建筑工程浅基础设计

第五章浅根底设计第五章浅根底设计5.1 5.1 浅根底的设计原那么浅根底的设计原那么5.2 5.2 浅根底的类型浅根底的类型5.3 5.3 浅根底埋置深度确实定浅根底埋置深度确实定5.4 5.4 根底底面尺寸确实定根底底面尺寸确实定5.5 5.5 刚性根底设计刚性根底设计5.6 5.6 墙下钢筋冰混凝土条形根底墙下钢筋冰混凝土条形根底5.7 5.7 柱下钢筋混凝土独立根底柱下钢筋混凝土独立根底5.8 5.8 柱下钢筋混凝土梁式根底柱下钢筋混凝土梁式根底5.9 5.9 筏板根底、箱形根底简介筏板根底、箱形根底简介5.10 5.10 减少不均匀沉降的措施减少不均匀沉降的措施一、一般原那么1.地基应有足够的强度、刚度和耐久性。2.地基应有足够的强度和稳定性。3.根底沉降量应小于地基的允许变形值。第一节 根底设计的原那么二、地基变形特征及允许变形值1.地基变形特征可分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。2.地基应有足够的强度和稳定性。3.根底沉降量应小于地基的允许变形值。在计算地基变形时，应符合以下规定：1.由于建筑地基不均匀、荷载差异很大、体型复杂等因素引起的地基变形，对于砌体承重结构应由局部倾斜控制；对于框架结构和单层排架结构应由相邻柱基的沉降差控制；对于多层或高层建筑和高耸结构应由倾斜值控制；2.在必要情况下，需要分别预估建筑物在施工期间和使用期间的地基变形值，以便预留建筑物有关局部之间的净空，考虑连接方法和施工顺序。此时，一般建筑物在施工期间完成的沉降量，对于砂土可认为其最终沉降量已根本完成80%以上，对于低压缩粘性土可认为已完成最终沉降量的50%-80%，对于中压缩粘性土可认为已完成20%-50%,对于高压缩粘性土可认为已完成5%-20%。建筑物的地基变形允许值，可按表5-1规定采用。对表中未包括的其他建筑物的地基变形允许值，可根据上部结构对地基变形的适应能力和使用上的要求确定。建筑物的地基变形允许值建筑物的地基变形允许值 表表5-1变形特征变形特征地基土类别地基土类别中、低压缩性土高压缩性土砌体承重结构基础的局部倾斜0.0020.003工业与民用建筑相邻柱基的沉降差(1)框架结构(2)砖石墙填充的边排柱(3)当基础不均匀沉降时不产生附加应力的结构0.002l0.0007l0.005l0.003l0.001l0.005l单层排架结构(柱距为6m)柱基的沉降量(mm)(120)200桥式吊车轨面的倾斜(按不调整轨道考虑)纵向横向0.0040.003多层和高层建筑基础的倾斜Hg2424Hg60601000.0040.0030.00250.002体型简单的高层建筑基础的平均沉降量(mm)200高耸结构基础的倾斜Hg2020Hg5050Hg100100Hg150150Hg200200Hg2500.0080.0030.0060.0050.0040.002高耸结构基础的沉降量(mm)Hg100100Hg200200Hg250400300200注：1.本表数值为建筑地基实际最终变形允许值;2.有括号者仅适用于中压缩性土；3.l为相邻柱基的中心距离(mm)；Hg为自室外地面起算的建筑物高度(m);4.倾斜指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；5.局部倾斜指砌体承重结构沿纵向6-10m内基础两点的沉降差与其距离的比值。三、地基设计的规定三、地基设计的规定根据地基复杂程度,建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使作的程度,将地根底设计分为三个设计等级,设计时应根据具体情况,按表5-2选用.设计等级设计等级建筑和地基类型建筑和地基类型甲级甲级重要的工业与民用建筑物重要的工业与民用建筑物3030层以上的高层建筑层以上的高层建筑体型复杂体型复杂,层数相差超过层数相差超过1010层的高低层连成一体建筑物层的高低层连成一体建筑物大面积的多层地下建筑物大面积的多层地下建筑物(如地下车库如地下车库,商场商场.运动场等运动场等)对地基变形有特殊要求的建筑物对地基变形有特殊要求的建筑物复杂地质条件下的坡上建筑物复杂地质条件下的坡上建筑物(包括高边坡包括高边坡)对原有工程影响较大的新建建筑物对原有工程影响较大的新建建筑物场地和地基条件复杂的一般建筑物场地和地基条件复杂的一般建筑物位于复杂地质条件及软土地区的二层及二层以上地下室的基坑工程位于复杂地质条件及软土地区的二层及二层以上地下室的基坑工程乙级乙级除甲级除甲级,丙级以外的工业与民用建筑物丙级以外的工业与民用建筑物丙级丙级 场地和地基条件简单场地和地基条件简单,荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物一般工业建筑物;次要的轻型建筑物次要的轻型建筑物建筑物平安等级表建筑物平安等级表5-25-2根据建筑物地基根底设计等级及长期荷载作用下地基变形对上部结构的影响程度,地基根底设计应符合以下规定:1.