天然地基上的浅基础

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,天然地基上的浅基础,地 基,：,直接承托建筑物的场地土层。,天然地基,：,不加处理直接用作建筑物地基的天然土层。,人工地基,：,经过地基处理后才满足建筑物地基要求的土层。,基 础,：,建筑物在地面以下的结构部分。,持 力 层,：,直接与基础底面接触的土层。,下 卧 层,：,持力层以下的其它土层。,浅 基 础,：,天然地基上，基础埋置深度小于5m的一般基础 (柱基或墙基)以及埋置深度超过5m，但小于基础宽度的大尺寸的基础(如箱形基础)。,天然地基,：,建筑物荷载不大或地基土强度较高时，天然土层不需要经过特殊处 理就可承受建筑物荷重的地基。,天然地基上的浅基础,：,天然地基上，基础埋置深度小于5m的一般基础(柱基或墙基)以及埋置深度超过5m，但小于基础宽度的大尺寸的基础(如箱形基础)。,在选择地基基础类型时，主要考虑两个方面的因素,：,一、,建筑物的性质,(包括它的用途、重要性、结构型式、荷载性质和荷载大小等)；,二、,地基的地质条件,(包括土层的分布、土的性质和,地下水,等)。,地基基础的设计等级,GB500072002建筑地基基础设计规范根据地基复杂程度、建筑物规则和功能特征，以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度，将地基基础设计划分为三个设计等级 。,浅基础的设计规定,地基基础的设计与计算应满足承载力极限状态和正常使用极限状态，其规定为：,(1),基础有应足够的强度、刚度与耐久性,。,(2),地基应具有足够的强度和稳定性,。,规范要求各级建筑物地基均应进行承载力计算；对经常承受水平荷载作用的高层建筑和高耸结构，以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物，尚应验算其稳定性，以保证地基在防止整体剪切破坏方面有足够的安全储备。,(3),地基应满足变形方面的要求,。,设计等级为甲级、乙级的建筑物，应按地基变形设计；建筑物情况和地基条件复杂的丙级建筑物地基尚应做变形验算，以保证建筑物不因,地基沉降影响正常使用。,荷载取值规定,地基基础设计时,所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值应按下列规定：,按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时，传至基础或承台底面上的荷载效应,应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合,。,相应的抗力,应采用,地基承载力特征值或单桩承载力特征值。,计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按,正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合,，,不应计入风荷载和地震作用,。相应的限值应为,地基变形允许值。,计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷载效应应按,承载能力极限状态下荷载效应的基本组合,，但其分项系数均为,1.0,荷载取值规定,在确定基础或桩台高度、支挡结构截面计算、基础或支挡结构内力,确定配筋和验算材料强度,时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力应按,承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数,。当需要,验算基础裂缝宽度,时，应按,正常使用极限状态荷载效应标准组合,。,基础设计安全等级、结构设计使用年限、结构重要性系数应按有关规范的规定采用，但结构重要性系数,0,不应小于,1.0。