010第二章基础工程的基本原理.ppt

基础类型基础埋置深度的选择地基基础设计原则地基承载力的确定基础底面尺寸的确定地基变形计算地基稳定性验算减少不均匀沉降危害的措施地基、基础与上部结构共同作用,第二章 基础工程的设计原则,基本内容,地基土承载特性：土为大变形材料，随荷载增加，变形增加，地基承载力也逐渐加大，很难定出一个真正的“极限值”，此外，常常地基承载力还有潜力可挖，而变形已达到或超过按正常使用时的限值。因此，地基承载力是在地基土的压力变形曲线线性段内相应于不超过比例界限点的地基压力值(容许承载力)，即GB50007-2002的承载力特征值。,第二章 基础工程的设计原则（续）,要点难点,设计内容 基础型式的选择 基础埋置深度 基底面积大小 基础内力和断面计算主要依据 上部结构荷载及其分布 地基土的力学性质、土层的分布、地下水位及其变化 设计验算 承载力 变 形 稳定性 基础方案选择,第二章 基础工程的设计原则（续）,柱下单独基础墙下单独基础,十字交叉梁,梁板式筏形基础,箱形基础,柱下条形基础墙下条形基础,桩基础沉井基础沉箱基础,第二章 基础工程的设计原则（续）,基础型式的选取,深基础,一 按基础刚度分,1 无筋扩展基础 Rigid foundation 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,2 扩展基础(柔性基础)Spread foundation钢筋混凝土要满足抗弯,抗剪和抗冲切等结构要求,1.1 1.5与材料和荷载有关,21 基础的类型,第二章 基础工程的设计原则,1、刚性基础 刚性基础是由砖、石、素混凝土或灰土等材料做成的基础。,一 按基础刚度分,21 浅基础的类型,第二章 基础工程的设计原则,2、扩展基础 当刚性基础不能满足力学要求时，可以做成钢筋混凝土基础，称为扩展基础,亦称延性基础。,一 按基础刚度分,21浅基础的类型,第二章 基础工程的设计原则,扩展基础,21浅基础的类型,二 按材料分类：,砖基础、三合土基础、灰土基础、混凝土基础、毛石基础、毛石混凝土基础和钢筋混凝土基础,砖基础优点：就地取材、价格低廉、施工简便。在干燥和温暖的地区广泛采用。砖基础剖面：阶梯形（大放脚）。砖基础缺点：强度和抗冻性较差，对砂浆与砖的强度等级，根 据地区的潮湿程度和寒冷程度有不同的要求。砌体结构设计规范,第二章 基础工程的设计原则,灰土基础,灰土是石灰和粘性土混合而成。石灰以块状生石灰为宜，经消化12天后，经510mm筛子筛后使用。土料一般以粉质粘土为宜，若采用粘土则应采取相应措施，使其达到松散程度。土在使用前也应过筛（1020mm筛孔）。石灰和土的体积比一般为3：7或2：8。搅拌均匀，并加适量的水分层夯实，每层虚铺2225cm，夯至15cm为一步；一般可铺23步。夯实后其最小干密度：粉土1.50t/m3,粘土1.45t/m3。,适用于地下水位较低、五层及五层以下混合结构房屋和墙承重的轻型工业厂房。,第二章 基础工程的设计原则,21浅基础的类型,三合土基础,三合土是石灰、砂子和骨料混合而成。三合土体积比一般为1：2：4或 1：3：6。三合土的强度与骨料有关：矿渣最好，因其具有水硬性；碎石次之，碎石及卵石因不易夯打结实质量差。,适用于地下水位较低的四层及四层以下的民用建筑工程中。,第二章 基础工程的设计原则,21浅基础的类型,毛石基础,毛石基础由强度较高而未风化的毛石砌成。为了保正锁结力，每一阶宜用三排或三排以上的毛石。由于毛石尺寸较大，毛石基础的宽度及台阶高度不得小于400mm,第二章 基础工程的设计原则,21浅基础的类型,混凝土和毛石混凝土基础,混凝土基础的强度、耐久性、抗冻性都很好。当荷载较大或位于地下水位以下时，常采用混凝土基础。混凝土基础水泥用量大，造价高。如果基础体积比较大，为了节省混凝土用量，在浇灌混凝土时，可掺入少于基础体积30的毛石，做成毛石混凝土基础。,第二章 基础工程的设计原则,21浅基础的类型,钢筋混凝土基础,钢筋混凝土基础强度大，具有良好的抗弯性能，在相同条件下，基础较薄。如建筑物的荷载较大或土质较弱时，常采用这类基础。