浅基础地基承载力基础工程ppt课件

基础工程,1,浅基础设计内容,1.选择基础方案（确定材料、类型，进行基础平面布置）； 2.确定地基持力层和基础埋置深度； 3.确定地基的承载力； 4.确定基础底面尺寸，必要时进行地基变形与稳定性验算； 5.进行基础结构设计（内力分析、截面计算、构造要求）； 6.绘制基础施工图，提出施工说明。,2,2.4.1 地基承载力概念 地基承载力是指地基承受荷载的能力。 在保证地基稳定的条件下，使建筑物的沉降量不超过允许值的地基承载力称为地基承载力特征值 fa。,2.4 浅基础的地基承载力,3,2.4.2 地基承载力特征值的确定 四类方法： 1.按土的抗剪强度指标以理论公式计算 (1)地基极限承载力理论公式 fa=pu/K K=23 确定pu常用计算公式：斯肯普顿公式、太沙基公式、魏锡克公式、汉森公式等。 用公式计算的缺点主要有： a. 该方法未考虑地基变形； b. 计算公式中c、的取值可靠度较低； c.不同公式的计算结果相差较大。,2.4 浅基础的地基承载力,4,(2)规范推荐的理论公式 当荷载为中心荷载或偏心很小（偏心距el /30，l 为偏心方向基础边长）时： faMbb+Mdmd+Mcckp1/4 （25） b基础底面宽度，大于6m时按6m考虑；对于砂土，小 于3m时按3m考虑。,为避免地基沉降过大,2.4 浅基础的地基承载力,5,长期承载力：地基承载力随建筑物荷载的增加而增大。 短期承载力：,类似方法又称为 =0法。 长期承载力短期承载力（强超固结土可能例外）,2.4 浅基础的地基承载力,6,7,8,2. 按地基载荷试验确定（最可靠） 浅层平板载荷试验、深层平板载荷试验、螺旋板载荷试验,2.4 浅基础的地基承载力,9,深层螺旋板载荷试验,2.4 浅基础的地基承载力,10,fak的确定方法： 规范规定： (1)当ps曲线上有比例界限p1时，取fak=p1； (2)当pu2p1时，取fak=pu/2； (3)当不能按上述二款要求确定时，可取s/b=0.010.015所对应的荷载作为fak ，但其值不应大于最大加载量的一半。 对同一土层，应选择三个以上的试验点，当试验实测值的极差（最大值与最小值之差）不超过其平均值的30%时，取其平均值作为该土层的地基承载力特征值fak。,2.4 浅基础的地基承载力,11,3.按规范承载力表确定,野外鉴别结果 室内物理力学指标 现场动力触探试验锤击数等原位测试试验,fak,2.4 浅基础的地基承载力,12,注意：成层土m=cd/d；,地基承载力的修正计算,考虑增加基础宽度和埋置深度时，地基承载力也将随之提高，应将地基承载力对不同的基础宽度和埋置深度进行修正，才能供设计使用。,修正原因 :,b基础底面宽度（m）；b取值范围36 m d基础埋置深度（m）；,13,注意： 埋深d的取法，见教材。一般从室外地面算起。 超载q=md,室内外埋深不同时,填方整平地区,滑动面,14,有地下室时,q,d=q/m,主裙楼一体的情况,2.4 浅基础的地基承载力,15,16,17,（25页）某场地地表土层为中砂，厚度2m，=18.7kN/m3，标准贯入锤击数N=13；中砂层之下为粉质粘土，=18.2kN/m3，sat=19.1kN/m3，抗剪强度指标标准值k=21，ck=10kPa，地下水位在地表下2.1m处。若修建的基础底面尺寸为22.8m，试确定基础埋深分别为1m和2.1m处时持力层的承载力特征值。 讨论：如果中砂之下为粉砂（ k=21，ck 0kPa ），其它条件不变，埋深2.1m处的承载力特征值怎么计算？,18,4.按建筑经验确定 基槽检验和地基的局部处理： 在基槽挖至接近槽底时，应由设计、施工和勘察人员对槽底土层进行检查，即所谓“验槽”。 对没有地基勘察资料的轻型建筑物，地基浅层情况只能凭验槽了解；有地基勘察报告的工程，主要是核实勘察资料是否符合实际。 通过验槽，可以判断持力层的承载力、地基的均匀程度是否满足设计要求，以防止产生过量的不均匀沉降。 验槽以细致的观察为主，辅以轻便简易的勘探方法，如轻便触探和夯击听音等。,2.4 浅基础的地基承载力,19,20,21,通过观察验槽和钎探后，如不满足要求，应根据具体情况更改设计或进行地基处理。对于槽底的局部人工填土和墓坑、松土坑、废井，一般宜挖除并用碎石、砂、灰土等分层回填夯实。对于局部松软土，一般应挖除至原土。 当上述挖、填方法由于施工困难等缘故而不宜采用时，可考虑采用钢筋混凝土梁板基础，以跨越局部松软土，或采用增大基础埋深、扩大基础面积、布置联合基础、加设挤密桩或局部设置桩基等方法加以解决。 