工程地质与地基基础 07浅基础设计.ppt

1 第七章浅基础的常规设计 7 1概述 7 2浅基础的类型 7 3基础埋置深度的选择 7 4地基承载力特征值 7 5基础底面尺寸的确定 7 6地基变形验算与建筑物沉降观测 7 7无筋扩展基础设计 7 8扩展基础设计 7 9柱下条基 筏基和箱基简介 7 10防止不均匀沉降的措施 主要内容 2 第一节概述 1 地基基础的重要性地基基础是建筑物的根基 它影响整个建筑物的安全 2 地基基础的复杂性地基基础设计需根据具体地质条件 3 地基基础设计需全面考虑以下两方面因素 建筑物上部结构的情况 建筑物下部的工程地质条件 3 地基基础方案的类型 天然地基上浅基础 人工地基上浅基础 桩基础 深基础 4 地基基础设计等级 5 地基计算的规定各级建筑物的地基均应进行地基承载力计算 设计等级为甲级 乙级的建筑物 应按地基变形设计 丙级建筑物有时也需作变形验算 地基承载力特征值小于130kpa 且体型复杂的建筑 附近有堆载或相邻基础荷载差异大 可能不均匀沉降 软弱地基上的建筑物存在偏心荷载 相邻建筑距离过近 可能发生倾斜时 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 对经常受水平荷载作用的高层建筑和高耸结构 以及建造在斜坡上的建筑物和构筑物 尚应验算其稳定性 基坑工程应进行稳定性验算 当地下水埋藏较浅 对地下室 或地下构筑物 应进行抗浮验算 6 荷载效应最不利组合与相应的抗力限值按地基承载力确定基底面积及埋深时 传至基底上的荷载效应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合 相应的抗力应采用地基承载力特征值 计算变形时 传至基底上的荷载效应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合 不计风荷载和地震作用 相应限值应为地基变形允许值 计算挡土墙土压力 地基或斜坡及滑坡推力时 荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合 但其分项系数均为1 0 在确定基础高度 配筋和验算材料强度时 上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力 应按承载力极限状态下荷载效应的基本组合 采用相应的分项系数 7 地基基础的设计方法 1 承载力要求 必须保证地基在抵抗剪切破坏方面有足够的安全度 Pk 基底压力平均值 计算时采用荷载效应标准组合 fa 修正后的地基承载力特征值 2 正常使用要求 必须保证地基基础变形值小于地基的允许变形值 8 设计内容和步骤 选择基础的材料和类型 选择基础的埋置深度 确定地基承载力 确定基础的构造尺寸必要时进行下卧层强度验算 进行必要的地基验算 包括变形与稳定性验算 进行基础的高度设计 绘基础施工图 9 设计所需资料 建筑场地的地形图 岩土工程勘察成果报告 建筑物平面图 立面图 荷载 特殊结构物布置与标高 建筑场地环境 邻近建筑物基础类型与埋深 地下管线分布 工程总投资与当地建筑材料供应情况 施工队伍技术力量与工期要求 10 第二节浅基础的类型 11 12 13 14 15 由砖 毛石 素混凝土以及灰土等材料修建的基础 称为无筋扩展基础 刚性基础 这类基础抗压强度大 但不能承受拉力和弯矩 可用于6层以下 三合土基础不宜超过4层 的民用建筑和墙承重的厂房 设计要求 16 由钢筋混凝土材料修建的基础称为扩展基础 柔性基础 在基础内配置钢筋来承受拉应力和弯矩 这种基础不受刚性角的限制 基础剖面可做成扁平形状 适用于上部结构荷载较大 有时为偏心荷载或承受弯矩 水平荷载的建筑物基础 在地表有硬壳层需宽基浅埋时最常用 17 对基础材料的要求 1 砖必须用粘土砖 灰砂砖与轻质砖均不得用于基础 一般地区稍湿地基 砖的标号不低于MU7 5 严寒地区饱和地基 