,地基基础设计内容和一般步骤,(,1)选择基础的材料、类型，确定平面布置；,(2)选择基础的埋置深度，即确定地基持力层；,(3)确定地基承载力特征值；,(4)根据传至基础底面上的荷载效应和地基承载力特征值，确定基础底面积；,(5)根据传至基础底面上的荷载效应进行相应的地基验算(变形和稳定性验算)；,(6)根据传至基础底面上的荷载效应确定基础构造尺寸，进行必要的结构计算；,(7),绘制基础施工图。,如果地基中有软弱土层存在(通常指承载力低于100kPa的土层)，不适于做天然地基上的浅基础时，常用以下3种方法解决：,1加固软弱土层，提高土层的承,载力，再把基础做在经过人工加固后的土层上。这种地基叫做,人工地基,。,地基基础类型,2在地基中打桩，把建筑物支撑在桩承台上，建筑物的,荷载由桩传到地基深处较为坚实的土层。这种基础叫做,桩基础,3 把基础做在地基深处在承载力较高的土层上。埋置深度大于5m或大于基础宽度，在计算基础时应该考虑基础侧壁摩擦力的影响。这类基础叫做,深基础。,地基基础类型,二、地基的极限状态设计,根据建筑地基基础设计规范(GBJ 789)(以下简称地基规范)，为保证建筑物的安全使用，地基必须满足两种极限状态的要求，即：,1.,承载力极限状态,p,f,式中：,p, 基础底面处的平均压力设计值，kPa；在,p,的计算中，所采用的荷载是荷载的基本组合设计值。,f ,地基承载力设计值，kPa。,2.,正常使用极限状态,s,s,式中：,s, 建筑物地基的变形;在,s,的计算中，应采用荷载的长期效应组合不计入风荷载和地震荷载，且荷载用标准值；,s, 建筑物地基的变形容许值。,从表面来看，地基的极限状态设计与结构物的极限状态设计完全相同。旨先满足承载力极限状态，保证地基的稳定，其次满足正常使用极限状态，符合变形的要求。,但从已有大量地基事故分析表明，绝大多数事故是由于地基变形过大和不均匀沉降所造成的。根据地基载荷试验和地基承载力理论可知，随着荷载的增加，地基先产生压密变形，再产生局部剪切破坏，最后产生整体剪切破坏。而且代表压密变形阶段的界限压力，即临塑荷载,p,cr,远小于整体剪切破坏的极限荷载,p,u,。这就是说地基在充分发挥其承载力以前，通常都产生较大的变形，影响建筑物的正常使用，即地基设计实质上是受变形所控制。,承载力特征值的含义,与材料强度计算值的内涵完全不一样。首先，,地基土体的承载能力,f,值不是土的强度,，其值不仅与,土的性质,有关，而且与,荷载的分布范围,以及,作用的深度,等因素有关；其次，,f,值在很大程度上仍然是反映,建筑物对变形的限制,。如上所述，地基发生失稳破坏的情况极为少见。变形验算的实质是控制地基内不要出现过大的塑性区，以免变形迅速发展，导致地基失稳。由此可见，地基的极限状态分析实际上是以验算变形为核心的分析。这点与结构的极限分析有所不同。,三、地基的验算要求,地基规范按由于地基的原因造成建筑物破坏后果的严重性，将建筑物分成3个安全等级，并相应地规定验算要求。,不同的安全等级地基的验算要求,1.一级建筑物和下表所列范围以外的建筑物以及虽属于下表以内的建筑，但符合如下规定之一项者，均应进行地基变形验算，即除了应该满足承载力极限状态的要求外，还应满足正常使用极限状态的要求。,(1).地基承载力标准值小于130kPa且体型复杂的建筑；,(2).在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，引起地基不均匀沉降时；,(3).软弱地基上的相邻建筑物距离过近，可能发生倾斜时；,(4).地基内有厚度较大或厚度不均的填土，其自重固结未完成时。,2.不属于上述范围内的二级建筑物和三级建筑物只要求验算地基承载力，可不再进行变形验算，即满足地基承载力的要求也就满足了变形的要求。,3.对于经常受水平荷载作用的水工建筑物，挡土结构、高层建筑、高耸结构，以及建造在斜坡上的建筑物和构筑物，还应验算地基的稳定性,。,四、浅基础设计内容及步骤,天然地基上浅基础的设计内容和顺序如下：,1.阅读和分析建筑物场地的地质勘察资料和建筑物的设计资料，进行相应的现场勘察和调查；,2.选择基础的结构类型和建筑材料；,3.选择持力层，决定合适的基础埋置深度；,4.