地基与基础--建筑力学与结构ppt课件

1、楼房倒塌楼房倒塌楼房损坏楼房损坏 1954年兴建的上海年兴建的上海工业展览馆中央大厅，工业展览馆中央大厅，因地基约有因地基约有14m厚的淤厚的淤泥质软粘土，尽管采用泥质软粘土，尽管采用了了7.27m的箱形基础，的箱形基础，建成后当年下沉建成后当年下沉0.6m。目前展览馆大厅平均沉目前展览馆大厅平均沉降量为降量为1.6m。 1173年年9月月8日动工，日动工，1178年年到第到第4层中部，高度约层中部，高度约29m时，时，因塔明显倾斜而停工。因塔明显倾斜而停工。94年后年后复工，复工，6年时间建完第年时间建完第7层，高层，高48m，再次停工，于，再次停工，于1360年复年复工至工至1370年竣工

2、。全塔共年竣工。全塔共8层，层，高度高度55m，基础底面平均压力，基础底面平均压力约约50kPa。 该塔诞生了物理学中的自该塔诞生了物理学中的自由落体定律。成为世界上最珍由落体定律。成为世界上最珍贵的历史文物。贵的历史文物。 目前塔向南倾斜，南北两端沉降差目前塔向南倾斜，南北两端沉降差1.8m1.8m，塔顶，塔顶离中心线离中心线5.27m5.27m，倾斜，倾斜5.55.5。意意大大利利比比萨萨斜斜塔塔 塔身向东北方向严重倾斜，塔顶离塔身向东北方向严重倾斜，塔顶离中心线已达中心线已达2.31m2.31m，底层塔身发生不少裂，底层塔身发生不少裂缝，成为危险建筑物而封闭。缝，成为危险建筑物而封闭。苏

3、州虎丘苏州虎丘塔塔墨西哥城的土层为深厚的湖墨西哥城的土层为深厚的湖相沉积层，土的天然含水量相沉积层，土的天然含水量高达高达650 % 650 % ，液限，液限500%500%，塑，塑性指数性指数350350，孔隙比为，孔隙比为1515，具，具有极高的压缩性。有极高的压缩性。图中可清晰地看图中可清晰地看见发生的沉降及见发生的沉降及不均匀沉降。不均匀沉降。该工程该工程19111911年动工，年动工，19131913年秋完工。事前不了解基础下年秋完工。事前不了解基础下埋藏厚达埋藏厚达16 m16 m的软粘土层。同年的软粘土层。同年9 9月开始向谷仓中装谷月开始向谷仓中装谷物，物，1010月月1717

4、日谷仓日谷仓1 1小时内竖向沉降小时内竖向沉降30.5cm30.5cm，西侧下陷，西侧下陷7.32m7.32m，东侧抬高，东侧抬高1.52m1.52m。后用。后用388388个个50T50T千斤顶纠正后继千斤顶纠正后继续使用，在主体结构下做了续使用，在主体结构下做了7070多个支承在基岩上的砼墩多个支承在基岩上的砼墩但位置较原先下降但位置较原先下降4m4m。加拿大特朗加拿大特朗斯康谷仓斯康谷仓日本关日本关西机场西机场1986年开工，年开工，1990年人工岛年人工岛完成，完成，1994年机场运营。面年机场运营。面积积43701250m2，平均厚，平均厚度度33m设计沉降：设计沉降：5.7-7.5

5、 m5.7-7.5 m完成时完成时(1990(1990年年) )实际沉降：实际沉降：8.1 m8.1 m，5cm/5cm/月。月。沉降大且沉降大且不均匀不均匀1.6.1 地基基础的设计原则1.6.2 天然地基上浅基础1.6.3 桩基础 1.6 1.6 地基与基础地基与基础地基和基础的概念地基和基础的概念1.1.地基地基1 1定义：基底以下的土体中因修建建筑物而引起的应力定义：基底以下的土体中因修建建筑物而引起的应力增加值变形所不可忽略的那部分土层。增加值变形所不可忽略的那部分土层。 持力层：直接与基础接触，并承受压力的土层持力层：直接与基础接触，并承受压力的土层 下卧层：持力层下部的土层下卧层

6、：持力层下部的土层2 2分类：天然地基：在天然土层上修建，土层要符合修分类：天然地基：在天然土层上修建，土层要符合修建建筑物的要求强度条件、变形条件）建建筑物的要求强度条件、变形条件） 人工地基：经过人工处理或加固过的地基：人工地基：经过人工处理或加固过的地基：2.2.根底：根底：1 1定义：建筑物的下部结构，将建筑物的荷载传给地基，定义：建筑物的下部结构，将建筑物的荷载传给地基，起着中间的连接作用。起着中间的连接作用。2 2分类：分类：地基和基础的概念浅基础浅基础(5m)(5m)：用一般方法、工艺施工。：用一般方法、工艺施工。 深基础深基础( (桩基、沉井桩基、沉井) )：特殊工艺施工。：特

