地基承載力特征值與基礎底面尺寸確定修改課件

1、基礎設計的典型步驟：確定基礎埋 深求 得持力層承載力選 擇基礎底面尺寸驗算持力層承載力是否滿足pf驗算軟弱下臥層驗算地基變形調整基礎尺寸結束否是否否是Terzaghi(1943)極限承載力公式在整體剪切破壞情況下（密實砂土和堅硬粘土地基）對條形基礎：對直徑為b的圓形基礎：對邊長為b 方形基礎：對于寬為b，長為l的矩形基礎，按b/l值在條形基礎（b/l 0）及方形基礎（b/l=1）的承載力之間插值而得。Terzaghi(1943)極限承載力公式 在局部剪切破壞的情況下（軟粘土或松散砂地基上），建議用調整抗剪強度指標，即用：相應于局部剪切破壞的承載力因素,由 查下圖中的虛線或由 查圖中的實線。代替

2、，極限承載力采用下式：魏錫克(Vesic)極限承載力公式 中心荷載作用下條形基礎的地基極限承載力基本公式與Terzaghi公式相同，但其承載力系數(shù)不同。式中：承載力因素，分別由下式確定或查表承載力因素 Nc Nq Nr Nq / Nc tan Nc Nq Nr Nq / Nc tan 012345678910111213141516171819202122232425 5.145.385.635.906.196.496.817.167.537.928.358.809.289.8110.3710.9811.6312.3413.1013.9314.8315.8216.8818.0519.3220.

3、72 1.001.091.201.311.431.571.721.882.062.252.472.712.973.263.593.944.344.775.265.806.407.077.828.669.6010.66 0.000.070.150.240.340.450.570.710.861.031.221.441.601.972.292.653.063.535.074.685.396.207.138.209.4410.88 0.200.200.210.220.230.240.250.260.270.280.300.310.320.330.350.360.370.390.400.420.430

4、.450.460.480.500.51 0.000.020.030.050.070.090.110.120.140.160.180.190.210.230.250.270.290.310.320.340.360.380.400.420.450.47 26272829303132333435363738394041424344454647484950 22.2523.9425.8027.8630.1432.6735.4938.6442.1646.1250.5955.6361.3567.8775.3183.8693.71105.11118.37133.88152.10173.64199.26229

5、.93266.89 11.8513.2014.7216.4418.4020.6323.1826.0929.4433.3037.7542.9248.9355.9664.2073.9085.3899.02115.31134.88158.51187.21222.31265.51319.07 12.5414.7416.7219.3422.4025.9930.2235.1941.0648.0356.3166.1978.0392.25109.41130.22155.55186.54224.64271.76330.35403.67496.01613.16762.89 0.530.550.570.590.61

6、0.630.650.680.700.720.750.770.800.820.850.880.910.940.971.011.041.081.121.151.20 0.490.510.530.550.580.600.620.650.670.700.730.750.780.810.840.870.900.930.971.001.041.071.111.151.19 魏錫克(Vesic)極限承載力公式須指出的是：許多地基承載力公式都可寫成Terzaghi公式的形式，且這些公式中的Nc、Nq相同，但Nr差別較大。由Vesic公式算得結果與實際分析結果誤差不大，且偏于安全。Vesic根據影響承載力的各種

7、因素對公式進行修正。例如：基礎底面的形狀、偏心和傾斜荷載、基礎兩側覆蓋層的抗剪強度、基底和地面傾斜h和土的壓縮性等其它因素的影響等，到目前是為止，考慮得最多，最全面?；A形狀的影響: 對方形或圓形基礎,采用半經驗的基礎形狀因素加以修正,修正后的極限承載力公式為:Sc、Sq、Sr-基礎形狀因素，按以下公式確定： 矩形基礎：式中：b為基礎寬度， l為基礎長度偏心和傾斜荷載的影響： 分析表明，偏心和傾斜荷載作用下，極限承載力將有所降低。對于偏心荷載，如為條形基礎，用有效寬度bb-2e (e為偏心距)來代替原來的寬度b；如為矩形基礎，則用有效面積Abl代替原來面積A，其中bb-2eb，l=l-2el，