凡是基础遇到有侵蚀性地下水时，对混凝土的成分要求要严加选择，否则，就有可能影响基础的耐久性（如可采用矿渣水泥或火山灰水泥拌制混凝土）,第二章 基础工程的设计原则,扩展基础(柔性基础)Spread foundation钢筋混凝土要满足抗弯,抗剪和抗冲切等结构要求,21浅基础的类型,三 按构造分类,基础的构造类型与上部结构特点、荷载大小和地质条件有关。按构造分为：单独基础、条形基础、柱下十字交叉基础、片筏基础、箱形基础,第二章 基础工程的设计原则,21浅基础的类型,1单独基础:在建筑中，柱的基础一般都是单独基础。亦称独立基础。地质条件：土质较好。,Individual footing,pad foundation,第二章 基础工程的设计原则,21浅基础的类型,2 条型基础,定义：墙下或柱下的基础通常连续设置成长条形，称为条形基础。地质条件:一般是土质差,两侧单独基础相连,Strip foundation,第er章 基础工程的设计原则,21浅基础的类型,3 十字交叉基础,柱下土质更差,或荷载很大,四面基础相连,第二章 基础工程的设计原则,21浅基础的类型,4 片筏基础,土质更差,单独基础联成整体,游泳馆,筏下有肋,板下处理,Mat foundation,第二章 基础工程的设计原则,21浅基础的类型,5 箱形基础,有筏、墙和顶板形成箱，整体性更好,第二章 基础工程的设计原则,21浅基础的类型,6 壳体基础,第二章 基础工程的设计原则,为改善基础的受力性能，基础的形式可不做成台阶状，而做成各种形式的壳体，称做壳体基础。,21浅基础的类型,6 壳体基础,第二章 基础工程的设计原则,为改善基础的受力性能，基础的形式可不做成台阶状，而做成各种形式的壳体，称做壳体基础。,21浅基础的类型,深基础包括：,第二章 基础工程的设计原则,桩基础地下连续墙墩基础沉井基础沉箱基础,22深基础的类型,1、桩基础,第二章 基础工程的设计原则,22深基础的类型,桩基础的分类：,（1）按桩身材料分类,木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩、其它组合材料桩。,水泥土搅拌桩,(2)按施工方法分类,第二章 基础工程的设计原则,22深基础的类型,按施工方法可分为预制桩、灌注桩两大类。,2、地下连续墙,第二章 基础工程的设计原则,22深基础的类型,天津百货大楼地下连续墙,3、墩基础,第二章 基础工程的设计原则,22深基础的类型,在人工或机械成孔的大直径孔中浇筑混凝土（钢筋混凝土）而成，我国多用人工开挖，亦称大直径人工挖孔桩。,墩基础,4、沉井基础,第二章 基础工程的设计原则,22深基础的类型,沉井基础,5、沉箱基础,第二章 基础工程的设计原则,22深基础的类型,沉箱基础,单独基础可分为：柱下单独基础和墙下单独基础,柱下单独基础：是柱子基础的主要类型。所用材料依柱的材料和荷载大小而定，常采用砖、石、混凝土和钢筋混凝土等。现浇柱下钢筋混凝土基础的截面可做成阶梯形或锥形。预制柱下的基础一般做成杯形基础，等柱子插入杯口后，将柱子临时支撑，然后用强度等级C20的细石混凝土将柱周围的缝隙填实。,第二章 基础工程的设计原则,21 基础的类型,墙下单独基础：当上层土质松散，而在不深处有较好土层时，为了节约基础材料和减少开挖土方量而采用的一种基础形式。砖墙砌在单独基础上边的钢筋混凝土梁上。过梁的跨度一般为35m.,条形基础,墙下条形基础条形基础是承重墙基础的主要形式，常用砖、毛石、三合土或灰土建造。当上部结构荷载较大而土质较差 时，可采用混凝土或钢筋混凝土建造。墙下钢筋混凝土条形基础一般做成无肋式；如地基在水平方向上压缩性不均匀，为了增加基础的整体性，减少不均匀沉降，也可做成有肋式的条形基础。,柱下钢筋混凝土条形基础当地基软弱而荷载较大时，采用柱下单独基础，底面积必然很大，因而互相接近。为增强基础的整体性并方便施工，可将同一排的柱基础连通成钢筋混凝土条形基础。,条形基础：指基础长度远大于其宽度的一种基础形式。按上部结构形式可分为：墙下条形基础和柱下条形基础。,第二章 基础工程的设计原则,21 基础的类型,柱下十字交叉基础,荷载较大的高层建筑，如土质较弱，为了增强基础的整体刚度，减少不均匀沉降，可在柱网下纵横两方向设置钢筋混凝土条形基础，形成十字交叉基础。,第二章 基础工程的设计原则,21 基础的类型,片筏基础,如果地基软弱而荷载又很大，采用十字形基础仍不能满足要求或相邻基槽距离很小时，可采用钢筋混凝土做成整块的片筏基础。