土力学课件第6章浅基础设计.ppt

第六章浅基础设计 主要内容1概述2浅基础分类3基础埋深的选择4地基承载力的确定5浅基础的设计和计算6梁板式基础7减轻不均匀沉降的措施自学 第一节概述一.天然地基上浅基础的设计内容及步骤1.选择基础的材料、类型和平面布置2.选择基础的埋置深度3.确定地基承载力设计值4.确定基础底面尺寸5.必要时进行地基变形与稳定性验算6.进行基础结构设计7.绘制基础施工图并附必要的施工说明 设计步骤No选择基础材料、类型和平面布置确定地基承载力特征值必要时进行地基变形和稳定性验算绘制基础施工图并附必要的施工说明选择基础埋置深度确定基础底面尺寸进行基础结构设计 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。二.天然地基上浅基础的设计原则《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）甲级重要的工业与民用建筑物；30层以上的建筑物乙级除甲级和丙级以外的建筑物丙级场地和地基简单七层及以下民用建筑与一般工业建筑；次要的轻型建筑物 1.所有建筑物的地基基础计算均应满足承载力计算的有关规定；2.设计等级为甲级、乙级及部分丙级建筑物，均应按地基变形设计；3.经常承受水平荷载的及建在斜坡附近的建筑物、结构物，基坑工程应进行稳定性验算；4.存在上浮问题时，应进行抗浮验算。《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）地基基础设计规定 第二节浅基础分类一、按基础材料分类砖毛石混凝土钢筋混凝土 1)单独基础:柱下或墙下,土质较好二、按结构形式分类 2)条型基础墙下或柱下条形基础,柱下:一般是土质差,两侧单独基础相连 3)十字交叉基础柱下:土质更差,或荷载很大,四面基础相连纵向条形基础横向条形基础 4)筏板基础土质更差,单独基础联成整体 5)箱形基础有筏、墙和顶板形成箱，整体性更好底板外墙内墙 按基础的结构形式单独基础条形基础十字交叉基础筏板基础箱形基础 下卧层持力层FGd埋深第三节基础埋深的选择 (一）建筑物用途及基础构造1.D大于500mm,扰动，植物，冻融，冲蚀2.基础顶距离表土大于100mm，保护3.地下室建筑物埋深要求4.刚性基础高宽比要求d大于10cm基础埋深影响因素F管道 (二）建筑场地工程地质及水文地质1.在满足强度、变形、稳定和构造的基础上尽量浅埋2.有地下水时，尽量埋于地下水位以上3.有承压水时防基坑突涌(三）基础上荷载大小及性质1.上部荷载大，水平荷载大，上拔力大，埋深应加大；2.位于坡面、坡顶上的建筑物埋深应加大 (四）相临建筑物基础埋深的影响1.新建筑物基础埋深浅2.新旧相邻建筑物有一定距离L/H=1-2否则要求支护严格限制支护水平位移新旧LH 深基坑在桩体支护下开挖 南京地铁火车站基坑施工现场 在寒冷地区，应该考虑由于季节性的冰冻和融化对地基土引起的冻胀影响。冻土现象冻胀：某些细粒土在冻结时，体积膨胀，使地面隆起成丘危害：路面变形、开裂；建筑物开裂、倾斜、倒塌冻融：天暖解冻，冻土层中冰晶体融化，土中含水量增加，土体强度降低，沉降加大危害：路面融沉、翻浆；建筑物大量下沉、开裂(五）土的冻胀影响 地下冰 因冻胀造成的路面变形因冻胀造成的建筑物外墙开裂冻胀丘 路基上层的土体首先融化，下层土体尚未解冻，水分渗透不下去，使土基强度很快降低以至失去承载能力，在行车作用下路面被进一步压坏，泥浆从路面裂缝里挤出来，产生翻浆的现象。翻浆冻融造成的铁路路基下沉 设计冻结深度（考虑土的类别、冻胀性和环境影响）zd＝z0zszwze（Z0标准冻深）考虑冻胀性，基础最小埋置深度dmin＝zd–hmax（hmax残留冻土层厚度）考虑冻胀的基础埋深zdz0dmin室内地面hmax 第四节地基承载力的确定fa=Mbb+Mdmd+Mcckfa:承载力特征值——相当与p1/4=NB/2+Nqd+Ncc基础宽度b大于6m按6m计算，砂土小于3m按3m计算，先初步估计b,b为基础短边一、根据土的抗剪强度指标按强度理论公式计算确定 二、根据地基土静载荷试验确定承载力特征值的确定1.