地基与基础工程课件.ppt

地基与基础工程张新强福建开成职业中专学校二00八年一月 第二章天然地基上的浅基础设计一、基础设计内容与一般步骤相关地质资料的收集选择基础类型确定基础埋置深度确定地基承载力设计基础尺寸按规范进行强度、变形、稳定性检算绘制基础设计图、施工图编写设计说明书工程概预算 二、天然地基上浅基础的类型按建材分类砖基础：毛石基础：素混凝土基础：毛石混凝土基础：灰土基础：三合土基础：钢筋混凝土基础扩展式基础：刚性基础 按基础的结构形式分类从基底面积发展过程分A：单独基础：B：条形基础：C：联梁基础；D：交叉梁基础：E：片筏基础：F：箱形基础： 单独基础条形基础交叉梁基础筏式基础 平板式梁板式筏式基础 地下室筏型基础示意图240600510018005100600240砖墙窗井窗井钢筋混凝土板厚300防水层素混凝土垫层 A：单独刚性基础：倒置的两边外伸的悬臂梁；在靠近柱边或断面高度突变处容易产生弯折破坏；基础具有一定的高度，使弯折点产生的拉应力不超过材料的抗拉强度 刚性角：b／H≤tg(俗称大放脚)取决于建筑材料B≤b0+2Htg,对建材为标准砖的，墙厚一般为240mm、370mm、490mm等。b0bHB应用：刚性基础按刚性角设计的宽、高一般具有足够的刚度，不需要再做抗弯、抗剪检算。且材料易得，施工简单、运用广泛。高度大、体积大、用料多，自重大，一般适合于6层和6层以下（三合土不宜超过4层）的一般民用建筑物和轻型厂房。 B：扩展式(柔性)独立基础1、一般为钢筋砼基础2、适用于柱载荷较大或有偏心作用、地基土层较软弱、地下水位较高、基础埋深又受到一定限制等情况。不受刚性角的限制。3、基础内部配置一定数量的钢筋，依靠钢筋承受拉应力，基础可以产生一定的弯曲而不破坏。4、初步厚度确定：H≈(L—a)mm为经验系数，一般取0.3~0.5独立基础 扩展式基础断面的类型：阶梯形　　　锥台形　　　杯口形　　　壳体形每级台阶300～500，垫层厚度100，两边伸出100，垫层混凝土C15以上75 独立柱下基础1、有很多的构造形式，现浇台阶形、现浇锥形、预制杯口形。2、杯口形基础又可分为单肢形、双肢形、低杯口、高杯口几种。3、计算属于平面应变问题4、墙下条形基础和柱下条形基础，排柱条基可以调整不均匀沉降带肋的墙下混凝土条形基础 扩展基础的构造要求：1、锥形基础边缘高度一般不小于200mm，阶梯型基础的每阶高度一般为300mm～500mm。2、垫层厚度一般为100mm，两边各伸出100mm，混凝土强度等级一般取C10。3、底板受力筋的最小直径不宜小于8mm，间距不宜大于200mm，当有垫层时钢筋保护层厚度不宜小于70mm4、基础混凝土强度等级不宜低于C15。 柱下条形基础当地基较软弱，为减小柱基之间的不均匀沉降，或柱距较小而载荷较大，使各柱基底面靠近或重叠时，可在整栋柱下作一条钢筋混凝土底梁，将各单独基础连接成柱下条形基础。柱下条形基础的构造除应参考扩展基础的规定外，尚应符合下列要求：1、梁高应根据计算确定，一般可在柱距1/4～1/8范围内选择。2、底板厚度不宜小于200mm，当底板厚度小于或等于250mm时，以采用变厚度底板，其坡度小于或等于1:3。 预制钢筋混凝土柱与杯口基础的连1、柱的插入深度，可按下表选用矩形或Ⅰ字形柱单肢管柱双肢柱h＜500500≤h＜800800≤h＜1000h＞1000(1~1.2)h`h0.9h≥8000.8h≥10001.6d≥500(1/3~2/3)ha(1.5~1.8)hb注：①h为柱截面长边尺寸，d为管柱的外直径，ha为双肢柱整个截面长边尺寸，hb为双肢柱整个截面短边尺寸②柱轴心受压或小偏心受压时，h1可以适当减小，偏心距e0＞8h(e0＞2d)时，h1应适当加大。