,按构造不同可分为：平板式和梁板式两类。平板式在地基上做一块钢筋混凝土板。梁板式按梁板的位置又可分为两类：底板上做梁，柱子支承在梁上；梁在底板的下方，底板平整，可作建筑物底层底面。,第二章 基础工程的设计原则,21 基础的类型,箱形基础,为了使基础具有更大的刚度，大大减少建筑物的相对弯矩，可将基础做成由顶板、底板及若干纵横隔墙组成的箱形基础，它是片筏基础的发展。一般都是由钢筋混凝土建造，基础顶板和底板之间的空间可以作为地下室。主要特点：刚度大，而且挖去很多土，减少了基础底面的附加应力，因而适用于地基软弱土层厚、荷载大和建筑面积不太大的一些重要建筑物。目前高层中多采用此基础。,以上对于较常见的基础进行了简单介绍。实践中还会遇到一些浅基础形式，如壳体基础、圆板、圆环基础等。,第二章 基础工程的设计原则,21 基础的类型,2.2 基础埋置深度的选择,基础埋置深度：是指从基础底面至室外设计地面（书上：天然地面）的距离。,建筑物用途及工程地质条件:基础宜浅埋，深度 d0.5m，基顶应低于室外地面 0.1m，尽量利用地基承载力大的土层为持力层。工程地质和水文地质条件的影响:基础底面宜埋在地下水位以上，减少冻害。3.基础上部荷载大小及性质的影响 由于高层建筑荷载较大，且受风力和地震力等水平荷载影响，此时埋深一般不少于1/121/8的地面以上建筑物的高度。这样才能保证建筑物的稳定性；对水塔和烟囱等高耸建筑物需有足够的埋深足以满足抗倾覆稳定性要求。,第二章 基础工程的设计原则,2.2 基础埋置深度的选择,基础埋置深度：是指从基础底面至室外设计地面（书上：天然地面）的距离。,4.相邻基础的影响:新建建筑物基础不宜深于原有基础，否则两基础底面净距取高差的 12 倍。,第二章 基础工程的设计原则,5.地下沟管的影响 当有地下沟管穿过时，基础应预凿孔洞，沟管深于基础时，应考虑基础的局部加深。,土的冻胀：土中水分冻结后，使土体积增大的现象。融陷：冻土融化后产生的沉陷。地基土的冻胀性分四类：不冻胀土：对建筑物无危害。弱冻胀土：冻胀土：应符合最小冻深要求。强冻胀土：,6.地基土冻胀性和融陷的影响,2.2 基础埋置深度的选择,第二章 基础工程的设计原则,土的冻胀：土中水分冻结后，使土体积增大的现象。融陷：冻土融化后产生的沉陷。地基土的冻胀性分四类：不冻胀土：对建筑物无危害。弱冻胀土：冻胀土：应符合最小冻深要求。强冻胀土：,5.地下沟管的影响,6.地基土冻胀性和融陷的影响,第二章 基础工程的设计原则,2.2 基础埋置深度的选择,最小埋深,环境对冻深的影响系数,基础底面下允许残留冻土层的最大厚度（P25）,标准冻深系采用在平坦、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。,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,在冻胀、强冻胀、特强冻胀地基上，满足最小埋深的要求。还应采用相应防冻害措施,见建筑地基基础设计规范P27 1-7条。,第二章 基础工程的设计原则,2.2 基础埋置深度的选择,第二章 基础工程的设计原则,2.2 基础埋置深度的选择,补偿基础的概念：,为了减少拟建建筑物的沉降量，选用补偿基础也是一种很好的基础形式。基底附加压力：,建筑物的重力等于基坑挖去的总土重，这样的基础称为全补偿基础；若 称为部分补偿基础。,第二章 基础工程的设计原则,2.2 基础埋置深度的选择,补偿基础的概念：,Notes：全补偿基础理论上的沉降等于零，实际上由于基底土的扰动以及开挖回弹，全补偿基础仍会有少量沉降。,补偿基础通常为具有地下室的箱形基础和筏板基础，由于地下室的存在，基础具有大量的空间，免去大量的回填土，就可以用来补偿上部结构的全部或部分压力。,补偿基础的埋深一般很深，若在强度很低的软土中开挖深基坑，开挖过程中的一切可能发生的问题均需引起注意，如坑壁的稳定、坑底回弹等均需验算。,第二章 基础工程的设计原则,2.3 地基基础设计原则,第二章 基础工程的设计原则,2.3 地基基础设计原则,第二章 基础工程的设计原则,2.3 地基基础设计原则,第二章 基础工程的设计原则,2.3 地基基础设计原则,2.3 地基基础设计原则,第二章 基础设计原则,地基基础作为承重土层和建筑物的下部结构，一般应满足下列各项功能要求：,在上面的各项功能中，第一项和第四项是对结构承载能力或稳定性要求，关系到结构的安全性，如果不满足安全性要求，就会发生倒塌破坏，造成重大损失，称其为工程结构的安全性。