第六章淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)課件

第六章淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)6.1概述6.2淺基礎(chǔ)類型6.3基礎(chǔ)埋置深度的選擇6.4基礎(chǔ)底面尺寸的確定6.5墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)6.6減輕建筑物不均勻沉降的措施6.1概述

地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)必須根據(jù)建筑物的用途和安全等級(jí)、平面布置和上部結(jié)構(gòu)類型，充分考慮建筑場(chǎng)地和地基巖土條件，結(jié)合施工條件以及工期、造價(jià)等各方面要求，合理選擇地基基礎(chǔ)方案，因地制宜、精心設(shè)計(jì)，以保證建筑物的安全和正常使用。一、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本原則1.防止地基土發(fā)生剪切破壞和喪失穩(wěn)定性，應(yīng)具有足夠的安全度；2.控制地基的變形量，使之不超過建筑物的地基特征變形允許值；3.基礎(chǔ)本身應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐久性。6.1概述樁基礎(chǔ)：在地基中打樁，把建筑物支撐在樁臺(tái)上，建筑物的荷載由樁傳到地基深處較為堅(jiān)實(shí)的土層。這種基礎(chǔ)叫做樁基礎(chǔ)。深基礎(chǔ)：把基礎(chǔ)做在地基深處承載力較高的土層上。埋置深度大于5m或大于基礎(chǔ)寬度。在計(jì)算基礎(chǔ)時(shí)應(yīng)該考慮基礎(chǔ)側(cè)壁摩擦力的影響。這類基礎(chǔ)叫做深基礎(chǔ)。淺基礎(chǔ)：做在天然地基上，埋置深度小于5米的一般基礎(chǔ)（柱基或墻基）以及埋置深度雖超過5米，但小于基礎(chǔ)寬度的大尺寸基礎(chǔ)（如箱形基礎(chǔ)）。二、地基與基礎(chǔ)相關(guān)內(nèi)容天然地基：天然土層，不做人工處理。埋深小于5m的柱基或墻基；埋深大于5m，但小于基礎(chǔ)寬度的筏基、箱基；不考慮基礎(chǔ)側(cè)面摩擦力；淺基礎(chǔ)：5軟土人工地基：經(jīng)過人工處理，加固上部土層，提高承載力。6深基礎(chǔ)：將上部結(jié)構(gòu)荷載傳遞到埋深較大的堅(jiān)硬土層。大直徑鉆孔樁部分風(fēng)化及不風(fēng)化泥巖7三、地基基礎(chǔ)方案1.天然地基上的淺基礎(chǔ)；2.人工地基上的淺基礎(chǔ)；3.天然地基上的深基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)。6.1概述四、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本規(guī)定《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007—2002）將地基基礎(chǔ)分為三個(gè)設(shè)計(jì)等級(jí)：9（一）、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)建筑與地基類型甲級(jí)重要的工業(yè)與民用建筑；30層以上的高層建筑；體型復(fù)雜，層數(shù)相差超過10層的高低層連成一體建筑物；大面積的多層地下建筑物(地下車庫、商場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等)；對(duì)地基變形有特殊要求的建筑物；復(fù)雜地質(zhì)條件下的坡上建筑物(包括高邊坡)；對(duì)原有工程影響較大的新建筑物；場(chǎng)地和地基條件復(fù)雜的一般建筑物；位于復(fù)雜地質(zhì)條件及軟土地區(qū)的2層及2層以上地下室的基坑工程。乙級(jí)除甲級(jí)、丙級(jí)以外的工業(yè)與民用建筑物。丙級(jí)場(chǎng)地和地質(zhì)條件簡單、荷載分布均勻的7層及7層以下民用建筑及一般工業(yè)建筑物；次要的輕型建筑物。表：地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)10（二）、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的一般要求①所有建筑物的地基計(jì)算均應(yīng)滿足承載力計(jì)算的規(guī)定；②甲級(jí)、乙級(jí)建筑物均應(yīng)按地基變形設(shè)計(jì)；部分丙級(jí)建筑物，仍應(yīng)作變形驗(yàn)算；11③對(duì)基坑工程、經(jīng)常承受水平荷載作用的高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)和擋土墻等，以及建造在斜坡上或邊坡附近的建筑物和構(gòu)筑物，應(yīng)進(jìn)行其穩(wěn)定驗(yàn)算；