所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定;当轴心荷载作用时pkfa式中pk-相应于荷载效应标准组合时，根底底面处的平均压力值；fa-修正后的地基承载力特征值。当偏心荷载作用时，应同时符合以下两式要求：pkfa；pkmax1.2fapkmax-相应于荷载效应标准组合时，根底底面边缘的最大压力值。2.所有建筑物为甲级,乙级的建筑物,均应按地基变形规定;3.表5-2所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算,如有以下情况时,仍应作变形验算;1)地基承载力标准值小于130kPa,且体型复杂的建筑；2)在根底上及其附近有地面堆载或相邻根底荷载差异较大，引起地基产生过大的不均匀沉降时；3)软弱地基上的相邻建筑如距离过近，可能发生倾斜时；4)相邻建筑距离过近,可能发生倾斜;5)地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成时。4.4.对经常受水平荷载作用的高层建筑和高耸结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。验算其稳定性。5.5.基坑工程应进行稳定验算基坑工程应进行稳定验算;6.6.当地下水埋藏较浅当地下水埋藏较浅,建筑地下室或地下构筑建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时物存在上浮问题时,尚应进行抗浮验算尚应进行抗浮验算.可不作地基变形计算设计等级为丙级的建筑物范围可不作地基变形计算设计等级为丙级的建筑物范围表表5-35-3地基主地基主要受力要受力层情况层情况地基承载力标准值地基承载力标准值fak(kPa)60fak8080fak100100fak130130fak160160fak200200fak300各土层坡度(%)5510101010建筑类型砌体承重结构、框架结构(层数)555667单层排架结构(6m柱距)单跨吊车额定起重量(t)5-1010-1515-2020-3030-5050-100厂房跨度(m)121824303030多跨吊车额定起重量(t)3-55-1010-1515-2020-3030-75厂房跨度(m)1218 24303030烟囱高度(m)30405075100水塔高度(m)1520303030容积(m3)5050-100100-200200-300300-500500-1000注：1.地基主要受力层系指条形基础底面下深度为3b(b为基础底面宽度)，独立基础下为1.5b,且厚度均不小于5m的范围(二层以下一般的民用建筑除外)；2.地基主要受力层中如有承载力标准值小于130kPa的土层时，表中砌体承重结构的设计，应符合本规范第七章的有关要求；3.表中砌体承重结构和框架结构均指民用建筑，对于工业建筑可按厂房高度、荷载情况折合成与其相当的民用建筑层数；4.表中吊车额定起重量、烟囱高度和水塔容积的数值系指最大值。一、确定根底工程方案一、确定根底工程方案一、确定根底工程方案一、确定根底工程方案主要考虑两方面因素：主要考虑两方面因素：主要考虑两方面因素：主要考虑两方面因素：1 1、建筑物的性质；、建筑物的性质；、建筑物的性质；、建筑物的性质；2 2、地基的地质情况。、地基的地质情况。、地基的地质情况。、地基的地质情况。地基根底方案：地基根底方案：1.天然地基上的浅根底；天然地基上的浅根底；2.人工地基上的浅根底；人工地基上的浅根底；3.天然地基上的深根底、桩根底。天然地基上的深根底、桩根底。