第二项关系到工程结构的适用性；第三项关系到工程结构的耐久性。,1 能承受在正常施工和正常使用期间可能出现的各种作用；2 在正常使用时保持良好的工作性能；3 在正常维护下具有足够的耐久性；4 在偶然事件发生时及发生后，能保持必需的整体稳定性。,安全性、适用性和耐久性称为工程结构的可靠性。工程结构在规定的时间内，在规定的条件下，若其安全性、适用性和耐久性均得到保 证，则表明工程结构是可靠的；否则是不可靠的。,建筑物地基基础设计等级：根据地基的复杂程度、建筑物规模和特征，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，将地基基础设计划分为三个设计等级，设计时应具体情况具体分析。,2.3 地基基础设计原则,第二章 基础设计原则,基础设计应保证上部结构的安全与正常使用，并且要使基础的费用是经济合理的。地基基础设计的规定 计算时要求满足的条件。,2.3 地基基础设计原则,第二章 基础设计原则,强度要求,地基变形要求,稳定性要求,基础设计应保证上部结构的安全与正常使用，并且要使基础的费用是经济合理的。地基基础设计的规定 所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定。设计等级为甲级、乙级的建筑，均应按地基变形设计。规范表3.0.2所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算，如有下列情况之一时，仍应作变形验算；地基承载力特征值小于 130KPa，且体型复杂建筑；在基础附近有堆载，相邻基础荷载差异较大，可能引起地基产生过大不均匀沉降。软弱地基上，存在偏心荷载时；相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；地基内有厚度较大或厚薄不均匀的填土，其自重固结未完成时。对经承受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙等，以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物等，尚应验算其稳定性。基坑工程应进行稳定性验算。当地下水埋藏较浅，建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时，尚应进行抗浮计算。,2.3 地基基础设计原则,第二章 基础设计原则,地基变形特征及允许变形值地基的变形特征可分为：沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。沉降量：指基础中心的沉降量 S沉降差：指两相邻单独基础沉降量的差值倾 斜：指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值。局部倾斜：指砌体承重结构沿纵墙l=610 m 内基础两点间的沉降差与其距离的比值。,倾斜,局部倾斜,2.3 地基基础设计原则,第二章 基础设计原则,建筑物的地基变形允许值（GB 50007-2002）,2.3 地基基础设计原则,第二章 基础设计原则,1 荷载种类永久(恒)荷载:(1)不随时间变化；(2)变化与均值比可以忽略；(3)单调变化并趋于极值。可变(活)荷载：变化与均值比不可以忽略。偶然(特殊)荷载：在结构使用期间不一定出现，一旦出现其值很大，持续时间很短。,2.3 地基基础设计原则,第二章 基础设计原则,荷载作用的组合：,2 荷载的代表值 标准值:为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值，如均值。组合值：对于可变荷载，组合超越概率与其出现概率相同。频遇值：对于可变荷载，超越概率为规定的较小比率。准永久值：对于可变荷载，设计基准期内，其超越的总时间为设计基准期一半的荷载值。