当柱基或部分基槽下方存在过于坚硬的旧基础、树根和岩石等障碍物时，均应尽可能挖除，以防建筑物产生不均匀沉降或开裂。,2.4 浅基础的地基承载力,22,室内外平均埋深,从已固结完毕的老天然地面算起,注意以下三式中d的区别：,2.4 浅基础的地基承载力,23,2.4.3 地基变形验算,建筑物的地基变形计算值应不大于地基变形允许值 ，即要求满足下列条件： （215）,2.4 浅基础的地基承载力,24,地基变形按其特征可分为四种： 沉降量独立基础中心点的沉降值或整幢建筑物基础的平均沉降值； 沉降差相邻两个柱基的沉降量之差；,2.4 浅基础的地基承载力,25,倾 斜基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值； 局部倾斜砌体承重结构沿纵向610m内基础两点的沉降差与其距离的比值,2.4 浅基础的地基承载力,26,不同结构类型需验算的地基变形： 砌体承重结构：由局部倾斜控制； 框架结构和单层排架结构：由沉降差控制； 高耸结构和高层建筑：由建筑物的整体倾斜（特别是横向整体倾斜）控制，必要时应控制平均沉降量。,2.4 浅基础的地基承载力,27,28,29,沉降观测 在必要情况下，需要分别预估建筑物在施工期间和使用期间的地基变形值，以便预留建筑物有关部分之间的净空，考虑连接方法和施工顺序。 一般多层建筑物在施工期间完成的沉降量，对于砂土可认为其最终沉降量已完成80%以上，对于其他低压缩性土可认为已完成最终沉降量的50%80%，对于中压缩性土可认为已完成20%50%，对于高压缩性土可认为已完成5%20% 。 如果地基变形计算值大于地基变形允许值，一般可以先考虑适当调整基础底面尺寸（如增大基底面积或调整基底形心位置）或埋深，如仍未满足要求，再考虑是否可从建筑、结构、施工诸方面采取有效措施以防止不均匀沉降对建筑物的损害，或改用其他地基基础设计方案。,2.4 浅基础的地基承载力,30,2.5 基础底面尺寸的确定,2.5.1 按地基持力层承载力计算基底尺寸 1.轴心荷载作用 要求：pk fa,柱下独立基础 （轴心荷载下，一般用方形基础）：,墙下条形基础：,b、l 宜为100mm的整数倍。,31,例1：,32,解:,1.确定基础埋深:,为了便于施工，基础宜建在地下水位以上，故选择粘土层作为持力层，初步选择基础埋深d=1m。,2.对持力层土进行深度修正:,33,埋深范围内土的加权平均重度：,持力层土的承载力特征值,3.取1m长的条基作计算单元,基础宽度,34,取该承重墙下条形基础宽度b1.25m。,4.验算:,满足要求。,35,两个重点： A. 确定地基承载力特征值fa时，基础埋置深度d的确定 （1）宜自室外地面标高算起； （2）在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起； （3）对于地下室，当采用箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起；当采用独立基础或条形基础时，应从室内地面标高算起。 B. 确定基础及其上土的重力Gk，d要考虑室内与室外地坪标高的不同，取平均高程计算。,36,某粘性土重度m为18.2kN/m3 ，孔隙比e=0.7，液性指数IL=0.75，地基承载力特征值fak为220kPa。现修建一外柱基础，作用在基础顶面的轴心荷载Fk830kN，基础埋深（自室外地面起算）为1.0m，室内地面高出室外地面0.3m，试确定方形基础底面宽度。,【解】 先进行地基承载力深度修正。自室外地面起算的基础埋深d=1.0m ,查表25，得d=1.6，由式（214）得修正后的地基承载力特征值为：,例题22,假设b3，取b=3m fa= fak +b (b -3) +dm (d -0.5) =220 +1.618.2(1.0-0.5)=235 kPa,37,取b=2m。因b3m，不必进行承载力宽度修正。,计算基础及其上土的重力Gk时的基础埋深为：d=(1.0+1.3)/2=1.15m。由于埋深范围内没有地下水，hw=0。由式（219）得基础底面宽度为：,38,2.偏心荷载作用 要求：,pk fa pkmax 1.2 fa,单向偏心荷载作用下的基础,e l/6（或pkmin0）,39,el/6,原理： 三角形荷载的合力大小等于（Fk+Gk）； 三角形荷载的形心与（Fk+Gk）作用点一致。