8、eb、el分別為荷載在短邊和長邊方向的偏心距。 當荷載偏心和傾斜同時存在時：式中：ic、iq、ir荷載傾斜因素其他影響因素 當為有利于傳遞較大水平荷載將基底做成傾斜式或當?shù)孛鎯A斜時，承載力公式中須引入傾斜系數(shù)。在某些條件下尚須考慮下列影響：(1) 土壓縮性的影響；(2) 基底尺寸大小的影響；(3) 基礎底面粗糙度的影響；(4) 基礎豎向剖面形狀的影響；(5) 相鄰基礎相互作用的影響；(6) 地下水位的影響；(7) 地基土分層的影響；(8) 加荷速率的影響等。國家標準建筑地基基礎設計規(guī)范（GB 50007-2002） 當荷載偏心矩eb/30（b為偏心方向基底邊長）時，根據土的抗剪強度指標確定地基

9、承載力特征值可按下式計算，并應滿足變形要求：fa=Mbrb+Mdrmd+Mcck式中：Mb、Md、Mc 承載力系數(shù)(表) b基礎底面寬度，大于6m時按6m取值，對于砂土小于3m時按3m取值； k、 ck基底下一倍短邊寬深度內土的內摩擦角、粘聚力(UU)和重度的標準值，地下水位以下土的重度取有效重度； r基底面以下土的重度，地下水位以下取有效重度； rm基底以上土的加權平均重度，地下水位以下取有效重度。承載力因素Mr、Mq、Mck（度）MrMqMck（度）MrMqMc024681012141618200.000.030.060.100.140.180.230.290.360.430.511.00

10、1.121.251.391.551.731.942.172.432.723.063.143.323.513.713.934.174.424.695.005.315.66222426283032343638400.610.80(0.7)1.10 (0.8)1.40 (1.0)1.90 (1.2)2.60 (1.4)3.40 (1.6)4.20 (1.8)5.00 (2.1)5.80 (2.5)3.443.874.374.935.596.357.218.259.4410.846.046.456.907.407.958.559.229.9710.8011.73注：k基底下一倍短邊寬深度內土的內摩擦角

11、標準值。承載力系數(shù)NB、Nh、NcNBNhNc0481216202428323640 0.000.060.140.230.360.510.801.402.504.207.201.001.251.551.942.433.063.874.936.358.2510.84 4.104.555.115.756.507.258.759.9011.1013.0015.20 粉土承載力基本值(kPa)第一指標：孔隙比e第二指標：含水量 w (%)101520253035400.50.60.70.80.91.0410310250200160130390300240190150125(365)2802251801

12、45120(270)215170140115(205)(165)130110(125)105(100)注：1.括號內數(shù)字僅供內插值用； 2.第二指標的折算系數(shù)為0； 3.在湖、塘、溝、谷與河漫灘地段新近沉積的粉土，其工程性質一般較差，應根據當?shù)貙嵺`經驗取值。粘性土承載力基本值(kPa)第一指標：孔隙比e第二指標：液性指數(shù) IL00.250.500.751.001.200.50.60.70.80.91.01.1475400325275230200430360295240210180160390325265220190160135(360)295240200170135115(265)210170

13、135115105170135105注：1.括號內數(shù)字僅供內插值用； 2.第二指標的折算系數(shù)為0.1； 3.在湖、塘、溝、谷與河漫灘地段新近沉積的粘性土，其工程性能一般較差；第四紀晚更新世(Q3)及其以前沉積的老粘性土，其工程性能通常較好。這些土均應根據當?shù)貙嵺`經驗取值。沿海地區(qū)淤泥和淤泥質土承載力基本值(kPa)天然含水量w(%)36404550556575f0(kPa)100908070605040注：1.本表僅適用于定義范圍內的紅粘土； 2.第二指標的折算系數(shù)為0.4。注：對于內陸淤泥和淤泥質土，可參考使用。紅粘土承載力基本值(kPa)土的名稱第二指標：液塑比Ir=第二指標：含水比 aw

