基礎工程學-第3章 淺基礎計(2)

1、基礎設計的典型步驟：基礎設計的典型步驟：確定基礎確定基礎埋埋 深深求求 得得持力層承載力持力層承載力選選 擇擇基礎底面尺寸基礎底面尺寸驗算驗算持力層承載力持力層承載力是否滿足是否滿足p pf f驗算驗算軟弱下臥層軟弱下臥層驗算驗算地基變形地基變形調整基礎尺寸調整基礎尺寸結束結束否否是是否否否否是是2/70l 中心荷載作用中心荷載作用 在基礎的設計中，通常假定基礎底面壓在基礎的設計中，通常假定基礎底面壓力是直線分布，中心荷載作用時，則為均勻分布，力是直線分布，中心荷載作用時，則為均勻分布，基礎采用對稱形式，使荷載作用線通過基底形心?；A采用對稱形式，使荷載作用線通過基底形心。 中心荷載作用下的基

2、礎，按承載力設計中心荷載作用下的基礎，按承載力設計值計算，應滿足條件：值計算，應滿足條件： 初步估算時，可假定基礎與土的平均容重初步估算時，可假定基礎與土的平均容重 為為19.6kN/m19.6kN/m3 3( (工程計算中，常簡化取為工程計算中，常簡化取為 20 kN/m20 kN/m3 3) ) 即即G G G G dAdA。在實際計算時在實際計算時G G則為基礎自重的設計則為基礎自重的設計值和基礎上土重的標準值，地下水位以下部分均值和基礎上土重的標準值，地下水位以下部分均用浮容重計算。用浮容重計算。kGkaFAdpfA kaGkaGkaGFbfdFbfdFAfd條形基礎方形基礎矩形基礎3

3、/70l 偏心荷載作用偏心荷載作用 偏心荷載作用下，基礎底面的尺寸一般用逐次漸近法進行計算。計算步偏心荷載作用下，基礎底面的尺寸一般用逐次漸近法進行計算。計算步驟如下：驟如下： 1.1.先不考慮偏心，用條形基礎公式或矩形基礎公式計算出基礎的底面積先不考慮偏心，用條形基礎公式或矩形基礎公式計算出基礎的底面積A A1 1 ( (對于單獨基礎對于單獨基礎) )或基礎寬度或基礎寬度b b1 1( (對于條形基礎對于條形基礎) )。 2.2.根據(jù)偏心大小，把底面積根據(jù)偏心大小，把底面積A A1 1( (或或b b1 1) )適當提高適當提高10104040，作為偏心荷，作為偏心荷載作用下基礎底面積載作用

4、下基礎底面積( (或寬度或寬度) )的第一次近似值，即：的第一次近似值，即：A A(1.1(1.11.4)1.4)A A1 1 3. 3.按假定的基礎底面積按假定的基礎底面積A A，用下式計算基底的最大和最小的邊緣壓力。，用下式計算基底的最大和最小的邊緣壓力。 如不滿足要求，或應力過小，地基承載力未能充分發(fā)揮，應調整基礎尺如不滿足要求，或應力過小，地基承載力未能充分發(fā)揮，應調整基礎尺寸，直到既滿足要求又能發(fā)揮地基承載力為止。寸，直到既滿足要求又能發(fā)揮地基承載力為止。 基礎高度的確定方法與受中心荷載作用的方法相同?；A高度的確定方法與受中心荷載作用的方法相同。 若地基中有軟弱下臥層時，應進行軟弱

5、下臥層的承載力驗算。若建筑物若地基中有軟弱下臥層時，應進行軟弱下臥層的承載力驗算。若建筑物屬于必需進行變形驗算的范圍，應按要求進行變形驗算。必要時還要對尺寸進行屬于必需進行變形驗算的范圍，應按要求進行變形驗算。必要時還要對尺寸進行調整，并重新進行各項驗算。調整，并重新進行各項驗算。maxmaxminmaxmin1 () 1.22kkkkakakpFGMppfpfpAW驗算地基承載力4/70（一）、地基承載力驗算（一）、地基承載力驗算 1.1.持力層的承載力驗算持力層的承載力驗算 對于所有等級的建筑物都必須進行持力層地基承載力驗算。當基礎只承對于所有等級的建筑物都必須進行持力層地基承載力驗算。當

6、基礎只承受軸心荷載時，要求滿足式受軸心荷載時，要求滿足式p pk k f fa a式中式中 p pk k 基礎底面的壓力。基底壓力均簡化為按直線分布，用材料力學方法基礎底面的壓力?；讐毫喕癁榘粗本€分布，用材料力學方法求得求得式中式中 F Fk k 相應荷載效應標準組合時，上部結構傳至基礎頂面豎向力，相應荷載效應標準組合時，上部結構傳至基礎頂面豎向力，kNkN； G Gk k 基礎自重和基礎上的土重，基礎自重和基礎上的土重，kNkN； A A 基礎底面積，基礎底面積，m m2 2。kkkFGpA 采用極限狀態(tài)設計方法，地基計算包括地基承載力驗算、地基變形驗算、采用極限狀態(tài)設計方法，地基計算

7、包括地基承載力驗算、地基變形驗算、地基穩(wěn)定驗算三個方面內容。地基穩(wěn)定驗算三個方面內容。5/70 當基礎受偏心荷載作用時，除要求滿足上式外，還應滿足式中 pmax 基礎底面邊緣最大壓力值，kPa； pmin 基礎底面邊緣最小壓力值，kPa； M 作用于基礎底面的力矩值，kNM； W 基礎底面的抵抗矩，m3； e 偏心矩，m。maxmaxmin1.2kkkkkkpfpFGMpAW6/70 當偏心矩當偏心矩e eb b6 6時，時，p pminmin0 0，基礎底，基礎底面與地基土脫開。這種情況下，基底壓力面與地基土脫開。這種情況下，基底壓力p pmaxmax可可表示為：表示為：式中式中 l l 垂

