基础设计基本原理

基础设计讲稿基础设计讲稿主讲：韩淼主讲：韩淼第一章第一章 浅基础设计的基本原理浅基础设计的基本原理 一、基础概念一、基础概念1.上部结构：建筑结构在地表上部结构：建筑结构在地表以上的部分；以上的部分；2.基础：建筑结构在地表以下基础：建筑结构在地表以下的部分；的部分；3.地基：支撑基础的土层。地基：支撑基础的土层。第一节第一节 概述概述 上部结构上部结构基础基础地基地基二、天然地基与人工地基二、天然地基与人工地基 天然地基：未经处理的天然土层地基。天然地基：未经处理的天然土层地基。人工地基：经过人工处理的地基。人工地基：经过人工处理的地基。三、扩展基础三、扩展基础 为使地基承受上部结构传来的荷载，把基础底面为使地基承受上部结构传来的荷载，把基础底面积扩大，即成为扩展基础。积扩大，即成为扩展基础。四、浅基础与深基础四、浅基础与深基础 浅基础：埋置深度小于基础最小宽度浅基础：埋置深度小于基础最小宽度；深基础：埋置深度大于等于基础最小宽度。深基础：埋置深度大于等于基础最小宽度。这种划分主要是从施工方面来考虑这种划分主要是从施工方面来考虑。一、按基础刚度分类一、按基础刚度分类 1刚性基础刚性基础 概念：通常是由砖、块石、毛石、素混凝土、三合概念：通常是由砖、块石、毛石、素混凝土、三合土和灰土等材料建造的基础。土和灰土等材料建造的基础。强度：有较好的抗压性能，抗拉、抗剪强度不高。强度：有较好的抗压性能，抗拉、抗剪强度不高。2柔性基础柔性基础 概念：概念：指采用钢筋混凝土材料建造的基础。指采用钢筋混凝土材料建造的基础。强度：具有较好的抗剪和抗弯能力。强度：具有较好的抗剪和抗弯能力。第二节第二节 浅基础的类型浅基础的类型 二、按基础构造分类二、按基础构造分类 1独立基础独立基础 指整个或局部结构物下的无筋或配筋的单个基础指整个或局部结构物下的无筋或配筋的单个基础。2条形基础条形基础 指基础长度远远大于其宽度的一种基础形式。指基础长度远远大于其宽度的一种基础形式。可分为墙下条形基础和柱下条形基础。可分为墙下条形基础和柱下条形基础。3筏板基础筏板基础 两种类型：平板式和梁板式。具有较大的整体刚度。两种类型：平板式和梁板式。具有较大的整体刚度。4箱形基础箱形基础 由钢筋混凝土底板、顶板和纵横内外墙组成的空间由钢筋混凝土底板、顶板和纵横内外墙组成的空间整体。整体。具有较大的整体刚度。具有较大的整体刚度。一、安全等级一、安全等级 根据地基基础损坏造成建筑物破坏的后果，分为三根据地基基础损坏造成建筑物破坏的后果，分为三个安全等级个安全等级 一级：指重要的工业与民用建筑，破坏后果很严重一级：指重要的工业与民用建筑，破坏后果很严重二级：指一般的工业与民用建筑，破坏后果严重二级：指一般的工业与民用建筑，破坏后果严重三级：指次要的建筑，破坏后果不严重三级：指次要的建筑，破坏后果不严重第三节第三节 地基承载力的确定及验算地基承载力的确定及验算 二、荷载规定二、荷载规定 对于承载力极限状态，采用下列设计表达式对于承载力极限状态，采用下列设计表达式 0 S R 式中式中 0 结构重要性系数。对安全等级为一级、结构重要性系数。对安全等级为一级、二级和三级的建筑物，分别取二级和三级的建筑物，分别取1.1、1.0和和0.9；S 荷载效应组合的设计值；荷载效应组合的设计值；R 结构构件抗力的设计值。结构构件抗力的设计值。三、地基基础设计的技术要求三、地基基础设计的技术要求 1地基土：必须保证地基土的承载力与稳定；地基土：必须保证地基土的承载力与稳定；（1）中心受压：）中心受压：pk fa 式中式中 pk 基础底面处的平均压力标准值基础底面处的平均压力标准值(kPa)；fa 修正后的地基承载力特征值修正后的地基承载力特征值(kPa)。（2）偏心受压：）偏心受压：pk fa pkmax 1.2 fa 式中式中pkmax基础底面边缘处的最大压力标准值基础底面边缘处的最大压力标准值。2基础沉降量基础沉降量应小于地基的允许变形值应小于地基的允许变形值 ：3基础结构应有足够的强度、刚度及耐久性。