,2.3 地基基础设计原则,第二章 基础设计原则,荷载作用的组合：,3 荷载的设计值代表值分项系数 4 荷载效应 上部结构F：结构自重 屋面楼面荷载 活荷载 基础自重G：设计地面高程（内外地面平均值）,一般为前两种情况，横向力不大，只做校核,2.3 地基基础设计原则,第二章 基础设计原则,荷载计算：,5 荷载组合极限状态设计时，为保证结构可靠性对于同时出现的各种荷载设计值的规定：基本组合：承载能力极限状态设计时，永久作用与可变作用的组合（分项系数）。标准组合：正常使用极限状态设计时，采用标准值（或组合值）为荷载代表的组合。准永久组合：正常使用极限状态设计时，对于可变荷载采用准永久值为荷载代表的组合。,2.3 地基基础设计原则,第二章 基础设计原则,荷载计算：,地基基础设计应根据使用过程中可能同时出现的荷载，按设计要求和使用要求，所采用的荷载效用最不利组合与相应的抗力极限值应按下列要求：,2.3 地基基础设计原则,第二章 基础设计原则,（1）按地基承载力确定基础地面尺寸及埋深或按单桩承载力确定桩数时，传至基础或承载地面上的荷载效用应按正常使用极限状态下荷载效用的标准组合；相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。（2）计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效用应按正常使用极限状态下荷载效用的准永久组合，不应计入风荷载或地震作用；相应的极限值应为地基变形的允许值。（3）计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分项系数均为1.0。（4）在确定基础或承台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。当需验算基础裂缝宽度时，应按正常使用极限状态荷载效应标准组合。（5）基础设计安全等级、结构设计使用年限、结构重要性系数应按有关的规范采用，但结构重要性系数不要小于1.0。,为保证建筑物的安全使用，同时充分发挥地基的承载力。各个等级的地基基础设计均需要满足正常使用极限状态和承载力能力极限状态要求。,2.3 地基基础设计原则,第二章 基础设计原则,（1）正常使用极限状态下，荷载效应的标准组合值：,按永久荷载标准值Gk计算的荷载效应值,按可变荷载标准值Qik计算的荷载效应值,准永久值系数,起控制的可变荷载,荷载效应的准永久组合值合值：,2.3 地基基础设计原则,第二章 基础设计原则,（2）承载能力极限状态下，由可变荷载效应控制的基本组合设计值应采用下列表达式：,可变荷载分项系数,结构抗力的设计值，按有关建筑结构设计规范确定。,永久荷载分项系数,对由永久荷载效应控制的基本组合，也可以采用简化规则，荷载效应基本组合设计值：,荷载效应的标准组合值,地基基础设计的三种表达式：,验算地基承载力或确定基础底面尺寸时，根据对荷载效应和地基承载力的取值方法不同，有三种设计表达式：（1）容许承载力法；（2）安全系数法；（3）分项系数法。容许承载力和安全系数法所有的荷载都是标准组合值，而分项系数方法则用基本组合值。安全系数法和分项系数法所有的地基承载力都是极限承载力；容许承载力方法的安全度则用容许承载力的取值来控制；安全系数法和分项系数法则用安全系数和分项系数取值来控制。,2.4 地基承载力计算,第二章 基础设计原则,1、容许承载力法的设计表达式：,2.4 地基承载力计算,第二章 基础设计原则,作用于地基土上的平均总压力,地基容许承载力,地基容许承载力可以由荷载试验、理论公式或地基承载力表求得。用地基容许承载力方法设计地基基础时，上部结构荷载及基础自重均为标准组合值。,2、安全系数法的设计表达式：,2.4 地基承载力计算,第二章 基础设计原则,作用于地基土上的平均总压力,地基极限承载力,地基极限承载力可以由荷载试验、理论公式或求得。用地基极限承载力方法设计地基基础时，上部结构荷载及基础自重均为标准组合值。,安全系数,3、分项系数法的设计表达式：,2.4 地基承载力计算,第二章 基础设计原则,建筑结构可靠度设计统一标准规定建筑物的上部结构设计及地基基础设计均应采用概率极限设计原则，满足两类极限状态设计原则的要求，即承载力能力极限状态和正常使用极限状态，分别以荷载的基本组合值和标准组合值对应这两种极限状态，设计表达式用分项系数表示。