7浅基础设计

浅基础设计第7章7.1浅基础基础知识7.2无筋扩展基础设计7.3墙下钢筋混凝土条形基础设计7.4柱下钢筋混凝土条形基础设计7.5筏板基础与箱形基础设计7.6箱型基础设计7.7减轻不均匀沉降损害的措施本章目录7.1浅基础基本知识1、几个概念：d基础地基埋深天然地基人工地基未经处理直接建造基础的地基人工处理后在建造基础的地基7.1.1：地基基础设计概述•天然地基上的浅基础•人工地基上的浅基础•深基础换土垫层，水泥土桩、碎石桩复合地基等人工地基：埋深5m特殊方法施工考虑侧壁阻力作用沉井基础沉箱基础桩基础也属深基础浅基础：埋深小于5m，或者埋深大于5m，但是小于基础宽度。两侧（四周）的摩阻力忽略不计。所以不是简单的深浅概念。FdG主要受力层持力层（受力层）下卧层条形基础3b独立基础1.5b且5m（二层以下民用建筑除外）主要受力层深度2、地基基础设计的影响因素•设计等级•材料、基础结构形式•埋置深度•承载力•基础形状、布置及与周边相邻关系•上部结构•施工期限、方法及设备•抗震3、地基基础设计的基本规定•设计依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）《公路桥涵地基基础设计规范》（JTGD63-2007）地基基础设计等级P1331.甲级2.乙级3.丙级（表7-1）满足地基承载力计算的有关规定；设计等级为甲级、乙级的建筑物均应按变形设计；表7-2所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不做变形验算，如有p134所列五种情况之一时，仍应作变形验算；对经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙等，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，尚应进行抗浮验算。3、地基基础设计的基本规定采用以概率理论为基础的极限状态设计方法地基基础设计必须满足两个要求：（1）承载力要求（2）正常使用要求（变形要求）4、地基基础的设计方法akfpss•按基础刚度分无筋扩展基础（刚性基础）单独基础（独立基础）、条形基础、筏型基础、箱型基础、壳型基础····•按构造形式分扩展基础（柔性基础）7.1.2浅基础的类型设计基础首先要根据场地地形、地质情况、上部结构以及功能使用要求、材料等情况对基础进行选型。•按材料分砖、灰土、三合土、毛石、混凝土、钢筋混凝土•按基础刚度分无筋扩展基础0hbtgt1:1.0–1:2.0与材料和荷载有关Fbth0定义：通常由砖、块石、毛石、素混凝土、三合土和灰土等材料建造的墙下条形基础或柱下独立基础。特点：抗压性能较好，但抗拉、抗剪强度不高。设计要求：发生在基础内的拉应力和剪应力不超过其材料强度设计值。可通过限制基础外伸宽度与基础高度的比值来实现。在宽高比的限制下，基础相对高度一般较大，几乎不会发生弯曲变形，此类基础习惯上称之为刚性基础。如何保证基础在基底反力作用下不产生挠曲变形和开裂呢？应用范围：无筋扩展基础可用于六层和六层以下（三合土基础不宜超过四层）的民用建筑和砌体承重的厂房。无筋扩展基础的基础高度必须满足所用材料刚性角的要求。刚性角：即压力传递角。在压力传递角范围内，基础不会产生挠曲变形和开裂。砖基础防潮层大方脚垫层⑴特点：传统地方材料，施工技术易掌握。实用、经济。⑵断面形式砌成台阶式有两种断面形式⑶材料要求：“二、一间隔收”较节省材料，同时又能满足宽高比的要求。灰土基础⑴特点：历史悠久。经济、时间越久，强度越高。⑵适用条件地下水位较低的地带⑶硬化机理3222CaCOOHCOOHCa7:33222323221OCaOAlOHnCaOSiOSCOnHOAlSiO⑷施工质量要求：粘土：就地过筛，d≤15mm石灰：熟（消）石灰，d≤5mm,消化1～2天立即使用。配比：3：7或2：8加水量：要掌握最佳含水量工地经验是：施工要点分层夯实。