[寶典]土木基礎(chǔ)工程課件--地基基礎(chǔ)設(shè)計的基礎(chǔ)道理

1、2021-12-29 第2章 淺根底 2-1 概述 2-2 淺根底的類型 2-3 根底埋置深度的選擇 2-4 淺根底的地基承載力 2-5 根底底面尺寸確實定 2-6 擴展根底設(shè)計 2-7 聯(lián)合根底設(shè)計 2-8 減輕不均勻沉降危害的措施2021-12-292-1 概 述天然地基上的淺根底本章討論人工地基上的淺根底2.1.1 淺根底設(shè)計內(nèi)容2.1.2 淺根底設(shè)計方法2.1.3 地基根底設(shè)計原那么2021-12-291. 地基的類型一般土質(zhì)地基一般土質(zhì)地基特殊土質(zhì)地基特殊土質(zhì)地基土質(zhì)地基土質(zhì)地基巖石地基巖石地基土巖組合地基土巖組合地基天然地基天然地基換填地基換填地基強夯地基強夯地基壓實地基壓實地基灌

2、漿地基灌漿地基復(fù)合地基復(fù)合地基人工地基人工地基地基地基2021-12-292. 根底的類型柱柱下下獨獨立立基基礎(chǔ)礎(chǔ)墻墻下下條條形形基基礎(chǔ)礎(chǔ)剛剛性性基基礎(chǔ)礎(chǔ)（無無筋筋擴擴展展基基礎(chǔ)礎(chǔ)）柱柱下下獨獨立立基基礎(chǔ)礎(chǔ)墻墻下下條條形形基基礎(chǔ)礎(chǔ)鋼鋼筋筋混混凝凝土土擴擴展展基基礎(chǔ)礎(chǔ)柱柱下下條條形形基基礎(chǔ)礎(chǔ)筏筏板板基基礎(chǔ)礎(chǔ)箱箱形形基基礎(chǔ)礎(chǔ)淺淺基基礎(chǔ)礎(chǔ)樁樁基基礎(chǔ)礎(chǔ)沉沉井井基基礎(chǔ)礎(chǔ)沉沉箱箱基基礎(chǔ)礎(chǔ)地地下下連連續(xù)續(xù)墻墻基基礎(chǔ)礎(chǔ)組組合合型型深深基基礎(chǔ)礎(chǔ)深深基基礎(chǔ)礎(chǔ)基基礎(chǔ)礎(chǔ)2021-12-292.1.1 淺根底設(shè)計內(nèi)容主要內(nèi)容：1.選擇根底方案確定材料、類型，進(jìn)行根底平面布置；2.確定地基持力層和根底埋置深度；3.確定地

3、基承載力；4.確定根底的底面尺寸，必要時進(jìn)行地基變形與穩(wěn)定性驗算；5.進(jìn)行根底結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力分析、截面計算、構(gòu)造要求；6.繪制根底施工圖，提出施工說明。2021-12-292.1.2 淺根底設(shè)計方法常規(guī)設(shè)計法簡化計算法、相互作用設(shè)計法。常規(guī)設(shè)計法要點：特點：滿足靜力平衡條件；不滿足變形協(xié)調(diào)條件。結(jié)論：地基越軟弱或越不均勻，按常規(guī)設(shè)計法計算的結(jié)果與實際情況的差異就可能越大。2021-12-29合理的設(shè)計方法：考慮地基、根底與上部結(jié)構(gòu)的相互作用分析難度較大。常規(guī)設(shè)計法適用條件：1.地基沉降較小或較均勻；2.根底剛度較大。2021-12-292.1.3 地基根底設(shè)計原那么2021-12-295)地基內(nèi)

4、有厚度較大或厚薄不勻的填土，其自重固結(jié)未完成時。即應(yīng)驗算地基變形。2021-12-292021-12-292021-12-292021-12-29標(biāo)準(zhǔn)值2021-12-29設(shè)計值2021-12-29按結(jié)構(gòu)型式分：擴展根底、聯(lián)合根底、柱下條形根底、柱下交叉條形根底、筏形根底、箱形根底、殼體根底等。2.2.1 擴展根底作用：把墻或柱的荷載側(cè)向擴展到土中，使之滿足地基承載力和變形的要求。2.2 淺根底類型按材料分：無筋根底剛性根底、鋼筋混凝土根底。2021-12-291. 無筋擴展根底指由磚、毛石、砼、毛石砼、灰土、三合土等材料組成的無需配置鋼筋的墻下條形根底或柱下獨立根底。俗稱“剛性根底。適用于多

