《浅基础类型与埋深》PPT课件.ppt

基础工程FoundationEngineering 岩土工程研究所闫小波Email geoyxb 第2章浅基础 浅基础便于施工 工期短 造价低 如能满足强度和变形要求 宜优先采用 浅基础的类型基础埋置深度的选择 2 1浅基础的类型 可按多方面分类按材料 构造 基础刚度 2 1 1无筋扩展基础 无筋扩展基础系指用砖 毛石 混凝土 毛石混凝土 灰土和三合土等刚性材料组成的基础 习惯上称为刚性基础适用于多层民用建筑和轻型厂房 抗压强度较大抗拉 抗剪性能较差拉应力和剪应力不超过相应的材料强度设计值构造的限制 特点 b 基础底面宽度 b0 基础顶面的墙体宽度或柱脚宽度 H0 基础高度 b2 基础台阶宽度 tana 基础台阶宽高比的允许值 宽高比 或称刚性角 要求 优点 就地取材 价格便宜 施工简单 大放脚 砌筑 两皮一收二一间隔收 常做100mm厚的垫层 1 砖基础 每砌筑一层砖称为一皮二皮一收式为每两皮砖的高度 收进1 4砖的宽度 二一间隔收式为两皮砖的高度与一皮砖的高度相间隔 交替收进 每次均收进1 4砖的宽度 这两种砌筑方法都可以满足砖基础的刚性角要求 标准砖规格为240mm 115mm 53mm 2 三合土基础 由石灰 砂 碎砖 或碎石 按1 2 4 1 3 6配成 常用于地下水位较低的四层及四层以下的民用建筑工程中 3 灰土基础 石灰和土 粘性土 按其体积比3 7或2 8构成 施工分2 3 步 完成 一步 即虚铺220 250mm 夯击150mm 灰土基础适宜地下水位较低 五层及五层以下的混合结构房屋和墙承重的轻型工业厂房 灰土与砖砌体组合 4 毛石基础 采用未风化的毛石作材料 毛石基础的宽度及台阶高度不得小于400mm 且要大于三排 每阶伸出长度不大于200mm 5 混凝土及毛石混凝土基础 混凝土基础的强度 耐久性 抗冻性都较好 毛石混凝土基础适宜基础体积大的情况 例桥梁的墩台基础 但毛石的体积不得超过总体积的30 钢筋混凝土基础强度大 抗弯性能良好在相同条件下 基础厚度较薄 不受基础台阶宽高比的限制 适宜 宽基浅埋 建筑物荷载较大或地基土较软弱的情况 刚性基础 柔性基础 柔性基础 2 1 2扩展基础 柱下钢筋混凝土独立基础墙下钢筋混凝土条形基础 混凝土单独基础 钢筋混凝土单独基础 条形基础 指基础长度远大于其宽度的一种基础形式 按上部结构形式分有 墙下条形基础柱下条形基础 墙下钢筋混凝土条形基础 适用 上部结构荷载大 地质条件差 若仍采用无筋扩展基础 则抗剪 抗弯能力不够 且将导致基础尺寸和埋深的增大 特点 抗弯 抗剪性能好 基底容许出现一定挠曲变形而不开裂 可承受弯拉应力 由基础变截面处剪力 基底弯矩以及抗冲切等控制设计 具有基底面积宽 埋深浅等特点 但钢筋用量大 构造形式 2 1 3柱下条形基础 适用 相邻柱荷相差较大 采用扩展基础 柱下钢筋砼独立基础 可能产生基础重叠时可采用 形式 联合基础 即相邻柱基相连 条形基础 即同一排柱基相连 交叉条形基础 即条形基础相交叉连接 特点 因柱下条基为集中荷载 地基反力为非线性分布 需满足一定的构造要求 与扩展基础相比 具有结构特征优良 承载能力大等特点 柱下条形基础例图 十字交叉条形基础 交梁基础 将条形基础纵 横两个方向联合起来 成为十字交叉条形基础 特点 具有较大的空间刚度和良好的调整地基不均匀沉降的能力 适宜 柱网下的地基软弱 土的压缩性或柱荷载的分布沿两个方向都很不均匀的情况 单向条形基础的底面积已能满足地基承载力的要求 