ok荷载、地基处理与基础工程

1、土木工程荷载土木工程荷载一、荷载的定义：一、荷载的定义： 荷载一般是指作用在结构上的外加力，可分为：荷载一般是指作用在结构上的外加力，可分为： 1 1、大小、位置和方向不变的静荷载或恒载、大小、位置和方向不变的静荷载或恒载 2 2、大小、位置和方向随时间变化的活荷载或可变荷载、大小、位置和方向随时间变化的活荷载或可变荷载二、土木工程荷载的类型：二、土木工程荷载的类型： 1 1、永久荷载（恒荷载）、永久荷载（恒荷载） 2 2、活荷载活荷载 3 3、可变荷载、可变荷载 4 4、偶然荷载、偶然荷载 5 5、风荷载、风荷载二、土木工程荷载的类型：二、土木工程荷载的类型： 1 1、永久荷载（恒荷载）、永

2、久荷载（恒荷载） 、永久存在的外加力、永久存在的外加力 、永久荷载是由构件的具体尺寸和材料的重量计算的、永久荷载是由构件的具体尺寸和材料的重量计算的 2 2、活荷载活荷载 、荷载的数量和位置是变化的荷载的数量和位置是变化的 、按照活荷载最大可能出现的、按照活荷载最大可能出现的 值，以及放置在值，以及放置在最不利最不利的位置来的位置来 进行设计。进行设计。 二、土木工程荷载的类型：二、土木工程荷载的类型： 3 3、可变荷载、可变荷载 、在设计基准期内，作用在结构上的荷载，是随时间、在设计基准期内，作用在结构上的荷载，是随时间而变化的，而且变化值不可忽略。而变化的，而且变化值不可忽略。 、在设计中

3、，要充分考虑到最大的可变荷载。、在设计中，要充分考虑到最大的可变荷载。 4 4、偶然荷载、偶然荷载 在结构设计使用年限内不一定会出现，但一旦出现，荷在结构设计使用年限内不一定会出现，但一旦出现，荷载的值就会很大且时间短。载的值就会很大且时间短。（如：地震、撞击、爆炸力等）。二、土木工程荷载的类型：二、土木工程荷载的类型： 5 5、风荷载、风荷载 、定义：是空气流动对工程结构所产生的压力。、定义：是空气流动对工程结构所产生的压力。 、风荷载的大小与所处地区有关、风荷载的大小与所处地区有关 、风荷载划分为两类：、风荷载划分为两类：动载动载、静载静载 作用在作用在高层建筑高层建筑上的风荷载是上的风荷

4、载是动载动载，作用力，作用力时间短时间短 作用在作用在低层建筑低层建筑上的风荷载是上的风荷载是静载静载，作用力，作用力时间长时间长 、影响风荷载的因素：、影响风荷载的因素：. .因地区而异因地区而异 . .同一地区因时间而异同一地区因时间而异 . .因房屋高度而异因房屋高度而异三、荷载的作用和效应：三、荷载的作用和效应： 1 1、结构上的作用是指能使结构产生效应的各种原因的总称。、结构上的作用是指能使结构产生效应的各种原因的总称。 2 2、有、有直接作用直接作用和和间接作用间接作用。 3 3、荷载作用在构件截面上会产生内力：、荷载作用在构件截面上会产生内力：轴力、弯矩、剪力轴力、弯矩、剪力 荷

5、载作用在构件产生相应的变形：荷载作用在构件产生相应的变形：轴向变形、轴向变形、 弯曲变形、弯曲变形、 剪切变形剪切变形 4 4、要求结构构件设计时具有足够的、要求结构构件设计时具有足够的刚度刚度和和强度强度。基础工程和地基处理基础工程和地基处理一、地基、基础的概念：一、地基、基础的概念： 1 1、地基：是指支撑上部并受上部结构荷载影响的整个地层。、地基：是指支撑上部并受上部结构荷载影响的整个地层。u地基分地基分天然地基天然地基和和人工地基人工地基两类。两类。u地基是地基是基础的地下土层，承受着基础传来的全部荷载。一、地基、基础的概念：一、地基、基础的概念： 2 2、基础：、基础：是指结构物最下

6、部的构件或部分结构。是指结构物最下部的构件或部分结构。u基础的作用：基础的作用：是是把建筑物的荷载传给地基把建筑物的荷载传给地基。u对基础的要求是：坚固、稳定、耐水、耐腐蚀、对基础的要求是：坚固、稳定、耐水、耐腐蚀、 耐冰冻、能够防止不均匀沉降和缩短使用寿命。耐冰冻、能够防止不均匀沉降和缩短使用寿命。u基础的埋置深度：是指设计室外地坪到基础底面的距离。基础的埋置深度：是指设计室外地坪到基础底面的距离。u根据埋置深度不同分为：根据埋置深度不同分为：浅基础浅基础、深基础深基础。u影响基础埋置深度的因素：影响基础埋置深度的因素：. .房屋或构筑物的用途房屋或构筑物的用途. .作用在地基上的荷载大小和

