剛度有顯著影響 設計時應注意 筏基地下室外墻厚度不應200mm 內(nèi)外墻的墻頂處也應按箱形基礎那樣配置兩根直徑 20mm的通長構造鋼筋 2020 2 11 16 i從室內(nèi)模型試驗得知 板的邊角區(qū)域是剛度和強度的薄弱環(huán)節(jié) 因此 建議無論在任何條件下 都要注意對邊角區(qū)域采取加強措施 可在四角適當增加輻射狀配筋 在板邊緣適當增大配筋量 亦可適當增大邊角區(qū)域的厚度 2020 2 11 17 j筏形基礎的施工縫或后澆帶等垂直接縫 應布置在剪力較小的部位 2020 2 11 18 4 高層建筑大底盤框架厚筏基礎隨著地下空間利用要求日益提高 將多幢高層建筑建在一個大底盤上的建筑結構體系得到了發(fā)展 這類建筑一般設二至三層地下室 埋深在10米左右 柱距為8米 筏厚一般超過2米 有的厚達3米 2020 2 11 19 大空間框架厚筏結構代替了剛度很大的箱基 這種基礎設計的關鍵問題是其調(diào)整不均勻沉降及其承受相對彎曲的能力如何 它涉及到高層建筑主樓 地下室框架厚筏結構與地基的共同作用 影響因素多 難度大 2020 2 11 20 中國建筑科學研究院地基所的博士研究生們從以下問題出發(fā)對大底盤框架厚筏基礎進行了較為系統(tǒng)的試驗研究和工程實例分析 1 沉降變形特征與基底反力分布規(guī)律 2 裙房及其基礎是否具有擴散主樓荷載的作用 其擴散的范圍有多大 3 同一個大底盤框架厚筏基礎上的塔樓之間相互影響的程度如何 2020 2 11 21 一些結論 a沉降和反力明顯是主樓下面大 二跨裙房時的沉降曲線 2020 2 11 22 二跨裙房時的反力曲線 2020 2 11 23 雙塔樓模型試驗 2020 2 11 24 2020 2 11 25 雙塔樓共同作用下的沉降變形曲線基本上可以看作是每個塔樓單獨作用下的沉降變形曲線的疊加 2020 2 11 26 雙塔樓共同作用下的地基反力可以看作是每個塔樓單獨作用下地基反力的疊加 2020 2 11 27 b大型地下框架厚筏的變形與高層建筑的布置 荷載的大小有關 筏板變形具有以高層建筑為變形中心的不規(guī)則變形特征 高層建筑間的相互影響與加載歷程有關 高層建筑本身的變形仍具有剛性結構的特征 框架 筏板結構具有擴散高層建筑荷載的作用 2020 2 11 28 c高層建筑下的地基反力分布具線性分布特征 連同其擴散部分為一整體彎曲面 其撓度與筏板的厚度 裙房的荷載有關 其影響范圍是有限的 2020 2 11 29 d任意組合的多組塔樓在同一大底盤框架厚筏基礎上時 其地基變形特征為 各塔樓獨立作用下產(chǎn)生的變形效應通過以各個塔樓下面一定范圍內(nèi)的區(qū)域為沉降中心 各自沿徑向向外圍衰減 并在其共同的影響范圍內(nèi)相互疊加 地基反力的分布規(guī)律與此相同 2020 2 11 30 e由于主樓荷載擴散范圍的有限性和地基變形的連續(xù)性 在通常的樓層范圍內(nèi) 對于同一大底盤框架厚筏基礎上的并列多塔樓 應用疊加原理計算基礎的沉降變形和地基反力是可行的 2020 2 11 31 f隨著塔樓彼此間位置的不同以及塔樓層數(shù)的差異 對于基礎筏板表現(xiàn)出的不規(guī)則的變形特征 在筏板設計時需要采用整體分析的方法進行計算 2020 2 11 32 g當裙房荷載不大 且筏板的變形滿足要求 需要減薄筏板的厚度以節(jié)省材料時 可自主樓邊緣向外一跨的位置開始逐漸減薄筏板 當筏板的變形不能滿足要求 需要設置后澆帶時 后澆帶的位置應設在自主樓邊緣向外一跨處 確保地下室裙房有一跨與主樓整澆在一起 以減少高層下的附加應力 充分發(fā)揮 共同作用的有效范圍 的合理受力形式 2020 2 11 33 2020 2 11 34 3樁與樁箱樁筏基礎 1 關于樁和樁基的一般規(guī)定樁的作用是把建筑物的荷載傳遞給地基 不同樁徑 不同樁長 不同形狀 不同材質 不同施工方法和不同地質狀況中的樁 可以提供不同的單樁承載力 也具有不同的變形特征 2020 2 11 35 按樁的荷載傳遞特征可分為摩擦型樁和端承型樁 摩擦型樁的樁頂豎向荷載主要由樁側阻力承受 端承型樁的樁頂豎向荷載主要由樁端阻力承受 2020 2 11 36 a樁和樁基的構造 