根据地基的承载力和作用在基础上的荷载，计算基础的初步尺寸；,5.进行地基计算，包括地基持力层和软弱下卧层(如果存在)的承载力验算,，以及按规定需要进行的变形验算，根据验算结果修改基础尺寸；,6.进行基础的结构和构造设计；,7.绘制基础的设计图和施工图；,8.编制工程预算书和工程设计说明书。,浅基础：扩展基础,连续基础,扩展基础：无筋扩展基础,钢筋混凝土扩展基础,浅基础分类,浅基础的类型和基础材料,一、浅基础的结构类型,基础的作用就是把建筑物的荷载安全可靠地传给地基，保证地基不会发生强度破坏或者产生过大变形，同时还要充分发挥地基的承载能力；因此，基础的结构类型必须根据建筑物的持点(结构型式荷载性质和大小等)和地基土层的情况来选定，浅基础基础的基本结构类型分下列四种：,1.,单独基础,：柱的基础一般都是单独基础。,2.,条形基础,：墙的基础通常是连续设置成长条形，称为条形基础；,如果柱子的荷载较大而土层的承载能力又较低，做单独基础需要很大的面积，在这种情况也可采用,柱下条形基础,，甚至柱下的,交叉梁基础,。相反当建筑物较轻，作用于墙上的荷载不大，基础又需要做在较深处的好土层上时，做条形基础可能不经济，这时可以在墙下加一根过梁，将过梁支在单独基础上，称为,墙下单独基础,。,3.筏形基础和箱形基础,当柱子或墙传来的荷载很大，地基土较软弱，用单独基础或条形基础都不能满足地基承载力的要求时，或者地下水位常年在地下室的地坪以上，为了防止地下水渗入室内时，往往需要把整个房屋底面(或地下室部分)做成一片连续的钢筋混凝土板，作为房屋的基础、称为,筏形基础,。,为了增加基础板的刚度，以减小不均匀沉降，高层建筑物往往把地下室的底板、顶板、侧墙及一定数量的内隔墙一起构成一个整体刚度很强的钢筋混凝土箱形结构，称为,箱形基础,。,4.壳体基础,为改善基础的受力性能，而做成各种形式的壳体，称为壳体基础。壳体结构内主要是轴向压力，可以充分发挥钢筋和混凝土材料的受力特点，具有节省材料、降低造价、加快施工速度等优点。,高耸建筑物，如烟囱、水塔、电视塔等基础常做成壳体基础。,二、刚性基础和扩展基础,1.刚性基础,由砖、砌石、素混凝土和灰土等材料做成满足刚性角要求的基础称为,刚性基础,。,工作条件：,像个倒置的两边外伸的悬臂梁。这种结构受力后，在靠柱边、,墙边或断面高度突然变化的台阶边缘处容易产生弯曲破坏。为了防止弯曲破坏。对于用砖、砌石、素混凝土和灰土等抗拉性能很差的材料所做成的基础，要求基础有定的高度，使弯曲所产生的拉应力不会超过材料的抗拉强度。,控制方法：,使基础的外伸长度,b,t,和基础高度,h,的比值不超过规定的容许比值,。,刚性角,：容许的,b,t,/,h,值相应的角度,。,满足刚性角要求的基础，各台阶的内缘应落在墙边或柱边铅垂线成,角的斜线上。,应用范围,刚性基础用于6层和6层以下的一般民用建筑和承重墙的轻型厂房，超过此范围时，必须验算基础强度，三合土的基础不宜用于4层以上的建筑。,2.扩展基础,当基础的高度不能满足刚性角要求时，可以做成钢筋混凝土基础。柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础，统称为扩展基础。,三、基础材料,基础埋在土中、经常受潮，容易受侵蚀，而且它是建筑物的隐蔽部分，破坏了不容易发发现，也不容易修复，所以必须保证基础的材料有足够的强度。,1.,砖,基础所用的砖和砂浆的标号，根据地基土的潮湿程度和地区的寒冷程度而有不同的要求。此外，用石灰及砂所制成的灰砂砖和其他轻质砖均不得用于基础。,2.石料 料石(经过加工，形状规则的石块)、毛石和大漂石有相当高的强度和抗冻性，,是基础的良好材料。,3.,混凝土,混凝土的耐久性、抗冻性和强度都比砖好，且便于机械化施工和预制，可建造比砖和砌石有较大的刚性角的基础。因此，同样的基础宽度，用混凝土时，基础的高度可以小一些。但是混凝上基础造价稍高，耗水泥量较大，较多用于地下水位以下的基础及垫层。标号一般采用C7.5C10。为节约水泥用量，可以在混凝上中掺入2030毛石，称为毛石混凝土。,4.,钢筋混凝土,钢筋混凝土具有较强的抗弯、抗剪能力，是质量很好的基础材料。