5、層民用建筑和輕型廠房。磚：強度等級不低于MU10。砂漿：不低于M5。在地下水位以下或當(dāng)?shù)鼗脸睗駮r，應(yīng)采用水泥砂漿砌筑。適用于6層及6層以下的民用建筑和磚墻承重的廠房。(1)磚根底2021-12-29墊層作用素砼，100厚，C10：保護(hù)坑底土體不被人為擾動和雨水浸泡；改善根底的施工條件。(2)毛石根底毛石是指未經(jīng)加工鑿平的石料。應(yīng)采用未風(fēng)化的硬質(zhì)巖石，禁用風(fēng)化毛石。2021-12-29(3)灰土根底石灰和土料按體積比3:7或2:8拌和均勻，在基槽內(nèi)分層夯實每層虛鋪220250mm,夯實至150mm?；彝粮滓嗽诒容^枯燥的土層中使用。在我國華北和西北地區(qū)，廣泛用于5層和5層以下的民用房屋。(4)

6、三合土根底由石灰、砂、骨料礦渣、碎磚、碎石加水混合而成。體積比1:2:4或1:3:6。用于4層和4層以下的民用房屋。2021-12-29四合土根底南方個別地區(qū)用：水泥：石灰：砂：骨料1:1:5:10或1:1:6:12(5)砼根底C15?？箟簭姸取⒛途眯?、抗凍性較好。毛石砼根底： 在砼根底中埋入體積占25%30%的毛石，石塊尺寸不宜超過300mm。 可節(jié)省水泥用量，減少水化熱。2021-12-292. 鋼筋砼擴展根底簡稱擴展根底特點：抗彎、抗剪性能較好，根底高度較小。(1)墻下鋼筋砼條形根底(a)(b)圖2-3墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ) (a)無肋的； （b）有肋的底板肋墊層2021-12-29(2

7、)柱下鋼筋砼獨立根底 圖2-4 柱下鋼筋混凝土獨立根底(a)階梯形根底；(b)錐形根底；(c)杯口根底2021-12-292.2.2 聯(lián)合根底2021-12-292.2.3 柱下條形根底肋梁翼板(a)(b) 圖2-6 柱下條形基礎(chǔ) (a）等截面的 （b）柱位處加腋的 2021-12-29特點：整體抗彎剛度較大，因而具有調(diào)整不均勻沉降的能力；基底壓力較均勻；造價高于擴展根底。常用作軟弱地基或不均勻地基上框架或排架結(jié)構(gòu)的根底。2021-12-292.2.4 柱下交叉條形根底2021-12-292.2.5 筏形根底特點： 底面積大，故可減小基底壓力；可提高地基承載力尤其在有地下室時；能增強根底的整體

8、性，調(diào)整不均勻沉降。其他功能：見教材。注意：當(dāng)?shù)鼗@著軟硬不均時，要慎用。2021-12-29(1)墻下筏形根底 為一塊厚度約200300mm的鋼筋砼平板。 主要在華東地區(qū)采用，淺埋或不埋。 適用于具有硬殼持力層、比較均勻的軟弱地基上六層及六層以下承重橫墻較密的民用建筑。硬土軟土2021-12-29(2)柱下筏形根底(a)(b) 圖2-9 筏形基礎(chǔ) （a）平板式（b）梁板式2021-12-292.2.6 箱形根底柱外 墻內(nèi) 橫 墻底 板圖 2 - 1 0箱 形 基 礎(chǔ)頂 板特點：剛度極大；抗震性能好；有補償效應(yīng)。地下室用途受限制；工期長；造價高；施工技術(shù)復(fù)雜。 柱下條形根底、柱下交叉條形根底、

9、筏形根底、箱形根底又統(tǒng)稱為連續(xù)根底。2021-12-292.2.7 殼體根底（ a ） 正 圓 錐 殼（ b ） M 形 組 合 殼（ c ） 內(nèi) 球 外 錐 組 合 殼圖 2 1 1殼 體 基 礎(chǔ) 的 結(jié) 構(gòu) 型 式其他根底：折板根底等。2021-12-292-3 根底埋置深度的選擇 根底的埋置深度是指根底的底面至室外設(shè)計地面的距離。確定根底埋深時，除了要考慮持力層的情況外，還應(yīng)考慮使用功能、地下室、地下設(shè)施、根底形式、荷載、地質(zhì)水文條件、相鄰建筑物以及凍脹、沖刷等因素。 2021-12-29根底埋深確實定原那么是：根底埋深確實定原那么是： 在保證平安可靠的前提下盡量淺埋。但根底埋在保證平安