③h1应满足锚固长度的要求；一般为20倍纵向受力钢筋直径，并应考虑吊装时柱的稳定性，即h1≥0.05倍的柱长（指吊装时柱长）。④在基础平面布置条件允许的情况下，地梁的端部应有伸出悬臂，其长度一般为第一跨距的0.25～0.3倍。 杯口型基础的杯底厚度和杯壁厚度关系柱截面长边尺寸mm杯底厚度mm杯壁厚度mmh＜500500≤h＜800800≤h＜10001000≤h＜15001500≤h＜2000≥150≥200≥200≥250≥300150～200≥200≥300≥350≥400注：①双肢柱的a1值，可适当加大。②当有基础梁时，基础梁的杯壁厚度应满足其支撑宽度的要求。③柱子插入杯口部分的表面应尽量凿毛，柱子与杯口之间的空隙，应用细石混凝土(比基础混凝土强度等级高一级）充填击实，其强度达到材料设计强度的70％以上时，方能进行上部吊装。 1、当柱为轴心或小偏心受压且杯壁配筋或者大偏心受压且时，杯壁内一般不配筋，杯壁内可按照下表构造配筋。3、其它情况，应按计算配筋杯壁配筋表柱截面长边尺寸(mm)h＜10001000≤h＜15001500≤h＜2000钢筋直径(mm)8~1010~1212~16注：表中钢筋置于杯口顶部，每边两根。2、当柱为轴心或小偏心受压且时， C：十字交叉梁条形基础：1、当单向条形基础的基底仍不能承受上部结构载荷的作用，可以把纵横柱基础均连在一起，成为十字交叉条形基础。可承受10层以下的民用住宅。2、地梁一般设在建筑物的纵向，可增加建筑物的纵向基础刚度。柱下条形基础常用于框架结构的基础。当基础压缩性很高且载荷较大时，为增加建筑物基础的整体性，可在纵横墙向均设置柱下条形基础而成为十字交叉条形基础。3、条形基础梁顶面和底面的纵向受力钢筋，应有2～4根通长配置，且其面积不得少于纵向钢筋总面积的1/3。4、柱下条形基础的混凝土强度等级一般采用C20。 D：筏板基础：1、一般为等厚度的钢筋混凝土板，整个基础连成一块，适应于土层均匀软弱具有较硬表层的地基。2、分为平板式：等厚度的钢筋混凝土平板，厚度0.5～2.5m，分不埋式(四周加边梁)和潜埋式(一般做架空地板)梁板式：柱距较大时，纵横向柱间设置连接横梁，多层建筑每层增加50mm3、墙下筏板基础垫层厚度一般为100mm，筏板配筋除符合计算要求外，纵横方向支座应尚分别0.15%、0.10%有配筋率的钢筋连通。 E：箱形基础1、由钢筋混凝土顶板、底板、纵横交叉梁的隔墙组成的空间结构。2、地基软弱、载荷很大、上部结构对变形有严格的限制。隔热、隔潮层。在箱基内设置非承重内墙可以利用空间又可以利用空气夹层解决“结露”或者“渗漏”现象3、施工技术复杂、基坑降水对相邻建筑物的影响、深基坑支护技术H(1/8～1/12)H≥300mm≥200mm200~300mm F：壳体基础1、可用于一般工业与民用房屋柱基和筒形构造物(烟囱、水塔、料仓、高炉等)基础。很适用于软弱地基及需要大尺寸的扩展基底的情况。2、可分为M型组合壳、正圆锥壳、内球外锥组合壳。3、节省建材、造价低。4、基坑开挖复杂、壳体施工技术高，计算理论未臻完善。但是施工时不必支模，土方挖运量较少。 