岩土工程仍然采用总安全系数的方法来体现岩土工程的安全性，属于容许承载力方法的范畴，这主要由岩土工程技术水平的发展现状所决定的。,（1）现场载荷试验（2）规范规定的公式（3）其他方法,2.4 地基承载力计算,第二章 基础设计原则,地基承载力的确定：,2.4 地基承载力计算,第二章 基础设计原则,（1）现场载荷试验：,2.4 地基承载力计算,第二章 基础设计原则,（1）现场载荷试验：,平板载荷试验要点,0.5 0.5m,0.71 0.71m,1.0 1.0m不少于3点8-10级每级稳定的标准承载力的特征值,2.4 地基承载力计算,第二章 基础设计原则,地基破坏的判定(1)明显侧向挤出或发生裂纹(2)荷载增量很小,沉降急剧增加,(3)某级荷载增量下,24小时内沉降不能稳定(4)s/b0.06的荷载作为破坏荷载,pcr,pu,2.4 地基承载力计算,第二章 基础设计原则,平板载荷试验要点：,比例界限pcr当pu1.5 pcr时，取极限承载力一半渐变型曲线s/b=0.010.015低压缩性土s/b=0.02高压缩性土,2.4 地基承载力计算,第二章 基础设计原则,承载力的特征值fak：,2.4 地基承载力计算,第二章 基础设计原则,（2）规范中设计承载力的确定,2.4 地基承载力计算,第二章 基础设计原则,（3）其他方法,还可以采用静力触探方法、十字板剪切试验或旁压试验等原位测试方法，以及基于工程经验的地基承载力表等经验方法确定地基承载力。,2.4 地基承载力计算,第二章 基础设计原则,深度宽度修正的特征值,载荷试验确定的地基承载力，其他原位测试方法以及工程经验方法没有考虑实际基础尺寸和埋深的地基承载力，需进行深宽修正：,承载力修正系数,2.4 地基承载力计算,第二章 基础设计原则,按持力层承载力确定基础基底尺寸 软弱下卧层承载力验算,2.5 基础底面尺寸确定,第二章 基础设计原则,基础底面的尺寸可以按持力层修正后的承载力特征值确定。当地基压缩层范围内存在下卧层时，应进行下卧层的承载力验算。在选择基础底面尺寸后，必要时还要对地基的变形或稳定性进行验算。规范,按持力层承载力确定基础基底尺寸,2.5 基础底面尺寸确定,第二章 基础设计原则,1 在轴心荷载作用下,对于条形基础：,Notes：初步确定尺寸后，再对承载力进行修正，直至设计出最佳尺寸位置。,2 偏心荷载作用下,（1）仍采用,（2）取,（3）验算持力层承载力，直到满足要求位置。（反复试算）,软弱下卧层承载力验算,2.5 基础底面尺寸确定,第二章 基础设计原则,软弱下卧层顶处经深度修正后的地基承载力特征值。,软弱下卧层顶面处的自重应力标准组合值。,相应于荷载效应标准组合时，软弱下卧层顶面处的附加应力。,软弱下卧层承载力验算,2.5 基础底面尺寸确定,第二章 基础设计原则,压力扩散角,3,5,10,例题2-1：箱形基础宽8.5m，长20m，持力层如图所示。基础埋深4m。试确定粘土持力层修正后的承载力特征值。,2.5 基础底面尺寸确定,第二章 基础设计原则,层次,1,2,土类,填土,粘土,层底埋深度/m,1.8,2.0,土工试验结果,2.5 基础底面尺寸确定,第二章 基础设计原则,3,5,10,注：,例题2-1：箱形基础宽8.5m，长20m，持力层如图所示。基础埋深4m。试确定粘土持力层修正后的承载力特征值。,2.5 基础底面尺寸确定,第二章 基础设计原则,层次,1,2,土类,填土,粘土,层底埋深度/m,1.8,2.0,土工试验结果,2.5 基础底面尺寸确定,第二章 基础设计原则,例题2-2：基础如下图所示，试验算持力层和软弱下卧层的承载力。,查承载力表,2.5 基础底面尺寸确定,第二章 基础设计原则,例题2-3：柱如下图所示，按理论公式确定地基承载力特征值。,3.03.5m,（1）持力层承载力验算,（2）软弱下卧层验算,2.5 基础底面尺寸确定,第二章 基础设计原则,例题2-4：柱如下图所示，按理论公式确定地基承载力特征值。,3.03.5m,（1）持力层承载力验算,（2）软弱下卧层验算,满足要求！,2.5 基础底面尺寸确定,第二章 基础设计原则,例题2-4：某厂房墙基，上部荷载：，埋深1.1m 粉质粘土：地面以下砖台墙后38mm，基础用砖砌体。试确定所需基础的宽度和高度，并绘出基础剖面图。