9浅基础设计教学课件

第九章第九章 浅基础设计浅基础设计福建工程学院土木系岩土教研室1主要内容主要内容F9.1 浅基础的类型F9.2 基础埋置深度的选择F9.3 地基承载力特征值F9.4 基础底面尺寸的确定F9.5 地基变形验算F9.6 常规浅基础设计F9.7 减轻不均匀沉降损害的措施29.1 9.1 浅基础的类型浅基础的类型l概述 天然地基：若基础直接建在未经处理的天然地基上，这种地基为天然地基；人工地基：若天然地基软弱不满足使用要求，需要进 行人工处理后再建造基础，这种地基为人工地基；浅基础：埋置深度不超过5m的基础；深基础：埋置深度超过5m或大于基础宽度的基础。34按基础刚度分类按基础刚度分类刚性基础刚性基础柔性基础柔性基础条形基础条形基础箱形基础箱形基础独立基础独立基础筏板基础筏板基础壳体基础壳体基础按基础构造分类按基础构造分类浅基础的类型浅基础的类型5一、按基础刚度分类一、按基础刚度分类1.刚性基础 砌筑材料：砖、三合土、灰土、混凝土、毛石、毛石混凝土 受力特点：抗压性能好，抗拉、抗剪性能不高，无挠曲变形 结构特点 优点：稳定性好，施工简便，能承受较大的荷载 缺点：自重大，用料多构造要求：满足 刚性角刚性角 的要求刚性角刚性角刚性基础多用于地基承载力较好、压缩性较小的中小形民用建筑。67刚性角要求：8一、按基础刚度分类一、按基础刚度分类2.柔性基础（钢筋混凝土基础）1）指用抗拉、抗压、抗弯、指用抗拉、抗压、抗弯、抗剪均较好的钢筋混凝土材抗剪均较好的钢筋混凝土材料做基础（不受刚性角的限料做基础（不受刚性角的限制）。制）。2）用于地基承载力较差、用于地基承载力较差、上部荷载较大、设有地下室上部荷载较大、设有地下室且基础埋深较大的建筑且基础埋深较大的建筑。9二、按基础构造分类（一）独立基础柱下独立基础墙下独立基础10（二）条形基础长度远大于宽度的基础墙下条形基础柱下条形基础十字交叉砼基础11（三）筏板基础12（四）箱形基础目前在高层建筑中多采用箱形基础目前在高层建筑中多采用箱形基础13（五）壳体基础适用于水塔、烟囱、料仓和中小型高炉等高耸的构筑物的基础。适用于水塔、烟囱、料仓和中小型高炉等高耸的构筑物的基础。149.2 9.2 基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择 2 2、基础埋深选择的意义、基础埋深选择的意义、基础埋深选择的意义、基础埋深选择的意义 3 3、基础埋深选择的原则、基础埋深选择的原则、基础埋深选择的原则、基础埋深选择的原则一、概念一、概念 1 1、基础埋置深度：、基础埋置深度：、基础埋置深度：、基础埋置深度：指基础底面至设计地面的垂指基础底面至设计地面的垂直距离。直距离。15二、影响基础埋置深度的因素二、影响基础埋置深度的因素l1 建筑物的用途、结构形式和荷载的性质l2工程地质条件及水文地质条件l相邻建筑物的基础埋深l地基冻融条件16F工程地质条件与基础埋深的关系：工程地质条件与基础埋深的关系：F基底不可以落在新近填土层上，应落在浅层地耐基底不可以落在新近填土层上，应落在浅层地耐力较高的土层上。力较高的土层上。F基础埋深基础埋深d500d500；基础离地表；基础离地表100100F基底尽量在地下水位之上基底尽量在地下水位之上17F水文地质条件与基础埋深的关系水文地质条件与基础埋深的关系对埋藏有承压含水层的地基确定基础埋深时，应进行突涌或流砂验算18F相邻建筑物间的基础埋深相邻建筑物间的基础埋深新建建筑物的基础埋深不宜大于原有建筑物基础当埋深大于原有建筑物基础时，两基础间应保持一定净距19F地基土冻胀和融陷对基础埋深的影响地基土冻胀和融陷对基础埋深的影响土体冻胀，基础被上抬；土层融解，土体软化，强度降低，地基融陷。20l地基承载力特征值：地基土不产生剪切破坏的 单位面积的承载能力l确定地基承载力特征值的方法9.3 地基承载力特征值地基承载力特征值a、根据地基土的强度理论确定b、根据静载荷试验或其它原位试验确定c、根据当地工程实践经验确定21一、按地基土的强度理论确定地基承载力一、按地基土的强度理论确定地基承载力l当偏心距e0.033b时22二、按现场载荷试验结果确定地基承载力二、按现场载荷试验结果确定地基承载力230 0sppcrpuabc承载力特征值的确定方法：承载力特征值的确定方法：1.当当p-s曲线上有曲线上有比例界限比例界限pcr时，时，取该比例界限所对应的荷载值；取该比例界限所对应的荷载值；2.当当极限荷载极限荷载pu小于对应小于对应比例比例界限界限的荷载值的的荷载值的2倍时，取倍时，取极限荷载极限荷载值的一半值的一半；3.当不能按上述二点确定时，当不能按上述二点确定时，曲线为缓变型，如加载板面积为曲线为缓变型，如加载板面积为0.250.50m2，可取，可取s/b=0.010.015所对应的荷载，但其值不应大于所对应的荷载，但其值不应大于最最大加载量的一半大加载量的一半。