正圆锥壳：r1:r2≥0.40M型组合壳：0.35≤r1:r2≤0.55内球外锥组合壳：0.50≤r1:r2≤0.65r1r1r1r２r２r２ 壳体壁厚度表壳体形式基底水平面的最大净反力（kpa）≤150150~200200~300正圆锥壳(0.05~0.06)r(0.06~0.08)r内倒球壳(0.03~0.05)r(0.05~0.06)r(0.06~0.07)r内倒锥壳边缘最大厚度等于,中间厚度不小于倍的边缘厚度备注：①表中正圆锥壳壳壁厚度是按不允许出现裂缝要求制定的，如不能满足规定时，应根据适用要求进行抗烈度或裂缝宽度验算②当基础有可能受到腐蚀时，应采取防腐蚀措施，并适当增加壳壁厚度。③ 壳体基础的构造配筋表配筋部位壳壁厚度（mm）＜100100～200200～400400～1000正圆锥壳径向6@2008@25010@25012@300内侧锥壳径向8@20010@20012@250环向8@20010@20012@250内侧球壳径向8@20010@200环向8@20010@200备注：①径向构造钢筋上端应伸入杯壁（或上环架）内，并满足锚固长度要求。②内侧锥壳构造钢筋应按边缘最大厚度选用。 基底附加应力：P0＝0箱基折板基础壳体基础补偿式基础: 三、基础建筑材料的基础知识1、简单分类：天然石料矿物质材料：烧土制品无机胶凝材料混凝土及砂浆等。木材有机质材料：沥青合成高分子材料等金属材料：钢铁及各种有色金属材料 2、材料的物理性质①比重②容重③孔隙率④吸水性和软化系数⑤抗渗性⑦材料的耐久性⑧材料的导热性 变形性质：塑性材料和脆性材料强度：分为抗压、抗拉、抗剪、抗弯对脆性材料：f抗压＞f抗弯＞f抗拉对塑性材料：f抗压≈f抗剪≈f抗拉根据材料强度的高低划分为若干个标号脆性材料一般按抗压强度划分建筑钢则按照抗拉强度划分3、材料的力学性质 3、常用的基础建筑材料①水泥、气硬性胶凝材料②混凝土、混凝土外加剂③结构钢材及焊接材料④建筑用天然石料、石沙、⑤木材、人造板材⑥砖和其他烧土制品、熔融制品 ①砖类型1、烧结普通砖2.承重粘土空心砖（烧结多孔砖）3.蒸压灰砂砖4.粉煤灰砖（外观质量标准、技术性能指标、强度级别规定和抗冻性指标） 常见规格简介：砖类型主要规格强度标号普通粘土砖240×115×53MU7.5～MU20承重粘土多孔砖240×115×90MU7.5～MU20非承重粘土空心砖300×300×100MU3～MU5炉渣空心砖400×115×180MU2.5煤矸石半内燃砖240×115×53MU10～MU15蒸压灰砂砖240×115×53MU7.5～MU20炉渣砖240×115×53MU7.5～MU15粉煤灰砖240×115×53MU7.5～MU15页岩砖240×115×53MU20～MU30水泥砂空心大砖390×190×190MU7.5～MU10 如：蒸压灰砂砖的技术性能指标强度级别抗压强度(MPa)抗折强度（MPa）抗冻性平均值不小于单块值不小于平均值不小于单块值不小于抗压强度平均值不小于(MPa)单块砖的干重量损失不大于(%)MU25MU20MU15MU1025.020.015.010.020.016.012.08.05.04.03.32.54.03.22.62.020.016.012.08.02.02.02.02.0注:(1)优等品的强度级别不得小于15级。