14、=0.50.60.70.80.91.0紅粘土1.73802702101801501402.3280200160130110100次生紅粘土250190150130110100素填土承載力基本值(kPa)壓縮模量E s1-2(MPa)75432f0(kPa)1601351158565注：1.本表僅適用于堆填時間超過十年的粘性土，以及超過五年的粉土； 2.壓實填土的地基承載力，可按規(guī)范第6.3.2條采用；3. E s1-2為與壓縮系數(shù)a1-2相應的壓縮模量。砂類土承載力標準值(kPa)土類 N 10153050中砂、粗砂粉砂、細砂180140250180340250500340注：本表僅適用于粘性

15、土和粉土組成的素填土。粘性土承載力標準值(kPa)N 357911131517192123fk(kPa)105145190235280325370430515600680粘性土承載力標準值(kPa)N10 15202530fk(kPa)105145190230砂類土承載力標準值(kPa)N10 10203040fk(kPa)85115135160地基承載力標準值fk(kPa) (相當于特征值fak ) ：承載力標準值：式中：回歸修正系數(shù):變異系數(shù):平均值:標準差:地基承載力設計值fd(kPa)(相當于修正后的fa )： 規(guī)范表格都是針對基礎寬度b3m，埋置深度d0.5m的情況作出，設計時應換算

16、為地基承載力設計值fd 。當基礎寬度大于3m或埋置深度大于0.5m時,當計算所得設計值fd0.50, 查表2-4得=23, tan=0.424基底處的平均壓力p和土的自重應力czz +cz =34+70=104 kPa (2.53.0的縱墻正向相對撓曲（彎曲段的矢高與其長度之比）的允許值（約0.00050.0007)比反向撓曲大。即縱墻抵抗正向撓曲的能力比抵抗反向撓曲的能力大。一般砌體承重結構房屋的長高比不大，以局部出現(xiàn)斜裂縫為主，以局部傾斜作為地基的主要變形特征。（表）對框架結構：主要因柱基的不均勻沉降是構件受剪扭曲而損壞。通常要求相鄰柱基的沉降差0.002l(l為柱間距)與剛性結構有關的地

17、基變形特征:主要變形特征：整體傾斜影響因素:地基不均勻,荷載不均勻,相鄰建筑物的影響允許值的確定: 人們視覺的敏銳程度(1/250)； 結構損壞 (1/150)；傾斜允許值隨建筑物高度增加而遞減。地基基礎規(guī)范規(guī)定:基礎傾斜引起矩形基底邊緣壓力增量p不得超過平均壓力p的1/40作為允許傾斜值的控制標準。即 p =pmax-p=p6e/bp/40若假設上部結構重心位于建筑物高度Hg的一半(即Hg/2)處，則允許偏心距e=Hg/2,代入上式得要求驗算地基特征變形的建筑物范圍:地基基礎規(guī)范根據地基復雜程度、建筑物規(guī)模和功能特征以及由于地基問題可能造成建筑物破壞或影響正常使用的程度，將地基基礎設計分為三

18、個設計等級。根據建筑物的地基基礎設計等級及長期荷載作用下地基變形對上部結構的影響程度，對地基變形作出具體規(guī)定： 設計等級為甲級、乙級的建筑物，均應按地基變形設計；(2)表3.0.2所列范圍內的設計等級為丙極的建筑物可不作變形驗算，如有下列情況之一時，仍應作變形驗算：要求驗算地基特征變形的建筑物范圍: 地基承載力特征值小于130kPa，且體型復雜的建筑； 在基礎上及其附近有地面堆載或相鄰基礎荷載差異較大，可能引起地基產生過大的不均勻沉降時； 軟弱地基上的建筑物存在偏心荷載時； 相鄰建筑距離過近，可能發(fā)生傾斜時； 地基內有厚度較大或厚薄不均的填土，其自重固結未完成時。表3.0.2 可不作地基變形計

19、算設計等級為丙級的建筑范圍地基主要受力層情況地基承載力特征值fak(kPa)60 fak 8080 fak 100100 fak 130130 fak 160160 fak 200200 fak 300各土層坡度（%）5510101010建筑類型砌體承重結構、框架結構（層數(shù)）555667單層排架結構(6m柱距)單跨吊車額定起重量(t)510101515202030305050100廠房跨度(m)121824303030多跨吊車額定起重量(t)355101015152020303075廠房跨度(m)121824303030煙囪高度(m)30405075100水塔高度(m)1520303030容積