pup0.020.02bps24l1承载力特征值承载力特征值fak（b3m,d0.5m)当根据室内物理、力学指标平均值确定地基承载力当根据室内物理、力学指标平均值确定地基承载力特征值时，应查相应的表格所得的承载力基本值特征值时，应查相应的表格所得的承载力基本值f乘乘以回归修正系数，作为承载力特征值。以回归修正系数，作为承载力特征值。三、按提供的承载力表格确定三、按提供的承载力表格确定25三、按提供的承载力表格确定三、按提供的承载力表格确定l2修正后的承载力特征值修正后的承载力特征值fa（b3m,d0.5m)式中式中 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；fak地基承载力特征值；地基承载力特征值；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；基础底面以下土的重度；基础底面以下土的重度；m基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度；重度；d基础埋置深度（基础埋置深度（m m），一般自室外地面标高算起。一般自室外地面标高算起。b基础底面宽度（基础底面宽度（m m），），当当b b3m3m按按3m3m考虑，考虑，6m6m按按6m6m考虑考虑；26&例题例题l一条形基础，宽度为3.5m，埋深1.5m，地基持力层为粘土，基底以下土的重度=19.8kNm-3，e和IL的试验平均值为：e=0.605，IL=0.298，回归修正系数f=0.9369；基底以上土的重度0=20.2kNm-3，试确定修正后的地基承载力特征值。27解：解：（1）查表求得地基承载力基本值（2）求地基承载力特征值（3）求修正后的地基承载力特征值289.4 9.4 基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定 天然地基上浅基础的设计，包括下述各项内容：天然地基上浅基础的设计，包括下述各项内容：1.选择基础的材料、类型和平面布置；选择基础的材料、类型和平面布置；2.选择地基持力层和基础的埋置深度；选择地基持力层和基础的埋置深度；3.确定地基承载力；确定地基承载力；4.确定基础尺寸确定基础尺寸；5.进行地基变形与稳定性验算；进行地基变形与稳定性验算；6.进行基础结构设计；进行基础结构设计；7.绘制基础施工图，提出施工说明。绘制基础施工图，提出施工说明。29一、按地基持力层的承载力计算基底尺寸一、按地基持力层的承载力计算基底尺寸l轴心荷载作用下的基础kGkPk（矩形基础）（条形基础）FG基础及基础上填土的平均重度，一般取20kN/m3计算，在地下水下取10kN/m3计算。对于条形基础，取l=1m30l2偏心荷载作用下的基础kGkPkmaxMkVkPkmin其中：31试验步骤试验步骤l（1）先按轴心荷载作用公式计算基础底面积A0l（2）考虑偏心影响，加大A0，A=（1.11.4）A0。对于矩形基础，一般l/b=1.22.0l（3）验算pkmaxeaFk+Gk3abpkmaxF如果不满足要求，可调整基底尺寸再验算，直到满足要求。32二、软弱下卧层的验算二、软弱下卧层的验算软弱下卧层顶面处软弱下卧层顶面处的附加应力值的附加应力值软弱下卧层顶面处软弱下卧层顶面处的自重应力值的自重应力值地基承载力特征值地基承载力特征值3334矩形基础条形基础35&例题例题【9-5】l柱基础荷载设计值Fk=1200kN，Mk=140kNm；若基础底面尺寸bl=2.8m3.6m。第一层为杂填土：=16.5kN/m3；第二层土为粉质粘土：sat=19kN/m3，e=0.8，IL=0.82，fak=136kPa，Es1=7.5MPa；第三层土为淤泥质粉土：fak=85kPa，Es2=2.5MPa。试验算基底面积是否满足地基承载力要求。kMk杂填土杂填土粉质粘土粉质粘土淤泥质粉土淤泥质粉土1.2m 2.0m 5.0m3.6m36解：解：（1）持力层承载力验算修正后的持力层承载力特征值基础及回填土重（0.8m在地下水中）埋深范围内土的加权平均重度37持力层承载力验算偏心距持力层承载力验算故持力层满足承载力要求38（2）软弱下卧层承载力验算软弱下卧层顶面处自重应力软弱下卧层顶面以上土的加权平均重度39软弱下卧层承载力验算软弱下卧层顶面处的附加压力验算故软弱下卧层满足承载力要求409.5 9.5 地基变形验算地基变形验算在地基设计时，一般针对各类建筑物的结构特点、整体刚度和使用要求的不同，计算地基变形的某一特征值s，验算其是否不超过相应的允许值s:ss4142地基的特征变形地基的特征变形沉降量：独立基础或刚性特别大的基础中心的沉降值沉降差：相邻柱基中点的沉降量之差倾斜：基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值局部倾斜：砌体承重结构沿纵向610m内基础两点的沉降差与其距离的比值。