2014年基础工程第5课(1.绪论,2.浅基础1)

哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院王滨生15846330955，1580498844，11#[e-mail]，[e-mail]基础工程绪论、浅基础(1)[e-mail]本次课的主要问题：•了解基础工程的一些概念•地基基础的设计原则、设计方法、类型分类•什么是刚性基础？什么是扩展基础？及其构造要求学习要求、基本内容[e-mail]绪论•几个概念所有建筑物都是修建在地表上，建筑物上部结构的荷载通过下部结构最终都会传到地表的土层或岩层上，凡是因建筑物荷载作用而产生应力与变形的岩土体，统称为地基。将建筑物荷载传递给地基的地下结构部分称为基础。地基根据是否经过人工处理分为•天然地基：不需任何处理便可作为建筑物的地基；•人工地基：需采取某些处理措施，使地层适应建筑物荷载和变形的需要，这种经人工处理后的地基称为~[e-mail]埋置深度：基础底面离室外设计地面的深度，简称埋深。习惯上基础按其埋深的不同，分为•浅基础：一般d5m(有文献为4m)，通常将基础的埋置深度小于基础最小宽度，且只需经过挖槽、排水等普通施工程序就可建造的基础称作浅基础。•深基础：特殊方法施工，如桩基、沉井、沉箱等。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。绪论[e-mail]场地：即指工程群体所在地，具有相似的反应谱特征，其范围相当于厂区、居民小区和自然村或不小于1平方公里的平面面积。场地的划分(按建筑抗震设计规范GB50011第4.1.1条，即按建筑物震害程度)：•有利场地：坚硬土、平坦的中硬土•不利场地：软弱土、液化土、山丘等•危险场地：滑坡、地裂、泥石流场地土：是指场地范围内的地基土。场地指平面方向地基指深度方向对不利地段，应提出避开要求；当无法避开时应采取有效措施。不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑(见教材)。绪论*[e-mail]换填法基土的振动液化；消除特殊土的湿陷性、胀缩性和冻胀性。•地基的类型地基处理方法很多，同种方法可能有多种作用机理。地基处理的主要目的：提高软弱地基的强度、保证地基的稳定性；降低软弱地基的压缩性、减少基础的沉降；防止地震时地绪论*[e-mail]绪论*[e-mail]•基础工程设计的任务基础设计时，除须保证基础结构本身具有足够的强度和刚度外，同时还须选择合理的基础尺寸和布置方案，使地基的反力和沉降在允许的范围之内(常见的地基承载力)。因此，基础设计包括地基与基础两部分，又常称为地基基础设计。•地基基础方案天然地基上的浅基础人工地基上的浅基础天然地基上的深基础上部结构基础应力和变形地基荷载基底压力浅基础[e-mail]•浅基础的设计方法•常规设计法•地基上梁的计算法为方便，工程上将上部结构、基础和地基分开计算。荷载继续增加，破坏范围不断扩大q(x,y)3p(x,y)基础刚性,不可弯曲1p(x,y)2地基土强度有限，边缘屈服,应力向中间转移p(x,y)q(x,y)q(x,y)pq完全柔性基础4浅基础[e-mail]•考虑上部结构刚度的计算法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，基础产生整体弯曲浅基础[e-mail]增强上部结构的协调作用浅基础[e-mail]•基础工程设计原则地基方面：承载力、变形基础方面：刚度、强度、耐久性•对地基设计计算内容•基础设计应进行基础强度计算，以保证基础有足够的强度刚度和耐久性。•地基均应进行地基承载力计算，p≤fa。•对甲乙级，应进行长期荷载作用下地基变形验算•丙级不必进行变形验算，除非：•地基承载力标准值小于130kPa，且体型复杂建筑•在基础附近有堆载或相邻基础荷载差异大•软弱地基上有偏心荷载•相邻建筑距离过近，可能发生倾斜•地基内有厚度较大的或厚薄不均的未固结完成的填土浅基础[e-mail]•对经常受水平荷载作用的高层建筑和高耸结构，以及建造在斜坡上的建筑物和构筑物，尚应验算其稳定性。要求具有足够的抗倾覆及抗滑的能力。•基坑工程要验算其稳定性。•存在地下水浮力的现象，需进行抗浮验算。浅基础[e-mail]•荷载取值•荷载组合的规定(建筑结构荷载规范GB50009)•按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合(基础底面积、埋深或桩基础的桩数、验算基础裂缝宽度)•按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合(地基变形验算)12nkGkQkciQikiSSSS1nkGkciQikiSSS浅基础[e-mail]•按承载能力极限状态下由可变荷载控制的基本组合(计算土压力、斜坡稳定、确定基础高度和承台高度)对由永久荷载效应控制的基本组合，可简化取112nGGkQQkQiciQikiSSSS1.35kSSR浅基础[e-mail]•基础按基础材料和受力特点分为无筋扩展基础(刚性基础)和钢筋混凝土基础(柔性基础)。