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，虽然采用泥质软粘土，虽然采用了了7.27m的箱形根底，的箱形根底，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日开工，日开工，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0年复工至年复工至0年开工。全塔共年开

2、工。全塔共8层，高度层，高度55m，根底底面平均压力约，根底底面平均压力约50kPa。 该塔诞生了物理学中的自该塔诞生了物理学中的自在落体定律。成为世界上最珍在落体定律。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痕，成为危险建筑物而封锁。痕，成为危险建筑物而封锁。苏州虎丘苏州虎

3、丘塔塔墨西哥城的土层为深沉的湖墨西哥城的土层为深沉的湖相堆积层，土的天然含水量相堆积层，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，具有极高的紧缩性。有极高的紧缩性。图中可明晰地看图中可明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年开工，年开工，19131913年秋完工。事前不了解根底下年秋完工。事前不了解根底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月开场向谷仓中装谷月开场向谷仓中装谷物，物，1010月月1717日谷仓日谷仓

4、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运用，在主体构造下做了续运用，在主体构造下做了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，平均厚度，平均厚度33m设计沉降：设计沉降：5.7-7.5 m5.7-

5、7.5 m完成时完成时(1990(1990年年) )实践沉降：实践沉降：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 地基根底的设计原那么1.6.2 天然地基上浅根底1.6.3 桩根底 1.6 1.6 地基与根底地基与根底地基和根底的概念地基和根底的概念1.1.地基地基1 1定义：基底以下的土体中因建筑建筑物而引起的应力定义：基底以下的土体中因建筑建筑物而引起的应力添加值变形所不可忽略的那部分土层。添加值变形所不可忽略的那部分土层。 持力层：直接与根底接触，并接受压力的土层持力层：直接与根底接触，并接受压力的土层 下卧层：持力层下部的土层下卧层：持力层下

6、部的土层2 2分类：天然地基：在天然土层上建筑，土层要符合建分类：天然地基：在天然土层上建筑，土层要符合建筑建筑物的要求强度条件、变形条件筑建筑物的要求强度条件、变形条件 人工地基：经过人工处置或加固过的地基：人工地基：经过人工处置或加固过的地基：2.2.根底：根底：1 1定义：建筑物的下部构造，将建筑物的荷载传给地基，定义：建筑物的下部构造，将建筑物的荷载传给地基，起着中间的衔接作用。起着中间的衔接作用。2 2分类：分类：地基和根底的概念浅根底浅根底(5m)(5m)：用普通方法、工艺施工。：用普通方法、工艺施工。 深根底深根底( (桩基、沉井桩基、沉井) )：特殊工艺施工。：特殊工艺施工。构

7、造荷载构造荷载基底压力基底压力地基和根底的概念1.6.1 1.6.1 地基土的根本知识地基土的根本知识 土：岩石经风化、剥蚀、破碎、搬运、堆积等过程构成的堆积土：岩石经风化、剥蚀、破碎、搬运、堆积等过程构成的堆积物，由固体颗粒、水和气体组成的三相分散体系。构成了土本身物，由固体颗粒、水和气体组成的三相分散体系。构成了土本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合水强结合水结合水结合水存于孔隙中存于孔隙中强

8、结合水：紧靠土粒外表受电场作用力很大近于固体特征。强结合水：紧靠土粒外表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，呈粘滞形状，对粘性弱结合水：强结合水外，受电场作用减小，呈粘滞形状，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，封锁气泡可使土产生紧缩性和弹性。封锁气泡可使土产生紧缩性和弹性。a.单粒构造单粒构造b.蜂窝构造蜂窝构造c.絮状构造絮状构造二、土的物理性质目的气气水水土粒土粒WWwWSVVSVvVaVw 可用烘干法测定，反响土的干湿程度。同类土，可用烘干法测定，反响土的干湿程度。同类土，w越大，越大，土越软。土越

9、软。VW%100SwWWw1.土的重度土的重度(kN/m3)普通用环刀法测定，天然土普通用环刀法测定，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 土粒分量与同体积土粒分量与同体积4时水的分量之比。时水的分量之比。 普通砂土：普通砂土：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(kN/m3) 2.土的饱和重度土的饱和重度(kN/m3

10、)(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， 普通普通e0.6为低紧缩性土，为低紧缩性土， e1为为 疏松的高紧缩性土。疏松的高紧缩性土。 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 充溢的程度。充溢的程度。 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/mf2k200 700kN/mf三、岩土的分类2k80 50