砖的最低标号为MU20 通常应取比最低标号略高的标号 2 石料包括毛石 块石和经加工平整的料石 均应选用不易风化的硬岩石 石料的厚度不宜小于150mm 基础用的石料标号不低于200 300号 3 砂浆白灰 水泥混合砂浆不能用于含水饱和地基 水泥砂浆在很湿的或饱和的地基中最低标号为M5 4 混凝土混凝土标号常用C10 体积大的混凝土基础 可以掺入20 30 毛石 称毛石混凝土 以节约水泥 5 钢筋混凝土钢筋按计算配置 混凝土标号不低于C15 严格按重量配合比制备混凝土 18 6 灰土 中小工程可用灰土材料做基础 常用三七灰土 即体积比 三分石灰 七分粘性土 搅拌均匀 分层压实 所用石灰 在使用前加水 闷成熟石灰粉末 并需过5mm的筛子 土料宜就地取材 以粉质粘土为好 应过15mm筛 含水量接近最优含水量 拌和好的灰土 可以 捏紧成团 落地开花 为合格 灰土的强度与夯实密度有关 施工质量要求最小干密度 d 1 45 1 55 t m3 灰土施工方法 每层虚铺灰土200mm 250mm 夯实后为150mm 称为 一步灰土 根据工程的需要 可设计二步灰土或三步灰土 即厚度为300mm或450mm 合格灰土的承载力 可达 250 300 kPa 灰上的缺点是早期强度低 抗水性差 抗冻性也较差 尤其在水中硬化很慢 因此 灰土作基础材料 通常只适用于地下水位以上 19 20 21 22 23 24 25 26 中商工行大厦片筏基础正在施工 27 28 地基基础设计方案比较凡较重要的工程 或软弱地基以及土层分布极不均匀的情况 设计地基基础必须作出两个以上的方案 进行技术经济全面比较 对每一个可行性设计方案 需进行地基变形与强度计算 确定基础结构类型 尺寸 材料 以及造价 施工方法与工期等项目 一一列表 进行分析 全面比较 从中选择一个最佳方案实施 29 需考虑的因素 上部结构情况工程地质和水文地质条件当地冻结深度建筑场地的环境条件 第三节基础埋置深度的选择 30 上部结构情况 如需作地下室等 埋深至少大于3m 高层建筑 为抗震稳定性要求埋深不小于1 10 1 15的建筑物地面以上高度 若上部结构为超静定结构 对地基不均匀沉降很敏感 基础需座落在坚实地基上 同一建筑物各部分埋深可以不同 做成台阶式过渡 31 地基土层组成类型 硬 软 A B A 考虑荷载情况 按最小埋深要求确定 B 考虑人工地基 按最小埋深要求确定 C C 地基土分为两层 上硬下软 硬土层厚度满足要求时 尽量浅埋 硬土层厚度很薄时 1 4b 按B情况考虑 硬土层厚度较薄时 可提高室外设计地面 硬 软 工程地质和水文地质条件 工程地质条件 32 D 地基土分为两层 上软下硬 软土 2m 埋于硬土上 软土2 5m 轻型可浅埋软土上 荷载较大埋于硬土层 软土 5m 轻型可浅埋软土上 荷载较大可采用人工地基浅埋 荷载大应埋于硬土层 或选其它基础方案 D E 地基土层组成类型 E 地基土由若干软硬交替土层组成 根据减少沉降与工程量原则 按上述方法确定 硬 软 软 硬 硬 33 2 水文地质条件 一般基底宜设置在地下水位以上 若需置于地下水位以下时 则应考虑施工时基坑排水 坑壁围护以及地下水对基础是否有侵蚀性等问题 有承压水时 要防止基坑突涌 34 当地冻结深度 粉砂 粉土与粘性土为冻胀性土 基础的最小埋深dmin Zd hmax式中Zd 设计冻深 m hmax 基底下允许残留冻土层的最大厚度 35 建筑场地的环境条件 邻近存在建筑物 2 靠近土坡 d xb a tg x对矩形和圆形基础取2 5对条形基础取3 5 L 1 2 H 36 37 第四节地基承载力特征值 地基计算包括 地基承载力计算地基变形计算软弱下卧层验算地基稳定性计算 38 设计要求 轴心荷载作用时 偏心荷载作用时 修正后的地基承载力特征值 当偏心矩e l 6时 1 地基承载力计算 39 原位试验法 理论公式法 经验法 地基承载力特征值的确定方法 甲级建筑物 用原位试验法 