④

當(dāng)?shù)叵滤癫剌^淺，建筑地下室或地下構(gòu)筑物存在地下室上浮問題時(shí)，應(yīng)進(jìn)行抗浮驗(yàn)算。12承載能力極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或鏈接因超過材料強(qiáng)度而破壞，或因過度變形而不適于繼續(xù)承載；整個(gè)結(jié)構(gòu)或其一部分作為剛體失去平衡；結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系；結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)因局部破壞而發(fā)生連續(xù)倒塌；地基喪失承載力而破壞；結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的疲勞破壞。五、極限狀態(tài)設(shè)計(jì)原則《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50153-200813正常使用極限狀態(tài)影響正常使用或外觀的變形；影響正常使用或耐久性能的局部損壞；影響正常使用的振動(dòng)；影響正常使用的其他特定狀態(tài)。14滿足如下要求：1、承載力2、變形3、穩(wěn)定4、基礎(chǔ)本身（強(qiáng)度、剛度、耐久性、抗裂······）設(shè)計(jì)基本原則六、淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟1.了解擬建場(chǎng)地工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，合理選擇基礎(chǔ)類型、平面布置及埋深；2.按地基承載力確定基礎(chǔ)底面尺寸；3.進(jìn)行必要的地基穩(wěn)定性和變形驗(yàn)算；4.基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析和截面設(shè)計(jì)，并繪制施工圖。6.1概述

6.2淺基礎(chǔ)的類型可按照基礎(chǔ)材料、構(gòu)造類型、受力特點(diǎn)分類。一、按材料分：1、磚基礎(chǔ)：大放角基礎(chǔ)。兩皮一收或兩皮一收與一皮一收相間。2、毛石基礎(chǔ)：毛石：未經(jīng)加工整平的石料。3、灰土基礎(chǔ)：依體積比分為3：7灰土、2：8灰土，

8.2淺基礎(chǔ)的類型優(yōu)點(diǎn)：施工簡便，造價(jià)便宜，可節(jié)約水泥、磚石材料。缺點(diǎn)：在水中硬化慢，早期強(qiáng)度低，抗水性差，抗凍性差。一般只用于冰凍線以下，地下水位以上。4、灰漿碎磚三合土基礎(chǔ)。石灰、砂、骨料體積比為1：2：4~1：3：6。5、混凝土和毛石混凝土基礎(chǔ)。6、鋼筋混凝土基礎(chǔ)。

8.2淺基礎(chǔ)的類型二、按受力性能分：1、剛性基礎(chǔ)：指受壓極限強(qiáng)度較大，而受彎、受拉極限強(qiáng)度較小的材料所建造的基礎(chǔ)。2、柔性基礎(chǔ)：指鋼筋混凝土基礎(chǔ)。利用其抗彎、抗拉性能。不受臺(tái)階寬高比限制，可寬基淺埋。墻下條形柱下條形十字交叉獨(dú)立基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)筏板基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ)按基礎(chǔ)構(gòu)造分類20三、按構(gòu)造類型分：

8.2淺基礎(chǔ)的類型擴(kuò)展基礎(chǔ)：配筋或不配筋的墻下條形基礎(chǔ)和單獨(dú)柱基礎(chǔ)。（一）無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)（剛性基礎(chǔ)）1、材料：磚、毛石、灰土或三合土。2、構(gòu)造要求（保證抗拉、剪強(qiáng)度）

8.2淺基礎(chǔ)的類型（二）鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)1、特點(diǎn)：抗彎、剪性能好。2、形式：墻下和柱下鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)。1無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)(剛性基礎(chǔ))材料：磚、石、灰土、素混凝土磚基礎(chǔ)毛石基礎(chǔ)柱下混凝土基礎(chǔ)墻下毛石混凝土基礎(chǔ)適用于：6層和6層以下的（三合土基礎(chǔ)不超過4層）一般民用建筑和墻承重的廠房。23材料特點(diǎn)：具有較好的抗壓性能抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度很低

無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)的受力示意圖24材料：鋼筋混凝土FFF錐形階梯形杯形分類：柱下鋼筋砼獨(dú)立基礎(chǔ)墻下鋼筋砼條形基礎(chǔ)2

擴(kuò)展基礎(chǔ)(柔性基礎(chǔ))25

單獨(dú)基礎(chǔ)是立柱式橋墩和房屋建筑常用的基礎(chǔ)形式之一。3獨(dú)立基礎(chǔ)26階梯形27錐形28

聯(lián)合基礎(chǔ)：當(dāng)為了滿足地基土的強(qiáng)度要求，必須擴(kuò)大基礎(chǔ)平面尺寸，與相鄰的單個(gè)基礎(chǔ)在平面上相接甚至重疊時(shí)，則可將它們連在一起成為聯(lián)合基礎(chǔ)。獨(dú)立基礎(chǔ)聯(lián)合基礎(chǔ)4柱下條形基礎(chǔ)29