比例界限2.极限荷载的一半3.无明显界限值，取对应沉降量的荷载值123SP0比例界限极限荷载PcrPu临塑荷载P-S曲线取1.2.项中较小值 三、根据规范对特征值进行修正b、d为宽度深度修正系数，按持力层土查当基础宽度大于3米或埋深大于0.5米时，按规范公式修正 第五节浅基础的设计与计算一、初步确定基底尺寸基本条件：基底平均压力p不大于持力层承载力的特征值fapfa1)确定基础尺寸2)验算持力层承载力GFfa 1.中心荷载柱基础(1)底面积A的确定荷载F+GG=Ad,是基础加土的容重=20kN/m3承载力特征值fa(暂不做宽度修正)基底面积F+G=AfaGF (2)长和宽,高度的确定单独无筋扩展基础bLAbb0+2htgLL0+2htg满足dh+0.1m确定b,L和h=45o(1:1)30o(1:2)btFLL0b0bh 条形基础单位长度，确定基础宽度Fhbb0+2htg确定h砖墙:承重墙b60-70cm,b0为24,37,48cm非承重墙b50cm 2.偏心荷载以柱下独立基础为例(1)按中心荷载确定底面积A1(2)考虑偏心A=(1.1-1.4)A1根据偏心大小和A1初步确定b和LFMeF+G 二、承载力验算下卧层dq=d均布荷载持力层基础FG主要受力层 初步确定了埋深和尺寸后,需要一系列验算(一)持力层验算1.承载力的设计值的确定b>6m按6m,<3m按3m荷载板试验fa=Mbb+Mdmd+Mcck根据实际宽度和深度计算fa:承载力特征值（设计值） 2.承载力验算根据初步确定的d与b，确定宽深修正后的fa(1)中心荷载(2)偏心荷载blM要求: (二)软弱下卧层承载力验算存在软弱下卧层时，要验算1)按照中心荷载确定基底压力p=(F+G)/A2)基底原自重应力cz3)基底附加应力P0=P-cz4)扩散角与Es1/Es2及z/b有关持力层太薄不起作用Fp-c0dzc0cz软土Es1Es2 5)软弱下卧层顶部附加应力查表6－19，条基无后一项6)软弱下卧层承载力做深度修正，不做宽度修正Fp-c0dzc0cz软土Es1Es2 1.地基变形验算(一)地基变形要求甲级和部分乙级建筑，在满足承载力要求外，还要验算沉降大部分乙级建筑物查表确定承载力，无需验算沉降特殊原因，需验算地基变形特征：沉降量、沉降差、倾斜和局部倾斜三、地基变形和稳定性验算 ⑴基础稳定性验算⑵地基稳定性验算抗倾覆抗滑移2.稳定性验算NMHya抗滑移稳定系数抗倾覆稳定系数圆弧滑动面法 四、基础结构设计（一）刚性基础无筋扩展基础砖、石、灰土，素混凝土材料抗拉强度很低有基础台阶宽高比(刚性角)要求Fbth01.1-1.5与材料和荷载有关 砖基础2405×602405×60基础的结构设计 砖石基础30030030080150150 素混凝土基础一层台阶1202002406017024060150150两层台阶 基础高度较小，要满足冲切要求（二）钢筋混凝土扩展基础1.扩展基础破坏形式2121纯剪斜压弯曲F冲切 2.单独基础冲切破坏验算荷载采用基本组合基底压力计算时只考虑F,不考虑G 45o1）单独基础中心荷载F1=Ac•pn[V]=0.7hftbph0Ac为阴影面积bp冲切锥体破坏面上下边周长的平均值ft混凝土抗拉强度h0h0acah冲切截面高度影响系数h0 3）单独基础弯矩计算b0(b-bc)/2b(b-bc)/2aca(a-ac)/2b’a’IIIa1II(a-ac)/2 截面I－I，II－II处的弯矩b0(b-bc)/2b(b-bc)/2(a-ac)/2aca(a-ac)/2IIIa1IIⅠ 第七节减轻不均匀沉降的措施一、建筑设计措施1.建筑物体型力求简单2.控制建筑物的长高比3.设置沉降缝4.相邻建筑物间距5.调整建筑物标高 二、结构措施1.减轻建筑物自重2.设置圈梁和钢筋混凝土构造柱3.减小或调整基础底面的附加压力4.采用梁板式基础5.采用能适应不均匀沉降的结构 三、施工和使用方面的措施1.减小基底土扰动2.调整施工顺序3.注意打桩、降水及开挖的影响4.避免地面堆载5.工前预压，控制加载速度6.重视基坑验槽