(2)蒸压灰砂砖的外观质量标准见表 ②普通烧结砖强度等级的确定普通烧结砖强度等级抗压强度抗折强度五块平均值不小于单块最小值不小于五块平均值不小于单块最小值不小于MU20196.2(200)137.3(140)39.2(40)25.5(26)MU15147.2(150)98.1(100)30.4(31)19.6(20)MU1098.1(100)48.9(50)22.6(23)12.8(13)MU7.573.6(75)44.1(45)17.7(18)10.3(11) 基础用砖、石材及砂浆最低标号地基的潮湿程度粘土砖石料白灰、水泥混合砂浆水泥砂浆严寒地区一般地区稍潮湿的MU10MU7.5MU20MU2.5MU2.5很潮湿的MU15MU10MU20MU5MU5含水饱和的MU20MU15MU30---MU5备注：按照《砌体结构设计规范》（GBJ3－－88）的规定，底面以下或者防潮层以下的砖砌体，所用的材料标号不得低于以上表的规定 水泥砂浆：MU2.5、MU5、MU7.5、MU10、MU15白灰、水泥混合砂浆：最高MU5④砖砌体普通砖砌成的砌体厚度：砌体构件必须遵循内外搭接、上下错缝的砌式规则，不得出现连续的垂直贯通缝。砖砌体的错缝搭接长度不小于60mm,砂浆灰缝厚度不小于10mm。砌筑类型：实心墙和空斗墙③砂浆简介 石料1、将岩石用机械方法或人工方法进行加工或不经过加工而获得的各种块状或散粒状毛石、漂石等。2、相当高的抗压强度、很好的耐久性、分布广泛、脆性较大、硬度较高、开采困难3、性质决定于岩石的种类、矿成、结构、构造等4、强度等级的确定：抗压强度MU10～MU100，5、试样尺寸(mm)20031503100370.73503换算系数1.431.281.1410.866、强度指标＝换算系数×单轴破坏时的压力／试件截面积 石料1、天然石材：2、卵石：卵石规格应基本一致，并应无脱层、蜂窝，外形应呈扁平状。呈圆球状、针状、薄片状及表面特别光滑者不得使用。3、毛石：乱毛石系指形状不规则的石块；平毛石系指形状不规则，但有两个平面大致平行的石块。毛石砌体所用的毛石，包括乱毛石和平毛石，其外形应呈块状，中部厚度不宜小于15㎝（砌挡土墙的毛石，中部厚度不小于20㎝）。4、料石5、混凝土用石子6、轻集料7、建筑用砂 水泥1、硅酸盐水泥：普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥。2、高铝水泥3、火山灰质水泥4、矾土水泥5、其它品种水泥：快硬硅酸盐水泥、白色及彩色硅酸盐水泥、膨胀水泥、I型低碱度硫铝酸盐水泥及快硬硫铝酸盐水泥 砼：1、以水泥、砂及石子为主要原材料，按适当的比例拌制而成的混合物。经过一定时间的硬化以后形成的人造石材。2、水和水泥形成水泥浆是砼中的胶结成分。3、特点：随着配合比例的不同，砼可以具有不同的物理力学性质，以满足不同工程的不同要求。4、砼的可塑性、整体性、不透水性和抗冻性。5、砼拌合物的和易性： 混凝土的外加剂1、减水剂分为普通型、早强型、缓凝型、引气型2、早强剂常见氯盐、亚硝酸钠、硫代硫酸钠、无水硫酸钠、有机胺类及复合早强剂3、混凝土的防冻剂复合型、早强型 早强型防冻剂品名和性能参考品名技术指标混凝土性能掺加量（%）BJYJ-Ⅱ型粉剂减水率4%～8%；强度较基准混凝土1d提高40%，28d提高10%～18%6LNC粉剂，4900孔筛余＜15%减水率8%～10%；常温下，3d强度达到设计强度70%1.5～3MSF主要成分木钙、硫酸钠等，灰色粉剂减水率5%～10%；强度较基准混凝土3d提高25%KDJ-5型萘系减水率10%；强度较基准混凝土3d提高30%，7d提高50%2.5～3.5NC主要成分糖钙、硫酸钠载体等，粉状物，4900孔筛余≤15%适宜矿渣水泥混凝土；强度较基准混凝土1～3d提高30%～50%，7d提高502～4 6、砼的抗压强度：200×200×200的试样，在20℃±3℃相对湿度95％环境中养护28天所得试样的抗压强度标号。