结合理论公式确定 乙级建筑物 用标准贯入试验野外鉴别确定 丙级建筑物 可参照邻近建筑物经验确定 通过现场直接试验 包括荷载试验 静力触探试验 标准贯入试验 旁压试验 确定 根据土的抗剪强度指标计算 基于地区的使用经验 进行类比判断 40 地基土的成因与堆积年代 地基土的物理力学性质 地下水 建筑物情况 地基承载力特征值的影响因素主要有 41 1 根据土的抗剪强度指标计算 当e 0 033b 承载力系数 地基土的重度 基础底面以上土的加权重度 基础地面宽度 大于6m时 按6m取值 对于砂土小于3m时按3m取值 基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值 42 2 按载荷试验p s曲线确定 由拐点得地基极限承载力pu 除以安全系数K得地基承载力 p 1 p s曲线有明确的比例界限时 取比例界限所对应的荷载值 2 极限荷载能确定 且值小于对应比例界限的荷载值的2倍时 取极限荷载值的一半 3 不能按上述两点确定时 取s b 0 01 0 015对应荷载值 但值不应大于最大加载量的一半 p0 43 地基承载力特征值的修正 规范 规定 当b 3m或d 0 5m 地基承载力特征值应该进行修正 地基承载力特征值 根据强度指标确定 地基承载力修正系数 44 第五节基础底面尺寸的确定 1 中心荷载作用下 由 1 基础底面积 一 基底尺寸 45 2 基础高度 保护层厚度 46 确定基底面积的步骤 按中心受压求A1 考虑偏心将A1扩大10 40 得A 验算 2 偏心荷载作用下 47 例 已知传至基础顶的内力值N 490kN M 49kN m V 9 8kN 地基承载力特征值 地基为粘性土 基础埋深d 1 5m 试设计基底面积 48 解 先设b 3m 修正后的地基承载力特征值为 先按轴心受压基础估算面积 将底面积增大10 控制 取 49 故基底长 2 6m 宽b 1 3m 设计合适 50 二 软弱下卧层强度验算 软弱下卧层顶面处的附加应力值 软弱下卧层顶面处土的自重应力值 软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值 条形基础 独立基础 51 例 一轴心受压基础 上部结构传来轴向力设计值N 780kN 地质资料如图所示 试设计基底面积及验算下卧层 52 基底面积 取 解 先设b 3m 修正后的地基承载力特征值为 基底附加压力 持力层满足要求 53 查表9 20 下卧层顶面处的附加压力值 下卧层顶面处土的自重压力值 54 下卧层顶面以上土的加权平均重度 下卧层顶面处修正后的地基承载力特征值为 验算 下卧层强度也满足要求 55 第六节地基变形验算 对于一般多层建筑 地基土质较均匀且较好时 按地基承载力设计基础 可同时满足地基变形要求 不需进行地基变形计算 但对于甲级和乙建筑物及荷载较大 土层不均匀 地基承载力不高的丙级建筑物 表9 2以外 为了保证工程的安全 除满足地基承载力要求外 还需进行地基变形计算 防止地基变形事故的发生 56 一 地基变形特征 1 沉降量 一般指基础中点的沉降量2 沉降差 相邻两基础的沉降量之差3 倾斜 基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离之比4 局部倾斜 承重砌体沿纵墙6 10m内基础两点的沉降差与其距离之比 57 二 建筑物的地基变形允许值 单层排架结构柱基以沉降量为控制值框架结构及砖石墙填充的边排柱以沉降差为控制值砌体承重结构以局部倾斜为控制值高耸结构和高层建筑以整体倾斜和沉降量为控制值 详见 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 58 第七节无筋扩展基础设计 刚性基础底面的宽度 受材料刚性角的限制 d为柱中钢筋直径 200mm 砖基础有 二皮一收 二一间隔收 两种砌法 砖基础下设垫层 材料可用混凝土 三合土等 