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基 础 工 程董董 云云 （Tel：13905236279 E-mail: QQ:944194836 Office Add:3119）淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系 第二章 天然地基上的浅基础2.5 地基计算地基计算3董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系2.5 2.5 地基计算地基计算地基计算包括：地基承载力验算、地基变形验算、地基地基计算包括：地基承载力验算、地基变形验算、地基稳定性验算。稳定性验算。2.5.1地基承载力计算地基承载力计算地基基础必需保证在基底压力作用下防止地基土体发生地基基础必需保证在基底压力作用下防止地基土体发生剪切破坏和丧失稳定性，并具有足够的安全度，剪切破坏和丧失稳定性，并具有足够的安全度，对于各对于各级建筑物均应进行地基承载力计算。级建筑物均应进行地基承载力计算。（1）中心荷载作用下的基础）中心荷载作用下的基础要求基础底面处的平均压力标准值不超过持力层土的地要求基础底面处的平均压力标准值不超过持力层土的地基承载力的设计值，即：基承载力的设计值，即：4董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系基础底面处的平均压力标准值的确定，可按基底压力的基础底面处的平均压力标准值的确定，可按基底压力的简化计算方法，中心荷载下基底压力为均匀分布，如图简化计算方法，中心荷载下基底压力为均匀分布，如图2.18所示，计算公式为：所示，计算公式为：图2.18 中心荷载作用下的基础 2.5 2.5 地基计算地基计算5董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系基础在偏心荷载作用下(图2.19)，除应符合公式(2.13)要求外，尚应符合下列要求：(2)(2)偏心荷载作用下的基础偏心荷载作用下的基础其中：其中：Pkmax为相应于荷载效应标准组合时基础底面边缘的为相应于荷载效应标准组合时基础底面边缘的最大压力设计值；最大压力设计值；fa为地基承载力特征值。为地基承载力特征值。图2.19 单向偏心荷载作用下的基础6董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系在偏心荷载作用下，基础底面处的最大压力设计值的确定，在偏心荷载作用下，基础底面处的最大压力设计值的确定，可按基底压力的简化计算方法确定可按基底压力的简化计算方法确定p，即基底压力为线性分，即基底压力为线性分布布(如图如图2.19)，采用下列公式计算：，采用下列公式计算：(2)(2)偏心荷载作用下的基础偏心荷载作用下的基础其中，公式其中，公式(2.16)、(2.17)适用于偏心距适用于偏心距e=Mk/(Fk+Gk)L/6(L为偏心方向基础边长为偏心方向基础边长)。对于低压缩性地基上的基础，当考虑。对于低压缩性地基上的基础，当考虑短暂作用的偏心荷载时，可放宽至短暂作用的偏心荷载时，可放宽至e L/4。必要时，还可采用。必要时，还可采用形状不对称的基础，使基础形心尽量靠近荷载合力作用点，减形状不对称的基础，使基础形心尽量靠近荷载合力作用点，减小小e值。值。7董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系当偏心距当偏心距e=Mk/(Fk+Gk)b/6(b为偏心方向基础边长为偏心方向基础边长)时，这时，这时基底压力分布如图时基底压力分布如图2.20所示。所示。pkmax按式按式2.18计算：计算：(2)(2)偏心荷载作用下的基础偏心荷载作用下的基础其中，其中，l为垂直于力矩作用方为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为合力作用点至基础为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。图2.20 基底压力分布图8董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系在成层地基中，有时在持力层以下有高压缩性的土层，将在成层地基中，有时在持力层以下有高压缩性的土层，将此土层称为软弱下卧层。此土层称为软弱下卧层。此时，除进行持力层地基承载力验算，还必需对软弱下此时，除进行持力层地基承载力验算，还必需对软弱下卧层进行验算，要求作用在软弱下卧层顶面处的附加应卧层进行验算，要求作用在软弱下卧层顶面处的附加应力与自重应力之和不超过它的承载力特征值力与自重应力之和不超过它的承载力特征值,即：即：2.5.2 2.5.2 软弱下卧层强度验算软弱下卧层强度验算其中：其中：Pz为相应于荷载效应标准组合时，软弱下卧层顶为相应于荷载效应标准组合时，软弱下卧层顶面处附加应力特征值；面处附加应力特征值；Pcz为软弱下卧层顶面处土的自重应力特征值；为软弱下卧层顶面处土的自重应力特征值；a为软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载为软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值。