三、确定根底类型和材料三、确定根底类型和材料三、确定根底类型和材料三、确定根底类型和材料四、根底设计步骤四、根底设计步骤四、确定根底埋深四、确定根底埋深四、确定根底埋深四、确定根底埋深五、确定根底埋深五、确定根底埋深五、确定根底埋深五、确定根底埋深六、确定根底底面尺寸软卧层验算六、确定根底底面尺寸软卧层验算六、确定根底底面尺寸软卧层验算六、确定根底底面尺寸软卧层验算七、地基变形验算七、地基变形验算七、地基变形验算七、地基变形验算八、地基的稳定性验算斜坡上或水平荷载佷大八、地基的稳定性验算斜坡上或水平荷载佷大八、地基的稳定性验算斜坡上或水平荷载佷大八、地基的稳定性验算斜坡上或水平荷载佷大的构筑物的构筑物的构筑物的构筑物九、确定根底断面尺寸，进行结构计算九、确定根底断面尺寸，进行结构计算九、确定根底断面尺寸，进行结构计算九、确定根底断面尺寸，进行结构计算十、绘制根底施工图，编写施工说明十、绘制根底施工图，编写施工说明十、绘制根底施工图，编写施工说明十、绘制根底施工图，编写施工说明5.2 5.2 浅根底的类型浅根底的类型建筑物的平安和正常使用用途和平安用途和平安等级等级建筑场地和建筑场地和地基条件地基条件地基根底地基根底方案方案工期、造价工期、造价施工条件施工条件上部结构类上部结构类型型平面布置平面布置地基根底地基根底类型类型 浅根底设计简介浅根底设计简介根底的类型根底的类型浅根底浅根底无筋扩展根底无筋扩展根底扩展根底扩展根底条形根底条形根底箱形根底箱形根底独立根底独立根底筏板根底筏板根底十字交叉梁根十字交叉梁根底底壳体根底壳体根底按构造类型按构造类型联合根底联合根底 一、扩展根底适用于多层民用建筑和轻型厂房适用于多层民用建筑和轻型厂房(1)无筋扩展根底无筋扩展根底(刚性根底刚性根底无筋扩展根底台阶宽高比的允许值无筋扩展根底台阶宽高比的允许值(2)(2)扩展根底扩展根底(柔性根底柔性根底 1、定义、定义 2、受力性能：抗弯和抗剪、受力性能：抗弯和抗剪 性能良好性能良好 二、联合根底二、联合根底 当为了满足地基土的强度要求，必须扩当为了满足地基土的强度要求，必须扩大根底平面尺寸，与相邻的单个根底在平面大根底平面尺寸，与相邻的单个根底在平面上相接甚至重叠时，那么可将它们连在一起上相接甚至重叠时，那么可将它们连在一起成为联合根底。成为联合根底。联合根底联合根底三、按构造类型三、按构造类型1、独立根底、独立根底2、条形根底、条形根底长度远大于宽度的根底长度远大于宽度的根底3 3、十字交叉梁根底、十字交叉梁根底4 4、筏板根底、筏板根底5、箱形根底、箱形根底目前在高层建筑中多采用箱形根底目前在高层建筑中多采用箱形根底6 6、壳体根底、壳体根底 适用于水塔、烟囱、料仓和中小型高炉等高耸适用于水塔、烟囱、料仓和中小型高炉等高耸的构筑的构筑 物的根底。物的根底。一、概念一、概念1 1 1 1、根底埋置深度、根底埋置深度、根底埋置深度、根底埋置深度2 2 2 2、根底埋深选择的意义、根底埋深选择的意义、根底埋深选择的意义、根底埋深选择的意义5.3 5.3 根底的埋置深度根底的埋置深度3 3 3 3、根底埋深选择的原那么、根底埋深选择的原那么、根底埋深选择的原那么、根底埋深选择的原那么1、作用在地基上的荷载大小和性质、作用在地基上的荷载大小和性质2、工程地质条件条件、工程地质条件条件3、水文地质条件、水文地质条件4、建筑物的用途，根底构造、建筑物的用途，根底构造5、相邻建筑物根底的影响、相邻建筑物根底的影响6、季节性冻土垢影响、季节性冻土垢影响 相邻建筑物的根底埋深相邻建筑物的根底埋深地基土冻胀和融陷的影响地基土冻胀和融陷的影响二、影响根底埋深的因素二、影响根底埋深的因素相邻建筑物间的根底埋深相邻建筑物间的根底埋深地基土冻胀和融陷对根底埋深的影响地基土冻胀和融陷对根底埋深的影响1 1 1 1、地基承载力概念、地基承载力概念、地基承载力概念、地基承载力概念a、根据、根据?标准标准?表格确定；表格确定；b、按静载荷试验方法确定；、按静载荷试验方法确定；c、根据土的强度理论计算确定；、根据土的强度理论计算确定；d、根据相邻条件相似的建筑物经验确定。、根据相邻条件相似的建筑物经验确定。地基承载力确实定地基承载力确实定2 2 2 2、地基承载力确实定方法、地基承载力确实定方法、地基承载力确实定方法、地基承载力确实定方法按地基载荷试验确定地基的承载力特值按地基载荷试验确定地基的承载力特值 香港国际机场香港国际机场按载荷试验成果确定按载荷试验成果确定地基承载力特征值地基承载力特征值ps0极限荷载极限荷载比例界限比例界限 承载力特征值确实定方法：承载力特征值确实定方法：1.1.当当psps曲线上有比例界限时，取该比曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值；例界限所对应的荷载值；2.2.当极限荷载小于对应比例界限的荷当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的载值的2 2倍时，取极限荷载值的一半；倍时，取极限荷载值的一半；3.3.