每虚铺25cm，即夯实到15cm为一步。手捏成团、落地开花毛石基础⑴材质要求选用未经风化的硬质岩石。⑵施工质量要点石块厚度≥150mm台阶高度≥400mm,每一阶梯宜用3排或3排以上的毛石。每排悬挑长度≤200mm砼、毛石砼基础⑴适用条件常用与地下水位比较高，结构荷载较大部位。⑵施工质量技术有点砼强度等级15C大体积砼可掺入20~30%的毛石，毛石尺寸不得大于300mm，使用前冲洗干净。垫层厚度≥150mm再者迭合型式迭合基础扩展基础概念：相对于无筋扩展基础而言；不仅有一定的抗压强度，而且具有一定的抗拉能力。又称作柔性基础。柔体现在基础允许产生一定的挠曲变形、开裂而不破坏！砼和钢筋共同工作柔性基础种类：独立基础、条形基础、筏板基础、箱形基础和壳体基础等。独立基础（单独基础）1)概念：2)类型：是整个或局部结构物下的无筋或配筋的单个基础。常见于桥梁工程、工业厂房等。⑴钢筋混凝土柱下单独基础根据基础与柱的连接方式分为：阶梯形锥形杯形基础底面形状：轴心受压柱下一般为正方形，偏心受压柱下一般为矩形。⑵砌体柱下单独基础⑶墙下单独基础适用条件：地基上层土质松散其下不远处有较好的土层；类型：基础支承过梁式、基础支承砖拱式；⑷烟囱、水塔等特种结构单独基础一般采用钢筋混凝土圆板或圆环基础和素混凝土实体基础。条形基础1)概念：指基础的长度远远大于其宽度的一种基础型式。2)类型：按上部结构形式分为：墙下条形基础；柱下条形基础。⑴墙下条形基础刚性（无筋）柔性（配筋）横截面积根据受力条件又可分为不带肋和带肋两种。⑵柱下钢筋混凝土条形基础A：概念B：型式等截面变截面柱位处加腋C：目的是将承受的集中荷载较均匀地分布到条形基础底面积上，以减小地基反力，并通过形成的基础整体刚度来调整可能产生的不均匀沉降。D：双柱联合基础应用双柱联合基础B：特点A：概念亦称柱下交梁基础。这种基础在纵横两方向均具有一定的刚度。可承担10层以下民用住宅。⑶交叉条形基础具有良好的调整不均匀沉降的能力。（4）片筏基础（满堂红基础）1)概念：基础连续成片2)目的减少基底压力，以满足地基基础设计的强度条件AGFpfp减少基础不均匀沉降，增加基础刚度3)类型：平板式、梁板式；平板式筏基是一块等厚度（0.5～2.5m）的钢混平板；梁板式筏基是在筏板上沿柱轴纵横向设置基础梁而形成上梁式：柱子支承在梁上，梁在底板上面。下梁式（5）箱形基础1)概念；由钢筋混凝土底板、顶板和纵横交叉的隔墙构成。dAGFpoo2)目的（6）壳体基础1)概念：由正圆锥形及其组合型式构成；2)特点⑴充分利用基础材料的抗压性能；⑵节省材料，具有良好的经济效果3)用途：主要用于特种结构；分析拟建场地地质勘察资料，掌握其工程地质条件和水文地质条件；根据上部结构的类型，荷载的性质、大小，建筑布置和使用要求以及施工条件、材料供应等条件，选择基础类型和平面布置方案；确定地基持力层和基础埋置深度；确定修正的地基承载力特征值；按地基承载力（包括持力层和软弱下卧层）确定基础底面尺寸；进行必要的地基稳定性和特征变形验算；进行基础的结构设计和构造设计；绘制基础施工图，并提出工程设计技术说明。7.1.3、地基基础设计的一般步骤7.1.4基础埋置深度的选择原则：在满足承载力的条件下尽量浅埋基本要求：1.除岩石以外，d大于50cm（表土扰动，植物，冻融，冲蚀）2.基础顶距离表土大于10cm，保护3.桥要求在冲刷深度以下其它控制因素d大于10cm下卧层持力层（受力层）FG•定义基础底面至地面的距离，用符号d埋表示。•计算方法①一般自室外地面标高算起；②填方区可自填土面标高算起，但若填土在上部结构施工后完成时，应自天然地面标高算起；③对于有地下室情况，若采用筏基或箱基，应自室外地面标高算起；若采用独立基础或条基，则从室内地面标高算起。④对于桥梁基础，受水流冲刷的基础，由一般冲刷线算起，不受水流冲刷的基础，由挖方后的地面算起。