第八章天然地基上的浅基础设计学习教案

1、会计学1第八章第八章 天然地基天然地基(dj)上的浅基础设计上的浅基础设计第一页，共61页。 做在天然地基上，埋置深度小于做在天然地基上，埋置深度小于5米的一般基础（柱基或墙基）以及埋置深度虽超过米的一般基础（柱基或墙基）以及埋置深度虽超过5米，但小于基础宽度的大尺寸基础（如箱形基础），在计算中基础的侧面摩擦力不必考虑，统称为米，但小于基础宽度的大尺寸基础（如箱形基础），在计算中基础的侧面摩擦力不必考虑，统称为。第1页/共61页第二页，共61页。第2页/共61页第三页，共61页。常用浅基础体型不大、结构简单，在计算单个基础时，一般既不遵循上部结构与基础的变形协调条件，也不考虑地基与基础的相互作

2、用。这种简化法也经常用于其它复杂基础的初步设计，称为常用浅基础体型不大、结构简单，在计算单个基础时，一般既不遵循上部结构与基础的变形协调条件，也不考虑地基与基础的相互作用。这种简化法也经常用于其它复杂基础的初步设计，称为。第3页/共61页第四页，共61页。第4页/共61页第五页，共61页。 常规设计法是把上部常规设计法是把上部结构、基础与地基三者作结构、基础与地基三者作为彼此离散的独立结构单为彼此离散的独立结构单元进行力学分析（如图元进行力学分析（如图6-1）。）。 不难看出常规设计法不难看出常规设计法有不合理之处，因为地基有不合理之处，因为地基、基础和上部结构沿接触面分离后，虽然满足静力平衡

3、基础和上部结构沿接触面分离后，虽然满足静力平衡但却完全忽略了三者之间受荷前后的变形连续性。但却完全忽略了三者之间受荷前后的变形连续性。第5页/共61页第六页，共61页。第6页/共61页第七页，共61页。(a)(b)第7页/共61页第八页，共61页。6-32.刚性刚性(n xn)基础基础的的“架越作用架越作用”。第8页/共61页第九页，共61页。3.基础相对刚度的影响基础相对刚度的影响6-66-7结论：基础相对刚度越大，架越作用越明显，基底压力分布与上部荷载分布越不一致。结论：基础相对刚度越大，架越作用越明显，基底压力分布与上部荷载分布越不一致。第9页/共61页第十页，共61页。6-81.地基压

4、缩性不均匀的影响地基压缩性不均匀的影响第10页/共61页第十一页，共61页。2.不均匀地基不均匀地基(dj)上荷载分布不同的影响上荷载分布不同的影响图6-9第11页/共61页第十二页，共61页。第12页/共61页第十三页，共61页。第13页/共61页第十四页，共61页。可按照可按照、分类。分类。1、砖基础：、砖基础：大放角基础。两皮一收或两皮一收与一皮一收相间。大放角基础。两皮一收或两皮一收与一皮一收相间。对材料的最底要求。对材料的最底要求。2、毛石基础：、毛石基础：毛石：未经加工整平的石料。毛石：未经加工整平的石料。其构造要求及台阶高宽比要求。其构造要求及台阶高宽比要求。3、灰土基础：、灰土

5、基础：依体积比分为依体积比分为3：7灰土、灰土、2：8灰土，灰土，灰土干重度灰土干重度14.515.5KN/m ,容许承载力可达容许承载力可达250300KPa。3应：捏紧成团，落地开花。应：捏紧成团，落地开花。第14页/共61页第十五页，共61页。施工简便，造价便宜，可节约水泥、砖石材料。施工简便，造价便宜，可节约水泥、砖石材料。在水中硬化慢，早期强度低，抗水性差，抗冻性差。一般只用于冰冻线以下，地下水位以上。在水中硬化慢，早期强度低，抗水性差，抗冻性差。一般只用于冰冻线以下，地下水位以上。4、灰浆碎砖三合土基础。、灰浆碎砖三合土基础。石灰、砂、骨料体积比为石灰、砂、骨料体积比为1：2：41