垫层每边伸出基底50mm 厚度100mm 一 刚性基础 59 例 北京一6层住宅楼 地基为粉土 土质良好 地基承载力特征值为250kPa 上部结构传至基础上的荷载为N 200kN m 室内地坪 0 00高于室外地面0 45m 基底高程为 1 60m 设计无筋扩展条形基础 60 解 1 基础埋深d由室外地面标高算起为d 1 60m 0 45m 1 15m 2 条形基础底宽 0 88m取b 1 00m 3 基础材料设计基础底部用素混凝土 强度等级为C15 高度300mm 其上用砖 质量要求不低于MU7 5 高度360mm 4级台阶 每级台阶宽度60mm 61 4 刚性角验算 砖基础验算采用M5砂浆 由表9 3查得基础台阶宽高比允许值tg 1 1 50 设计上部砖墙宽度为b0 360mm 4级台阶高度分别为60 120 60 120mm 砖基础底部实际宽度b0 b0 十2 4 60 360mm十480mm 840mm 砖基础允许底宽为 b b0 十2Htg 360mm十2 360mm 0 67 840mm b0设计宽度正好满足要求 62 混凝土基础验算根据表9 3查得混凝土基础台阶宽高比允许值tg 1 1 00设计b0 840mm H0 300mm 基底宽b 1000mm 混凝土基础允许底宽为 b0十2H0tg 840mm十2 300mm 1 1440mm b l000mm因此 设计基础宽度安全 63 扩展基础分为柱下独立基础和墙下条形基础两类 第八节扩展基础设计 64 构造要求 1 锥形基础的边缘高度 不宜小于200mm 也不宜大于500mm 阶梯形基础的每阶高度宜为300mm 500mm 2 垫层的厚度不宜小于70mm 垫层混凝土强度等级C10 3 底板受力钢筋的最小直径不宜小于10mm 间距不宜大于200mm 也不宜小于100mm 钢筋保护层的厚度有垫层时不宜小于40mm 无垫层时不宜小于70mm 4 混凝土强度等级不宜低于C20 65 1 墙下扩展基础 1 中心荷载作用 底板厚度应满足 或 混凝土轴心抗压强度设计值 底板配筋按下式 钢筋抗拉强度设计值 每米长基础底板受力钢筋截面积 当设垫层时 当无垫层时 主筋直径 mm 66 2 偏心荷载作用 计算公式同轴心荷载 但将pj改为1 2 pjmax pjI 67 例 已知某工程墙体 370mm 传至基础的荷载为F 360kN m 基础埋深d 1 75m 经深度修正的地基承载力特征值fa 165kPa 试设计该墙下钢筋混凝土条形基础 解 1 求基础宽度 取基础宽度b 2 80m 2 确定基础高度 按 初步绘制基础剖面 验算如下 计算地基净反力设计值 计算I I截面的剪力设计值 选用C20混凝土 fc 10N mm2 计算基础有效高度 实际基础有效高度 满足要求 68 3 底板配筋计算 选用I级钢筋 fy 210N mm2计算I I截面弯矩 计算受力钢筋面积 选用 69 2 柱下扩展基础 1 扩展基础底面面积 2 扩展基础高度和变阶处高度按照混凝土受冲切公式计算 70 对矩形截面柱的矩形基础 在柱与基础交接处和基础变阶处的受冲切承载力 可按下列公式计算 受冲切承载力截面高度影响系数 混凝土轴心抗拉强度设计值 基础冲切破坏锥体的有效高度 地基土单位面积上的土反力 扣除基础自重及其上的土重 考虑冲切荷载时取用的多边形面积 71 72 当b bc 2h0时 当b bc 2h0时 73 当基底面全部落在450冲切锥体底边内时 成为刚性基础 无需进行抗冲切验算 两个高度都不需要验算 两个高度都需要验算 只验算下台阶高度 74 75 76 77 3 扩展基础弯矩计算当矩形基础台阶的宽高比 2 5和偏心距 1 6基础宽度时 任意截面的弯矩可按下列公式计算 78 4 基础底板配筋应按国家标准 混凝土结构设计规范 GB50010 2002有关规定计算 基础底板内受力钢筋面积可按下式确定 钢筋抗拉强度设计值 79 柱下条形基础适用范围 1 单柱荷载较大 