20、(m3)50501001002002003003005005001000表3.0.2 可不作地基變形計算設計等級為丙級的建筑范圍表注：1. 地基主要受力層系指條形基礎底面下深度為3b(b為基礎底面寬度)，獨立基礎下為1.5b，且厚度均不小于5m的范(二層以下一般的民用建筑除外)； 2. 地基主要受力層中如有承載力特征值小于130kPa的土層時，表中砌體承重置結構的設計，應符合地基基礎規(guī)范第七章的有關要求；3. 表中砌體承重結構和框架結構均指民用建筑，對于工業(yè)建筑可按廠房高度、荷載情況折合成與其相當?shù)拿裼媒ㄖ訑?shù)；4. 表中吊車額定起量量、煙囪高度和水塔容積的數(shù)值系指最大值。地基變形計算應符合如

21、下規(guī)定：由于建筑地基不均勻、荷載差異很大、體型復雜等因素引起的地基變形，對于砌體承重結構應由局部傾斜控制；對于框架結構和單層排架結構應由相鄰柱基的沉降差控制；對于多層或高層建筑和高聳結構應由傾斜值控制；在必要情況下，需要分別預估建筑物在施工期間和使用期間的地基變形值，以便預留建筑物有關部分之間的凈空，考慮連接方法和施工順序。此時一般建筑物在施工期間完成的沉降量，對于砂土可認為其最終沉降量已完成80%以上；對于低壓縮性粘性土可認為已完成最終沉降量的5080%，對于中壓縮性粘性土可認為已完成2050%，對于高壓縮性粘性土可認為已完成520%。按允許沉降量調整基礎底面尺寸：基本概念：沉降量：對于p0

22、一定，荷載不同的基礎，荷載愈大，則尺寸愈大，即b大，則s大。如果荷載一定，則b越大，p0越小，s越小。即： s可以通過調整尺寸來調整式中：、E0地基泊松比和變形模量； p0基底平均附加壓力； b 矩形基礎的寬度或圓形基礎的直徑； 沉降影響系數(shù)，按基礎剛度、底面形狀 及計算點位置而定。以迭代法調整基底尺寸：三個前提條件：高壓縮性地基；考慮相鄰基礎的影響假設地基具有線性變形性質而可用疊加原理。即：不同尺寸的相鄰基礎j，k（如圖），引入沉降影響系數(shù)，基礎的沉降可分別表達為： sj=jjFj+jkFk ； sk=kkFk+kjFj 則兩基礎的沉降差可表達為： kj =（kkjk）Fk（jjkj）Fjj

23、k表示k 基礎承受單位荷載在j 基礎中心處引起的沉降。迭代法分三步進行：第一步：用允許沉降量計算基底壓力p,由上式有第二步:計算近似解第三步:比較Ak與Ak若滿足精度取Ak作為最終結果，若不滿足，以Ak為Ak代入第一步再次迭代。對柱網下，驗算沉降差與柱距之比最大的一對。沉降影響系數(shù):沉降量:可以表示為:例題7:不同尺寸的相鄰基礎j、k如圖所示： 兩基礎中心距離為4m，F(xiàn)j=390kN，F(xiàn)k=745kN，按相同的承載力設計值f確定的兩基礎底面面積分別為Aj=2.01.5=3m2，Ak=3.0 2.0=6m2 已經求得各沉降影響系數(shù)值如下： jj=0.4100mm/kN， jk=0.0305mm/

24、kN， kk=0.3117mm/kN， kj=0.0207mm/kN， 試分別按下列條件調整基底尺寸：(采用第一次迭代近似值) sk*=sj*200mm； sk*sj*20mm； sk*=sj*160mm；解先計算調整前的沉降量和沉降差：按 條件（1）調整：因sj=183mmsj*=200mm,故只能擴大Ak。令=0，可得調整后的基底附加壓力Ak應增大為解按 條件（2）調整：欲使沉降差減小到=20mm，則pk*應為故：按 條件(3)調整:因兩基礎的沉降量都大于160mm,故須同時減少它們的基底附加壓力,據題意有:即：1.8702pk*+0.0621pj*=1.230pj*+0.183 pk*=160解之,得 pj*=117.94kPa, pk*=8