用于荷载大、土质软弱的情况或地下水位以下的扩展基础、筏形基础、箱形基础和壳体基础。对于一般的钢筋混凝土基础，混凝土的标号应不低于C15。壳体基础的混凝土标号应不低于C20。,5.,灰土,我国在1000多年以前就采用灰土作为基础垫层，效果很好。基础砌体下部受力不大时，也可以利用灰土代替砖、石或混凝土。作为基础材料用的灰土，一般为三七灰土，即用三分石灰和七分粘性土(休积比)拌匀后分层夯实。若在灰土中加入适量的水泥做成三合土，可以有更高的强度和抗水性,。,基础的埋置深度,基础底面埋在地面(一般指设计地面)下的深度，称为基础的埋置深度。为了保证基础安全，同时减少基础的尺寸，要尽量把基础放在良好的上层上。但是基础埋置过深不但施工不方便，并且提高基础的造价。,合理的埋置深度选择原则：在保证安全可靠的前提下，尽量浅埋。但不应浅于0.5m，因为表土一般都松软，易受雨水及外界影响，不宜作为基础的持力层。另外，基础顶面应低于设计地面100mm以上避免基础外露，遭受外界的破坏。,影响基础埋置深度的因素很多，其中最主要的有以下几方面：,一、,建筑物的用途、结构类型和荷载性质与大小,基础的埋置深度首先决定于建筑物的用途、如有无地下室、设备基础和地下设施，基础的型式和构造条件。对于由砖石材料砌筑的刚性基础，因要满足刚性角的构造要求，基础埋深就由基础构造高度决定。因地基条件或使用上的要求，基础埋置深度有不同时，应将基础做成台阶形，由浅到深逐步过渡,台阶高宽比例为1:2。,二、相邻建筑物基础的影响,如果与邻近建筑物的距离很近时，为保证相邻原有建筑物的安全和正常使用。基础理设深度宜浅于或等于相邻建筑物的埋置深度。如果基础深于原有建筑物基础时，要使二基础之间保持一定距离，其净距L一般为相邻两基础底面高差,H的12倍。以免开挖基坑时，坑壁塌落，影响原有建筑物地基的稳定。如不能满足这一要求时，应采取施工措施，如分段施工、设临时加固支撑或板桩支撑等。,对荷载较大的高层建筑和对不均匀沉降要求严格的建筑物设计中，为减少沉降，取得较大的承载力，需把基础埋置在较深的良好土层上。此外，承受水平荷载较大的基础，应有足够大的埋置深度，以保证地基的稳定性。,三、工程地质和水文地质条件,直接支承基础的土层称为持力层，其下的各土层称为下卧层。为了保证,建筑物的安全必须根据荷载的大小和性质给基础选择可靠的持力层。上层土的承载力大于下层土时，尽可能取上层土作为持力层，以减少基础的埋深。,当上层土的承载力低于下层土时，如果取下层土为持力层，所需的基础底面积较小、但基础埋深较大，若取上层土为持力层，则情况适相反。哪一种方案较好，要从施工难易、材料用量等方面作方案比较后才能肯定。当基础存在软弱下卧层时，基础宜尽量浅埋，以便加大基底至软弱层的距离。,基础应尽量埋置在地下水位以上，,避免施工时要进行基槽排水。如果地基中有承压水存在，则要校核开挖基槽后，承压水层以上的基底隔水层是否会因承压力水的浮托作用而发生流土破坏的危险。要考虑地下水对基础材料的腐蚀作用。,四、地基冻胀和融陷条件,地下一定范围内，土层的温度随气候而变化，在寒冷地区，冬季地表附近土层中，水因温度降低而冻结。土冻结后，含水量增加，体积膨胀，地面隆起这种现象称为,土的冻胀现象,。春季气温回升土层解冻，冻土层体积缩小，而含水量显著增加，土的强度大幅度下降而产生,融陷现象,。冻胀和融陷都是不均匀的。如果基底下面有冻土层，就将产生难以预估的冻胀和融陷变形，影响建筑物的正常使用，甚至导致建筑物破坏。,对于埋置于可冻胀土中的基础，其最小埋深,d,min,应由下式确定,式中,z,o,(标准冻结深度)；,t,(采暖对冻深的影响系数)和,d,fr,(残留冻土层厚度)。,建筑地基基础设计规范规定对于冻胀地基上的建筑物应采取防冻害措施。,一、地基承载力验算,1.持力层的承载力验算,直接支承基础的地基土层称为持力层。对于所有等级的建筑物都必须进行地基承载力验算。当基础只承受轴心荷载时，要求满足式,p,k,f,a,式中,p,k, 基础底面的压力。