10、可靠的前提下盡量淺埋。但根底埋深不得小于深不得小于0.5m，根底頂面距地面的距離宜大于，根底頂面距地面的距離宜大于0.1m。 同一建筑物下面各局部的根底埋深可以不一致。同一建筑物下面各局部的根底埋深可以不一致。 2021-12-292.3.1 與建筑物有關(guān)的條件建筑物在使用功能和用途方面的要求；高層建筑；承受上拔力的根底；高聳結(jié)構(gòu)；冷庫等。2021-12-292.3.2 工程地質(zhì)條件 持力層 下臥層 軟弱下臥層2021-12-29對于中小型建筑物：良好土層堅硬、硬塑、可塑狀態(tài)的粘性土層；密實或中密狀態(tài)的砂土層和碎石土層；其他中低壓塑性土層。軟弱土層軟塑、流塑狀態(tài)的粘性土層；松散狀態(tài)的砂土層；未

11、經(jīng)處理的填土；其他高壓縮性土層。2021-12-29(1)良好土層埋深由其他條件和最小埋深確定。淺埋，一般取d=0.51.5m。(2)軟弱土層12層：按情況(1)處理35層：可采用連續(xù)根底方案、或人工地基方案。6層以上：樁基方案。2021-12-29(3)軟弱土層良好土層h當(dāng)h2m時：按情況(2)處理。當(dāng)h短期承載力超強固結(jié)土可能例外。2021-12-292021-12-292. 按地基載荷試驗確定最可靠淺層平板載荷試驗、深層平板載荷試驗、螺旋板載荷試驗。2021-12-29地基靜載試驗概況平板載荷試驗裝置示意圖百分表百分表堆堆 載載荷載板荷載板主主梁梁平臺平臺千斤頂千斤頂2021-12-29

12、2021-12-29優(yōu)缺點：能較好的反映天然土體的壓縮性；試驗工作量和 費用較大，時間較長。fa確實定方法：ps圖2-16 按載荷試驗成果確定地基承載力特征值 （a）低壓縮性土 （b）高壓縮性土puupsp（a）（b）1p2021-12-29(1)當(dāng)ps曲線上有比例界限p1時，取fak=p1；確定地基承載力實測值：(2)當(dāng)pu2p1時，取fak=pu/2；應(yīng)的荷載作為fak ，但其值不應(yīng)大于最大加載量的一半。 對同一土層，應(yīng)選擇三個以上的試驗點，當(dāng)試驗實測值的極差最大值與最小值之差不超過其平均值的30%時，取其平均值作為該土層的地基承載力特征值fak。確定地基承載力特征值：2021-12-29

13、野外鑒別結(jié)果室內(nèi)物理力學(xué)指標(biāo)現(xiàn)場動力觸探試驗錘擊數(shù)fak2021-12-29注意：埋深d的取法，見教材。超載q=mdqd=q/m主裙樓一體的情況2021-12-29 與土力學(xué)中介紹的理論公式具有相同的形式，與土力學(xué)中介紹的理論公式具有相同的形式，但兩者含義不同。但兩者含義不同。 還需要注意以下兩點：還需要注意以下兩點： 1公式中已經(jīng)包含了根底寬度和埋深的影響；公式中已經(jīng)包含了根底寬度和埋深的影響； 2公式中的公式中的b是指根底的短邊。是指根底的短邊。2021-12-292021-12-29基槽檢驗和地基的局部處理： 在基槽挖至接近槽底時，應(yīng)由設(shè)計、施工和勘察人員對槽底土層進(jìn)行檢查，即所謂“驗槽