7、性质作用在地基上的荷载大小和性质 . .工程地质和水文地质条件工程地质和水文地质条件 . .相邻建筑相邻建筑 . .冻结线：基础埋置在冻结深度以下冻结线：基础埋置在冻结深度以下0.2m0.2m处。处。一、地基、基础的概念：一、地基、基础的概念： 3 3、地基与基础的设计要求、地基与基础的设计要求l 地基设计要求：地基设计要求：. .强度方面：地基应有足够的承载能力，并强度方面：地基应有足够的承载能力，并优先选用天然地基。优先选用天然地基。. .变形方面：变形方面：要求地基承载力均匀，保障建筑物基础在荷载作要求地基承载力均匀，保障建筑物基础在荷载作用下沉降均匀，不失稳。用下沉降均匀，不失稳。若地

8、基下沉不均匀，建筑物上部极易若地基下沉不均匀，建筑物上部极易出现墙体开裂、变形甚至破坏。出现墙体开裂、变形甚至破坏。. .稳定方面：地基应具有防止建筑物产生滑移、倾斜的能力，稳定方面：地基应具有防止建筑物产生滑移、倾斜的能力，必要时应设挡土墙，以防止滑坡变形的出现。必要时应设挡土墙，以防止滑坡变形的出现。. .经济方面：应选择土质优良的地基建设，降低土方开挖与地经济方面：应选择土质优良的地基建设，降低土方开挖与地基处理的费用。基处理的费用。一、地基、基础的概念：一、地基、基础的概念： 3 3、地基与基础的设计要求、地基与基础的设计要求l 基础设计要求：基础设计要求：. .强度方面：基础应具有足

9、够的承载力来承受和传递整个建筑强度方面：基础应具有足够的承载力来承受和传递整个建筑物的荷载。物的荷载。. .耐久力方面：基础在设计选材时应注意与上部结构的耐久性耐久力方面：基础在设计选材时应注意与上部结构的耐久性和使用年限相适应，并且要求严格施工，不留隐患。和使用年限相适应，并且要求严格施工，不留隐患。. .经济性方面：基础工程造价约占房屋建筑工程总造价的经济性方面：基础工程造价约占房屋建筑工程总造价的10%-40%10%-40%，选择合适的基础方案，争取做浅基础，采用先进的，选择合适的基础方案，争取做浅基础，采用先进的施工技术，就地取材，降低造价。施工技术，就地取材，降低造价。基础工程和地基

10、处理基础工程和地基处理二、地基处理：二、地基处理： 地基地基天然地基（不用处理）天然地基（不用处理） 人工地基（强夯法、换填法、桩基等）人工地基（强夯法、换填法、桩基等） 地基持力层的承载力要大于基础底面的地基持力层的承载力要大于基础底面的平均压力。如果土质达不到，则要采用人平均压力。如果土质达不到，则要采用人工处理。工处理。地基与基础 1、软弱地基软弱地基*淤泥及淤泥质土：它是在净水或缓慢流水环境中沉积的、经生物化学淤泥及淤泥质土：它是在净水或缓慢流水环境中沉积的、经生物化学作用形成的、天然含水量高的、承载力低的、软塑到流塑状态的饱和作用形成的、天然含水量高的、承载力低的、软塑到流塑状态的饱

11、和粘性土。粘性土。*冲填土：是由水力冲填泥沙沉积形成的填土。常见于沿海地带和江河冲填土：是由水力冲填泥沙沉积形成的填土。常见于沿海地带和江河两岸。两岸。*杂填土：是含有大量建筑垃圾、工业废料及生活垃圾等杂物的填土。杂填土：是含有大量建筑垃圾、工业废料及生活垃圾等杂物的填土。*其他高压缩性土：饱和的松散粉细沙（含部分粉质粘土），亦属于软其他高压缩性土：饱和的松散粉细沙（含部分粉质粘土），亦属于软弱地基的范畴。当受到机械振动和地震荷载重复作用时，将产生液化弱地基的范畴。当受到机械振动和地震荷载重复作用时，将产生液化现象；基坑开挖时会产生流砂或管涌，再由于建筑物的荷重及地下水现象；基坑开挖时会产生流

12、砂或管涌，再由于建筑物的荷重及地下水的下降，也会促使砂土下沉。的下降，也会促使砂土下沉。2 2、特殊土地基、特殊土地基湿陷性黄土：在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附湿陷性黄土：在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土称为湿陷性土，属于特殊土。的土称为湿陷性土，属于特殊土。膨胀土：是一种富含亲水性粘土的矿物，并且随含水量增减，体膨胀土：是一种富含亲水性粘土的矿物，并且随含水量增减，体积发生显著胀缩变形的高塑性粘土。积发生显著胀缩变形的高塑性粘土。红黏土：是指由石灰岩红