條形基礎(chǔ)：分為墻下和柱下條形基礎(chǔ)，墻下條形基礎(chǔ)是擋土墻下或涵洞下常用的基礎(chǔ)形式。墻下條形基礎(chǔ)柱下條形基礎(chǔ)30

十字交叉基礎(chǔ)：如地基土很軟，基礎(chǔ)在寬度方向需進(jìn)一步擴(kuò)大面積，同時(shí)又要求基礎(chǔ)具有空間的剛度來調(diào)整不均勻沉降時(shí)，可在柱下縱、橫兩個(gè)方向均設(shè)置條形基礎(chǔ)，成為十字交叉基礎(chǔ)。這是房屋建筑常用的基礎(chǔ)形式。31筏形基礎(chǔ)：當(dāng)荷載較大，地基土質(zhì)軟弱又不均勻時(shí)，可采用筏板式鋼筋混凝土基礎(chǔ)，這樣既擴(kuò)大了基底面積又增加了基礎(chǔ)的整體性，并避免建筑物局部發(fā)生不均勻沉降。筏板基礎(chǔ)在構(gòu)造上類似于倒置的鋼筋混凝土樓蓋，它可以分為平板式和梁板式。5筏型基礎(chǔ)32

33箱形基礎(chǔ)：為增大基礎(chǔ)剛度，可將基礎(chǔ)做成由鋼筋混凝土頂板、底板及縱橫隔墻組成的箱形基礎(chǔ)。6箱型基礎(chǔ)34

6.3基礎(chǔ)埋置深度的選擇一、概念：1、基礎(chǔ)埋置深度：是指基礎(chǔ)底面至地面（一般指室外設(shè)計(jì)地面）的距離。2、基礎(chǔ)埋深選擇的意義：影響：建筑物的安全和正常使用；基礎(chǔ)施工技術(shù)措施；施工工期；工程造價(jià)。3、基礎(chǔ)埋深選擇的原則：在保證建筑物安全、穩(wěn)定、耐久使用的前提下，應(yīng)盡量淺埋，以便節(jié)省投資，方便施工。除基巖外，一般不宜小于0.5米。另外，基礎(chǔ)頂面應(yīng)底于設(shè)計(jì)外地面100mm以上，以避免基礎(chǔ)外露。

6.3基礎(chǔ)埋置深度的選擇二、影響基礎(chǔ)埋深的因素：1、建筑物類型及基礎(chǔ)構(gòu)造：A、類型主要指高層與非高層之分。B、基礎(chǔ)構(gòu)造，針對(duì)基礎(chǔ)類別、用途等。2、基礎(chǔ)上荷載大小及性質(zhì)：A、荷載大小與地基承載力間的關(guān)系導(dǎo)致持力層選擇發(fā)生變化。B、建筑物類型不同，其所受荷載性質(zhì)發(fā)生變化，從而對(duì)基礎(chǔ)埋深產(chǎn)生影響。高層建筑：水平力作用；輸電塔：上拔力作用；磚窯：高溫作用；冷庫：低溫作用；受動(dòng)力荷載基礎(chǔ)：對(duì)持力層土要求，不宜為飽和疏松的粉細(xì)砂（振動(dòng)液化）。

6.3基礎(chǔ)埋置深度的選擇3、工程地質(zhì)條件A、工程地質(zhì)條件不同，基礎(chǔ)的埋深有較大差別，要合理選擇持力層以保證建筑物的安全和經(jīng)濟(jì)性。B、土層不均勻時(shí)可分段采用不同埋深。4、水文地質(zhì)條件1、盡量將基礎(chǔ)置于地下水位以上。2、防止流砂；3、防止地基因挖土減壓而隆起開裂；

6.3基礎(chǔ)埋置深度的選擇5、地基土凍脹和融陷條件對(duì)于埋置于可凍脹土中的基礎(chǔ)，其最小埋深應(yīng)由下式確定：—標(biāo)準(zhǔn)凍深；—對(duì)凍深的影響系數(shù),土的凍脹性，類別，環(huán)境—基底下允許殘留凍土層的厚度。