7、殊工艺施工。结构荷载结构荷载基底压力基底压力地基和基础的概念1.6.1 1.6.1 地基土的基本知识地基土的基本知识 土：岩石经风化、剥蚀、破碎、搬运、沉积等过程形成的堆积土：岩石经风化、剥蚀、破碎、搬运、沉积等过程形成的堆积物，由固体颗粒、水和气体组成的三相分散体系。（形成了土自身物，由固体颗粒、水和气体组成的三相分散体系。（形成了土自身固有的特性）固有的特性） 一、一、 地基土的组成地基土的组成 粘粒粘粒 粉粒粉粒 砂粒砂粒 细粒细粒 砾粒砾粒 卵石卵石 漂石漂石 （粗粒）（粗粒） （碎石）（块石）（碎石）（块石）0.005 0.05 2 20 60 200土颗粒土颗粒弱结合水弱结合水强结

8、合水强结合水结合水结合水存于孔隙中存于孔隙中强结合水：紧靠土粒表面受电场作用力很大近于固体特征。强结合水：紧靠土粒表面受电场作用力很大近于固体特征。 弱结合水：强结合水外，受电场作用减小，呈粘滞状态，对粘性弱结合水：强结合水外，受电场作用减小，呈粘滞状态，对粘性土物理力学性质影响大。土物理力学性质影响大。与大气相通时可排出，与大气相通时可排出，封闭气泡可使土产生压缩性和弹性。封闭气泡可使土产生压缩性和弹性。a.单粒结构单粒结构b.蜂窝结构蜂窝结构c.絮状结构絮状结构二、土的物理性质指标气气水水土粒土粒WWwWSVVSVvVaVw 可用烘干法测定，反应土的干湿程度。同类土，可用烘干法测定，反应土

9、的干湿程度。同类土，w越大，越大，土越软。土越软。VW%100SwWWw1.土的重度土的重度(kN/m3)一般用环刀法测定，天然土一般用环刀法测定，天然土在在1622 kN/m3之间。之间。2.土的含水量土的含水量3.土粒相对密度或称土粒比重）土粒相对密度或称土粒比重） 土粒重量与同体积土粒重量与同体积4时水的重量之比。时水的重量之比。 一般砂土：一般砂土：2.652.95，粘土：，粘土：2.72.75。wswsssVWd1)(3mKNVWssss土颗粒重度土颗粒重度VWsdVVWwvssatwsatwssVVW3.土的有效重度地下水位以下水受浮力作用）土的有效重度地下水位以下水受浮力作用）(

10、kN/m3) 2.土的饱和重度土的饱和重度(kN/m3)(kN/m3)1.土的干重度土的干重度 4.土的孔隙比土的孔隙比 用于评价天然土层的密实程度，用于评价天然土层的密实程度， 一般一般e0.6为低压缩性土，为低压缩性土， e1为为 疏松的高压缩性土。疏松的高压缩性土。 svVVe %100VVnv%100vwrVVS 6.土的饱和度土的饱和度 反映土中孔隙被水反映土中孔隙被水 充满的程度。充满的程度。 Sr=0为干土，为干土，Sr=1为饱和土。为饱和土。 5.土的孔隙率土的孔隙率 亦反映土的密实程度亦反映土的密实程度三、岩土的分类2k200 400kN/mf2k250 1000kN/mf2

11、k200 700kN/mf三、岩土的分类2k80 500kN/mf2k140 340kN/mf2k100 300kN/mf 2k100 450kN/mf 2k100 450kN/mf 三、岩土的分类四、工程特性指标包括强度指标、压缩性指标以及静力触探探头阻力，包括强度指标、压缩性指标以及静力触探探头阻力，标准贯入试验锤击数、载荷试验承载力等其他特性指标。标准贯入试验锤击数、载荷试验承载力等其他特性指标。1.6.2 1.6.2 地基与基础设计地基与基础设计一、一、 基本规定基本规定 地基基础设计的内容和要求与建筑物的安全等级有关。 根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建

12、筑物破坏或影响正常使用的程度，将地基基础设计分为三个设计等级：甲级：重要的、30层以上高层、体型复杂、高低层差超10、对沉降有特殊要求、场地与地质条件复杂等。乙级：除甲级丙级以外的工业与民用建筑物丙级：场地和地基条件简单，七层及以下（一）（一） 地基基础设计等级地基基础设计等级（二地基基础设计一般规定（1所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定；（2设计等级为甲级、乙级的建筑物，均应按地基变形设计（3设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算，但特殊情况下，仍应作变形验算。二、地基计算1.基础的埋置深度，按下列条件确定： 1)建筑物的用途，有无地下室等，基础的形式和构造； 2)作用在地基上的