8、直于力矩方向的基礎底面邊長，垂直于力矩方向的基礎底面邊長，m m； a a 合力作用點至基礎底面最大壓合力作用點至基礎底面最大壓力邊緣的距離，力邊緣的距離，m m。 p pminmin / /p pmaxmax 值過小，表示基底壓力分布值過小，表示基底壓力分布很不均勻，容易引起過大的不均勻沉降，應盡很不均勻，容易引起過大的不均勻沉降，應盡量避免。對高層建筑的箱形和筏形基礎，要求量避免。對高層建筑的箱形和筏形基礎，要求p pminmin 0 0。若考慮地震組合，則允許基礎底面可。若考慮地震組合，則允許基礎底面可以局部與地基土脫開，但零應力區(qū)的面積不應以局部與地基土脫開，但零應力區(qū)的面積不應超過基

9、礎底面積的超過基礎底面積的2525，即，即3 3a a 0.750.75b b 。max2()3kFGpla7/70 2. 2. 軟弱下臥層承載力驗算軟弱下臥層承載力驗算 持力層以下存在承載力明顯低于持力層持力層以下存在承載力明顯低于持力層的土層，稱為軟弱下臥層。如果軟弱下臥層埋的土層，稱為軟弱下臥層。如果軟弱下臥層埋藏不夠深，擴散到下臥層的應力大于下臥層的藏不夠深，擴散到下臥層的應力大于下臥層的承載力時，地基仍然有失效的可能，因此需要承載力時，地基仍然有失效的可能，因此需要進行軟弱下臥層的承載力驗算。進行軟弱下臥層的承載力驗算。 當?shù)鼗芰臃秶鷥扔熊浫跸屡P層時，當?shù)鼗芰臃秶鷥扔熊浫跸屡P

10、層時，應按下式驗算：應按下式驗算： pzpczczfaz 式中式中 pz軟弱下臥層頂面處的附加壓力設計值；軟弱下臥層頂面處的附加壓力設計值； pczcz軟弱下臥層頂面處土的自重壓力標準軟弱下臥層頂面處土的自重壓力標準值；值； faz 軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后地基軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后地基承載力設計。承載力設計。 當持力層與下臥軟弱土層的壓縮模量比值大當持力層與下臥軟弱土層的壓縮模量比值大于或等于于或等于3 3時，對條形基礎和矩形基礎，時，對條形基礎和矩形基礎， pz值可值可按簡化公式計算。按簡化公式計算。()2 tan()(2 tan )(2 tan )kcozkcozb ppbzl

11、b pplzbz條形基礎矩形基礎8/70pzpczczfaz ()2 tan()(2 tan )(2 tan )kcozkcozb ppbzlb pplzbz條形基礎矩形基礎 的確定：根據(jù)Es1/Es2 和z/b查表9/70基礎設計的典型步驟：基礎設計的典型步驟：確定基礎確定基礎埋埋 深深求求 得得持力層承載力持力層承載力選選 擇擇基礎底面尺寸基礎底面尺寸驗算驗算持力層承載力持力層承載力是否滿足是否滿足p pf f驗算驗算軟弱下臥層軟弱下臥層驗算驗算地基變形地基變形調整基礎尺寸調整基礎尺寸結束結束否否是是否否否否是是11/70（二）、地基變形驗算（二）、地基變形驗算 建筑物的地基變形計算值，不

12、應大于地基變形允許值。地基變形必須滿足建筑物的地基變形計算值，不應大于地基變形允許值。地基變形必須滿足 s s 1.1.地基變形量計算地基變形量計算 采用規(guī)范提供的分層總和法。參見土力學中的闡述。采用規(guī)范提供的分層總和法。參見土力學中的闡述。 2.2.地基的允許變形地基的允許變形(參見書參見書p50) 3. 3.地基變形特征可分為地基變形特征可分為 沉降量、沉降差、傾斜、局部傾斜沉降量、沉降差、傾斜、局部傾斜 12/70 沉降量沉降量指指基礎某一點基礎某一點的沉降量，通常指基礎中點的沉降的沉降量，通常指基礎中點的沉降量。沉降量若過大，將影響建筑物的正常使用，如造成室內量。沉降量若過大，將影響建

13、筑物的正常使用，如造成室內外上下水管、煤氣管道的斷裂等等。外上下水管、煤氣管道的斷裂等等。 沉降差沉降差一般指一般指相鄰柱基中點的沉降量之差相鄰柱基中點的沉降量之差。相鄰柱基沉。相鄰柱基沉降差過大，就會導致上部結構產(chǎn)生額外的應力，嚴重時，建降差過大，就會導致上部結構產(chǎn)生額外的應力，嚴重時，建筑物將發(fā)生裂縫、傾斜甚至破壞。對于框架結構和排架結構，筑物將發(fā)生裂縫、傾斜甚至破壞。對于框架結構和排架結構，設計時應由相鄰柱基的沉降差控制。設計時應由相鄰柱基的沉降差控制。 傾斜傾斜指基礎傾斜方向兩端點的沉降差與其距離的比值。指基礎傾斜方向兩端點的沉降差與其距離的比值。對于高聳結構及長高比很小的高層建筑，其

14、地基的主要特征對于高聳結構及長高比很小的高層建筑，其地基的主要特征變形是建筑物的整體傾斜。變形是建筑物的整體傾斜。 局部傾斜局部傾斜指砌體承重結構沿縱墻指砌體承重結構沿縱墻6 610m10m內基礎兩點的內基礎兩點的沉降差與其距離的比值。墻體局部傾斜大時，將會使其撓曲沉降差與其距離的比值。墻體局部傾斜大時，將會使其撓曲變形、開裂，影響正常使用。變形、開裂，影響正常使用。13/70對于對于不同建筑物不同建筑物應選用對其影響最應選用對其影響最大的大的地基變形特征地基變形特征作為地基允許變作為地基允許變形的形的控制依據(jù)控制依據(jù);對于砌體承重結構應由對于砌體承重結構應由局部傾斜局部傾斜控控制；制；對于框