6.3基礎(chǔ)埋置深度的選擇(GBJ7-89）

6.3基礎(chǔ)埋置深度的選擇=zdz0.yzs.yzw.yze—標(biāo)準(zhǔn)凍深；系采用在地表平坦、裸露、城市之外的空曠場(chǎng)地中不少于10年實(shí)測(cè)最大凍深的平均值。當(dāng)無實(shí)測(cè)資料時(shí)，按規(guī)范附錄F采用?！恋念悇e對(duì)凍深的影響系數(shù)?！恋膬雒浶詫?duì)凍深的影響系數(shù)?！h(huán)境對(duì)凍深的影響系數(shù)。z0yzsyzwyze6、場(chǎng)地環(huán)境條件

最小埋深不小于0.5米，且不超過相鄰建筑基礎(chǔ)的底面，否則，與相鄰基礎(chǔ)的凈距應(yīng)大于該相鄰基礎(chǔ)底面高差的1~2倍。

6.4基礎(chǔ)底面尺寸的確定一、按地基持力層的承載力計(jì)算基底尺寸

設(shè)計(jì)時(shí)，先選定埋深d并初步選擇基底尺寸，求得持力層承載力設(shè)計(jì)值fa

，在按下列條件驗(yàn)算并調(diào)整尺寸直至滿足設(shè)計(jì)要求。Pk≤fa1、對(duì)于中心受壓基礎(chǔ)：Pk——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，基礎(chǔ)底面處的平均壓力值。fa——修正后的地基承載力特征值。6.4基礎(chǔ)底面尺寸的確定dfaFkAGg-》dfaFkbGg-（矩形）（條形）Fk——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向力值。Gk——基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上的土重。AGkFkpk+=A——基礎(chǔ)底面面積?！纷⒁猓篸為基礎(chǔ)平均埋深。算法：涉及到fa的寬度修正。1、先假定B≤3m，不做寬度修正。2、如果B>3m，則再考慮寬度修正。2、對(duì)于偏心受壓基礎(chǔ)：同時(shí)滿足：

6.4基礎(chǔ)底面尺寸的確定Pk≤faMk——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，作用于基礎(chǔ)底面的力矩值。由上式得：afW2.1MK《+kpmax=AGkFk+即：

6.4基礎(chǔ)底面尺寸的確定kpmax=3laGk)2(Fk+算法：1、按中心受壓計(jì)算，求出A0。2、令A(yù)=（1.1~1.4）A0。3、驗(yàn)證Pkmax≤1.2fa

6.4基礎(chǔ)底面尺寸的確定作業(yè)：某磚混房屋外縱墻，中心受壓，室內(nèi)外高差0.3m，作用在室內(nèi)地平處的豎向荷載值為Fk=120kN/m,由天然地面起算的基礎(chǔ)埋深為0.7m，采用灰土基礎(chǔ)，Mu10磚，M7.5水泥砂漿，地基承載力特征值fa=110kpa,ηb=0.3,ηd=1.6。試確定基礎(chǔ)寬度，并進(jìn)行剖面設(shè)計(jì)。

8.5基礎(chǔ)底面尺寸的確定

8.5基礎(chǔ)底面尺寸的確定

8.5基礎(chǔ)底面尺寸的確定

8.5基礎(chǔ)底面尺寸的確定

8.5基礎(chǔ)底面尺寸的確定

8.5基礎(chǔ)底面尺寸的確定

地基特征變形驗(yàn)算和基礎(chǔ)底面尺寸調(diào)整一、地基特征變形驗(yàn)算（一）地基變形特征1、沉降量：基礎(chǔ)某點(diǎn)的沉降值；2、沉降差：基礎(chǔ)兩點(diǎn)或相鄰柱基中點(diǎn)的沉降量之差；3、傾斜：基礎(chǔ)傾斜方向兩端點(diǎn)的沉降差與其距離的比值；4、局部傾斜：砌體結(jié)構(gòu)沿縱向6~10m內(nèi)基礎(chǔ)兩點(diǎn)的沉降差與其距離的比值。（二）地基變形的控制1、磚混結(jié)構(gòu)：應(yīng)控制局部傾斜值小于0.002~0.003；2、排架結(jié)構(gòu)：應(yīng)控制柱基的沉降量和沉降差；3、框架結(jié)構(gòu)：應(yīng)控制相鄰柱基的沉降差；4、多高層建筑：應(yīng)控制傾斜值；5、高聳結(jié)構(gòu)物：應(yīng)控制傾斜和沉降量；