力特征值。9董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系关于附加应力关于附加应力Pz的计算，的计算，建筑地基规范建筑地基规范提出了按扩散提出了按扩散角原理的简化计算方法（简图角原理的简化计算方法（简图2.2.1）。）。当持力层与软弱下卧层的压缩模量当持力层与软弱下卧层的压缩模量比值比值Es1/Es23时，对矩形和条形时，对矩形和条形基础，假设基底处的附加应力基础，假设基底处的附加应力(p0=p-0d)向下传递时按某一角度向下传递时按某一角度向外扩散分布于较大的面积上，向外扩散分布于较大的面积上，根据基底与软弱下卧层顶面处扩散根据基底与软弱下卧层顶面处扩散面积上的附加应力相等的条件，可面积上的附加应力相等的条件，可得：得：2.5.2 2.5.2 软弱下卧层强度验算软弱下卧层强度验算10董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系矩形基础2.5.2 2.5.2 软弱下卧层强度验算软弱下卧层强度验算条形基础软弱下卧层验算的要求实质上是保证了上覆持力层不发生软弱下卧层验算的要求实质上是保证了上覆持力层不发生冲剪破坏。如软弱下卧层不满足要求，可考虑增大基础底冲剪破坏。如软弱下卧层不满足要求，可考虑增大基础底面积、改变基础埋深，甚至改用地基处理或深基础的设计面积、改变基础埋深，甚至改用地基处理或深基础的设计方案。土力学中曾学习的地基破坏模式？方案。土力学中曾学习的地基破坏模式？11董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系在荷载作用下，地基要产生压缩变形，使建筑物产生沉降，由于不同在荷载作用下，地基要产生压缩变形，使建筑物产生沉降，由于不同建筑物的结构类型、整体刚度、使用要求的差异，对地基变形的敏感建筑物的结构类型、整体刚度、使用要求的差异，对地基变形的敏感程度、危害、变形要求也不同，对于各类建筑物，控制其不利的沉降，程度、危害、变形要求也不同，对于各类建筑物，控制其不利的沉降，使之不影响建筑物的正常使用甚至发生破坏，是地基基础设计中必需使之不影响建筑物的正常使用甚至发生破坏，是地基基础设计中必需考虑的一个基本问题。考虑的一个基本问题。2.5.3 2.5.3 地基变形验算地基变形验算(1)(1)地基特征变形地基特征变形 地基特征变形一般分为：沉降量、沉降差、倾斜、局部地基特征变形一般分为：沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。倾斜。沉降量沉降量指基础某点的沉降值指基础某点的沉降值(图图2.22(a)2.22(a)。沉降差沉降差一般指相邻柱基中点的沉降量之差一般指相邻柱基中点的沉降量之差(图图2.22(b)2.22(b)。倾斜倾斜指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值比值(图图2.22(c)局部倾斜局部倾斜指砌体承重结构沿纵向指砌体承重结构沿纵向6 610m10m基础两点基础两点的沉降差与其距离的比值的沉降差与其距离的比值(图图2.22(d)2.22(d)。12董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系2.5.3 2.5.3 地基变形验算地基变形验算图2.22 地基特征变形13董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系地基变形对建筑结构的影响地基变形对建筑结构的影响14董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系(2)(2)地基变形计算公式地基变形计算公式1）基本公式）基本公式15董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系(2)(2)地基变形计算公式地基变形计算公式2）计算原理）计算原理按分层总和法，地基内第按分层总和法，地基内第i层土的计算沉降量的表达式为层土的计算沉降量的表达式为16董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系分层总和法计算地基沉降分层总和法计算地基沉降Ai=ziHi=p0(izi-i-1zi-1)（2.24）其中：i，i-1平均附加应力系数，可根据基础的长宽比l/b和深宽比z/b从表2.14中查用。