7、强度标号对比：TJ10－74（kg/cm2）与GBJ10－89（kpa）对照75100150200300400500550600C5.5C8C13C18C28C38C48C53C58其中：A、B为经验系数，对不同的水泥取不同的值B灰是水泥标号C／W是灰水比即水灰比的倒数。一般取1:0.6 几种特种水泥不同标号各龄期强度值标号强度MPa抗硫酸盐硅酸盐水泥白色硅酸盐水泥高铝水泥快硬硅酸盐水泥3d28d3d7d28d1d3d1d3d325抗压抗折14.02.520.53.532.55.5153.532.55.0375抗压抗折174.037.56.0425抗压抗折16.03.542.56.518.03.526.54.542.56.5364.042.54.5194.542.56.4525抗压抗折22.04.052.57.023.04.033.55.552.57.0465.052.55.5625抗压抗折28.05.042.06.06.58.0566.062.56.5725抗压抗折667.072.57.5注：1.快硬硅酸盐水泥使用单位如要求7d及28d龄期的数据，则应进行试验，试验结果仅作参考，但后一龄期的强度必须高于前一龄期的强度。2.高铝水泥28d强度应予测定，其实测值不得低于同标号的3d指标。 8、砼的抗拉强度：保证砼的整体性不产生裂缝，一般仅为R28的7％～10％，也可用下式求解：9、砼的耐久性：包括抗渗性和抗冻性。抗渗性：28龄期的标准试件在标准试验方法下所能承受的最大水压力（kg/cm2）。10、砼中的材料：水泥：砂：0.15～5.0mm石子＞5.0mm配合比：G水泥:G砂:G石子＝1:2.4:40 灰土与三合土1、灰土：石灰:粘性土＝3:7或者2:8（体积比）2、三合土：石灰:细砂:骨料(碎砖或碎石)＝1:2:4或者1:3:63、石灰的熟化：4、施工步骤及适用条件5、强度特点6、“捏紧成团，落地开花”7、与二灰垫层的区别：石灰＋粉煤灰 箍筋6@150受力筋218＋120弯起架立筋210受力筋：根据计算确定的用于承受构件所受的弯距作用的主要钢筋箍筋：承受剪力或扭力，并对纵向钢筋起定位作用形成骨架的钢筋。构造筋：有架立筋、分布筋以及由于构造所需要的各种附加钢筋的总和。其中架立筋与受力筋、箍筋形成骨架，分布筋是在板内与受力筋形成骨架。 钢筋混凝土与预应力砼结构的钢筋选用砼强度等级宜采用的钢筋受力筋非预应力C15ⅠⅡ≥C20ⅡⅢ预应力－－各级非受力筋－－Ⅰ、Ⅱ钢筋保护层厚度：基础有垫层≥35mm受力筋无垫层≥70mm箍筋梁和柱≥15mm分布筋墙和板≥10mm 四、基础埋置深度的确定1、基本原则①在保证安全可靠的前提下尽量浅埋，降低造价。②d至少0.5m以上，避免外界大气、雨水的影响。③d－H≥10cm，避免基础外露。室外地坪高程荷载累计高程室内地坪外墙dH ①建筑物的用途类型、结构类型及载荷的大小和性质②地基土的工程地质和水文条件：③尽量在地下水位之上，水下时基坑排水、坑壁支撑、地下水对建材的侵蚀、对相邻建筑物的影响④承压水地层存在时，必须考虑承压水的作用，基坑开挖后预留足够的地层厚度避免基坑被冲起，还要注意基坑的渗流破坏可能性⑤水流、波浪对基础底部的冲刷破坏作用⑥必须核算软弱下卧层的稳定性2、影响基础埋置深度的主要因素