基础工程-第2章课后习题答案.pdf

1、天然地基上的基础设计必须满足是么基本要求？ 答：答：强度要求、变形要求、稳定性要求及上部结构其它要求。 具体为： 通过基础作用在地基上的压力不能超过地基承载力， 以防止地基发生强度破 坏； 保证地基及基础的变形值不超过建筑物的允许值， 以免影响建筑物的正常使 用； 地基及基础整体稳定性应有足够保证； 基础本身强度、刚度、耐久性等应满足上部结构的要求。 2、简述天然地基上浅基础设计的内容和步骤。 答：答： （1）仔细研究并充分掌握拟建场区的工程地质条件和地质勘查资料，结 合上部结构相关设计资料，在充分了解当地建筑经验、施工条件、先进技术的推 广应用等有关情况的基础上，选择合适的基础材料、类型和平面布置方案； （2）选择地基承载力和确定基础埋置深度； （3）确定持力层的地基承载力； （4）根据地基承载力，初步确定基础底面尺寸，若存在软弱下卧层，尚应验算 软弱下卧层的承载力； （5）进行必要的地基变形和稳定性验算； （6）对需要抗震验算的建筑物，应进行地基基础的抗震验算； （7）进行基础结构设计并满足相关构造要求，以保证基础具有足够的强度、刚 度和耐久性； （8）绘制基础施工图，并付必要的技术说明。 3、确定基础埋深需考虑哪些因素？ 答：答： （1） 建筑物的用途， 有无地下室、 设备基础和地下设施， 基础的形式和构造； （2）作用在地基上荷载的大小和性质； （3）工程地质和水文条件； （4）相邻建筑物的基础埋深； （5）地基土冻胀和融陷的影响。 4、确定基础承载力的常用方法有哪几种？ 答：答： （1）按载荷试验确定； （2）按规范法确定； (3)按土的抗剪强度指标，用理论公式确定。 5、基础底面尺寸如何确定？为何要进行软弱下卧层承载力验算？ 答：答： （1）按地基持力层承载力计算基础底面尺寸。 （2）地基软弱下卧层承载力验算； （3）按允许沉降差调整基础底面尺寸； （4）地基变形计算； （5）地基稳定性验算。 6、为什么地基承载力特征值必须根据基础的实际宽度和埋深进行修正？ 答：答：宽度修正：实际工程中基础宽度和承压板宽度是不同的，而基础宽度越大， 则地基的承载力也越大，故须对实验结果经行宽度修正。 深度修正：实验室承压板并没有埋深，而实际工程中基础埋深越大，地基承载力 就越大，故须对实验结果进行深度修正。 7、在什么情况下，可不进行地基变形的验算？ 答：答：建筑物等级为甲级、乙级时必须进行地基变形验算。丙级建筑物当满足 以下条件之一时，也应进行地基变形验算： (1)地基承载力特征值小于 130kPa，且体型复杂的建筑； (2)在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，可能引起地基 产生过大的不均匀沉降时； (3)软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时； (4)相邻建筑距离近，可能发生倾斜时； (5)地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成时。除此之外的 其他丙级建筑物则不需要进行地基变形验算。 8、建筑地基主要变形有那些？不同结构基础分别对应何种地基变性特征？ 答：答：沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。 不同结构基础分别对应的地基变性特征： 对于砌体承重结构应由局部倾斜值 控制；对于框架结构和单层排架结构应由相邻基础的沉降差控制；对于多层或高 层建筑和高耸结构应由倾斜值控制；必要时尚应控制平均沉降量。 9、如何设计刚性基础？ 答：答： （1）根据就地取材原则，考虑上部结构荷载和地基条件，确定基础形式 与埋深； （2）根据持力层承载力计算基础底面积并确定其形状； （3）根据允许高宽比设计剖面形状及尺寸； （4）验算基础顶面及两种材料接触面的抗压强度； （5）验算软弱下卧层； （6）进行地基变形验算； （7）绘制基础施工图。 10、什么是扩展基础？扩展基础的设计应符合哪些规定？ 答：答：为扩散上部结构传来的荷载，使作用在基底的压应力满足地基承载力 的设计要求，且基础的内部的应力满足材料强度的设计要求，通过向侧边扩展一 定底面积的基础称为扩展基础。 （1）锥形基础的边缘高度不宜小于 200 毫米，且两个方向的坡度不宜大于 1:3；阶梯形基础的每阶高度，宜为 300500 毫米。 （2）垫层的厚度不宜小于 70 毫米，垫层混凝土强度等级不宜低于 C10； （3）扩展基础受力钢筋最小配筋率不应小于 0.15%，底板受力钢筋的最小 直径不应小于 10 毫米，间距不应大于 200 毫米，也不应小于 100 毫米。墙下钢 筋混凝土条形基础纵向分布钢筋的直径不应小于8毫米； 间距不应大于300毫米； 每延米分布钢筋的面积不应小于受力钢筋的 15%。 