一般應符合下列要求 10摩擦型樁的中心距不宜小于樁身直徑的3倍 擴底灌注樁的中心距不宜小于擴底直徑的1 5倍 當擴底直徑大于2m時 樁端凈距不宜小于1m 在確定樁距時尚應考慮施工工藝中擠土等效應對鄰近樁的影響 2020 2 11 37 20擴底灌注樁的擴底直徑 不應大于身直徑的3倍 2020 2 11 38 30樁底進入持力層的深度 根據(jù)地質條件 荷載及施工工藝確定 宜為樁身直徑的1 3倍 在確定樁底進入持力層深度時 尚應考慮特殊土 巖溶以及震陷液化等影響 嵌巖灌注樁周邊嵌入完整和較完整的未風化 微風化 中風化硬質巖體的最小深度 不宜小于0 5m 2020 2 11 39 40布置樁位時宜使樁基承載力合力點與豎向永久荷載合力作用點重合 2020 2 11 40 50預制樁的混凝土強度等級不應低于C30 灌注樁不應低于C20 預應力樁不應低于C40 2020 2 11 41 60樁的主筋應經(jīng)計算確定 預制樁的最小配筋率不宜小于0 8 靜壓預制樁的最小配筋率不宜小于0 6 灌注樁最小配筋率不宜小于0 2 0 65 小直徑樁取大值 2020 2 11 42 70配筋長度 1 受水平荷載和彎矩較大的樁 配筋長度應通過計算確定 2 樁基承臺下存在淤泥 淤泥質土或液化土層時 配筋長度應穿過淤泥 淤泥質土層或液化土層 2020 2 11 43 3 坡地岸邊的樁 8度及8度以上地震區(qū)的樁 抗拔樁 嵌巖端承樁應通長配筋 4 樁徑大于600 的鉆孔灌注樁 構造鋼筋的長度不宜小于樁長的2 3 2020 2 11 44 80樁頂嵌入承臺的長度不宜 50mm 主筋伸入承臺的錨固長度不宜 30d I級鋼 和35d II 級鋼 d 鋼筋直徑 當大直徑灌注樁采用一柱一樁時 可設置承臺或將樁柱直接連接 樁 柱的連接可按 GB50007 2002 關于高杯口基礎的要求選擇截面尺寸和配筋 柱縱筋插入樁身的長度應滿足錨固長度的要求 2020 2 11 45 b確定單樁豎向承載力特征值應符合下列規(guī)定 10單樁豎向承載力特征值應通過單樁豎向靜載荷試驗確定 在同一條件下的試樁數(shù)量 不宜少于總樁數(shù)的1 且不應少于3根 單樁的靜載荷試驗 應按GB50007 2002附錄Q進行 2020 2 11 46 當樁端持力層為密實砂卵石或其它承載力類似的土層時 對單樁承載力很高的大直徑端承型樁可采用深層平板載荷試驗確定樁端土的承載力特征值 試驗方法應符合GB50007 2002附錄D的規(guī)定 2020 2 11 47 20地基基礎設計等級為丙級的建筑物 可采用靜力觸探及標貫試驗參數(shù)確定Ra值 30初步設計時單樁豎向承載力特征值可根據(jù)樁長 樁徑 土層狀況按規(guī)范公式估算 2020 2 11 48 40嵌巖灌注樁樁端以下三倍樁徑范圍內(nèi)應無軟弱夾層 斷裂破碎帶和洞穴分布 并在樁底應力擴散范圍內(nèi)應無巖體臨空面 當樁端無沉渣時 樁端巖石承載力特征值 應按下式汁算或按GB50007 2002附錄H用巖基載荷試驗確定 fa rfrk 2020 2 11 49 fa rfrk式中fa 巖基承載力特征值 kPa frk 巖石飽和單軸抗壓強度標準值 kPa 可按GB50007 2002附錄J確定 r 折減系數(shù) 根據(jù)巖體完整程度以及結構面的間距 寬度 產(chǎn)狀和組合 由地方經(jīng)驗確定 無經(jīng)驗時 對完整巖體可取0 5 對較完整巖體可取0 2 0 5 對較破碎巖體可取0 1 0 2 折減系數(shù)值未考慮施工因素及建筑物使用后風化作用的繼續(xù) 對于粘土質巖 在確保施工期及使用期不致遭水浸泡時 也可采用天然濕度的試樣 不進行飽和處理 2020 2 11 50 c單樁水平承載力特征值取決于樁的材料強度 截面剛度 入土深度 土質條件 樁頂水平位移允許值和樁頂嵌固情況等因素 應通過現(xiàn)場水平載荷試驗確定 必要時可進行帶承臺樁的載荷試驗 試驗宜采用慢速維持荷載法 2020 2 11 51 d當作用于樁基上的外力主要為水平力時 應根據(jù)使用要求對樁頂變位的限制 驗算樁基的水平承載力 當外力作用面的樁距較大時 樁基的水平承載力可視為各單樁的水平承載力的總和 當承臺側面的土未經(jīng)擾動或回填密實時 