基础结构应有足够的强度、刚度及耐久性。四、地基承载力的确定及验算四、地基承载力的确定及验算1地基承载力特征值的确定地基承载力特征值的确定fa=fak+b (b 3)+d m(d 0.5)式中式中 fa 修正后的地基竖向承载力特征值修正后的地基竖向承载力特征值(kPa)；fak 地基承载力特征值地基承载力特征值(kPa);b、d 基础宽度和埋深的地基承载力修正系数；基础宽度和埋深的地基承载力修正系数；所求承载力土层土的重度，地下水位以下所求承载力土层土的重度，地下水位以下取有效重度取有效重度(kN/m3)；b 基础底面宽度基础底面宽度(m)，当小于，当小于3m时按时按3m考虑，考虑，大于大于6m时按时按6m考虑；考虑；m 基础底面以上土的加权平均重度，地下水基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取有效重度位以下取有效重度(kN/m3)；d 基础埋置深度基础埋置深度(m)，小于小于0.5m时按时按0.5m考虑考虑。2地基承载力验算地基承载力验算（1）中心荷载作用）中心荷载作用 akkkfAGFp 式中式中Fk上部结构传至基础上部结构传至基础顶面的竖向力标准值顶面的竖向力标准值;Gk 基础自重和基础上基础自重和基础上的土重标准值的土重标准值，G=G Ad；aGkfdAF G 基础与上覆土的平均重度，近似取基础与上覆土的平均重度，近似取20kN/m3；A 基础底面面积基础底面面积。把把G=G Ad 代人上式，可得代人上式，可得中心受压中心受压kkk（2）偏心荷载作用）偏心荷载作用 或或式中式中l 矩形基础底面的长矩形基础底面的长边边长边边长；WMblGFpkkkk maxmin leblGFpkkk61maxmin偏心受压偏心受压kkkkk b 矩形基础底面的短边边长矩形基础底面的短边边长；W 基础底面的截面抵抗矩，基础底面的截面抵抗矩，62blW e 荷载的偏心距，荷载的偏心距，kkkGFMe 当偏心距当偏心距e l/6时，时，pkmax 应按下式计算应按下式计算 式中式中b 垂直于力矩作用方垂直于力矩作用方向的基础底面边长向的基础底面边长；a 合力作用点至基础合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离，底面最大压力边缘的距离，其值为其值为a=l/2 e。偏心荷载作用下的地基承载力验算公式偏心荷载作用下的地基承载力验算公式 baGFpkkk32max 偏心荷载（偏心荷载（e l/6）基底压力分布图基底压力分布图akfp akfp2.1max 一、中心荷载作用下一、中心荷载作用下 对于矩形底面基础对于矩形底面基础第四节第四节 基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定 dfFAakG 对于条基，沿长度方向取单位长度计算，宽度为对于条基，沿长度方向取单位长度计算，宽度为 dfFbakG 以上两式计算时，基础底面尺寸还没确定，可先按以上两式计算时，基础底面尺寸还没确定，可先按末经宽度修正的承载力初步确定基础底面尺寸，末经宽度修正的承载力初步确定基础底面尺寸，然后，再对地基承载力进行修正，直至设计出然后，再对地基承载力进行修正，直至设计出最佳的基础底面尺寸。最佳的基础底面尺寸。二、偏心荷载作用下二、偏心荷载作用下 基础底面尺寸确定不能用公式直接写出，通常的计基础底面尺寸确定不能用公式直接写出，通常的计算方法如下算方法如下1.按中心荷载条件，初步估算所需的基础底面积按中心荷载条件，初步估算所需的基础底面积A；2.根据偏心距大小，将基础底面积增大根据偏心距大小，将基础底面积增大10%30%，并以适当的比例确定基础底面的长度并以适当的比例确定基础底面的长度 l 和宽度和宽度 b；3.计算基底最大压力和最小压力，并使其满足要求。计算基底最大压力和最小压力，并使其满足要求。这一计算过程可能要经过几次试算方能最后确定合这一计算过程可能要经过几次试算方能最后确定合适的基础底面尺寸。适的基础底面尺寸。