当有垫层时钢筋保护层的厚度 不应小于 40 毫米；无垫层时不应小于 70 毫米。 （4）混凝土强度等级不应低于 C20。 （5） 当柱下钢筋混凝土独立基础的边长和墙下钢筋混凝土条形基础的宽度 大于或等于 2.5 米时，底板受力钢筋的长度可取边长或宽度的 0.9 倍，并宜交错 布置。 （6）钢筋混凝土条形基础底板在 T 形及十字形交接处，底板横向受力钢 筋仅沿一个主要受力方向通长布置， 另一方向的横向受力钢筋可布置到主要受力 方向底板宽度 1/4 处，在拐角处底板横向受力钢筋应沿两个方向布置。 11、柱下条形基础的计算应符合哪些规定？ 答：答： （1）在比较均匀的地基上，上部结构刚度较好，荷载分布较均匀，且条 形基础梁的高度不小于 1/6 柱距时，地基反力可按直线分布，条形基础梁的内力 可按连续梁计算，此时边跨跨中弯矩第一内支座的弯矩宜乘以 1.2 的系数； （2）当不满足第一款时，宜按弹性地基梁计算； （3）对交叉条形基础，交点上的柱荷载可按静力平衡条件及变形协调条件进行 分配，其内力可按上述规定，分别进行计算； （4）应验算柱边缘处基础梁的受剪承载力； （5）当存在扭矩时，尚应作抗拒计算； （6）当条形基础的混凝土强度等级小于柱的混凝土强度等级时，应验算柱下条 形基础梁顶面的局部受压承载力。 12、什么是文克勒地基模型？ 答：答：文克勒地基模型假定地基是由许多独立且互不影响的弹簧组成，即地基 上任一点的压力强度或反力仅与该点的地基变形或基础沉降成正比，即 p=ky。 13.无限长梁、半无限长梁及有限长梁的概念和它们之间的区别是什么？ 答：答： 无限长梁 （柔性梁） ： 梁全长L2/， 集中荷载位置x距梁两端均为x/; 半无限长梁（柔性梁） ：梁全长 L/,集中荷载位置 x仅距梁一端为 x/; 有限长梁（半钢半柔性梁） ：梁全长 /4L/ 集中荷载位置（距梁端为 x）距 梁两端均为 x/。 14、十字交叉条形基础的设计应如何将交叉点上的荷载分配在纵、横两个条形基 础上？ 答：答：假设（1）一个方向上条形基础的转角不对另一方向上的条形基础引 起内力； （2）节点上两个方向的力矩分别由纵向和横向条形基础承担； （3）不考 虑相邻条形基础上荷载的影响。根据上面三点假定，就可按节点的静力平衡条件 和变形协调条件，从而求得纵、横两个方向上荷载的分配。根据上述假设，按节 点的静力平衡条件和变形协调条件，求得纵横两个方向上荷载的分配。 15、简述筏形基础设计的主要内容。 答：答： （1）基础底面积的确定； （2）基础偏心距的计算； （3）筏形基础的抗冲剪验算； （4）筏形基础连接构造。 16、何谓补偿式基础？ 答：答：补偿式基础又称浮式基础。因自重应力对土不产生变形，引起地基土的 变形的则是附加应力。因而从控制土的变形的角度讲，附加应力越小越好。因此 设计时可将基础埋深一些，使 p0 = p-D= 0 这意味着基底部存在附加应力，也就 不存在沉降（如果不考虑开挖基坑卸载和建房在加载变形） ，此种基础称为补偿 式基础或浮式基础。 17、简述浅基础施工要点。 答：答： （1）基坑开挖：a. 准备工作。准备工作包括现场勘查、平整场地、场地 排水、测量放样和修建施工临时设施等；b. 土方开挖。开挖时应符合下列规定： 基坑（槽）周边、放坡平台的施工荷载应按设计要求进行控制，开挖的土方不应 在邻近建筑、基坑（槽）周边影响范围内堆放。基坑（槽）宜采用全面分层开挖 或台阶式风层开挖的方式， 开挖过程中分层厚度及临时边坡应根据土质情况计算 确定。c.验槽：验槽指基坑开挖以后的检查工作，分为表面检查和钎探检查。 （2）基坑放坡开挖； （3）坑内排水：a. 集水明排。b. 人工降低地下水位。 （4）钢筋混凝土基础制作：a. 钢筋混凝土扩展基础制作；b. 筏形与箱形基础制 作 。 18、简述降低建筑物不均匀沉降危害的措施。 答：答：建筑措施： （1）建筑体型力求简单； （2）合理控制建筑物长高比； （3）设置沉降缝； （4）相邻建筑物基础间保留一定的净距； （5）调整建筑物各组成部分标高； 结构措施： （1）减轻建筑物的自重； （2）减小或调整基底附加压力； （3）增强基础整体刚度； （4）设置圈梁。 施工措施： （1）净量避免在新建基础及新建建筑物侧边堆放大量土方、建筑材料 等地面荷载； （2）在软弱地基上开挖基槽和砌筑基础时，当建筑物各部分高低差别极大或荷 载差异悬殊时， 应合理安排施工顺序， 即先施工重、 高部分， 后施工轻、 低部分； 或先施工主体部分，待其完成后隔一段时间再施工附属部分，以达到减少部分沉 降差的目的； （3）对于灵敏度高的软土地基，在施工时应注意尽可能不要对土的原状结构进 行扰动。 19 题 解：解： （1）当基础埋深为 1m时有： 查表 2-8 得承载力修正系数0 . 3b，4 . 4d。 