17董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系分层总和法计算地基沉降分层总和法计算地基沉降18董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系Ai=ziHi=p0(izi-i-1zi-1)（2.24）分层总和法计算地基沉降分层总和法计算地基沉降19董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系地基沉降计算深度符合下式要求：地基沉降计算深度符合下式要求：分层总和法计算地基沉降分层总和法计算地基沉降20董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系分层总和法计算地基沉降分层总和法计算地基沉降当无相邻载荷影响，基础宽度在当无相邻载荷影响，基础宽度在130 m范围内时，基础中范围内时，基础中点的地基变形计算深度也可按下列简化公式计算：点的地基变形计算深度也可按下列简化公式计算：当建筑物地下室基础埋深较深时，需要考虑开挖基坑地基当建筑物地下室基础埋深较深时，需要考虑开挖基坑地基土的回弹，该部分回弹变形量可按式土的回弹，该部分回弹变形量可按式(2.30)计算：计算：其中：其中：Sc为地基的回弹变形量；为地基的回弹变形量；c c为考虑回弹影响的沉降计算经验数为考虑回弹影响的沉降计算经验数c c=1=1；PcPc为基坑底面以下土的自重应力，地下水位以下应为基坑底面以下土的自重应力，地下水位以下应扣除浮力；扣除浮力；EciEci土的回弹模量，按土的回弹模量，按土工试验方法标准土工试验方法标准确定。确定。21董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系(3)(3)地基特征变形验算地基特征变形验算对于需要进行变形验算的建筑物采用下列变形验算公式：对于需要进行变形验算的建筑物采用下列变形验算公式：表表2.16 建筑物的地基变形允许值建筑物的地基变形允许值22董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系注：有括号者仅使用于中压缩性土；注：有括号者仅使用于中压缩性土；l l为相邻柱基中心距离为相邻柱基中心距离/mm/mm，H Hg g为自室外地面起算的建为自室外地面起算的建筑物高度筑物高度/m/m。(3)(3)地基特征变形验算地基特征变形验算23董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系(3)(3)地基特征变形验算地基特征变形验算地基特征变形允许值地基特征变形允许值s的确定涉及的因素很多，它与对地的确定涉及的因素很多，它与对地基不均匀沉降反应的敏感性、结构强度储备、建筑物的具基不均匀沉降反应的敏感性、结构强度储备、建筑物的具体使用要求等条件有关。体使用要求等条件有关。对于上表中未包括的其他建筑物的地基特征变形允许值，对于上表中未包括的其他建筑物的地基特征变形允许值，可以根据上部结构对地基变形特征值的适应能力和使用要可以根据上部结构对地基变形特征值的适应能力和使用要求自行确定。求自行确定。地基特征变形验算结果不满足要求的处理，先通过适当调地基特征变形验算结果不满足要求的处理，先通过适当调整基础底面尺寸或埋深，如仍不能满足要求，再考虑从建整基础底面尺寸或埋深，如仍不能满足要求，再考虑从建筑、结构、施工等方面采取措施防止不均匀沉降对建筑物筑、结构、施工等方面采取措施防止不均匀沉降对建筑物的损害，或者改用其他地基基础设计方案。的损害，或者改用其他地基基础设计方案。24董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系2.5.4 2.5.4 地基稳定验算地基稳定验算在承载力的验算中，仅涉及竖向荷载而未涉及水平荷载的作在承载力的验算中，仅涉及竖向荷载而未涉及水平荷载的作用，对经常承受水平荷载的建筑物，如挡土墙、水坝及高层用，对经常承受水平荷载的建筑物，如挡土墙、水坝及高层建筑，地基稳定问题可能成为地基验算中的主要问题。建筑，地基稳定问题可能成为地基验算中的主要问题。在水平和竖向荷载共同作用下，地基失稳破坏的形式有两在水平和竖向荷载共同作用下，地基失稳破坏的形式有两种：一种是沿基底产生表层滑动，如图种：一种是沿基底产生表层滑动，如图2.24(a)所示；另一所示；另一种是深层整体滑动破坏，如图种是深层整体滑动破坏，如图2.24(b)所示。所示。(a)表层滑动面 (b)深层滑动面 图2.24 地基滑动破坏 25董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系2.5.4 2.5.4 地基稳定验算地基稳定验算地基的稳定验算采用安全系数法，当判定属于表层滑动时，地基的稳定验算采用安全系数法，当判定属于表层滑动时，可按下式计算稳定安全系数可按下式计算稳定安全系数 26董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系2.5.4 2.5.4 地基稳定验算地基稳定验算当判定地基失稳形式属于深层滑动时，可用圆弧滑动法进当判定地基失稳形式属于深层滑动时，可用圆弧滑动法进行验算，此时稳定安全系数指作用于最危险滑动面上诸力对行验算，此时稳定安全系数指作用于最危险滑动面上诸力对滑动中心所产生的抗滑力矩与滑动力矩的比值，其值应满足：滑动中心所产生的抗滑力矩与滑动力矩的比值，其值应满足：其中：其中：MR为抗滑力矩；为抗滑力矩；Ms为滑动力矩；为滑动力矩；27董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系例题例题P38例题例题2.2L=2.6m,b=1.8m,d=1.5m,N=800kN,混凝土容重混凝土容重20kN/m3，验算持力层及软弱下卧层的承载力是否满足要求？