13、黏土：是指由石灰岩, ,白云岩等碳酸盐类在亚热带温热气候条白云岩等碳酸盐类在亚热带温热气候条件下经风化作用而形成的褐红色的黏性土件下经风化作用而形成的褐红色的黏性土季节性冻土指的是有冰的各种岩石和土壤。季节性冻土指的是有冰的各种岩石和土壤。3 3、地基处理的目的、地基处理的目的 提高地基土的抗剪强度提高地基土的抗剪强度，以满足设计对地基承载力和稳定性的，以满足设计对地基承载力和稳定性的要求；要求； 改善地基的变形性质改善地基的变形性质，防止建筑物产生过大的沉降和不均匀沉，防止建筑物产生过大的沉降和不均匀沉降以及侧向变形等；降以及侧向变形等； 改善地基的渗透性和渗透稳定改善地基的渗透性和渗透稳定

14、，防止渗流过大和渗透破坏等；，防止渗流过大和渗透破坏等； 提高地基土的抗震性能提高地基土的抗震性能，防止液化，隔振和减小振动波的振幅，防止液化，隔振和减小振动波的振幅等；等； 消除黄土的失陷性，膨胀土的胀缩性消除黄土的失陷性，膨胀土的胀缩性等等4 4、常用的地基处理方法、常用的地基处理方法换填法换填法 当建筑物基础下的持力层比较软弱，不能满足上部荷载对地基当建筑物基础下的持力层比较软弱，不能满足上部荷载对地基的要求时，采用换地基的要求时，采用换地基土土来处理软弱地基。来处理软弱地基。 施工工艺过程：挖去软弱层施工工艺过程：挖去软弱层回填回填夯实夯实 适用范围：淤泥；淤泥质土；湿陷性黄土；杂填土

15、；冲填土。适用范围：淤泥；淤泥质土；湿陷性黄土；杂填土；冲填土。 可选换土的材料有：砂、碎石、矿碴、石屑、灰土、三合土等。可选换土的材料有：砂、碎石、矿碴、石屑、灰土、三合土等。预压法：预压法： 是在建筑物或构筑物建造前，先在拟建场地上施加或分级是在建筑物或构筑物建造前，先在拟建场地上施加或分级施加与其相当的荷载，使土体中孔隙水排出，孔隙体积变小，土体施加与其相当的荷载，使土体中孔隙水排出，孔隙体积变小，土体密实，提高地基承载力和稳定性。密实，提高地基承载力和稳定性。 适用范围：淤泥；淤泥质土；冲填土。适用范围：淤泥；淤泥质土；冲填土。4 4、常用的地基处理方法、常用的地基处理方法强夯法强夯法

16、 是用几十吨重锤从高处落下，反复多次强力夯击地面，使是用几十吨重锤从高处落下，反复多次强力夯击地面，使地基迅速固结。实践证明，经夯击后的地基承载力可提高地基迅速固结。实践证明，经夯击后的地基承载力可提高2 25 5倍。施工工艺、操作简单；适用土质范围广；工效高，施工速倍。施工工艺、操作简单；适用土质范围广；工效高，施工速度快；施工费用低，节省投资。度快；施工费用低，节省投资。 适用范围：处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、适用范围：处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。4 4、常用的地基处理方法、常用的地基处理方法深

17、层挤密法深层挤密法 靠桩管打入或振入地基后对软弱土产生横向挤密作用，从靠桩管打入或振入地基后对软弱土产生横向挤密作用，从而使土的压缩减小，抗剪强度提高。而使土的压缩减小，抗剪强度提高。深层挤密法包括：土和灰土挤密桩法、振冲法、砂石桩法深层挤密法包括：土和灰土挤密桩法、振冲法、砂石桩法化学加固法化学加固法 是利用某些化学溶液注入地基土中，通过化学反应生成胶是利用某些化学溶液注入地基土中，通过化学反应生成胶凝物质或使土颗粒表面活化，在接触处胶结固化，以增强土颗凝物质或使土颗粒表面活化，在接触处胶结固化，以增强土颗粒间的连结，提高土体的力学强度的方法。粒间的连结，提高土体的力学强度的方法。 适用范围