地基承载力不很大 2 对于不均匀沉降或振动敏感的地基 第九节柱下条基 筏基和箱基简介 80 设计要点1 构造要求 1 基础梁高H 1 4 1 8 l l为柱距 通常梁高H 1 00 2 00m 2 翼板厚度h不小于200mm 通常h 200mm 400mm 当翼板厚h 200mm 250mm时 采用等厚度翼板 当翼板厚h 250mm时采用变厚度翼板 其坡度i 1 3 3 一般情况下 条形基础的端部应外伸 以扩大基底面积 并调整底面形心位置 使基底反力分布更为合理 两端基础外伸长度不宜太大 宜为边跨距的0 25 0 30倍 4 现浇柱与条形基础梁的交接处 应放大尺寸 其平面尺寸不应小于下图中的规定 81 5 条形基础梁顶面和底面的纵向受力钢筋 应有2 4根通长配筋 且其面积不得小于纵向钢筋总面积的1 3 6 柱下条形基础的混凝土强度等级 可采用C20 82 2 基础底面面积A柱下条形基础可视为一狭长的矩形基础进行计算 3 条形基础梁的内力计算 1 按连续梁计算适用于地基比较均匀 上部结构刚度较大 荷载分布较均匀 且条形基础梁的高度H 1 6l的情况 地基反力可按直线分布计算 因基础自重不引起内力 采用基底净反力计算内力 进行配筋 净反力计算中不包括基础与其上覆土的自重 两端边跨应增加受力钢筋 并上下均匀配置 83 2 按弹性地基梁计算当上部结构刚度不大 荷载分布不均匀 且条形基础梁高H 1 6l时 地基反力不按直线分布 可按弹性地基梁计算内力 通常采用文克尔 winkler 地基上梁的基本解 文克尔地基模型 假设地基上任一点所受的压应力p与该点的地基沉降s成正比 即 基床系数 k值的大小与地基土的名称 松密程度 软硬状态 基础底面尺寸大小和形状以及基础荷载和刚度等因素有关 k值应根据实际条件 由现场载荷试验确定 如无载荷试验资料 可按经验值选用 84 十字交叉基础适用范围 当单柱的上部荷载大 按条形基础设计无法满足地基承载力要求时 设计要点十字交叉梁 为超静定空间结构 应用弹性理论精确计算十分复杂 通常采用简化计算法 在基础交叉节点上 将柱荷载在纵横两个方向条形基础上进行分配 同时应满足变形协调关系 即分配后的荷载分别作用于纵向与横向基础梁上时 纵 横双向条形基础在各交叉节点处的变形相等 简化计算时 假定纵 横梁的抗扭刚度均为零 每个交叉节点仅由下列两个方程组成 85 式中Ni 第i节点的柱荷载 Nx 第i节点分配给x向条基的荷载 Ny 第i节点分配给y向条基的荷载 Wix 第i节点处x向条基的挠度 Wiy 第i节点处y向条基的挠度 86 用基床系数法文克尔模型计算基础梁的挠度 对无限长梁对半无限长梁s 系数 k 基床系数 kN m3 J 基础横截面的惯性矩 m4E 混凝土弹性模量 kPa 87 三种节点荷载分配十字交叉基础的节点有三种 十字节点 T字节点和r字节点 由下列公式 可以求解任意节点i柱荷载分配给纵 横方向条基的荷载Nix Niy 1 十字节点 中柱 基本方程为 解此联立方程得 88 2 T字节点 边柱 基本方程为 解此联立方程可得 89 当求出十字交叉基础所有节点在纵 横向的分配荷载Nix Niy后 就可以按柱下条形基础的方法进行设计 90 筏板基础应用范围1 若上部结构荷载较大 地基软弱 采用条形基础或十字交叉基础不能满足地基承载力要求 或基础底面积与建筑物第一层面积相差不大时 可将基础连成整体 称为筏板基础 带地下室的建筑 为使用方便和满足防渗要求 也常采用筏板基础 2 墙下浅埋筏板基础 包括不埋式筏板 可适用于具有硬壳层 包括人工处理形成的 比较均匀的软弱地基 适用于6层及6层以下横墙较密的民用建筑 3 城市地表杂填土层很厚 挖除不经济时 采用不埋式筏板基础 置于杂填土上 且可解决杂填土不均匀的问题 91 构造要求1 宜为等厚度的钢筋混凝土平板 2 垫层厚度宜为100mm 3 筏板悬挑墙外的长度不宜过大 从轴线起算 横向限于1500mm 纵向限于1000mm 4 