6、：3：6。5、混凝土和毛石混凝土基础。、混凝土和毛石混凝土基础。6、钢筋混凝土基础。、钢筋混凝土基础。1、条形基础：长度、条形基础：长度(chngd)远大于宽度的基础。远大于宽度的基础。2、独立、独立(dl)基础。基础。3、联合基础：柱下条形基础，柱下十字交叉条形基础，筏板基础，箱形基础。、联合基础：柱下条形基础，柱下十字交叉条形基础，筏板基础，箱形基础。第15页/共61页第十六页，共61页。tantan第16页/共61页第十七页，共61页。第17页/共61页第十八页，共61页。第18页/共61页第十九页，共61页。壳体的设计及构造见壳体的设计及构造见建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范

7、。第19页/共61页第二十页，共61页。指受压极限强度较大，而受弯、受拉极限强度较小的材料所建造的基础。指受压极限强度较大，而受弯、受拉极限强度较小的材料所建造的基础。指钢筋混凝土基础。利用其抗弯、抗拉性能。不受台阶宽高比限制，可宽基浅埋。指钢筋混凝土基础。利用其抗弯、抗拉性能。不受台阶宽高比限制，可宽基浅埋。第20页/共61页第二十一页，共61页。3、内力计算、内力计算（1）按直线分布假定计算基底静反力）按直线分布假定计算基底静反力（2）按混凝土规范对基础高度和变阶）按混凝土规范对基础高度和变阶处进行受冲切和受剪切承载力验算；处进行受冲切和受剪切承载力验算；（3）锥形基础的边缘）锥形基础的边

8、缘(binyun)高度高度不小于不小于200mm，阶梯形基础的阶高宜，阶梯形基础的阶高宜为为300500mm；（4）确定底板受力钢筋时，任意截面）确定底板受力钢筋时，任意截面的弯矩计算：的弯矩计算： 第21页/共61页第二十二页，共61页。5 . 2tan6/be ppppalaMmax212121 minmax22481ppppbbalM第22页/共61页第二十三页，共61页。影响：建筑物的安全和正常使用；基础施工技术措施；施工工期；工程造价。影响：建筑物的安全和正常使用；基础施工技术措施；施工工期；工程造价。安全方面：对高层稳定、滑移的影响；地基强度、变形的影响；基础由于冻胀或水影响下的耐

9、久性。安全方面：对高层稳定、滑移的影响；地基强度、变形的影响；基础由于冻胀或水影响下的耐久性。在保证建筑物安全、稳定、耐久使用的前提下，应尽量浅埋，以便节省投资，方便施工。除基岩外，一般不宜小于在保证建筑物安全、稳定、耐久使用的前提下，应尽量浅埋，以便节省投资，方便施工。除基岩外，一般不宜小于0.5米。另外，基础顶面应底于设计外地面米。另外，基础顶面应底于设计外地面100mm以上，以避免基础外露。以上，以避免基础外露。第23页/共61页第二十四页，共61页。A、类型主要指高层与非高层之分。、类型主要指高层与非高层之分。B、基础构造，针对基础类别、用途等。、基础构造，针对基础类别、用途等。A、荷

10、载大小与地基承载力间的关系导致持力层选择发生变化。、荷载大小与地基承载力间的关系导致持力层选择发生变化。B、建筑物类型不同，其所受荷载性质发生变化，从而对基础埋深产生影响。、建筑物类型不同，其所受荷载性质发生变化，从而对基础埋深产生影响。eg,高层建筑：水平力作用；输电塔：上拔力作用；砖窑：高温作用；冷库：低温作用；受动力荷载基础：对持力层土要求，不宜为饱和疏松的粉细砂（振动液化）。高层建筑：水平力作用；输电塔：上拔力作用；砖窑：高温作用；冷库：低温作用；受动力荷载基础：对持力层土要求，不宜为饱和疏松的粉细砂（振动液化）。第24页/共61页第二十五页，共61页。ma5 . 2tanaxbdX取