只需减少基础之间的沉降差 另一方向加设联梁 联梁不着地 但需要有一定的刚度和强度 可按单向条形基础的设计 联梁的配置通常是带经验性的 联梁式交叉条形基础 交叉基础间加设联梁组成的交梁基础 2 1 4筏形基础 是指柱下或墙下连续的平板式基础或梁板式钢筋混凝土基础 1 特点 面积较大 具有完整性和平面连续性 因此易于满足软弱地基承载力的要求 一般埋置深度较大 在相同的上部荷载作用下 它的沉降量比其它基础形式的小 具有较大的整体刚度 因此对不均匀沉降有一定的调节作用 能够跨越地下局部软弱层 并提供较大的地下使用空间 适用 当上部结构荷载过大 常用于框架 框剪 剪力墙结构等高层建筑 地基土抗剪强度很低 如淤泥 软粘土或塑性区相对较大土层 基底间净距很小的情况 亦称片筏基础或满堂红基础 也可用于砌体结构 我国某些南方城市 直接建在地表土层上 筏形基础 3 构造形式 按是否设置肋梁又可分为平板式和梁板式 下凹或上凸 两类 箱形基础 由顶 底板与内 外墙等组成 并由钢筋砼整浇而成空间整体结构 适用 当筏板基础太厚时 采用空心的空间受力体系 即箱形基础 与实体基础相比 可减少基底压力 增大了空间刚度 多用于无水 或少水 时的高层建筑 例北京等地 箱形基础 特点 具有很大的刚度和整体性 能有效地调整基础的不均匀沉降 防止建筑物开裂 且埋深大 具有良好的补偿性和抗震性 空间部分还可设计成地下室 地下车库或地下设备层等 内力计算 局部弯曲计算 整体弯曲计算 有时可简化为空盒式梁计算 具体计算方法见后修课程 基础工程 或 基础工程结构设计 壳体 箱形基础 2 1 5壳体基础 由正圆锥形及其组合形式构成的壳体基础 可用于一般工业与民用建筑柱基础和筒体的构筑物 如烟囱 水塔等 基础 这种基础使径向内力转化为压应力为主 据报道 可比一般梁 板式的钢筋混凝土基础减少混凝土用量50 左右 节约钢筋30 以上 壳体基础 2 1 6岩层锚杆基础 岩石锚杆基础适用于直接建在基岩上的柱基 以及受拉或受水平力较大的建筑 构筑物基础 岩石锚杆基础通过锚杆插入上部结构的长度 灌浆等 以确保锚杆基础与岩石有效地连成整体 柱下单独基础墙下单独基础 十字交叉梁 梁板式筏形基础 箱形基础 柱下条形基础墙下条形基础 浅基础型式总结 计算方法 柱下条基计算静力法 倒梁法 链杆法 有限元法等十字交叉梁按刚度分配 满足静力和变形协调条件 筏形基础按条带分配 再按十字交叉梁计算 箱形基础基底压力采用划分区格的简化方法计算 地基承载力验算按常规方法计算 2 2基础埋置深度的选择 持力层 直接支撑基础的土层 下卧层 持力层以下的各土层 选择基础埋置深度 也就是选择合适的地基持力层 与建筑物有关的条件作用在地基上的荷载大小和性质 影响基础埋深的因素 工程地质条件和水文地质条件 相邻建筑物的基础埋深 地基土冻胀和融陷的影响 基础埋深应考虑的因素 2 2 1建筑结构条件与场地环境条件结构条件结构物荷载的大小结构物荷载的性质 当存在相邻建筑物时 新建筑物基础埋深不宜大于原有建筑物基础 当埋深大于原有建筑物基础时 两基础间应保持一定净距L 2 2 2工程地质条件 选择持力层时 地基上好下软 基础应尽量浅埋 地基上软下好 如图 应具体分析 软 好 h1 h2 墙基础 若地基持力层顶面倾斜 可作成台阶形过渡基础 若满足图示要求 且b 3m a 2 5m 则要求埋深 式中 为系数 不满足上式时 应进行稳定性验算 位于边坡上的建筑物埋深 2 2 3水文地质条件 遇水时 基底应尽量放在地下水位以上 