基底压力均简化为按直线分布，用材料力学方法求得,式中,F,k,相应荷载效应标准组合时,，上部结构传至基础顶面竖向力，kN；,G,k, 基础自重和基础上的土重，kN；,A, 基础底面积，m,2,。,地 基 计 算,采用极限状态设计方法，结合地基土的特点和长期积累的工程经验，地基计算包括地基承强力验算、地基变形验算、地基稳定验算三个方面内容。,当基础受,偏心荷载,作用时，除要求满足上式外，还应满足,式中,p,max, 基础底面边缘最大压力值，kPa；,p,min, 基础底面边缘最小压力值，kPa；,M, 作用于基础底面的力矩值，kN,M；,W, 基础底面的抵抗矩，m,3,；,e, 偏心矩，m。,当偏心矩eb6时，,p,min,0，基础底面与地基土脱开。这种情况下，基底压力,p,max,可表示为：,式中,l, 垂直于力矩方向的基础底面边长，m；,a, 合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离，m。,p,min,/,p,max,值过小，表示基底压力分布很不均匀，容易引起过大的不均匀沉降应尽量避免。对高层建筑的箱形和筏形基础。要求,p,min,0。若考虑地震组合，则允许基础底面可以局部与地基土脱开，但零应力区的面积不应超过基础底面积的25，即3,a,0.75,b,。,2.地基承载力设计值,地基承载力设计值是满足土的强度条件和变形要求时的地基单位面积上的承载能力。因此承载力验算可以认为是控制地基中塑性区域的发展以免导致地基失稳。,地基承载力特征值确定方法：,1按建筑地基基础设计规范提供的承载力表，由室内土工试验和原位测试指标确定地基承载力特征值,f,ak,。,2按土的抗剪强度指标，以理论公式,f,a,=,M,b,b,+,M,d,0,d,+,M,c,c,k,计算地基承载力设计值,f,a,。,地基承载力设计值确定,f,a,f,a,k,b,(,b,3),d,(,d,0.5),式中,f,a,修正后的,地基承载力特征值，kPa；,f,a,k, 地基承载力特征值，kPa；, 基底以下土的天然容重，地下水位以下用浮容重，kNm,3,；,b, 基础宽度，当宽度小于3m时按3m计，大于6m时按6m计；,d, 基础埋置深度m；一般基础自室外地面标高起算。在填方整平地区，可自填土面标高算起， 但填土在上部结构施工完成后进行，应从天然地面标高算起。 对于地下室，如采用箱形基础或筏基时，,基础埋置深度自室外地面标高算起，当采用独立基础或条形基础时应从室内地面标高算起。,地下室的外墙基础埋深，可按下式计算,d,=(,d,1,+,d,2,)/2。在其他情况下，从室内地面标高起算；,b,、,d, 基础宽度和埋置深度的承载力修正系数。,二、中心荷载作用下基础的计算,在基础的设计中，通常假定基础底面压力是直线分布，受中心荷载作用时，则为均匀分布，基础采用对称形式，使荷载作用线通过基底形心。,计算步骤如下,：,(一) 计算基础底面积,A,(矩形)或基础底面宽度,b,(条形、正方形),中心荷载作用下的基础，按承载力设计值计算，应满足条件：,初步估算时，可假定基础与土的平均容重 为19.6kN/m,3,(工程计算中，常简化取为 20 kN/m,3,) 即,G,G,dA。,在实际计算时,G,则为基础自重的设计值和基础上土重的标准值，地下水位以下部分均用浮容重计算。,三、偏心荷载作用下基础的计算,偏心荷载作用下，基础底面的尺寸一般用逐次渐近法进行计算。计算步骤如下：,1.先不考虑偏心，用条形基础公式或矩形基础公式计算出基础的底面积,A,1,(对于单独基础)或基础宽度,b,1,(对于条形基础)。,2.根据偏心大小，把底面积,A,1,(或,b,1,)适当提高1040，作为偏心荷载作用下基础底面积(或宽度)的第一次近似值，即：,A,(1.11.4),A,1,3.按假定的基础底面积,A,，用下式计算基底的最大和最小的边缘压力。,如不满足要求，或应力过小，地基承载力未能充分发挥，应调整基础尺寸，直到既满足要求又能发挥地基承载力为止。,基础高度的确定方法与受中心荷载作用的方法相同。,若地基中有软弱下卧层时，应进行软弱下卧层的承载力验算。若建筑物属于必需进行变形验算的范围，应按要求进行变形验算。