應計算土抗力的作用 當水平推力較大時 宜設置斜樁 2020 2 11 52 e當樁基承受拔力時 應對樁基進行抗拔驗算及樁身抗裂驗算 f樁身混凝土強度應滿足樁的承載力設計要求 2020 2 11 53 g對以下建筑物的樁基應進行沉降驗算 10地基基礎設計等級為甲級的建筑物樁基 20體型復雜 荷載不均勻或樁端以下存在軟弱土層的設計等級為乙級的建筑物樁基 30摩擦型樁基 2020 2 11 54 h嵌巖樁 設計等級為丙級的建筑物樁基 對沉降無特殊要求的條形基礎下不超過兩排樁的樁基 吊車工作級別A5及A5以下的單層工業(yè)廠房樁基 樁端下為密實土層 可不進行沉降驗算 當有可靠地區(qū)經(jīng)驗時 對地質條件不復雜 荷載均勻 對沉降無特殊要求的端承型樁基也可不進行沉降驗算 2020 2 11 55 i樁基礎的沉降不得超過建筑物的允許沉降值 并應符合 建筑地基基礎設計規(guī)范 表5 3 4的要求 2020 2 11 56 j樁基礎最終沉降量宜按單向壓縮分層總和法計算 地基內(nèi)的應力分布宜采用各向同性均質線性變形體理理論 計算采用實體深基礎假定 樁距不大于6d 或其他方法 也包括明德林方法 詳見GB50007 2002附錄R 2020 2 11 57 k應按有關規(guī)范的規(guī)定考慮特殊土對樁基的影響 應考慮巖溶等場地的特殊性 并在樁基設計中采取有效措施 抗震設防區(qū)的樁基按現(xiàn)行 建筑抗震設計規(guī)范 GB50011有關規(guī)定執(zhí)行 2020 2 11 58 l軟土地區(qū)的樁基應考慮樁周土自重固結 蠕變 大面積堆載及施工中擠土對樁基的影響 在深厚軟土中不宜采用大片密集有擠土效應的樁基 2020 2 11 59 m位于坡地岸邊的樁基應進行樁基穩(wěn)定性驗算 n對于預制樁 尚應進行運輸 吊裝和錘擊等過程中的強度和抗裂驗算 2020 2 11 60 O以控制沉降為目的的樁基 應符合地區(qū)經(jīng)驗 并滿足下列要求 10樁身強度應按樁頂荷載設計值驗算 20樁 土荷載分配應按上部結構與地基共同作用分析確定 30樁端進入較好的土層 樁端平面處土層應滿足下臥層承載力設計要求 40樁距可采用4d 6d d為樁身直徑 2020 2 11 61 p樁基設計時樁 土 承臺的共同工作問題 應結合地區(qū)經(jīng)驗考慮 2020 2 11 62 q樁基承臺的構造 除滿足抗沖切 抗剪切 抗彎承載力和上部結構的要求外 尚應符合現(xiàn)行規(guī)范的要求 承臺混凝土強度等級不應低于C20 縱向鋼筋的混凝土保護層厚度不應小于70mm 當有混凝土墊層時 不應小于40mm 2020 2 11 63 r柱下樁基承臺的受彎 受沖切 受剪切的計算均按現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定進行 2020 2 11 64 2 樁箱與樁筏基礎的設計計算 略 四基坑支護 略 五地基處理方法概要 略 2020 2 11 65 六概念設計實例亮馬河大廈擴建辦公樓地基基礎概念設計 2020 2 11 66 該工程位于北京市東三環(huán)北路 原為辦公樓 公寓 賓館各一幢組成的建筑群 辦公樓高104m 地下3層 地上29層 平面為32 32m切角正方形 公寓 賓館均為 高50 1m 地下3層 局部2層 地上15層 平面為L形 總平面如下圖所示 2020 2 11 67 2020 2 11 68 擬擴建辦公樓一座 高23層 88m 建筑面積約24000m2 平立面形狀 大小 風格與原辦公樓一致 位置如上圖紅線所示 2020 2 11 69 參考原有地質報告 地質狀況大致是 土層層厚 約m 雜填土2 5粉質粘土5 6粉細砂2 9卵石1粉質砂土8粉細砂4卵石以下 2020 2 11 70 基礎方案設計1根據(jù)建筑方案 擬建工程距原辦公樓僅4m 距鍋爐房僅2m 地基基礎設計除保證新樓自身安全外 主要考慮它對原辦公樓及鍋爐房的影響 2020 2 11 71 2新樓基坑開挖造成原辦公樓和鍋爐房一側卸荷 可能引起二者向另一側傾斜 開挖過深則會造成原辦公樓和鍋爐房地基土滑移 二者向基坑傾斜 2020 2 11 72 3如果施工降水處理不當 也將造成原辦公樓和鍋