11、取3.5m（条形（条形(tio xn)基础基础)或或2.5m（距形或圆形基础）（距形或圆形基础）第25页/共61页第二十六页，共61页。1、尽量将基础置于地下水位以上。、尽量将基础置于地下水位以上。2、防止流砂；、防止流砂；3、防止地基因挖土、防止地基因挖土减压而隆起开裂；减压而隆起开裂； 应控制承压含水层顶面的有效应力大于应控制承压含水层顶面的有效应力大于0。0221hzzWz第26页/共61页第二十七页，共61页。frtdzd0min标准冻深；标准冻深；采暖对冻深的影响采暖对冻深的影响(yngxing)系数系数基底下允许残留冻土层的厚度。基底下允许残留冻土层的厚度。frdt0zzmaxhd

12、dmin(GB50007-2002）(GBJ7-89）maxhdz设计冻深；设计冻深；基底下允许残留冻土层的最大厚度。基底下允许残留冻土层的最大厚度。第27页/共61页第二十八页，共61页。zdz0.zs.zw.ze标准冻深；系采用在地表平坦、裸露、城市之外的空旷场地中不少于标准冻深；系采用在地表平坦、裸露、城市之外的空旷场地中不少于10年实测最大冻深的平均值。当无实测资料时，按规范附录年实测最大冻深的平均值。当无实测资料时，按规范附录F采用。采用。土的类别对冻深的影响系数。土的类别对冻深的影响系数。土的冻胀性对冻深的影响系数。土的冻胀性对冻深的影响系数。环境对冻深的影响系数。环境对冻深的影响

13、系数。z0zszwze最小埋深不小于最小埋深不小于0.5米，且不超过相邻建筑基础的底面，否则，与相邻基础的净距应大于该相邻基础底面高差的米，且不超过相邻建筑基础的底面，否则，与相邻基础的净距应大于该相邻基础底面高差的12倍。倍。第28页/共61页第二十九页，共61页。地基地基(dj)在保证其稳定的前提下，满足建筑物各类变形要求时的承载能力。在保证其稳定的前提下，满足建筑物各类变形要求时的承载能力。第29页/共61页第三十页，共61页。（一）魏锡克公式（一）魏锡克公式承载力设计值承载力设计值按下式计算：按下式计算：cccqqqrrruuiScNiSqNiSbNf21KAAu/ uAA)2(ebb

14、K第30页/共61页第三十一页，共61页。ckqvMcqMbMpf41uvcqf14. 3第31页/共61页第三十二页，共61页。对低压缩性土：对低压缩性土：10pf 或或20upf （当（当)0 . 21ppu对高压缩性土对高压缩性土：015. 001. 00pf fa(0.02)(1.5)第32页/共61页第三十三页，共61页。0fkfmdmb5 . 032、如按土的物理、如按土的物理(wl)、力学性质指标确定的基、力学性质指标确定的基本值，应按下式折算为标准值：本值，应按下式折算为标准值：0fffkf回归回归(hugu)修正修正系数。系数。5 . 03dbffmdbaka第33页/共61

15、页第三十四页，共61页。当地基受力层范围内存在软弱下卧层时，还必当地基受力层范围内存在软弱下卧层时，还必须对下卧层进行验算。须对下卧层进行验算。azczzfpptan2tan2zbzlpplbpckz基底压力标准值；基底压力标准值；基底处自重压力值；基底处自重压力值；cp应力扩散角（表应力扩散角（表7-14）；）；kppcpczpz第34页/共61页第三十五页，共61页。Pk faAdAdGGk20相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值。相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值。修正后的地基承载力特征值。修正后的地基承载力特征值。第35页/共61页第三十六页，共61页。dfa

16、FkAGdfaFkbG（矩形（矩形(jxng)）（条形（条形(tio xn)）相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值。相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值。基础自重和基础上的土重。基础自重和基础上的土重。AGkFkpk基础底面面积。基础底面面积。涉及到涉及到fa的宽度修正。的宽度修正。1、先假定、先假定B3m，不做宽度修正。，不做宽度修正。2、如果、如果B3m，则再考虑宽度修正。，则再考虑宽度修正。第36页/共61页第三十七页，共61页。akfp2 . 1max6bGFMekkk同时同时(tngsh)满足：满足：Pk fa相应于荷载效应标准组合时，作用于基