15、架結構和單層排架結構應由對于框架結構和單層排架結構應由相鄰柱基的相鄰柱基的沉降差沉降差控制；控制；對于多層或高層建筑和高聳結構應對于多層或高層建筑和高聳結構應由由傾斜值傾斜值控制控制。14/70（三）、地基穩(wěn)定性驗算（三）、地基穩(wěn)定性驗算 對經(jīng)常受水平荷載作用的高層建筑和高聳結對經(jīng)常受水平荷載作用的高層建筑和高聳結構以及建在斜坡上的建筑物，尚應驗算地基的穩(wěn)定性。構以及建在斜坡上的建筑物，尚應驗算地基的穩(wěn)定性。 地基穩(wěn)定性可用圓弧滑動面法進行驗算。地基穩(wěn)定性可用圓弧滑動面法進行驗算。穩(wěn)定安全系穩(wěn)定安全系數(shù)數(shù)為最危險的滑動面上諸力對滑動中心所產(chǎn)生的抗滑為最危險的滑動面上諸力對滑動中心所產(chǎn)生的抗滑力

16、矩與滑動力矩的比值，其值應符合下式要求：力矩與滑動力矩的比值，其值應符合下式要求： 若考慮深層滑動時，滑動面可為軟弱土層界面，若考慮深層滑動時，滑動面可為軟弱土層界面，即為一平面時，穩(wěn)定安全系數(shù)應提高即為一平面時，穩(wěn)定安全系數(shù)應提高1.31.3。2 . 1滑動力矩抗滑力矩K15/70u當荷載超過極限荷載后，荷載板急劇下當荷載超過極限荷載后，荷載板急劇下沉，即使不增加荷載，沉降也不能穩(wěn)定，沉，即使不增加荷載，沉降也不能穩(wěn)定，這表明地基進入了破壞階段。在這一階段，這表明地基進入了破壞階段。在這一階段，由于土中塑性區(qū)范圍的不斷擴展，最后在由于土中塑性區(qū)范圍的不斷擴展，最后在土中形成連續(xù)滑動面，土從載

17、荷板四周擠土中形成連續(xù)滑動面，土從載荷板四周擠出隆起，基礎急劇下沉或向一側傾斜，地出隆起，基礎急劇下沉或向一側傾斜，地基發(fā)生基發(fā)生整體剪切破壞整體剪切破壞。破壞階段相當于圖。破壞階段相當于圖中中p-sp-s曲線上的曲線上的bcbc段段。地基的破壞形式地基的破壞形式u 局部剪切破壞局部剪切破壞的特征是，隨著荷載的增加，基礎下塑性區(qū)僅僅發(fā)展到地基某一范的特征是，隨著荷載的增加，基礎下塑性區(qū)僅僅發(fā)展到地基某一范圍內，土中滑動面并不延伸到地面，基礎兩側地面微微隆起，沒有出現(xiàn)明顯的裂圍內，土中滑動面并不延伸到地面，基礎兩側地面微微隆起，沒有出現(xiàn)明顯的裂縫。其縫。其p p- -s s曲線如圖中的曲線如圖中

18、的曲線曲線B B所示，在所示，在p p- -s s曲線上也有一個轉折點，但不象整體剪曲線上也有一個轉折點，但不象整體剪切破壞那么明顯，在轉折點之后，切破壞那么明顯，在轉折點之后，p p- -s s曲線仍呈線性關系。曲線仍呈線性關系。 u 沖剪破壞又稱刺入剪切破壞沖剪破壞又稱刺入剪切破壞，其特征是隨著荷載的增加，基礎下土層發(fā)生壓縮變，其特征是隨著荷載的增加，基礎下土層發(fā)生壓縮變形，基礎隨之下沉，當荷載繼續(xù)增加，基礎周圍附近土體發(fā)生豎向剪切破壞，使基礎形，基礎隨之下沉，當荷載繼續(xù)增加，基礎周圍附近土體發(fā)生豎向剪切破壞，使基礎刺入土中，而基礎兩邊的土體并沒有移動。刺人破壞的刺入土中，而基礎兩邊的土體

19、并沒有移動。刺人破壞的p p- -s s曲線如圖中的曲線如圖中的曲線曲線C C，在，在p p- -s s曲線上沒有明顯的轉折點，也沒有明顯的比例界限及極限荷載。曲線上沒有明顯的轉折點，也沒有明顯的比例界限及極限荷載。16/70地基的破壞形式地基的破壞形式（a）整體剪切破壞）整體剪切破壞 （b）局部剪切破壞）局部剪切破壞 （c）刺人破壞）刺人破壞 地基的破壞形式過程演示地基的破壞形式過程演示17/70基礎的失穩(wěn)破壞形式基礎的失穩(wěn)破壞形式u地基土強度不夠引起的表層滑動破壞或深層地基的整體滑動破壞地基土強度不夠引起的表層滑動破壞或深層地基的整體滑動破壞u滑坡引起的地基基礎失穩(wěn)破壞滑坡引起的地基基礎失

20、穩(wěn)破壞u不均勻沉降導致的偏心矩作用下，建筑物由于橫向力或者偏心矩作不均勻沉降導致的偏心矩作用下，建筑物由于橫向力或者偏心矩作用導致基礎發(fā)生傾覆失穩(wěn)用導致基礎發(fā)生傾覆失穩(wěn)u位于地下水位以下的基礎受水浮力作用而發(fā)生付托失穩(wěn)破壞位于地下水位以下的基礎受水浮力作用而發(fā)生付托失穩(wěn)破壞抗浮安全穩(wěn)定系數(shù)抗浮安全穩(wěn)定系數(shù)kwksfNGK,/1.0518/70基礎傾覆穩(wěn)定性驗算 基礎傾覆穩(wěn)定性與合力的偏心距有關。合力偏心距愈大，則基基礎傾覆穩(wěn)定性與合力的偏心距有關。合力偏心距愈大，則基礎抗傾覆的安全儲備愈小，如下圖所示，因此，在設計時，可以用礎抗傾覆的安全儲備愈小，如下圖所示，因此，在設計時，可以用限制合力偏心

21、距來保證基礎的傾覆穩(wěn)定性。限制合力偏心距來保證基礎的傾覆穩(wěn)定性。基礎滑動穩(wěn)定性驗算 基礎在水平推力作用下沿基礎底面滑動的可能性即基礎抗滑動安全基礎在水平推力作用下沿基礎底面滑動的可能性即基礎抗滑動安全度的大小，可用基底與土之間的摩擦阻力和水平推力的比值（抗滑動度的大小，可用基底與土之間的摩擦阻力和水平推力的比值（抗滑動穩(wěn)定系數(shù)）來表示。穩(wěn)定系數(shù)）來表示。SQRQsqMMKkvsbpcAfpK抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)抗滑安全系數(shù)抗滑安全系數(shù)深層抗滑安全系數(shù)深層抗滑安全系數(shù)sRssMMK/1.01.21.4=1.2基礎設計的典型步驟：基礎設計的典型步驟：確定基礎確定基礎埋埋 深深求求