•无筋扩展基础（刚性基础）•刚性材料——是指抗压强度高，而抗拉、抗剪强度低的材料。如砖、石、素混凝土等。•刚性基础——用刚性材料制作的基础，底面宽度扩大受刚性角的限制。浅基础[e-mail]•砖基础•组成：粘土砖(不低于MU10)＋砂浆(不低于M5)•剖面形式：台阶形(等高式、间隔式)•特点：因砖易受潮，抗冻性差，在砖基下面放置垫层，垫层材料可用3:7灰土、碎砖三合土或砂等。•适用于地基土质好，地下水位较低的低层建筑(5层以内)。浅基础[e-mail]•毛石基础•组成：石材＋砂浆(不低于M5)•剖面形式：矩形基础，底面宽度700mm。阶梯形基础，每阶高≥400mm,每阶放宽≤200mm。•特点：抗压、抗冻、抗水、抗腐蚀性能好。•适用于地下水位较高或冻结深度较深的多层民用建筑。浅基础[e-mail]•灰土与三合土基础(砖基础下设的灰土或三合土垫层)•组成：灰土——石灰:粘土=3:7或2:8三合土——石灰:砂:骨料=1:3:6或1:2:4•厚度：150mm为一步。•灰土：4层及4层以上建筑厚度一般采用450；3层及3层以下建筑厚度一般采用300。•三合土：一般只能用于4层以下建筑的基础，基础宽度一般不小于600mm。在我国南方应用较广。•灰土和三合土基础一般埋置于地下水位以上。浅基础[e-mail]•混凝土基础•组成：混凝土(强度等级≥C15)•剖面形式：矩形(H≤350)、阶梯形(H≥350)、锥形(B≥2m)•适用于地下水位以下(地下水位较高时)。•扩展基础浅基础[e-mail]•基础按构造分类分为•浅基础•独立基础浅基础[e-mail]柱下钢筋混凝土独立基础浅基础[e-mail]浅基础[e-mail]•条形基础浅基础[e-mail]浅基础[e-mail]柱下钢筋混凝土条形基础墙下钢筋混凝土条形基础(带肋、不带肋)浅基础[e-mail]柱下井格式(十字交叉)基础•十字交叉基础浅基础[e-mail]•筏板基础(筏形、筏片、片筏、满堂基础)浅基础[e-mail]浅基础[e-mail]•箱形基础浅基础[e-mail]•薄壳基础浅基础[e-mail]•基础的埋置深度•基础埋置深度的大小：•上部结构•工程地质条件•水文地质条件•地基冻融条件•另外：•工程造价•施工技术•工期及安全浅基础[e-mail]基础应尽量埋置得浅些，但不能小于0.5米。且基础顶面至少应低于设计地面0.1m。•选择埋深的影响因素，应按下列条件确定(GB50007的5.1.1条)•建筑物的用途如有无地下室、设备基础和地下设施等。•作用在地基上的荷载大小和性质抗震设防区高层筏型和箱型基础埋深不宜小于建筑物高度的1/15。*指建筑物室外地平面至外墙顶部的总高度。烟囱、避雷针、旗杆、风向器、天线等在屋顶上的突出构筑物不计入建设高度。楼梯间、电梯间、装饰塔、眺望塔、屋顶窗、水箱等建筑物之屋顶上突出部分的水平投影面积合计小于屋顶面积的20％，且高度不超过四米的，不计入建筑高度。浅基础[e-mail]均匀好土：应尽量浅埋，但不得浅于0.5米。上层为软土(2m)，下层为好土：应埋在好土层，土方开挖量不大，即经济又可靠。浅基础[e-mail]上层为软土，厚度2m，小于5m：低层轻型建筑仍可埋在软土层内，但应加宽基础底面并加强上部结构；若高层重型建筑，应埋在好土层。上层为好土，下层为软土：应力争将基础埋在好土层中，并验算下卧层的应力和应变。浅基础[e-mail]•工程地质和水文地质条件基础宜埋置在地下水位以上。当地下水位较高，必须埋在水位以下时，宜将基础埋置在全年最低地下水位以下，且不少于200mm。浅基础[e-mail]当地下有承压水时，若可利用其浮力时，应避免开挖时承压水冲破。wwhhwhh浅基础[e-mail]•相邻建筑物和构筑物的基础理深新基础不宜低于原有基础，如必须低于时，两基础应保持一定的净距，其数值应根据原有基础荷载的大小、基础形式和土质情况确定，一般可采取两基础底面高差的1～2倍。浅基础[e-mail]•地基土冻胀和融陷的影响季节性冻土是一年内冻融交替出现的土层。基础埋置的深度一般应大于冻结深度(冰冻线以下200mm)。土的冻结深度即冰冻线，可由当地气象部门得知。如哈尔滨为2m，沈阳为1.5m，北京为0.85m，郑州为0.20m，上海为0.1m。当冻土深度小于0.5m时，基础埋深即不受其影响。浅基础[e-mail]当建筑基础底面下允许有一定厚度的冻土层，可按下式计算基础的最小埋深minmaxddzh0dzszwzezz浅基础[e-mail]冻结深度？冻层厚度？因为自然地面是随冻涨量的加大而逐渐上抬的，所以设计基础埋深时的冻结深度=冻层厚度-冻涨量即确定冻深时是自冻前原自然地面算起。浅基础[e-mail]小结公共信箱：[e-mail]密码：045182519201