17、础底面的力矩值。相应于荷载效应标准组合时，作用于基础底面的力矩值。akkfbepp2 . 161max由上式得：由上式得：afW2. 1MKkpmaxAGkFk即：即：第37页/共61页第三十八页，共61页。fpkle612 . 1折减系数（折减系数（0.61）；）；则,6be kpmax3laGk)2(Fk+1、按中心、按中心(zhngxn)受压计算，求出受压计算，求出A0。2、令、令A=（1.11.4）A0。3、验证、验证Pkmax1.2fa1、令、令2、验证、验证Pkmax1.2fa ，求出求出A0。6be 若不满足，适当调整，再验算，直到适合为止。若不满足，适当调整，再验算，直到适合为

18、止。第38页/共61页第三十九页，共61页。30be 1当当时时相当于不考虑偏心的影响；相当于不考虑偏心的影响；当当6be 时时6 . 0表示由于荷载偏心较大表示由于荷载偏心较大，应该限制基底平均压力，使之不超过未考虑偏心应该限制基底平均压力，使之不超过未考虑偏心影响的地基承载力的影响的地基承载力的60%。第39页/共61页第四十页，共61页。作业：作业：某砖混房屋外纵墙，中心受压，室内外高差某砖混房屋外纵墙，中心受压，室内外高差0.3m，作用在室内地平处的竖向荷载值为，作用在室内地平处的竖向荷载值为Fk=120kN/m,由天然地面起算的基础埋深为由天然地面起算的基础埋深为0.7m，采用灰土基

19、础，采用灰土基础， Mu10砖，砖，M7.5水泥砂浆，地基承载力特征值水泥砂浆，地基承载力特征值fa=110kpa,b=0.3, d=1.6。试确定。试确定(qudng)基础宽度，并进行剖面设计。基础宽度，并进行剖面设计。第40页/共61页第四十一页，共61页。第41页/共61页第四十二页，共61页。第42页/共61页第四十三页，共61页。第43页/共61页第四十四页，共61页。第44页/共61页第四十五页，共61页。第45页/共61页第四十六页，共61页。第46页/共61页第四十七页，共61页。第47页/共61页第四十八页，共61页。 1、砖混结构：应控制局部倾斜值小于、砖混结构：应控制局部

20、倾斜值小于0.0020.003；2、排架结构：应控制柱基的沉降量和沉降差；、排架结构：应控制柱基的沉降量和沉降差；3、框架结构：应控制相邻柱基的沉降差；、框架结构：应控制相邻柱基的沉降差；4、多高层建筑：应控制倾斜值；、多高层建筑：应控制倾斜值；5、高耸结构物：应控制倾斜和沉降量；、高耸结构物：应控制倾斜和沉降量；第48页/共61页第四十九页，共61页。第49页/共61页第五十页，共61页。lFEs021（一）基本概念（一）基本概念均质地基上矩形基础的沉降量：均质地基上矩形基础的沉降量：bpEs0021AFdAFpG00基底平均附加压力：基底平均附加压力：第50页/共61页第五十一页，共61页

21、。假设对建筑物下荷载不同的柱基础群，按一个假设对建筑物下荷载不同的柱基础群，按一个统一的承载力设计值统一的承载力设计值f来确定所有基础的基底尺寸，来确定所有基础的基底尺寸，则各基础的基底附加压力均为：则各基础的基底附加压力均为：dfp00bl础底面尺寸越大，其沉降量也越大。所以，从减少沉础底面尺寸越大，其沉降量也越大。所以，从减少沉降差的角度看，单纯按承载力确定基础底面尺寸的设降差的角度看，单纯按承载力确定基础底面尺寸的设计方法就未必合理了，在一定条件下调整基底尺寸有计方法就未必合理了，在一定条件下调整基底尺寸有其其必要性必要性。第51页/共61页第五十二页，共61页。jkjFkF,jFkF第52页/共61页第五十三页，共61页。jkjkkkkkjkjjjjFFsFFs;表示表示k基础承受单位荷载基础承受单位荷载(hzi) 时，在时，在j基基础中心引起的沉降。础中心引起的沉降