基础埋深范围内的平均重度 m 为： 3 /7 .18 0 . 1 0 . 17 .18 mkN m 基础宽度：b=2.0m3.0m，取 b=3.0m； 由：)5 . 0() 3( db dbff maka （2-8） kPa dff maka 14.263)5.00.1(7.184.4222 )5.0( d （2）当地基埋深为 2.1m时有： 由 21 k ，查表 2-9 得承载力系数56. 0 b ，25. 3 d M，85. 5 c M。 3 /1 . 9101 .19mkN 3 6818 10+02 10218+02718 =m/kN. m 由： kmaa cMdMbMf cb （2-9） kPa cMdMbMf kmaa 96.181 1085.51.268.1825.30.21.956.0 cb 20 题： 解：解： 1sat 为填土饱和重度； 1 为填土重度； 2sat 为粉质粘土饱和重度 （1）持力层的承载力特征值： 由0.8,0.78 L eI查表得：0.3,1.6 bd ； 333 2 19.5/9.8/9.7/ satw kN mkN mkN m 333 3 16/1.0(16.8/9.8/) 0.6 12.625/ 1.6 m kN mmkN mkN mm kN m m ， 取 3 10/ w kN m，则 3 12.55/ m kN m 33 (3)(0.5) 1250.3 9.7/(3.83 ) 1.6 12.625/(1.60.5 ) 149.548 aakbdm a a ffbd kPkN mmmkN mmm kP 取 3 10/ w kN m，则 3 149.37/ a fkN m （2）下卧层的承载力特征值： 由淤泥质土查表得：0,1.0 bd ； 333 2 19.5/9.8/9.7/ satw kN mkN mkN m 33333 3 16/1.0(16.8/9.8/) 0.6(19.5/9.8/) 3.5 5.1 10.03/ m kN mmkN mkN mmkN mkN mm m kN m 取 3 10/ w kN m，则 3 10.46/ m kN m 33 (3)(0.5) 900 9.7/(3.83 ) 1.0 10.03/(5.10.5 ) 137.38 aakbdm a a ffbd kPkN mmmkN mmm kP 取 3 10/ w kN m，则 3 138.12/ a fkN m 21 题： 解：解： （1）持力层承载力验算： 3 20/ G kN m 3 20/2.0 2.42.2211.2 kG GAdkN mmmkN 1056211.2 264 2.0 2.4 kk ka FGkNkN pkP Am 查表得：0.3,1.6 bd ；b3m,故只需进行深度修正。 3 3 19.5/2.2 19.5/ 2.2 m kN mm kN m m kPa dff maka 96.278)5.02.2(0.186.1230 )5.0( d ka pf；故持力层承载力满足要求。 （2）下卧层层承载力验算： 基础底面的自重应力与基底压力计算 18 2.239.6 c pzkpa 3 20/2.0 2.42.2211.2 kG GAdkN mmmkN 1056211.2 264 2.0 2.4 kk ka FGkNkN pkP Am 下卧层顶面的附加应力计算 4.4 2.20.5 2.0 zm bm , 1 2 4 S S E E ;查表得：24 () (2 tan )(2 tan ) 2.42.0(26439.6) (2.024.4tan24 )(2.424.4tan24 ) 28.79 kc z aa oo a lb pp p bzlz mmkPkP mmmm kP 下卧层顶面的自重应力计算 33 18/2.2 +9.5/4.4m81.4 cza pdkN mmkN mkP 下卧层顶面的地基承载力修正 查表得：0,1.0 bd ； 3 3 18/2.2 +9.5 4.4 12.33/ 2.2 +4.4m m kN mm kN m m 3 (0.5) 651.0 12.33/(6.60.5 ) 140.21 aakdm a a ffd kPkN mmm kP 下卧层顶面的地基承载力验算 =28.79+81.4=110.19=140.21 zcza ppf；故下卧层承载力满足要求。 22 题： 解：解： （1）基础梁的柔性系数： 33 1 4 44 52 1 5 10/1.4 0.2205 444 7.4 10 xx x cx kbkbkN mm m E IEIkN m 33 1 4 4 4 52 2 5 10/0.85 0.2454 444 2.93 10 yy y cy kbkb kN mm m E IEIkN m （2）对于边柱节点： 1 3 22 11 4 4 1.40.2454 2 101