地基特征變形驗(yàn)算和基礎(chǔ)底面尺寸調(diào)整（三）地基變形驗(yàn)算范圍

凡屬下列情況之一者，尚需驗(yàn)算地基特征變形是否超過允許值：（1）安全等級(jí)為一級(jí)的建筑物；（2）表3.0.2所列范圍以外的二級(jí)建筑物；（3）表3.0.2所列范圍以內(nèi)有下列情況的二級(jí)建筑物：1）地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值小于130，且體型復(fù)雜的建筑；2）附近有地面堆載或相鄰基礎(chǔ)荷載差異較大；3）軟弱地基上的相鄰建筑距離過近，可能發(fā)生傾斜時(shí)；4）地基內(nèi)有厚度較大或厚薄不均的填土，其自重固結(jié)未完成時(shí)；

地基特征變形驗(yàn)算和基礎(chǔ)底面尺寸調(diào)整二、按允許沉降調(diào)整基礎(chǔ)底面尺寸（一）基本概念均質(zhì)地基上矩形基礎(chǔ)的沉降量：基底平均附加壓力：得：（6-30a）（6-30b）

地基特征變形驗(yàn)算和基礎(chǔ)底面尺寸調(diào)整

假設(shè)對(duì)建筑物下荷載不同的柱基礎(chǔ)群，按一個(gè)統(tǒng)一的承載力設(shè)計(jì)值f來確定所有基礎(chǔ)的基底尺寸，則各基礎(chǔ)的基底附加壓力均為：設(shè)：不變，為常數(shù)，由式（6-30a）看出，基礎(chǔ)底面尺寸越大，其沉降量也越大。所以，從減少沉降差的角度看，單純按承載力確定基礎(chǔ)底面尺寸的設(shè)計(jì)方法就未必合理了，在一定條件下調(diào)整基底尺寸有其必要性。

地基特征變形驗(yàn)算和基礎(chǔ)底面尺寸調(diào)整

就一個(gè)柱基而言，其荷載F不變。從式（6-30b）看，增大底面尺寸反而可以減少沉降量，按照這一概念，對(duì)于承受一定柱荷載的基礎(chǔ)，可以通過改變底面尺寸來改變沉降量的目的。這就提供了調(diào)整不同柱基間的沉降差的可能性。（二）以迭代法調(diào)整基礎(chǔ)底面尺寸設(shè)有兩基礎(chǔ)j、k分別受中心荷載作用：jk

地基特征變形驗(yàn)算和基礎(chǔ)底面尺寸調(diào)整表示k基礎(chǔ)承受單位荷載時(shí)，在j基礎(chǔ)中心引起的沉降。沉降量表達(dá)式：jk設(shè)k基礎(chǔ)的沉降較大，K、j兩基礎(chǔ)的沉降差為：

地基特征變形驗(yàn)算和基礎(chǔ)底面尺寸調(diào)整如且按相同f的值選定了和則只能將增大為，使的。此時(shí)，k基礎(chǔ)基底附加壓力減小為，與底面尺寸有關(guān)的沉降影響系數(shù)相應(yīng)地改變?yōu)橛纱说茫河捎诰鶠槲粗獢?shù)，故無法直接求得，采用迭代法才能求得，步驟如下：

地基特征變形驗(yàn)算和基礎(chǔ)底面尺寸調(diào)整（1）由上式得：（第一次迭代）（2）計(jì)算近似解（3）由代入上式計(jì)算（4）如前后兩次計(jì)算結(jié)果滿足下列條件：以作為最終結(jié)果

地基特征變形驗(yàn)算和基礎(chǔ)底面尺寸調(diào)整8.6墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一、構(gòu)造要求：二、底板厚度和配筋計(jì)算：（一）中心受壓：h0—基礎(chǔ)底板有效厚度。設(shè)墊層時(shí)，h0=h-40-0.5φ，不設(shè)墊層時(shí)，h0=h-70-0.5φ1、底板厚度：按剪壓破壞考慮。

V≤0.07fch0,即h0≥v/0.07fcfc—混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。2、底板配筋：

As=M/(0.9fyh0)8.6墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（一）偏心受壓：凈反力偏心距：en0=M/F（≤b/6）Pnmax=F/b×(1+6en0/b)Pnmin=F/b×(1-6en0/b)Pnmin=F/b×(1-6en0/b)支座1-1處：Pn1=Pnmin+(b+a)/2b×(Pnmax-Pnmin)求解M，V時(shí)，可令Pn=0.5(Pnmax+Pn1)8.7減輕建筑物不均勻沉降的措施一、不均勻沉降的危害1、墻體裂縫；2、梁板拉裂；3、構(gòu)配件損壞；4、影響正常使用。二、防止的方法1、采用筏基