18、：复杂条件下的软土地基及特殊土地基处理。适用范围：复杂条件下的软土地基及特殊土地基处理。浅基础浅基础浅基础浅基础: :埋置深度小于基础宽度埋置深度小于基础宽度, ,或埋置深度或埋置深度小于小于5m,5m,建造在天然地基上建造在天然地基上, ,可用一般的方法可用一般的方法施工的基础。施工的基础。特点：埋置深度较浅、工期短、造价低。特点：埋置深度较浅、工期短、造价低。浅基础按受力特点可分为：浅基础按受力特点可分为：刚性基础刚性基础和和柔性柔性基础基础。刚性基础有：砖基础、碎石基础和混凝土基础等。刚性基础有：砖基础、碎石基础和混凝土基础等。浅基础浅基础柔性基础柔性基础（扩展基础）（扩展基础）主要是钢

19、筋混凝土基础。主要是钢筋混凝土基础。浅基础浅基础浅基础浅基础按照基础构造分类：单独基础、条形基础、十字交叉基础、按照基础构造分类：单独基础、条形基础、十字交叉基础、整片基础（筏形基础、箱形基础）、壳体基础整片基础（筏形基础、箱形基础）、壳体基础一、单独基础一、单独基础柱下基础一般都是单独基础柱下基础一般都是单独基础浅基础浅基础二、条形基础：二、条形基础： 基础沿墙体连续设置成长条状，是砌体结构建筑基础沿墙体连续设置成长条状，是砌体结构建筑墙下基墙下基础的基本形式础的基本形式。 由墙体传力到基础时用条形基础；由墙体传力到基础时用条形基础； 由柱子传力到基础时用独立基础。由柱子传力到基础时用独立基

20、础。浅基础浅基础三、十字交叉基础三、十字交叉基础四、整片基础：四、整片基础：筏形基础筏形基础和和箱形基础。箱形基础。1 1、筏形基础：、筏形基础：适用于有地下室或地基承载能力较低而上部荷载适用于有地下室或地基承载能力较低而上部荷载较大的基础。分板式和梁板式。较大的基础。分板式和梁板式。2 2、箱形基础：、箱形基础：适用于高层或软弱地基上建造的重型建筑物适用于高层或软弱地基上建造的重型建筑物 。浅基础浅基础五、壳体基础五、壳体基础 烟囱、水塔、贮仓、中小型高炉等各类筒形构筑物基础的平烟囱、水塔、贮仓、中小型高炉等各类筒形构筑物基础的平面尺寸比一般独立基础大，为节约材料，改善基础结构的受力面尺寸比

21、一般独立基础大，为节约材料，改善基础结构的受力特性，将基础做成各种形式的壳体，称为壳体基础。特性，将基础做成各种形式的壳体，称为壳体基础。深基础深基础 当浅基础或者上部结构难以适应较差的地基条件时，采用当浅基础或者上部结构难以适应较差的地基条件时，采用大型或复杂的基础形式，如墩基础，沉井，沉箱，地下连续墙大型或复杂的基础形式，如墩基础，沉井，沉箱，地下连续墙等，埋置深度大于等，埋置深度大于5m5m。一、桩基础一、桩基础 它由若干个沉入土中的桩和连接桩顶的它由若干个沉入土中的桩和连接桩顶的承台组成。承台组成。 桩的作用桩的作用：是将上部建筑物的荷载传递是将上部建筑物的荷载传递到深处承载力较强的土

22、层上，或将软弱土层到深处承载力较强的土层上，或将软弱土层挤密实以提高地基土的承载能力和密实度。挤密实以提高地基土的承载能力和密实度。 按材料分：钢、混凝土、钢筋混凝土、按材料分：钢、混凝土、钢筋混凝土、钢管混凝土钢管混凝土 按承台的位置分：高承台桩基、按承台的位置分：高承台桩基、低承台低承台桩基（常用）桩基（常用）深基础深基础二、沉井基础二、沉井基础 沉井是一个沉井是一个无底无盖的井筒无底无盖的井筒，挖土使沉井下沉，通过，挖土使沉井下沉，通过沉井将上部荷载传至地基，从而形成沉井基础。沉井将上部荷载传至地基，从而形成沉井基础。沉井施工过程：沉井施工过程：基坑开挖基坑开挖-铺砂垫层和承垫土铺砂垫层和承垫土-沉井制作沉井制作 - - 抽取承垫土抽取承垫土-挖土下沉挖土下沉-封底回填封底回填-浇筑其他部分结构。浇筑其他部分结构。深基础深基础三、沉箱基础：三、沉箱基础：盒式沉箱盒式沉箱和和气压沉箱气压沉箱深基础深基础四、地下联系墙四、地下联系墙 刚度大、挡土挡水、施工时无振动、噪音低、可用于任何土质。刚度大、挡土挡水、施工时无振动、噪音低、可用于任何土质。施工过程：利用专用的挖槽机械在泥浆护壁下开挖一定长度施工过程：利用专用的挖槽机械在泥浆护壁下开挖一定长度-挖挖至设计深度并清除沉渣至设计深度并清除沉渣-