14、。 對沒有地基勘察資料的輕型建筑物，地基淺層情況只能憑驗槽了解；有地基勘察報告的工程，主要是核實勘察資料是否符合實際。 通過驗槽，可以判斷持力層的承載力、地基的均勻程度是否滿足設(shè)計要求，以防止產(chǎn)生過量的不均勻沉降。 驗槽以細(xì)致的觀察為主，輔以輕便簡易的勘探方法，如輕便觸探和夯擊聽音等。 2021-12-29 通過觀察驗槽和釬探后，如不滿足要求，應(yīng)根據(jù)具體情況更改設(shè)計或進(jìn)行地基處理。對于槽底的局部人工填土和墓坑、松土坑、廢井，一般宜挖除并用碎石、砂、灰土等分層回填夯實。對于局部松軟土，一般應(yīng)挖除至原土。 當(dāng)上述挖、填方法由于施工困難等緣故而不宜采用時，可考慮采用鋼筋混凝土梁板根底，以跨越局部松軟

15、土，或采用增大根底埋深、擴大根底面積、布置聯(lián)合根底、加設(shè)擠密樁或局部設(shè)置樁基等方法加以解決。 當(dāng)柱基或局部基槽下方存在過于堅硬的舊根底、樹根和巖石等障礙物時，均應(yīng)盡可能挖除，以防建筑物產(chǎn)生不均勻沉降或開裂。2021-12-29 2.4.3 地基變形驗算 建筑物的地基變形計算值應(yīng)不大于地基變形允許值 ，即要求滿足以下條件： 215回憶2021-12-29地基變形按其特征可分為四種：沉降量獨立根底中心點的沉降值或整幢建筑物根底的平均 沉降值；沉降差相鄰兩個柱基的沉降量之差；2021-12-29傾斜根底傾斜方向兩端點的沉降差與其距離的比值；局部傾斜砌體承重結(jié)構(gòu)沿縱向610m內(nèi)根底兩點的沉降差與其距離

16、的比值。2021-12-29不同結(jié)構(gòu)類型需驗算的地基變形：砌體承重結(jié)構(gòu)：由局部傾斜控制；框架結(jié)構(gòu)和單層排架結(jié)構(gòu)：由沉降差控制；高聳結(jié)構(gòu)和高層建筑：由建筑物的整體傾斜特別是橫向整 體傾斜控制，必要時應(yīng)控制平均沉降量。2021-12-292021-12-292021-12-29沉降觀測 在必要情況下，需要分別預(yù)估建筑物在施工期間和使用期間的地基變形值，以便預(yù)留建筑物有關(guān)局部之間的凈空，考慮連接方法和施工順序。此時，一般多層建筑物在施工期間完成的沉降量，對于砂土可認(rèn)為其最終沉降量已完成80%以上，對于其他低壓縮性土可認(rèn)為已完成最終沉降量的50%80%，對于中壓縮性土可認(rèn)為已完成20%50%，對于高壓

17、縮性土可認(rèn)為已完成5%20% 。 如果地基變形計算值大于地基變形允許值，一般可以先考慮適當(dāng)調(diào)整根底底面尺寸如增大基底面積或調(diào)整基底形心位置或埋深，如仍未滿足要求，再考慮是否可從建筑、結(jié)構(gòu)、施工諸方面采取有效措施以防止不均勻沉降對建筑物的損害，或改用其他地基根底設(shè)計方案。 2021-12-29wwGkkkkhdAFAGFpdpppmcd0室內(nèi)外平均埋深從已固結(jié)完畢的老天然地面算起注意以下三式中d的區(qū)別：2021-12-292.5 根底底面尺寸確實定2.5.1 按地基持力層承載力計算基底尺寸要求：pk fawwGkkkkhdAFAGFpwwGakhdfFA柱下獨立根底：wwGakhdfFb墻下條形

18、根底：wwGakhdfFbb、l 宜為100mm的整數(shù)倍。2021-12-29 某粘性土重度m為18.2kN/m3 ，孔隙比e=0.7，液性指數(shù)IL=0.75，地基承載力特征值fak為220kPa?，F(xiàn)修建一外柱根底，作用在根底頂面的軸心荷載Fk830kN，根底埋深自室外地面起算為1.0m，室內(nèi)地面高出室外地面0.3m，試確定方形根底底面寬度。 【解】 先進(jìn)行地基承載力深度修正。自室外地面起算的根底埋深d=1.0m ,查表25，得d=1.6，由式214得修正后的地基承載力特征值為：例題22fa= fak +dm (d -0.5) =220 +1.618.2(1.0-0.5)=235 kPa202