13、荷载大小和性质； 3)工程地质和水文地质条件； 4)相邻建筑物的基础埋深； 5)地基土冻胀和融陷的影响（一基础的埋置深度二、地基计算2.基础宜浅埋，除岩石地基外，基础埋深不宜小于0.5m。3.高层建筑的埋置深度必需满足地基承载力、变形和稳定的要求。当采用天然地基时，埋置深度不小于建筑物高度的1/12。在抗震设防区，埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15。采用桩基础时，不小于建筑物高度的1/181/20。4.基础宜埋置在地下水位以上。5.新建建筑物的基础埋深不宜大于原有建筑基础。大于时，两基础间应保持一定净距。6.确定基础埋深应考虑地基的冻胀性。二、地基计算地基设计的目的：确保房屋的稳定；不因地基

14、产生过大不均匀变形而影响房屋的安全和正常使用。设计原则： 1)上部结构荷载所产生的压力不大于地基的承载力值； 2)房屋和构筑物的地基变形值不大于其允许值； 3)对经常受水平荷载作用的构筑物如挡土墙等，不致使其丧失稳定而破坏。 （二地基设计的基本原则二、地基计算地基变形特征分为：沉降量、沉降差、倾斜或局部倾斜。地基变形特征分为：沉降量、沉降差、倾斜或局部倾斜。 1)1)对于砌体承重结构，应由局部倾斜控制；对于砌体承重结构，应由局部倾斜控制； 2)2)对于框架结构和单层排架结构，由相邻柱基的沉降差对于框架结构和单层排架结构，由相邻柱基的沉降差控制；控制； 3)3)对于多层或高层建筑以及高耸结构，应

15、由倾斜控制。对于多层或高层建筑以及高耸结构，应由倾斜控制。 （三地基变形控制三、地基承载力计算1 轴心荷载作用时kapfkkkAFGpkp相应于荷载效应组合时，基础底面处的平均压力值相应于荷载效应组合时，基础底面处的平均压力值af修正后的地基承载力特征值修正后的地基承载力特征值GFAfh独立基础独立基础条形基础条形基础GFbfh2 偏心荷载作用时 除上式要求外，还应符合下式要求k,maxa1.2pfkkkk,maxFGMpAW三、地基承载力计算b pkpkmax1.2fapkmaxpkminpkfab p0ss 三、地基承载力计算3 地基承载力修正 当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，

16、从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，应修正：aakbdm(3)(0.5)ffbd 三、地基承载力计算af式中式中 修正后的地基承载力特征值修正后的地基承载力特征值 地基承载力特征值；地基承载力特征值； 基础宽度和埋深的地基承载力修正系数；基础宽度和埋深的地基承载力修正系数； 基础底面以下土的重度；基础底面以下土的重度； 基础底面宽度基础底面宽度3m3m6m6m）；）； 基础底面以上土的加权平均重度；基础底面以上土的加权平均重度； 基础埋置深度基础埋置深度m m），一般自室外地面标高算起。），一般自室外地面标高算起。akfbd、bmd一、无筋扩展基础刚性基础）1.6.3

17、 1.6.3 天然地基上浅基础天然地基上浅基础1.1.由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成的由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成的墙下条形基础基础或住下独立基础。墙下条形基础基础或住下独立基础。 适用于多层民用建筑和轻型厂房。适用于多层民用建筑和轻型厂房。砖基础、毛石基础钢筋混凝土条形基础一、条形基础式中式中 基础底面宽度；基础底面宽度； 基础顶面的墙体宽度或柱角宽度；基础顶面的墙体宽度或柱角宽度； 基础高度；基础高度； 基础台阶宽度；基础台阶宽度； 基础台阶宽高比基础台阶宽高比 ，其允许值按规定选用。，其允许值按规定选用。如：砖基础的台阶宽高比允许值为如：

18、砖基础的台阶宽高比允许值为1:1.51:1.5。2.基础高度002tanbbHb0b0H2btan0:b H二、 扩展基础墙下钢筋混凝土条形基础和柱下钢筋混凝土独立基础。柱下钢筋混凝土独立基础三、 筏形基础分类平板式：在荷载不太大、柱网较均匀且柱距较小的情况下采用。梁板式：通常为有纵、横柱列方向的筏形顶面或底面的肋梁。筏板基础梁筏板基础示意图四、箱形基础组成箱形基础是由底板、顶板、侧墙及一定数量的内隔墙构成的整体刚度较好的单层或多层钢筋混凝土基础。箱形基础适用于高层、重型或对不均匀沉降有严格要求的建筑物。箱形基础示意图1.6.4 1.6.4 桩基础桩基础深基础主要有桩基础、沉井和地下连续墙等几种类型桩基础的适用性 对下列情况可考虑选用桩基础方案： 1，不允许地基有过大沉降和不均匀沉降的