,40,当pkmin小于零时，由于基底与土之间不能传递拉应力，基底压力重新分布如图。 要求3a 0.75L 即脱开面积小于25%,不满足时： 1） 增加A 2）增加l, 减少b, A不变 3）基础不对称布置,抗震设计:高宽比大于4的高层建筑,不宜有拉应力;其它建筑脱开面积不应超过15%。,41,试算法步骤：,（1）进行深度修正，初步确定修正后的地基承载力特征值fa。,（2）根据荷载偏心情况，将按轴心荷载作用计算得到的基底面积增大10%40%，即取,（3）选取基底长边l与短边b的比值n（一般取n2），于是有,42,（4）考虑是否应对地基承载力进行宽度修正。如需要，在承载力修正后，重复上述2、3两个步骤，使所取宽度前后一致。,（5）计算偏心距e和基底最大压力pkmax，并验算是否满足下式的要求。,（6）若b、l 取值不适当（太大或太小），可调整尺寸再行验算，如此反复一二次，便可定出合适的尺寸。,pkmax 1.2 fa e l/6（或pkmin0）,43,注意：基底压力pkmax、pkmin相差过大则容易引起基础倾斜，,高、中压缩性地基土上的基础,低压缩性地基土上的基础 (短暂作用）,44,同例题22，但作用在基础顶面处的荷载还有力矩200kNm和水平荷载20kN（见例图2-3），试确定矩形基础底面尺寸。,解 （1）初步确定基础底面尺寸 考虑荷载偏心，将基底面积初步增大20%，由式（225）得,例题23,45,取基底长短边之比n=l/b=2，于是,因b=1.5m3m，故fa无需作宽度修正。,（2）验算荷载偏心距e,基底处的总竖向力：Fk+Gk= 830+201.53.01.15= 933.5 kN 基底处的总力矩： Mk= 200+200.6 = 212 kNm 偏心距： e = Mk/ ( Fk+Gk ) =212/ 933.5 = 0.227 m l/6 = 0.5m（可以）,46,（3）验算基底最大压力pkmax,1.2fa = 282 kPa （不行）,（4）调整底面尺寸再验算 取b=1.6m，l=3.2m，则 Fk+Gk= 830+201.63.21.15= 947.8 kN e=212/947.8=0.224m,所以基底尺寸为1.6m3.2m。,47,试确定图218中带壁柱的墙基础的底面尺寸。取图中长度等于壁柱间距（3m）的T形基底面积为计算单元。作用于基础顶面的竖向力Fk=315kN，作用位置距墙中线0.15m（偏向壁柱一侧），修正后的持力层承载力特征值fa=130kPa。,例题24,说明原理,48,2.5.2 地基软弱下卧层承载力验算,验算要求： pz +pczfaz,标准值,仅作深度修正,思路： 基底与扩散面积上总附加压力相等,软弱下卧层是指在基础持力层以下，成层地基的受力范围以内， 承载力明显低于持力层的高压缩性土层。,传递到软弱下卧层顶面处的附加应力与土的自重应力之和不超过下卧层的承载力,49,矩形基础：,条形基础：,地基压力扩散角值 表2-7,注：z0.25b 时取 =0，必要时，宜由试验确定； z0.50b时值不变。,注意:扩散角 与Es1/ Es2及z/b有关； 持力层太薄，不起作用,50,【例2】,51,解：,条形基础,水下土的有效重度,软弱下卧层顶面处土的自重应力值,查表得,52,软弱下卧层顶面处的附加应力值,软弱下卧层顶面以上土的加权平均重度,53,不满足要求。,考虑增大基底面积。设条形基础宽3.37m，,由题意，加大基底面积后，持力层承载力也肯定满足要求， 不用再验算。,这时，基底压力：,54,重新验算软弱下卧层承载力：,满足要求。,55,方形基础,查表得,满足要求。,56,例图2-5中的柱下矩形基础底面尺寸为 5.4m2.7m，试根据图中各项资料验算持力层和软弱下卧层的承载力是否满足要求。,例题25,57,解 持力层承载力验算 b=0，d=1.0 , fa=209+1.018.0(1.8-0.5)=232.4 kPa,Fk+Gk=1800+220+202.75.41.8 =2545kN Mk=950+1801.2+2200.62=13302kNm,58,软弱下卧层承载力验算 由Es1/Es2=7.5/2.5=3, z/b=2.5/2.70.50,查表2 -7得 =23，tan = 0.424。,59,cz = 18.01.8+(18.7-10)2.5 =54.2 kPa,faz = 75+1.012.6(4.3-0.5)=122.9 kPa, cz + z =54.2+57.2 =111.4 kPa faz （可以）,60,2.5