22、得得持力層承載力持力層承載力選選 擇擇基礎底面尺寸基礎底面尺寸驗算驗算持力層承載力持力層承載力是否滿足是否滿足p pf f驗算驗算軟弱下臥層軟弱下臥層驗算驗算地基變形地基變形調整基礎尺寸調整基礎尺寸基礎結構基礎結構設計計算設計計算否否是是否否否否是是20/70設計原則：設計原則：剛性基礎材料具有抗壓強度高而抗拉、抗剪強度剛性基礎材料具有抗壓強度高而抗拉、抗剪強度低的特點。在進行剛性基礎設計時，必須使基礎主要承受壓低的特點。在進行剛性基礎設計時，必須使基礎主要承受壓應力，并保證基礎內的拉應力和剪應力不超過材料強度。應力，并保證基礎內的拉應力和剪應力不超過材料強度。設計步驟：設計步驟：l 初步選定

23、基礎埋深初步選定基礎埋深l 根據(jù)承載力條件初步確定基礎寬度根據(jù)承載力條件初步確定基礎寬度l 根據(jù)剛性角要求初步確定基礎高度根據(jù)剛性角要求初步確定基礎高度l 確定基礎構造尺寸確定基礎構造尺寸l 當剛性基礎由不同材料疊合而成時，應對疊合部分作抗壓當剛性基礎由不同材料疊合而成時，應對疊合部分作抗壓驗算驗算21/70 為保證基礎不發(fā)生彎曲破壞或剪切破壞，通常都是限制臺階的寬高比以為保證基礎不發(fā)生彎曲破壞或剪切破壞，通常都是限制臺階的寬高比以滿足一定的剛度和強度要求，即滿足如下要求：滿足一定的剛度和強度要求，即滿足如下要求：20tanbH式中式中: 無筋擴展基礎的剛性角，而無筋擴展基礎的剛性角，而tan

24、 即為臺階寬高比的允許值。即為臺階寬高比的允許值。 基礎底面寬度基礎底面寬度b應符應符合下式要求：合下式要求：002tanbbH22/7023/70基礎的結構基礎的結構 剛性基礎經(jīng)常做成臺階形斷面，有時也可做成梯形斷面。確定構剛性基礎經(jīng)常做成臺階形斷面，有時也可做成梯形斷面。確定構造尺寸時最主要的是要保證斷面各處都能滿足造尺寸時最主要的是要保證斷面各處都能滿足剛性角的要求剛性角的要求，同時斷面，同時斷面又必須經(jīng)濟合理，便于施工。又必須經(jīng)濟合理，便于施工。l 磚基礎磚基礎 磚的尺寸規(guī)則，容易砌成各種形狀的基礎。磚基礎大放腳的砌法有兩種，磚的尺寸規(guī)則，容易砌成各種形狀的基礎。磚基礎大放腳的砌法有兩

25、種，一種按臺階的寬高比為一種按臺階的寬高比為1/1.51/1.5；另一種按臺階的寬高比為；另一種按臺階的寬高比為l/2l/2。 在槽底可先澆注在槽底可先澆注100100200mm200mm厚的素混凝土墊層。對于低層房屋也可在槽底厚的素混凝土墊層。對于低層房屋也可在槽底打打300mm300mm左右三七灰土，代替混凝土墊層。左右三七灰土，代替混凝土墊層。 為防止土中水分沿磚基礎上升、可在磚基礎中，在室內地面以下為防止土中水分沿磚基礎上升、可在磚基礎中，在室內地面以下50mm50mm左右左右處鋪設防潮層。防潮層可以是摻有防水劑的處鋪設防潮層。防潮層可以是摻有防水劑的 l:3l:3水泥砂漿，厚水泥砂漿

26、，厚20-30mm20-30mm；也可以；也可以鋪設瀝青油氈。鋪設瀝青油氈。24/70基礎的結構基礎的結構 剛性基礎經(jīng)常做成臺階形斷面，有時也可做成梯形斷面。確定構剛性基礎經(jīng)常做成臺階形斷面，有時也可做成梯形斷面。確定構造尺寸時最主要的是要保證斷面各處都能滿足造尺寸時最主要的是要保證斷面各處都能滿足剛性角的要求剛性角的要求，同時斷面，同時斷面又必須經(jīng)濟合理，便于施工。又必須經(jīng)濟合理，便于施工。l 砌石基礎砌石基礎 砌石基礎每臺階至少有兩砌石基礎每臺階至少有兩層砌石，每個臺階的高度要求不小層砌石，每個臺階的高度要求不小于于 300 mm300 mm。為了保證上一層砌石。為了保證上一層砌石的邊能壓

27、緊下一層砌石的邊塊，每的邊能壓緊下一層砌石的邊塊，每個臺階伸出的長度不應大于個臺階伸出的長度不應大于150mm150mm，實際的剛性角小于允許的剛性角。實際的剛性角小于允許的剛性角。因此往往要求基礎要有比較大的高因此往往要求基礎要有比較大的高度。為了減少基礎的高度，可以把度。為了減少基礎的高度，可以把斷面做成梯形。斷面做成梯形。25/70基礎的結構基礎的結構 剛性剛性基礎基礎經(jīng)常做成臺階形斷面，有時也可做成梯形斷面。確定構造經(jīng)常做成臺階形斷面，有時也可做成梯形斷面。確定構造尺寸時最主要的是要保證斷面各處都能滿足剛性角的要求，同時斷面又尺寸時最主要的是要保證斷面各處都能滿足剛性角的要求，同時斷面