基底低于潜水面时 要考虑基坑排水 支护和地下水水质问题 若遇承压水时 应验算基坑的稳定性 见下图 桥墩基础应埋置在最大冲刷线下一定深度 2 3 4地基冻融条件 高寒地区 存在冻胀现象 考虑埋深的基本原则 将基底置于当地标准冻深线以下 具体 先按规范进行冻土的分类 五类 然后再进行最小埋深dmin的计算 计算 对于季节性冻土 式中 设计冻深 标准冻深 查规范图 土类对冻深的影响系数 土的冻胀性对冻深的影响系数 环境对冻深的影响系数 当建筑基础底面以下允许有一定厚度的冻土层时 用下式计算基础的最小埋深 式中hmax 基底下允许残留冻土层的最大厚度 可查规范表或按当地经验确定 冻融条件 2 5基础底面尺寸的确定 两部分内容 计算基底尺寸A软弱下卧层验算 2 5 1求基底面积A 思路 按地基持力层的承载力来计算 分为两种情况 中心荷载作用下求A偏心荷载作用下求A 2 5 1 1中心荷载作用下 要满足 而所以 方形基础 矩形基础 需先选定b或l 一般取l b 1 0 2 0 条形基础沿长度方向取lm计算 则 偏心荷载作用下 要求 设计中 对于偏心荷载 一般先试算 后验算 或称 逐次渐近试算法 步骤 先按式 7 19 求A中 A偏 1 1 1 4 A中 验算 调整 例2 4 柱截面300mm 400mm 作用在柱底的荷载标准值 中心垂直荷载700kN 力矩80kN m 水平荷载13kN 其他参数见图7 20 试根据持力层地基承载力确定基础底面尺寸 解 1 求地基承载力特征值根据粘性土e 0 7 IL 0 78 查表7 10得 b 0 3 d 1 6 持力层承载力特征值fa 先不考虑对基础宽度进行修正 2 初步选择基底尺寸计算基础和回填土重Gk时的基础埋深d 1 2 1 0 1 3 1 15m由公式 7 19 由于偏心不大 基础底面积按20 增大 即初步选择基底尺寸A l b 2 4 1 6 3 84m2 3 88m2 且b 1 6m 3m 不需再对fa进行修正 3 验算持力层地基承载力基础和回填土重偏心距满足 基底最大压应力 最后 确定该柱基础底面长l 2 4m 宽b 1 6m 3 5 2软弱下卧层的验算 思路 要求传递到软弱下卧层顶面处的附加应力与自重应力之和不超过软弱下卧层的承载力 即 式中 Pz 软弱下卧层顶面处的附加应力值 pcz 软弱下卧层顶面处土的自重应力值 fa 软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值 附加应力Pz的简化计算 压力扩散角法 矩形基础条形基础式中 地基压力扩散角 可按表7 14采用 例3 7 图中柱基础荷载标准值 若基础底面尺寸 试根据图中资料验算基础底面是否满足地基承载力要求 例3 6 某住宅承重墙厚240mm 地基土表层为杂填土 重度17 3kN m3 其下为粉土层 重度18 3kN m3 承载力特征值170kPa 孔隙比0 86 饱和度大于0 91 地下水位在地面下0 8m处 若已知上部墙体传来的竖向荷载标准值为190kN m 求 基础底面尺寸 设计该承重墙下的刚性条形基础 2 6地基变形验算 要求 s s 变形要求式中s 地基变形特征值 包括 沉降量 沉降差 倾斜 局部倾斜 s 容许的地基变形特征值 查规范表7 15 S S 沉降量 指基础某点的沉降值 对独立基础来说 一般以基础中心沉降值表示 单层排架结构柱基在中 高压缩性地基上由此控制 沉降差 一般指相邻柱基中点的沉降量之差 框架结构由此控制 i S