采用不埋式筏板基础时 基础四周必须有封闭式向下的边梁 边梁深度应大于500mm 底板四角应布置放射状附加钢筋 5 混凝土强度等级 可采用C20 对于地下水位以下的地下室筏板基础 尚需考虑混凝土的防渗等级 6 钢筋保护层的厚度 有垫层时不小于35mm 92 7 底板钢筋配置 1 受力钢筋的最小直径不宜小于8mm 一般采用l0 14 100m 200m 2 构造钢筋设置上下两层钢筋网 通常采用6 150mm 250mm 3 墙下沿墙长加构造筋 常用212 4 板的四角 加7 9根12 14的扇形筋 5 纵横方向支座钢筋应分别有0 15 0 10 配筋率连通 跨中钢筋应按实际配筋率全部连通 6 不埋式板基四周下伸边梁的构造配筋 一般在下部配2l2 7 钢筋用量按建筑面积计算 一般只需要40N m2 50N m2 93 筏板基础设计 1 基础底面面积 为减小偏心荷载 可设计筏板悬挑墙外适当长度 2 筏板基础长度l不能过长 通常要求长度l 40m 50m 且l b 2 5 5 5 3 筏板基础厚度按抗冲切 剪切要求确定 筏板基础厚度经验值如表所示 94 4 筏板基础内力简化汁算 1 均匀地基 上部结构刚度较好时 不考虑整体弯曲 但在筏板端部第一 第二开间内 应将地基反力增加10 20 按上下均匀配筋 2 地基软弱 压缩模量Es 4MPa时 以筏板局部弯曲计算 可按直线分布地基反力计算内力 并应进行抗裂验算 3 当筏板厚度较大 超过1 6墙间距离时 可取单位宽度的条板 按直线分布地基反力计算内力 4 如不满足上述条件时 可用文克尔弹性地基梁 板方法计算内力 注意选用适宜的基床系数k值 95 一般基床系数值的范围为K 5 100 N m3 软弱土取低值 坚硬土取高值 重大建筑最好用载荷试验数据 由p s曲线第一阶段的直线段 取 96 筏板基础施工1 基槽开挖2 平整场地 1 平整范围应大于筏板基础的面积 每边外伸2 0m 3 0m 2 场地压实 一般地基土 包括城市地表的杂填土 可用8t 12t压路机辗压3遍 3 淤泥软土地基应首先在淤泥软土上抛块石或填碎石挤密 压实 3 铺设垫层 1 场地平整后 铺中 粗砂或碎石 厚度为10 20cm 铺设范围与平整场地相同 铺好后再用压路机压3遍 2 在压实的砂 石垫层上 浇筑厚100mm的C10素混凝土 找平 97 4 钢筋绑扎5 混凝土浇筑 1 整块筏板基础的混凝土浇筑 应连续不停地进行 一次完成 不得留施工缝 2 混凝土制备最好用商品混凝土 保质保量 若由工地自制混凝土 因混凝土通常达200 300m3 方量大 必须用多台搅拌机同时搅拌 每日三班24小时不停机 3 严格控制混凝土配合比 砂 石 水泥与水都应当称量 4 混凝土浇筑次序 应由基础长边一端向另一端推进 5 混凝土振捣要认真 在钢筋密集区要用小号振捣棒 在筏板基础宽度较大时 至少有2 3台振捣棒同时振捣 并有备用振捣棒 一旦振捣棒发生故障 立即更换 在边角与两人振捣交界处 应防止漏振形成蜂窝 6 混凝土养护措施要落实 必须将浇筑后的筏板基础全部面积铺草袋 专人负责充分洒水 因筏板面积大 板薄 养护工作更为重要 98 6 上部结构施工 1 当板基混凝土强度达到设计标号50 后 应及时进行上部结构的施工 2 为了抢工期 可在混凝土配比中加适量早强剂和高效减水剂 可提前达到所需的强度 99 箱形基础是指由底板 顶板 侧墙及一定数量内隔墙构成的整体刚度较好的钢筋混凝土箱形结构 简称箱基 箱基是在工地现场浇筑的钢筋混凝土大型基础 箱基的尺寸很大 平面尺寸通常与整个建筑平面外形轮廓相同 箱基高度至少超过3m 超高层建筑的箱基高度超过l0m 箱形基础的特点1 箱基的基础功能大2 箱基的地基承载力高3 箱基沉降量小4 箱基抗震性能好 100 箱形基础的适用范围1 高层建筑2 重型设备3 需要地下室的各类建筑物4 需要利用地下空间的建筑5 上部结构荷载大 地基土较差6 地震烈度高的重要建筑物 101 箱基的设计要点1 