,解：（1）确定基础地面尺寸：,可取1.0m。,（2）计算修正后承载力特征值：,取3m,（3）地基承载力验算：,满足要求！,2.5 基础底面尺寸确定,第二章 基础设计原则,例题2-5：试设计矩形基础底面尺寸。,沉降计算是变形计算的主要内容。建筑的沉降是有荷载引起的，计算沉降时，传至基础底面上的荷载效应按正常使用极限状态准永久组合，不计入风荷载和地震荷载。沉降计算主要方法：弹性理论法、分层总和法、建筑地基基础设计规范推荐法。永久荷载（permanent load)：在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于极限的荷载。例如：结构自重、土压力、预应力等。可变荷载(variable load)：在结构使用期间，其值随实践变化，且其变化与平均值相比不可以忽略的荷载。例如：楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等。偶然荷载(accidental load)：在结构使用期间不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。例如：爆炸力、撞击力等。荷载代表值(representative values of a load)：设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值，例如标准值、组合值、频遇值和准永久值。设计基准期(design reference period)：为确定可变荷载代表值而选用的时间参数。标准值(characteristic value/nominal value)：荷载的基本代表值，为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值(例如均值、众值、中值或某个分位值),2.6 地基变形验算,第二章 基础设计原则,组合值(combination value)：对可变荷载，使组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率，能与该荷载单独出现时的相应概率趋于一致的荷载值；或使组合后的结构具有统一规定的可靠度指标的荷载值。频遇值(frequent value)：对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率或超越频率为规定频率的荷载值。准永久值（quasi-permanent value)：对可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值。荷载设计值（design value of a load)：荷载代表值与分项系数的乘积。荷载组合(load conbination)：按极限设计时，为保证结构的可靠性而对同时出现的各种荷载设计值的规定。基本组合(fundamental combination)：承载能力极限状态时，永久作用、可变荷载作用的组合。偶然组合(accidental combination)：承载能力极限状态时，永久作用、可变作用和一个偶然作用的组合。标准组合(charateristic/nominal combination)：正常使用极限状态计算时，采用标准值或组合值为荷载代表值的组合。频遇组合(frequental combination)：正常使用极限状态计算时，对可变荷载采用频遇值或准永久值为代表值的组合。准永久组合(quasi-permanent combination)：正常使用极限状态计算时，对可变荷载采用准永久值为代表值的组合。,2.6 地基变形验算,第二章 基础设计原则,某些建筑物的基础，当承受较大的竖向荷载和水平荷载作用下，建筑物的地基可能因整体滑动而失去稳定。当天然土坡或人工土坡中一定范围内的土体，相对于另一部分土体的位移足够大时则可能会引起滑坡。因此对经常受水平荷载作用的高层建筑物和高耸建筑物以及建造在斜坡上的建筑物，尚应进行稳定性验算。整体稳定性验算：圆弧滑动条分法,2.7 地基稳定性验算,第二章 基础设计原则,斜坡上地基稳定性验算当建筑物在无支挡结构的稳定土坡顶时，建筑物基础离边坡坡肩需要有一段距离，基础外边缘线至坡肩的最小距离，涉及到土坡的稳定与变形。