28、又必須經(jīng)濟合理，便于施工。必須經(jīng)濟合理，便于施工。l 素混凝土素混凝土 素混凝土基礎可以做成臺階形或梯形斷面。做成臺階形時，總高度素混凝土基礎可以做成臺階形或梯形斷面。做成臺階形時，總高度在在350 mm 350 mm 以內作一層臺階；總高度為以內作一層臺階；總高度為350mm350mmH900mmH900mm時，作成二層臺階；時，作成二層臺階；總高度大于總高度大于 900mm900mm時，作成三層臺階。每個臺階的高度不宜大于時，作成三層臺階。每個臺階的高度不宜大于500mm500mm。26/70基礎的結構基礎的結構 剛性基礎經(jīng)常做成臺階形斷面，有時也可做成梯形斷面。確定構造尺寸剛性基礎經(jīng)常做

29、成臺階形斷面，有時也可做成梯形斷面。確定構造尺寸時最主要的是要保證斷面各處都能滿足剛性角的要求，同時斷面又必須經(jīng)濟合時最主要的是要保證斷面各處都能滿足剛性角的要求，同時斷面又必須經(jīng)濟合理，便于施工。理，便于施工。l 灰土基礎灰土基礎 灰土基礎一般與磚、砌石、混凝灰土基礎一般與磚、砌石、混凝土等材料配合使用，厚度通常用土等材料配合使用，厚度通常用300300至至450 450 mm(2mm(2步或步或3 3步步) )，臺階寬高比為，臺階寬高比為1/1.51/1.5。由。由于基槽邊角處灰土不容易夯實。所以用灰于基槽邊角處灰土不容易夯實。所以用灰土基礎時，實際的施工寬度應該比計算寬土基礎時，實際的施

30、工寬度應該比計算寬度每邊各放出度每邊各放出50mm50mm以上。以上。27/70基礎的結構基礎的結構 剛性基礎經(jīng)常做成臺階形斷面，有時也可做成梯形斷面。確定構剛性基礎經(jīng)常做成臺階形斷面，有時也可做成梯形斷面。確定構造尺寸時最主要的是要保證斷面各處都能滿足剛性角的要求，同時斷面造尺寸時最主要的是要保證斷面各處都能滿足剛性角的要求，同時斷面又必須經(jīng)濟合理，便于施工。又必須經(jīng)濟合理，便于施工。l 剛性基礎上鋼筋混凝土柱的構造要求剛性基礎上鋼筋混凝土柱的構造要求 采用無筋擴展基礎的鋼筋混凝土柱其采用無筋擴展基礎的鋼筋混凝土柱其柱腳高度柱腳高度h1h1 不得小于不得小于b1b1并不應小于并不應小于300

31、mm 300mm 且不小于且不小于20d20d( (d d 為柱中的縱向受力鋼筋的為柱中的縱向受力鋼筋的最大直徑最大直徑) )當柱縱向鋼筋在柱腳內的豎向錨當柱縱向鋼筋在柱腳內的豎向錨固長度不滿足錨固要求時可沿水平方向彎固長度不滿足錨固要求時可沿水平方向彎折，彎折后的水平折，彎折后的水平錨固長度不應小于錨固長度不應小于1010d d 也不應大于也不應大于2020d d。28/70【例題3-7】29/70 擴展基礎擴展基礎系指柱下系指柱下鋼筋混凝土獨立基礎鋼筋混凝土獨立基礎和和墻下鋼筋混凝土條形基礎。墻下鋼筋混凝土條形基礎。 特點：特點：不受剛性角的限制，設計上可以不受剛性角的限制，設計上可以做到

32、寬基潛埋，充分利用表層好土層作為持做到寬基潛埋，充分利用表層好土層作為持力層。與剛性基礎相比，混凝土基礎具有力層。與剛性基礎相比，混凝土基礎具有較較大的抗拉、抗彎能力大的抗拉、抗彎能力，能，能承受較大的豎向荷承受較大的豎向荷載和彎矩載和彎矩。廣泛使用在單層和多層結構中。廣泛使用在單層和多層結構中。30/70擴展基礎的擴展基礎的構造要求構造要求錐形基礎的邊緣高度不宜小于錐形基礎的邊緣高度不宜小于200mm；階梯形基礎的每階高度宜為；階梯形基礎的每階高度宜為300mm。墊層的厚度不宜小于墊層的厚度不宜小于70mm； 墊層混凝土強度等級應為墊層混凝土強度等級應為C10。擴展基礎底板受力鋼筋的最小直徑

33、不宜小于擴展基礎底板受力鋼筋的最小直徑不宜小于10mm ；間距不宜大于；間距不宜大于200mm, 也不也不宜小于宜小于100mm。墻下鋼筋混凝土條形基礎縱向分布鋼筋的直徑不小于。墻下鋼筋混凝土條形基礎縱向分布鋼筋的直徑不小于8mm ，間距，間距不大于不大于300mm ；每延米分布鋼筋的面積應不小于受力鋼筋面積的；每延米分布鋼筋的面積應不小于受力鋼筋面積的1/10。當有墊層。當有墊層時鋼筋保護層的厚度不小于時鋼筋保護層的厚度不小于40mm； 無墊層時不小于無墊層時不小于70mm。混凝土強度等級不應低于混凝土強度等級不應低于C20。31/70擴展基礎的構造要求 當柱下鋼筋混凝土獨立基當柱下鋼筋混凝

34、土獨立基礎的邊長和墻下鋼筋混凝礎的邊長和墻下鋼筋混凝土條形基礎的寬度大于或土條形基礎的寬度大于或等于等于2.5m 時，底板受力時，底板受力鋼筋的長度可取邊長或寬鋼筋的長度可取邊長或寬度的度的0.9 倍并宜交錯布置。倍并宜交錯布置。32/70擴展基礎的構造要求鋼筋混凝土條形基礎底板在鋼筋混凝土條形基礎底板在T 形及十字形交接處，底板形及十字形交接處，底板橫向受力鋼筋僅沿一個主要橫向受力鋼筋僅沿一個主要受力方向通長布置，另一方受力方向通長布置，另一方向的橫向受力鋼筋可布置到向的橫向受力鋼筋可布置到主要受力方向底板寬度主要受力方向底板寬度1/4 處。在拐角處底板橫向受力處。在拐角處底板橫向受力鋼筋應