43一般浅基础的建筑物在施工期间完成的沉降量l对于砂土，认为其最终沉降量已基本完成l对于低压缩粘性土，认为已完成50%80%l对于中压缩粘性土，认为已完成20%50%l对于高压缩粘性土，认为已完成5%20%l在软土地基，埋深5m左右的高层建筑物箱型基础在结构竣工时已完成最终沉降量的60%70%449.6 9.6 常规浅基础设计常规浅基础设计F 刚性基础设计刚性基础设计F 墙下钢筋混凝土基础设计墙下钢筋混凝土基础设计F 柱下独立基础柱下独立基础45一、刚性基础的设计计算步骤一、刚性基础的设计计算步骤l1初步选定基础高度H 混凝土的基础：H不宜小于200mm；石灰三合土基础、灰土基础：H应为150mm的倍数 砖基础：H应符合砖的模数l2基础宽度b的确定 H b b046二、墙下钢筋混凝土条形基础设计二、墙下钢筋混凝土条形基础设计墙下钢筋混凝土条形基础的底厚度和配筋计算l中心荷载作用Pj a b(b-a)hh0 弯矩剪弯矩剪力最大力最大pj为地基净反力47为防止基础底板发生冲切、弯曲破坏，基础底板应有为防止基础底板发生冲切、弯曲破坏，基础底板应有足够的厚度和配筋足够的厚度和配筋Pj a b(b-a)hh0 基础底板厚度：基础底板厚度：基础底板配筋：基础底板配筋：混凝土轴心混凝土轴心抗压强度抗压强度设计值设计值每米长基础底板每米长基础底板受力钢筋截面积受力钢筋截面积钢筋抗拉强钢筋抗拉强度设计值度设计值48二、墙下钢筋混凝土条形基础设计二、墙下钢筋混凝土条形基础设计l偏心荷载作用 a b(b-a)hh0PjmaxPjminM 基底净反力偏心距基底净反力偏心距:基础边缘最大最小净反力基础边缘最大最小净反力:I-I截面处的净反力截面处的净反力:基础的基础的高度高度高度高度和和配筋配筋配筋配筋:按中心荷载作用公式计算按中心荷载作用公式计算;其中计算其中计算M和和V时将时将pj改为改为(pjmax+pjI)/249三、柱下独立基础三、柱下独立基础l（一）柱下钢筋混凝土独立基础高度和配筋计算当当bbc+2h0当当bbc+2h0基础截面的抗冲切验算基础截面的抗冲切验算与基础高度的确定与基础高度的确定50当当bbc+2h0当当bbc+2h0当当bbc+2h0时时当当bbc+2h051l基础底板配筋基础底板配筋当当bbc+2h0当当bbc+2h0I-I 截面截面-截面截面52（二）偏心荷载作用（二）偏心荷载作用l基础底板厚度偏心受压基础底板厚度计算方法与中心受压相同仅需将pj用pjmax代替即可53l基础底板配筋偏心受压基础底板配筋计算方法与中心受压相同仅需将pj换成偏心受压时柱边处基底设计反力pj(或pj)与pjmax的平均值即可，即：或或54&例题例题【9-8】l一业厂房柱截面350mm400mm，作用在柱底的荷载为：Fk=700kN，Mk=80kNm，Vk=15kN；土层为粘性土：=17.5kN/m3，e=0.7，IL=0.78，fak=226kPa，其它参数如图，试设计该墙柱下单独基础。材料选用C20，I级钢筋。kMk粘性土粘性土1.3m0.6mVk55解：解：查得C20混凝土，ft=1.1N/mm2,fc=10N/mm2 I 级钢筋，fy=210N/mm2 已知ac=400m，bc=350mm，b=1.6m，l=2.5m。初步选择基础高度h=600mm。基础最大和最小净反力：（1）计算基底净反力）计算基底净反力56（2）柱边基础截面抗冲切验算）柱边基础截面抗冲切验算l h0=555mm（有垫层）bc+2h0=0.35+20.555=1.46mb=1.6m 因偏心受压，按公式验算时pj取pjmax冲切力：抗冲切力：满足抗冲切要求。57（3）配筋计算）配筋计算l1）基础长边方向）基础长边方向 I-I 截面（柱边）柱边净反力：悬臂部分净反力平均值：弯矩：58l2）基础短边方向）基础短边方向因该基础受单向偏心荷载作用，故，在基础短边方向的基底反力可按均匀分布计算，取 pj=(pjmax+pjmin)/2 计算。59 25004001300 100 100200 C20 C10100609.7 9.7 减轻不均匀沉降损害的措施减轻不均匀沉降损害的措施采用条基、筏基和箱基等采用桩基或其它深基础采用各种地基处理方法从地基基础的角度从地基、基础、上部结构相互作用的角度工程造价 偏高选择合理的建筑建筑、结构结构、施工施工措施61一、建筑措施一、建筑措施6263646566二、结构措施二、结构措施67三、施工措施三、施工措施68l课后作业211 9-2、9-4、9-669xiexie!xiexie!谢谢！谢谢！