验算持力层及软弱下卧层的承载力是否满足要求？28董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系例题例题基底以上土体，所以持力层是0.5mb3m,不需要进行修正基础自重29董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系例题例题基底以上土体自重应力按扩散角计算附加应力算至软弱下卧层顶面处30董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系本章小结本章小结 地基计算：具体包括地基计算：具体包括 地基承载力计算地基承载力计算 软弱下卧层强度验算软弱下卧层强度验算 地基变形验算地基变形验算 地基稳定验算地基稳定验算 作业作业：阅读教材及参考书，完成阅读教材及参考书，完成P122思考题与习题思考题与习题2.12.5,2.16 预习下一讲内容，预习下一讲内容，2.6 刚性基础设计刚性基础设计。31董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系肚松衯宸&愮鐝D)?$?d悡!餯怉 扈鋹A 嘬貑 d?噡1/2001骞寸15鏈?-CRM鍦氱敤.files/imgr_logo.gif 冣杁9/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-CRM鍦氱敤.files/logo.gif冟?A/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-CRM鍦敤.files/logo_compute.gif 冡?疘1/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.files/9/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.files/0830.gif 冧塖阇8/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.files/4-2.gif 冨篰飁/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.files/imgr_logo.gif 冨杁9/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.files/logo.gif 冦旿?A/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.files/logo_compute.gif 冧?疘4/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-灏忕櫧榧犲拰ERP.files/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-灏忕櫧榧犲拰ERP.files/0830.gif 冪阇?/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-灏忕櫧榧犲拰ERP.files/biaoshi.gif 冭賏?;/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-灏忕櫧榧犲拰ERP.files/cio.gif 冩?=/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-灏忕櫧榧犲拰ERP.files/email.gif 冩?A/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-灏忕櫧榧犲拰ERP.files/imgr_logo.gif 冭聖杁/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-灏忕櫧榧犲拰ERP.files/logo.gif 冩碝?D/ERP鏂噡1/2001骞寸15鏈?-灏忕櫧榧犲拰ERP.files/logo_compute.gif 冭?疘:/ERP鏂噡1/2001骞寸17鏈?-鏂版湇鍔粡娴庢诞鐜?files/F/ERP鏂噡1/2001骞寸17鏈?-鏂版湇鍔粡娴庢诞鐜?files/astd_oct.gif 冮烜?E/ERP鏂噡1/2001骞寸17鏈?-鏂版湇鍔粡娴庢诞鐜?files/biaoshi.gif 凅?C/ERP鏂噡1/2001骞寸17鏈?-鏂版湇鍔粡娴庢诞鐜?files/email.gif冮?G/ERP鏂噡1/2001骞寸17鏈?-潕32董董 云云淮阴工学院建筑工程系淮阴工学院建筑工程系肚松衯?雎挥=?牓2d?h糖=M 痞?(瘣滸?(h?棧哐锒$*?z 3蓚W 傯=%u旄冏?塧?腦?U ZYY h?鹁?镁+x脲燴哠K?q 梽桃 羀徬?w?錭X?C?e?gei鎃+,nit噈鲃 c?u锳 9 硄 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