35、沿兩個方向布置。鋼筋應沿兩個方向布置。33/70內容回顧內容回顧l什么是沖切破壞？什么是沖切破壞？l鋼筋混凝土柱下單獨基礎主要設計步驟是鋼筋混凝土柱下單獨基礎主要設計步驟是什么？什么？34/70內容回顧內容回顧l什么是沖切破壞？（什么是沖切破壞？（p57）基礎在柱荷載和基底反力的共同作用下，柱腳四基礎在柱荷載和基底反力的共同作用下，柱腳四周會形成較大的主拉應力，當主拉應力超過混凝周會形成較大的主拉應力，當主拉應力超過混凝土抗拉強度時，則自柱腳四周沿土抗拉強度時，則自柱腳四周沿45方向出現(xiàn)斜方向出現(xiàn)斜裂縫，在基礎內形成錐體斜界面破壞。裂縫，在基礎內形成錐體斜界面破壞。35/70內容回顧內容回顧l

36、鋼筋混凝土柱下單獨基礎主要設計步驟是鋼筋混凝土柱下單獨基礎主要設計步驟是什么？什么？1.構造設計構造設計2.基礎高度的確定基礎高度的確定3.基礎底板的抗彎和配筋計算基礎底板的抗彎和配筋計算36/7037/70鋼筋混凝土單獨基礎鋼筋混凝土單獨基礎 單獨基礎的結構計算主要包括單獨基礎的結構計算主要包括沖切、局部受壓沖切、局部受壓計算計算( (當基礎混凝土強度小于柱時當基礎混凝土強度小于柱時) )和和受彎受彎。由。由沖切沖切強度條件強度條件控制柱邊處控制柱邊處基礎高度和變階處高度基礎高度和變階處高度；由；由基基礎底板彎矩決定配筋量礎底板彎矩決定配筋量。38/70鋼筋混凝土單獨基礎鋼筋混凝土單獨基礎A

37、pFhbfFjlmtl06 . 01 1基礎高度的確定基礎高度的確定 基礎在柱荷載作用下，如果沿柱周邊的基礎高度不夠，就會發(fā)基礎在柱荷載作用下，如果沿柱周邊的基礎高度不夠，就會發(fā)生沖切破壞，即沿柱邊生沖切破壞，即沿柱邊4545 方向斜面拉裂。為保證基礎不發(fā)生沖切破方向斜面拉裂。為保證基礎不發(fā)生沖切破壞，必須使沖切面外的壞，必須使沖切面外的地基凈反力地基凈反力產(chǎn)生的沖切荷載應小于或等于沖切產(chǎn)生的沖切荷載應小于或等于沖切面上混凝土的面上混凝土的抗沖切強度抗沖切強度，即，即00.7 lhptmljlFf a hFp A39/70Fl相應于荷載效應基本組合時作用在相應于荷載效應基本組合時作用在Al上上

38、地基土的凈反力地基土的凈反力設計值；設計值； hp 受沖切承載力截面高度影響系數(shù)，當受沖切承載力截面高度影響系數(shù)，當h800mm時，時， hp1.0；h2000mm時，時， hp0.9，其間按線性內插法取用；，其間按線性內插法取用；ft 混凝土軸心抗拉設計強度；混凝土軸心抗拉設計強度；am沖切破壞錐體最不利一側計算長度，沖切破壞錐體最不利一側計算長度，am(atab)2；at 沖切破壞錐體最不利一側斜截面的上邊長，當計算柱與基礎交接處的受沖切承沖切破壞錐體最不利一側斜截面的上邊長，當計算柱與基礎交接處的受沖切承載力載力 時，取柱寬；當計算基礎變階處的受沖切承載力時，取上階寬；時，取柱寬；當計算

39、基礎變階處的受沖切承載力時，取上階寬；ab 沖切破壞錐體最不利一側斜截面在基礎底面積范圍內的下邊長，當沖切破壞錐沖切破壞錐體最不利一側斜截面在基礎底面積范圍內的下邊長，當沖切破壞錐體的底面落在基礎底面以內時，計算柱與基礎交接處的受沖切承載力時，取體的底面落在基礎底面以內時，計算柱與基礎交接處的受沖切承載力時，取柱寬加兩倍基礎有效高度；計算基礎變階處的受沖切承載力時，取上階寬加柱寬加兩倍基礎有效高度；計算基礎變階處的受沖切承載力時，取上階寬加兩倍該處的基礎有效高度；當沖切破壞錐體的底面在兩倍該處的基礎有效高度；當沖切破壞錐體的底面在l方向落在基礎底面以外方向落在基礎底面以外時，即時，即a+2h0

40、l時，時，abl；h0 沖切破壞錐體的有效高度，有墊層時，沖切破壞錐體的有效高度，有墊層時，h0h45mm，無墊層時，無墊層時，h0h75mm；pj 扣除基礎自重及其上土重后相應于荷載效應基本組合時的基底凈反力，對偏心扣除基礎自重及其上土重后相應于荷載效應基本組合時的基底凈反力，對偏心受壓基礎可取基礎邊緣處最大地基土單位面積凈反力；受壓基礎可取基礎邊緣處最大地基土單位面積凈反力；Al沖切驗算時取用的部分基底面積。沖切驗算時取用的部分基底面積。00.7 lhptmljlFf a hFp A40/702() ()()2222lAGHFBGCDHEttooAAAAbablh lhotottmhaha

41、aa2)2(02halt當沖切荷載作用面積沖切荷載作用面積41/70lhbbAAotAGHFl)22(2/ )(laatmat02halt當沖切荷載作用面積沖切荷載作用面積42/70鋼筋混凝土單獨基礎鋼筋混凝土單獨基礎2彎矩計算彎矩計算 基礎底板在荷載效應基本組合時的凈反力作用下，基礎底板在荷載效應基本組合時的凈反力作用下，如同固定于臺階根部或柱邊的如同固定于臺階根部或柱邊的倒置懸臂板倒置懸臂板，一般屬于雙向，一般屬于雙向受彎構件，彎矩控制截面在受彎構件，彎矩控制截面在柱邊緣處柱邊緣處或或變臺階變臺階處。處。 43/70中心受壓基礎中心受壓基礎 將基底分成四塊梯形面積，將基底分成四塊梯形面積，