11、0kN/mf2k140 340kN/mf2k100 300kN/mf 2k100 450kN/mf 2k100 450kN/mf 三、岩土的分类四、工程特性目的包括强度目的、紧缩性目的以及静力触探探头阻力，包括强度目的、紧缩性目的以及静力触探探头阻力，规范贯入实验锤击数、载荷实验承载力等其他特性目的。规范贯入实验锤击数、载荷实验承载力等其他特性目的。1.6.2 1.6.2 地基与根底设计地基与根底设计一、一、 根本规定根本规定 地基根底设计的内容和要求与建筑物的平安等级有关。 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能够呵斥建筑物破坏或影响正常运用的程度，将地基根底设计分为三个设

12、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 地基根底设计等级地基根底设计等级二地基根底设计普通规定1一切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.根底的埋置深度，按以下条件确定： 1)建筑物的用途，有无地下室等，根底的方式和构造； 2)作用在地基上的荷载大小和性质； 3)工程地质和水文地质条件； 4)相邻建筑物的根底埋

13、深； 5)地基土冻胀和融陷的影响一根底的埋置深度二、地基计算2.根底宜浅埋，除岩石地基外，根底埋深不宜小于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。采用桩根底时，不小于建筑物高度的1/181/20。4.根底宜埋置在地下水位以上。5.新建建筑物的根底埋深不宜大于原有建筑根底。大于时，两根底间应坚持一定净距。6.确定根底埋深应思索地基的冻胀性。二、地基计算地基设计的目的：确保房屋的稳定；不因地基产生过大不均匀变形而影响房屋的平安和正常运用。设计原那么： 1)上部构造

14、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)对经常受程度荷载作用的构筑物如挡土墙等，不致使其丧失稳定而破坏。 二地基设计的根本原那么二、地基计算地基变形特征分为：沉降量、沉降差、倾斜或部分倾斜。地基变形特征分为：沉降量、沉降差、倾斜或部分倾斜。 1) 1)对于砌体承重构造，应由部分倾斜控制；对于砌体承重构造，应由部分倾斜控制； 2) 2)对于框架构造和单层排架构造，由相邻柱基的沉降差对于框架构造和单层排架构造，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挺拔构造，应由倾斜控制。对于多层或高层建筑以及挺拔构造，应由倾斜控制。 三地

15、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，根底底面处的平均压力值相应于荷载效应组合时，根底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独立根底独立根底条形根底条形根底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 当根底宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从载荷实验或其他原位测试、阅历值等方法确定的地基承载力特征值，应修

16、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； 根底宽度和埋深的地基承载力修正系数；根底宽度和埋深的地基承载力修正系数； 根底底面以下土的重度；根底底面以下土的重度； 根底底面宽度根底底面宽度3m3m6m6m； 根底底面以上土的加权平均重度；根底底面以上土的加权平均重度； 根底埋置深度根底埋置深度m m，普通自室外地面标高算起。，普通自室外地面标高算起。akfbd、bmd一、无筋扩展根底刚性根底1.6.3 1.6.3 天然地基上浅根底天然地基上浅根底1.1.由砖、毛石、混凝土或毛石

17、混凝土、灰土和三合土等资料组成的由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等资料组成的墙下条形根底根底或住下独立根底。墙下条形根底根底或住下独立根底。 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。砖根底、毛石根底钢筋混凝土条形根底一、条形根底式中式中 根底底面宽度；根底底面宽度； 根底顶面的墙体宽度或柱角宽度；根底顶面的墙体宽度或柱角宽度； 根底高度；根底高度； 根底台阶宽度；根底台阶宽度； 根底台阶宽高比根底台阶宽高比 ，其允许值按规定选用。，其允许值按规定选用。如：砖根底的台阶宽高比允许值为如：砖根底的台阶宽高比允许值为1:1.51:1.5。2.根底高度002tanbbH

18、b0b0H2btan0:b H二、 扩展根底墙下钢筋混凝土条形根底和柱下钢筋混凝土独立根底。柱下钢筋混凝土独立根底三、 筏形根底分类平板式：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。筏板根底梁筏板根底表示图四、箱形根底组成箱形根底是由底板、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根底。箱形根底适用于高层、重型或对不均匀沉降有严厉要求的建筑物。箱形根底表示图1.6.4 1.6.4 桩根底桩根底深根底主要有桩根底、沉井和地下延续墙等几种类型桩根底的适用性 对以下情况可思索选用桩根底方案： 1，不允许地基有过大沉降和不均匀沉降的高