建筑物用途、类型、荷载工程地质条件水文地质条件相邻建筑的基础埋地基土冻胀和融陷考虑因素一、建筑物的用途、类型及荷载1.首先考虑建筑物的使用功能，如必须设地下室、地下设施、属于半埋式结构物等2.高层建筑，为了满足稳定性要求，基础埋置深度应加大：•筏形和箱型基础，不小于建筑物高度的1/15•桩筏和桩箱基础，不小于建筑物高1/18~1/203.对岩石地基上高层，满足抗滑要求4.受上拔力的基础，满足抗拔要求5.高耸结构，满足抗倾覆稳定性要求常见四种情况，确定基础埋深：–自上而下都是良好土层–自上而下都是软弱土层–上部为良好土层，而下部为软弱土层——基础尽量浅埋–上部为软弱土层，而下部为良好土层——取决于上部软弱土层的厚度2、工程地质条件•根据土层分布情况确定在满足其他要求下尽量浅埋只有低层房屋可用，否则处理尽量浅埋。但是如h1太小就为IIh12m基底在好土；h1=2m~4m高楼好土，低楼软土；h15m桩基或处理；好土软土好土IIIIIIIV好土软土软土(很深)h12工程地质条件3、水文地质条件基础宜埋置在地下水位以上，当必须埋置在地下水位以下时，应采取地基土在施工时不受扰动的措施。当地基为粘性土，下层含有承压水时，在基槽开挖中应保留槽底安全厚度，防止槽底土层发生流土破坏。基坑hhsatw00w0sat'hh当发生流土破坏时，B点的有效应力σ′为0B、当埋深大于原有建筑物基础时，两基础间应保持一定净距，其数值应根据原有建筑荷载大小、基础形式和土质情况确定；C、当上述条件不能满足时，应分段施工，设置临时加固支撑等或加固原有建筑物基础。4、相邻建筑物的基础埋深A、当存在相邻建筑物时，新建建筑物的基础埋深不宜大于原有的建筑物基础；5、地基冻融条件•原理：冻结时，土中孔隙水开始冻结，体积增大，产生上抬力；融化时，则情况相反。•基本原则：将基底置于当地标准冻深线以下。5、地基冻融条件冻土•多年冻土（冻结时间3年）•季节性冻土发生冻胀的条件（1）土的条件一般是细颗粒土（2）温度条件低于冻结温度（3）水力条件含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严重外因内因土的冻胀性5、地基冻融条件土的冻胀性•衡量指标•冻胀性分类平均冻胀率：hh不冻胀1%弱冻胀1%3.5%冻胀3.5%6%强冻胀6%12%特强冻胀12%注意：碎石、砂等中粒径小于0.075mm的颗粒含量太高也会导致冻胀1.3.4地基冻融条件•按《地基规范》地基土可分为不冻胀、弱冻胀、冻胀、强冻胀和特强冻胀。•季节性冻土地基设计冻深计算：zezwzsdzz0考虑冻胀的基础埋深按11规范dminzd—hmaxzd:设计冻深hmax：基底下容许残留冻土层最大厚度（查表）zd=z0zszwze标准冻深土类别冻胀性环境影响系数Z0标准冻深：北京0.8~1.0m哈尔滨2.0m满洲里2.8m石嘴山1m10年的实测最大冻深平均值标准冻深zezwzsdzz0maxminhzdd7.1.5地基承载力特征值极限承载力承载力容许承载力：设计承载力通常所说的承载力指容许承载力即地基承载力特征值•根据地基土强度理论确定；•根据现场载荷试验的曲线或其它原位试验结果确定；•根据当地工程实践经验确定。•以上三类方法各有所长，互为补充，必要时可按多种方法综合确定，确定的精度宜按建筑物安全等级以及地质条件并结合当地经验适当选择。地基承载力特征值的确定方法理论公式计算承载力（总结）：临界荷载P1/4、P1/3临塑荷载Pcr极限荷载Pu（极限承载力）普朗特尔-雷斯诺公式太沙基公式斯凯普顿公式汉森公式或:临塑荷载临界荷载P1/4\、P1/3p1/3p1/4pcr或:或:级别低的或偏心荷载作用的基础工民建和小尺寸的水工建筑在中心荷载作用下，控制塑性区最大开展深度zmax=b/4，在偏心荷载下控制zmax=b/3，对一般建筑物是允许的。分别将zmax=b/4和zmax=b/3代入得：Pu极限承载力公式：cquNcNqNBp21说明：可近似推广到圆形、方形基础，及局部剪切破坏情况N、