42、截面截面-的彎矩：的彎矩：1234 1jMp Aa)2()(242ttjIalbbPM)2()(242ttjbbalPM11a144/70偏心受壓基礎偏心受壓基礎 對偏心受壓基礎，基底壓對偏心受壓基礎，基底壓力呈梯形分布。將力呈梯形分布。將(pjmax+pjI)/2代換中心受壓基礎公式中的代換中心受壓基礎公式中的pj：)2()(48)(2maxttjIjIalbbPPM)2()(48)(2minmaxttjjbbalPPMM1pjI45/70鋼筋混凝土單獨基礎鋼筋混凝土單獨基礎3配筋計算配筋計算 基礎底板兩個方向上的鋼筋面積可近似按下式計算：基礎底板兩個方向上的鋼筋面積可近似按下式計算：yos

43、fhMA9 . 0yosfdhMA)( 9 . 0其中，d 為為b方向上的鋼筋直徑方向上的鋼筋直徑。46/70【例題3-8】【例題3-9】 例例 某柱下單獨基某柱下單獨基礎，荷載與地基情礎，荷載與地基情況如圖示，試設計況如圖示，試設計此基礎。此基礎。解：(1)地基承載力修正值計算。先假定寬度小于3.0米。(3)(0.5)1751.6 16(1.450.5)203.16aakbdmffbdkPa (2)初估底面積A0208004.6203.1620 1.45kaGFAmfd考慮偏心影響，將底面積A0增大20%201.201.204.65.5AAm取l/b2.0，可初定b=1.7m l=3.4m(

44、3)驗算地基承載力20 1.73.4 1.45167.62kGGAdkNMk=200kNm填土=16 粘土=18.5kN/m3 fak=175kPa （b=0.3、d=1.6）Fk=800kNVk=15kN14508003500200150.8212MkN m2120.22800167.62MemF600400例5某柱下單獨基礎，荷載與地基情況如圖示，試設計此基礎。解：于是，可得基底的最大、最小反力：maxmin232.46(1)102.5kkkkkPaFGepkPaAl可知：max1.2234.6kapfkPamaxmin0.5()167.5203.16kkkapppkPafkPa 顯然，上

45、述截面尺寸是合適的。Mk=200kNm填土=16 粘土=18.5kN/m3 fak=175kPa （b=0.3、d=1.6）Fk=800kNVk=15kN145080035006004003400（4）底板彎矩計算max() 1.35() 1.35226.087.38313.38kkkKFGMV hpAWkN mmin22687.38138.62pkN m13.40.61.422ammaxmin1min()()241.42ppbappkN mb例5某柱下單獨基礎，荷載與地基情況如圖示，試設計此基礎。Mk=200kNm填土=16 粘土=18.5kN/m3 fak=175kPa （b=0.3、d=

46、1.6）Fk=800kNVk=15kN1450800350060040034002maxmax12(2)()() 12600.33IIGMalapppp lAkN m解：長邊方向的彎矩值為：2maxmin12() (2)()48518.51IIGMlabbppAkN m短邊方向彎矩值為：最后，可按上述彎矩進行配筋計算。50/70減輕建筑物不均勻沉降危害的措施減輕建筑物不均勻沉降危害的措施 一一 建筑措施建筑措施1.1.建筑物體型應力求簡單建筑物體型應力求簡單 建筑物體型包括其平面與立面形狀及尺度。平面形狀復建筑物體型包括其平面與立面形狀及尺度。平面形狀復雜的建筑物，如雜的建筑物，如“L”L”、

47、“”“”、“ ”“ ”、“F”F”、“工工”字形等，在縱橫單元交接處的基礎密集，地基中附加應力相字形等，在縱橫單元交接處的基礎密集，地基中附加應力相互重疊，導致該部分的沉降往往大于其他部位。互重疊，導致該部分的沉降往往大于其他部位。 51/7052/70建筑措施建筑措施2.2.控制建筑物的長高比及合理布置縱橫墻控制建筑物的長高比及合理布置縱橫墻 當建筑物的長度與高度之比越大，整體剛度越差，抵抗彎曲變形的當建筑物的長度與高度之比越大，整體剛度越差，抵抗彎曲變形的能力弱，容易導致建筑物的開裂。能力弱，容易導致建筑物的開裂。 合理布置縱橫墻，使內外墻貫通，減少墻體轉折和中斷的情況，是增合理布置縱橫墻

48、，使內外墻貫通，減少墻體轉折和中斷的情況，是增強建筑物剛度的重要措施。另外，門窗洞口或管道洞口如開設過大，就強建筑物剛度的重要措施。另外，門窗洞口或管道洞口如開設過大，就會削弱墻體剛度，可在洞口周圈設置鋼筋混凝土邊框予以加強。會削弱墻體剛度，可在洞口周圈設置鋼筋混凝土邊框予以加強。 53/7054/70建筑措施建筑措施3.3.設置沉降縫設置沉降縫 用沉降縫將建筑物由基礎到屋頂分割成若干個獨立單元，使分割成用沉降縫將建筑物由基礎到屋頂分割成若干個獨立單元，使分割成的每單元體型簡單，長高比減小，從而提高建筑物的抗裂能力。的每單元體型簡單，長高比減小，從而提高建筑物的抗裂能力。建筑物的下列部位宜設置

49、沉降縫：建筑物的下列部位宜設置沉降縫：（1 1）建筑物平面的轉折處；）建筑物平面的轉折處；（2 2）建筑物高度或荷載差異處；）建筑物高度或荷載差異處；（3 3）長高比過大的砌體承重結構或鋼筋混凝土框架結構適當部位；）長高比過大的砌體承重結構或鋼筋混凝土框架結構適當部位；（4 4）地基土的壓縮性有顯著差異處；）地基土的壓縮性有顯著差異處；（5 5）建筑結構或基礎類型不同處；）建筑結構或基礎類型不同處；（6 6）分期建造房屋的交界處。）分期建造房屋的交界處。55/7056/70建筑措施建筑措施4.4.控制相鄰建筑物基礎間的凈距控制相鄰建筑物基礎間的凈距 由于地基中附加應力的擴散作用，使距離近的相鄰