当不能按上述二点确定时，如压板当不能按上述二点确定时，如压板面积为面积为0.250.50m20.250.50m2，可取，可取s/b=0.010.015s/b=0.010.015所对应的荷载，但其值不应大于最大加载所对应的荷载，但其值不应大于最大加载量的一半。量的一半。使用查表法确定地基承载力特征值使用查表法确定地基承载力特征值当当根根据据室室内内物物理理、力力学学指指标标平平均均值值确确定定地地基基承承载载力力特特征征值值时时，应应查查相相应应的的表表格格所所得得的的承承载载力力根根本本值值乘乘以以回回归归修修正正系系数数，作作为承载力特征值。为承载力特征值。按理论公式计算按理论公式计算 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根底宽度和埋深的地基承载力修正系数；根底宽度和埋深的地基承载力修正系数；根底底面以下土的重度根底底面以下土的重度 m根底底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮根底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根底埋置深度根底埋置深度m，一般自室外地面标高算起。，一般自室外地面标高算起。b根底底面宽度根底底面宽度m，当基宽小于，当基宽小于3m按按3m考虑，大于考虑，大于 6m按按6m考虑；考虑；v承载力特征值的修正：承载力特征值的修正：承载力特征值的修正：承载力特征值的修正：天然地基上浅根底的设计，包括下述各项内容：天然地基上浅根底的设计，包括下述各项内容：1.选择根底的材料、类型和平面布置；选择根底的材料、类型和平面布置；2.选择根底的埋置深度；选择根底的埋置深度；3.确定地基承载力；确定地基承载力；4.确定根底尺寸；确定根底尺寸；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.进行根底结构设计；进行根底结构设计；7.绘制根底施工图，提出施工说明。绘制根底施工图，提出施工说明。一般浅根底设计一般浅根底设计式中式中 pk相应于荷载效应标准组合时，相应于荷载效应标准组合时，根底底面处的平均压力值；根底底面处的平均压力值；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。1.当轴心荷载作用时当轴心荷载作用时一、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dfaFkAGg-dfaFkbGg-矩形矩形条形条形FkFk相应于荷载效应标准组合时，上部结构传相应于荷载效应标准组合时，上部结构传相应于荷载效应标准组合时，上部结构传相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至根底至根底至根底至根底 顶面的竖向荷载。顶面的竖向荷载。顶面的竖向荷载。顶面的竖向荷载。GkGk根底自重和根底上的土重。根底自重和根底上的土重。根底自重和根底上的土重。根底自重和根底上的土重。AGkFkpk+=AA根底底面面积。根底底面面积。根底底面面积。根底底面面积。根底平均埋深根底平均埋深根底平均埋深根底平均埋深式中：式中：式中：式中：1.1.1.1.对于轴心受压根底对于轴心受压根底对于轴心受压根底对于轴心受压根底2.2.对于偏心受压根底对于偏心受压根底需满足的条件：需满足的条件：Pk faMkMk相应于荷载效应标准组合时，作用于根底底相应于荷载效应标准组合时，作用于根底底相应于荷载效应标准组合时，作用于根底底相应于荷载效应标准组合时，作用于根底底面的力面的力面的力面的力 矩值。矩值。矩值。矩值。式中：式中：kpmax=3laGk)2(Fk+afW2.1MK+kpmax=AGkFk+由：由：得：得：假设：假设：二、软弱下卧层的强度验算二、软弱下卧层的强度验算软弱下卧层顶面处软弱下卧层顶面处的附加应力设计值的附加应力设计值软弱下卧层顶面处软弱下卧层顶面处的自重应力设计值的自重应力设计值地基承载力设计值地基承载力设计值浅根底的变形分析与验算浅根底的变形分析与验算浅根底的变形分析浅根底的变形分析地基的特征变形沉降量沉降差倾斜局部倾斜浅根底的验算浅根底的验算 一、地基承载力验算二、基底合力偏心距验算三、根底稳定性和地基稳定性验算 建筑措施建筑措施结构措施结构措施施工措施施工措施5.105.10减轻不均匀沉降危害的措施减轻不均匀沉降危害的措施一、建筑措施一、建筑措施二、结构措施二、结构措施三、施工措施三、施工措施