考虑因素：一是斜坡上基础的地基承载力要满足要求；二是在建筑物作用下，斜坡上土体不会产生滑动面，即满足稳定性要求。规范（500072002）规定：位于稳定土坡坡顶上的建筑，当垂直于坡顶边缘线的基础底面边长小于或等于3m时，其基础底面外边缘线至坡顶的水平距离应符合：（1）条形基础：（2）矩形基础：当不满足上述二式时，可按圆弧滑动法验算。（有关规定）,2.7 地基稳定性验算,第二章 基础设计原则,荷载影响上部结构及基础刚度影响 上部结构为绝对刚性，将约束基础变形，仅在支座间发生局部弯曲；上部结构为完全柔性，则对基础变形约束作用很小，基础产生整体弯曲；基础柔性，荷载传递不受基础约束且无扩散作用；基础刚性，荷载传递和变形受约束与调整。,刚性基础基底反力分布,2.8上部结构基础与地基相互作用概念,第二章 基础设计原则,一、定义1、一般是指同一结构体中，相邻的两个基础沉降量的差值 是反映土木工程结构地基的变形特征的重要指标；2、差异沉降过大，就会使相应的上部结构产生额外应力3、差异沉降将会产生裂缝，倾斜甚至破坏。,2.9减少不均匀沉降危害的措施,第二章 基础设计原则,建造在地基土上的建筑物，都会发生沉降，均匀沉降，建筑物本身不引起附加应力；不均匀沉降，如果超过了容许限度，将导致建筑物倾斜、墙柱开裂、屋面漏水甚至破坏，影响建筑物的安全和使用。因此如何防止或减轻不均匀沉降是设计中必须认真考虑的问题。通常采用以下几种方法：（1）采用柱下条形基础、筏基和箱形基础等。（2）采用桩或其他深基础。（3）采用各种结构处理方法、以提高地基承载力和压缩模量。（4）从地基、基础、上部结构相互作用的观点，在建筑、结构和施 工中采取措施。,（1）在设计时尽量使上部荷载中心受压，均匀分布；（2）遇到高低相差悬殊或地基软硬突变时，要合理设置沉降缝；（3）增加上部结构对地基不均匀对地基协调作用。如在砌体结构中设 置圈梁以增强结构得整体性；（4）合理安排施工工序和采用合理的施工方法。,2.9减少不均匀沉降危害的措施,第二章 基础设计原则,地基不均匀沉降产生的墙身裂缝原因：多层砖砌体结构，因砖砌体的抗拉，抗剪强度较低，在地基沉降时，易在墙体上产生斜裂缝或踏步式裂缝。位置：裂缝的位置与方向同地基沉降情况有关。如：房屋中部下沉大于端部，则底层窗口首先产生面向中部沉降大的对角斜裂缝。房屋两端下沉大于中部，则顶层窗口出现面向两端沉降大的对角斜裂缝。房屋高差较大时，由于高层房屋下沉而引起在低层房屋的窗口产生面向高层的对角斜裂缝。结论：房屋的倾向也是面向地基沉降较大方向。掌握这个规律，就可判断出地基土较差的位置。从而采取必要的加固措施。,建筑措施、结构措施和施工措施,2.9减少不均匀沉降危害的措施,第二章 基础设计原则,建筑措施 房屋体型力求简单。设置沉降缝：从基础至屋面垂直断开。设缝条件：平面转折部位。高度或荷载差异较大处。地基土的压缩性有显著差异处。结构或基础类型不同处。分期建造房屋的交界处。房屋长高比过大时在房屋的适当部位。做法：悬挑式 跨越式 平行式 保持相邻建筑物基础间的净距 控制建筑物标高 依预估沉降量，提高室内地面或地下设施的标高管道与建筑物间应凿足够的净空高度。,建筑措施、结构措施和施工措施,2.9减少不均匀沉降危害的措施,第二章 基础设计原则,结构措施 加强上部结构的刚度，改善基础的不均沉降。控制房屋长高比 三层和二层以上房屋 L/Hf5，如5L/Hf 0 时，宜做到纵墙不转折或少转折，内横墙间距不宜过大。设圈梁 圈梁应四周闭合，必要时在内纵墙或一定间隔的横墙也设置，并与外墙连接，圈梁不能连通时应设附加圈梁。在墙体上开洞时，宜在开洞部位配筋或采用构造柱及圈梁加强。减少基地附加压力 选用轻型结构，减少墙体自重，采用架空地板代替内厚填土。设地下室或半地下室，调整各部分的荷载分布、基础宽度或埋置深度。加强基础刚度 目的加强基础平面的整体性，设置必要的条基予以拉接，加设钢筋砼地梁。,2.9减少不均匀沉降危害的措施,第二章 基础设计原则,施工措施注意施工顺序：先高后低，先重后轻，先主体后附属。注意对淤泥和淤泥质土基槽底面的保护，减少扰动。在已建成的房屋周围不应堆大量的地面荷载，以免引起附加沉降。,2.9减少不均匀沉降危害的措施,第二章 基础设计原则,