50、建筑物間的沉由于地基中附加應力的擴散作用，使距離近的相鄰建筑物間的沉降相互影響。一般既有建筑物受相鄰新建筑物沉降的影響，對于同時降相互影響。一般既有建筑物受相鄰新建筑物沉降的影響，對于同時建造的建筑物，則輕（低）建筑物較重建造的建筑物，則輕（低）建筑物較重( (高高) )的建筑物受影響嚴重。的建筑物受影響嚴重。 5. 5. 調整建筑物的標高調整建筑物的標高 建筑物的沉降過大時，將會引起管道破損、雨水倒漏、設備運行受建筑物的沉降過大時，將會引起管道破損、雨水倒漏、設備運行受阻等情況，影響建筑物的正常使用，根據(jù)具體情況，可采取如下措施：阻等情況，影響建筑物的正常使用，根據(jù)具體情況，可采取如下措施：

51、（1 1）室內地坪和地下設施的標高，應根據(jù)預估沉降量適當提高；建筑物）室內地坪和地下設施的標高，應根據(jù)預估沉降量適當提高；建筑物各部分或設備之間有聯(lián)系時，可將沉降較大者的標高予以提高。各部分或設備之間有聯(lián)系時，可將沉降較大者的標高予以提高。（2 2）建筑物與設備之間，應留有足夠的凈空。當建筑物有管道穿過時，）建筑物與設備之間，應留有足夠的凈空。當建筑物有管道穿過時，應預留足夠尺寸的孔洞，或采用柔性的管道接頭等應預留足夠尺寸的孔洞，或采用柔性的管道接頭等 57/70結構措施結構措施1.1.減輕建筑物自重減輕建筑物自重 通常建筑物自重在總荷載中所占比例很大，民用建筑約占通常建筑物自重在總荷載中所占

52、比例很大，民用建筑約占60%60%70%70%，工業(yè)建筑約占，工業(yè)建筑約占40%40%50%50%，為減輕建筑物自重，達到，為減輕建筑物自重，達到減小不均勻沉降的目的，在軟弱地基上可采用下列一些措施。減小不均勻沉降的目的，在軟弱地基上可采用下列一些措施。（1 1）減少墻體重量減少墻體重量。大力發(fā)展和應用輕質高強的墻體材料，嚴格控。大力發(fā)展和應用輕質高強的墻體材料，嚴格控制使用自重大，又耗農田的粘土磚，已是形勢所迫。制使用自重大，又耗農田的粘土磚，已是形勢所迫。（2 2）選用輕型結構選用輕型結構。如采用預應力鋼筋混凝土結構、輕鋼結構、輕。如采用預應力鋼筋混凝土結構、輕鋼結構、輕型空間結構等，屋面

53、板可采用具有防水、隔熱保溫一體的輕質復合型空間結構等，屋面板可采用具有防水、隔熱保溫一體的輕質復合板。板。（3 3）減少基礎和回填土的重量減少基礎和回填土的重量。如采用補償性基礎、可淺埋的配筋。如采用補償性基礎、可淺埋的配筋擴展基礎，以及架空地板減少室內回填土厚度，都是有效措施。擴展基礎，以及架空地板減少室內回填土厚度，都是有效措施。58/70結構措施結構措施2.增強建筑物的整體剛度和強度增強建筑物的整體剛度和強度 （1 1）設置圈梁）設置圈梁 當墻體撓曲時，布置在墻體中的圈梁猶如鋼筋混凝土梁內的當墻體撓曲時，布置在墻體中的圈梁猶如鋼筋混凝土梁內的受拉鋼筋，它主要承受拉應力，可有效地防止砌體的

54、開裂。受拉鋼筋，它主要承受拉應力，可有效地防止砌體的開裂。（2 2）加強基礎剛度）加強基礎剛度 對于建筑體形復雜、荷載差異較大的框架結構，可采用加強對于建筑體形復雜、荷載差異較大的框架結構，可采用加強基礎整體剛度的方法，如采用箱基、樁基、厚度較大的筏基等，基礎整體剛度的方法，如采用箱基、樁基、厚度較大的筏基等，以抵抗地基的不均勻沉降。以抵抗地基的不均勻沉降。 59/70結構措施結構措施3.3.減小或調整基底附加壓力減小或調整基底附加壓力（1 1）設置地下室。采用補償性基礎設計方法，以挖除的土重抵消部）設置地下室。采用補償性基礎設計方法，以挖除的土重抵消部分甚至全部的建筑物重量，達到減小沉降的目

55、的。分甚至全部的建筑物重量，達到減小沉降的目的。（2 2）調整基底尺寸。按地基承載力確定出基礎底面尺寸之后，應用）調整基底尺寸。按地基承載力確定出基礎底面尺寸之后，應用沉降理論和必要的計算，并結合設計經(jīng)驗，調整基底尺寸，沉降理論和必要的計算，并結合設計經(jīng)驗，調整基底尺寸，以控制不同荷載的基礎沉降量接近。以控制不同荷載的基礎沉降量接近。4.4.選用非敏感性結構選用非敏感性結構 排架結構或三鉸拱等結構，地基發(fā)生一定的不均勻沉降排架結構或三鉸拱等結構，地基發(fā)生一定的不均勻沉降時，不會引起很大的附加應力，因此可減輕不均勻沉降的危時，不會引起很大的附加應力，因此可減輕不均勻沉降的危害。對于單層工業(yè)廠房、

56、倉庫和某些公共建筑，在情況許可害。對于單層工業(yè)廠房、倉庫和某些公共建筑，在情況許可時，可以選用對地基沉降不敏感的結構。時，可以選用對地基沉降不敏感的結構。 60/70施工措施施工措施 在工程建設施工中，合理安排施工順序，注意某些施工方法，在工程建設施工中，合理安排施工順序，注意某些施工方法，可減小或調整部分不均勻沉降。可減小或調整部分不均勻沉降。（1 1）合理安排施工順序）合理安排施工順序 當建筑物各部分高度或荷載差異大時，應按先高后低，先重后當建筑物各部分高度或荷載差異大時，應按先高后低，先重后輕的順序進行施工；并注意高低部分相連接的合適時間，一般可根輕的順序進行施工；并注意高低部分相連接的合適時