19、1-12-29mdfFbGak98. 115. 120235830取b=2m。因b3m，不必進(jìn)行承載力寬度修正。計算根底及其上土的重力Gk時的根底埋深為：d=(1.0+1.3)/2=1.15m。由于埋深范圍內(nèi)沒有地下水，hw=0。由式219得根底底面寬度為：2021-12-29要求：pk fapkmax 1.2 fae l/6或pkmin0kkkGFMelepblMhdblFpkkwwGkk6162max2021-12-29試算法步驟：1進(jìn)行深度修正，初步確定修正后的地基承載力特征值fa。wwGakhdfFA)4 . 11 . 1 (2根據(jù)荷載偏心情況，將按軸心荷載作用計算得到的基底面積增大1

20、0%40%，即取3選取基底長邊l與短邊b的比值n一般取n2，于是有nblnAb2021-12-294考慮是否應(yīng)對地基承載力進(jìn)行寬度修正。如需要，在承 載力修正后，重復(fù)上述2、3兩個步驟，使所取寬度前后 一致。 5計算偏心距e和基底最大壓力pkmax，并驗算是否滿足式 221和224的要求。 6假設(shè)b、l 取值不適當(dāng)太大或太小，可調(diào)整尺寸再行驗 算，如此反復(fù)一二次，便可定出適宜的尺寸。2021-12-29 同例題22，但作用在根底頂面處的荷載還有力矩200kNm和水平荷載20kN見例圖2-3，試確定矩形根底底面尺寸。 -0 .3 00 .0 08 3 0 k N2 0 k Npk maxpk m

21、in例 圖 2 - 32 4 0 0Gk10006007002 0 0k N . m解 1初步確定根底底面尺寸考慮荷載偏心，將基底面積初步增大20%，由式225得25 . 415. 1202358302 . 12 . 1mdfFAGak例題232021-12-29取基底長短邊之比n=l/b=2，于是mnblmnAb0 . 35 . 125 . 12/5 . 4因b=1.5m3m，故fa無需作寬度修正。 2驗算荷載偏心距e基底處的總豎向力：Fk+Gk= 830+201.53.01.15= 933.5 kN基底處的總力矩： Mk= 200+200.6 = 212 kNm偏心距： e = Mk/ (

22、 Fk+Gk ) =212/ 933.5 = 0.227 m 1.2fa = 282 kPa 不行 4調(diào)整底面尺寸再驗算 取b=1.6m，l=3.2m，那么Fk+Gk= 830+201.63.21.15= 947.8 kN e=212/947.8=0.224m )(2 . 19 .262)2 . 3224. 061 (2 . 36 . 18 .947max可以akfkPap所以基底尺寸為1.6m3.2m。 2021-12-29 試確定圖218中帶壁柱的墻根底的底面尺寸。取圖中長度等于壁柱間距3m的T形基底面積為計算單元。作用于根底頂面的豎向力Fk=315kN，作用位置距墻中線0.15m偏向壁柱

23、一側(cè)，修正后的持力層承載力特征值fa=130kPa。 例題24說明原理2021-12-292.5.2 地基軟弱下臥層承載力驗算E軟 弱 下 臥 層E圖 2 - 1 7 軟 弱 下 臥 層 驗 算dzzp要求： z +czfaz 標(biāo)準(zhǔn)值僅作深度修正2021-12-29E軟 弱 下 臥 層E圖 2 - 1 7 軟 弱 下 臥 層 驗 算dzzp矩形根底：tan2tan2cdkzzbzlplb條形根底：tan2zzbpbcdk地基壓力擴散角值 表2-7Es1/Es2z=0.25bz0.50b3623 510 25 1020 30 注：z0.25b 時取 =0，必要時， 宜由試驗確定；z0.50b時值

24、不變。2021-12-29 例圖2-5中的柱下矩形根底底面尺寸為 5.4m2.7m，試根據(jù)圖中各項資料驗算持力層和軟弱下臥層的承載力是否滿足要求。例題252021-12-29解 持力層承載力驗算b=0，d=1.0 , fa=209+1.018.0(1.8-0.5)=232.4 kPa =2545kN Mk=950+1801.2+2200.62=13302kNm )(4 .2326 .1744 . 57 . 22545可以kPafkPaAGFpakkk)(9 . 06512. 025451302可以mlmGFMekkk2021-12-29)(9 .2782 . 19 .2734 . 5512. 0616 .17461max可以kPafkPaleppakk軟弱下臥層承載力驗算 由Es1/Es2=7.5/2.5=3, z/b=2.5/2.70.50,查表2 -7得 =23，tan = 0.424。 tan2tan2zbzlplb