荷载重心与基底形心重合箱基设计的关键是防止倾斜 因此 要求上部结构竖向静荷载的重心与基底平面的形心相重合 必要时可将箱基底板外伸 如无法做到上述重心与形心重合 则要求小偏心 偏心距应满足 102 2 箱基埋深d箱基的埋深必须满足地基强度和稳定性的要求 防止建筑物的整体倾斜 避免倾覆及滑移 在地震区箱基埋深要求满足 式中Hg 自天然地面算起的建筑物高度 m 3 箱基高度h箱基高度根据使用要求和基础自身刚度确定 一般设计取值为 式中l 箱基长度 不包括底板悬挑部分 103 4 箱基墙体设计 1 箱基外墙 箱基外墙沿建筑物四周布置 外墙厚度不应小于250mm 外墙不得设置连续窗井 否则 门洞应设在柱间居中部位 且洞边至柱中心的距离不宜小于1 2m 开口系数 2 箱基内墙 箱基内墙 般沿上部结构柱网和剪力墙纵横向均匀布置 内墙厚度不宜小于200mm 3 墙体面积率 为使箱基具有足够的整体刚度 要求具有一定的墙体面积率 即平均每1m2基础面积上 墙体长度不小于40cm 或墙体水平截面积不小于基础面积的l 10 纵墙配置量不小于总墙体的3 5 104 5 箱基底板 1 箱基底板厚度 当地基平均反力p 200kPa时 底板厚为隔墙间距li的1 10 当p 300kPa时 底板厚为1 8li 底板厚度通常大于500mm 不超过l500mm 2 箱基底板配筋率箱基底板配筋率不大于0 8 6 箱基顶板 1 箱基顶板厚度不小于200mm 一般为200mm 400mm 2 箱基顶板配筋率不大于0 8 105 7 箱基的材料 1 箱基的材料必须用钢筋混凝土 2 钢筋按计算与构造配置 3 混凝土 混凝土的强度等级不应低于C20 采用密实混凝土防水时 其外围结构的混凝土抗渗标号不应低于Sb 8 箱形基础地基计算 1 地基强度汁算 2 地基变形计算 除按常规方法进行外 应计入箱基基槽开挖阶段的回弹变形 认真计算箱基横向倾斜 3 地基稳定性计算若箱基位于海滨 河岸 山坡或有水平荷载作用 则应进行地基稳定性计算 106 9 箱形基础结构计算 1 基底反力计算 基底反力是箱基结构计算的关键基底反力的大小与分布 直接影响箱基承受的弯矩和剪力的大小 分布与方向 目前基底反力计算方法 均以弹性理沦为依据 假定地基的应力与应变为线性关系 选用不同的地基模型 建立不同的计算方法 同一工程用不同方法计算结果不同 与实测值也有较大差异 目前认为 实测基底反力系数法 是较好的计算方法 107 2 箱基内力计算 上部结构为现浇剪力墙体系a 上部结构刚度大 箱基变形以局部弯曲为主 箱基底板与顶板均按局部弯曲的内力设计 b 顶板按普通楼盖实际荷载 采用双向板 考虑四边支承条件 分别计算跨中与支座弯矩 c 底板可按倒楼盖计算 基底反力取均布荷载 底板在外墙处可视为简支边 在内墙处可假定为固定边 108 上部结构为框架体系或框架剪力墙体系a 上部结构刚度较差 箱基的整体弯曲与局部弯曲同时存在 箱基顶板与底板应将整体弯曲与局部弯曲两种应力叠加进行设计 b 计算局部弯曲所产生的弯矩 应乘以0 8的折减系数 c 计算整体弯曲所产生的弯矩时 应计入上部结构与箱基的共同作用 使箱基承担的弯矩可合理减小 实测资料表明 框架结构或框剪结构有较多的砖砌体填充墙或挂板 增大了上部结构刚度 出此 箱基整体弯矩不及相应的局部弯矩的4 此类结构也可考虑按局部弯曲方案设计 可在构造上加适量的整体弯曲钢筋 这样 既可省去繁杂的计算 又能满足安全要求 109 第十节防止不均匀沉降的措施 消除或减轻不均匀沉降危害的途径 采用桩基础或深基础 人工加固地基 采取建筑 结构与施工措施 110 建筑措施 1 设计建筑物的体型力求简单 平面形状简单的 一 字形 立面上 建筑物两个相邻单元高差不超过一层 建筑物的长高比 内外纵墙避免中断 转折 横墙间距减小 以增强整体刚度 2 设置沉降缝 建筑物平面转折处 建筑高度或荷载突变处 结构类型不同处 地基土软硬交界处 111 沉降缝构造要求有一定的