必要时还要对尺寸进行调整，并重新进行各项验算。,3. 软弱下卧层承载力验算,持力层以下存在承载力明显低于持力层的土层，称为软弱下卧层。如果软弱下卧层埋藏不够深，扩散到下卧层的应力大于下卧层的承载力时，地基仍然有失效的可能，因此需要进行软弱下卧层的承载力验算。,当地基受力层范围内有软弱下卧层时，应按下式验算：,p,z,p,cz,f,a,z,式中,p,z,软弱下卧层顶面处的附加压力设计值；,p,cz,软弱下卧层顶面处土的自重压力标准值；,f,a,z, 软弱下卧层顶面处经深度修正后地基承载力设计。,当持力层与下卧软弱土层的压缩模量比值大于或等于3时，对条形基础和矩形基础，,p,z,值可按简化公式计算。,自重应力标准值 附加压力设计值,E,s1,/,E,s2,p,z,p,cz,f,a,z,自重应力标准值 附加压力设计值,E,s1,/,E,s2,三、地基稳定性验算,对经常受水平荷载作用的高层建筑和高耸结构以及建在斜坡上的建筑物，尚应验算地基地稳定性。 地基稳定性可用圆弧滑动面法进行验算。稳定安全系数为最危险的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，其值应符合下式要求：,若考虑深层滑动时，滑动面可为软弱土层界面，即为一平面时，稳定安全系数应提高1.3。,位于稳定土坡坡顶上的建筑，当垂直于坡顶边缘线的基础底面边长小于或等于3m时，其基础底面外边缘线至坡顶的水平距离应符合下式要求，但不得小于2.5m。,当边坡坡角大于45,o,、坡高大于8m时，,尚应进行坡体稳定性验算。,二、地基变形验算,建筑物的地基变形计算值，不应大于地基变形允许直。地基变形必须满足,s,s,1.地基变形量计算,采用规范提供的分层总和法。参见土力学中的阐述。,2.地基的允许变形(参见书,p,47),3.地基变形特征可分为,沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜,沉降量,指基础某一点的沉降量，通常指基础中点的沉降量。沉降量若过大，将影响建筑物的正常使用，如造成室内外上下水管、煤气管道的断裂等等。,沉降差,一般指相邻柱基中点的沉降量之差。相邻柱基沉降差过大，就会导致上部结构产生额外的应力，严重时，建筑物将发生裂缝、倾斜甚至破坏。对于框架结构和排架结构，设计时应由相邻柱基的沉降差控制。,倾斜,指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值。对于高耸结构及长高比很小的高层建筑，其地基的主要特征变形是建筑物的整体倾斜。,局部倾斜,指砌体承重结构沿纵墙610m内基础两点的沉降差与其距离的比值。墙体局部倾斜大时，将会使其挠曲变形、开裂，影响正常使用。,对于,不同建筑物,应选用对其影响最大的,地基变形特征,作为地基允许变形的,控制依据,。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,。,由砖、毛石、灰土、混凝土等材料按台阶逐级向下扩展(大放脚)形成的无筋扩展基础，也称为,刚性基础,。,其优点是,施工技术简单,，材料可就地取材。,造价低廉,，在地基条件许可的情况下，是,多层民用建筑和轻型厂房,适用的,浅基础类型,。,刚性基础所用材料的,抗压强度较高,，,抗拉、抗剪,强度低,，稍有挠曲变形，基础内,拉应力,就会超过材料的,抗拉强度,而产生,裂缝,。,无筋扩展基础,为保证基础不发生弯曲破坏或剪切破坏，通常都是限制台阶的宽高比以满足一定的刚度和强度要求，即满足如下要求：,式中:,无筋扩展基础的刚性角，而tan,即为台阶宽高比的允许值。,基础底面宽度,b,应符合下式要求：,采用无筋扩展基础的钢筋混凝土柱其柱脚高度,h,1,不得小于b,1,并不应小于,300mm,且不小于,20d,(,d,为柱中的纵向受力钢筋的最大直径)当柱纵向钢筋在柱脚内的竖向锚固长度不满足锚固要求时可沿水平方向弯折弯折后的水平,锚固长度不应小于10,d,也不应大于20,d,。,基础大放脚采用等高式或二一间隔式砌法，每收一次其两边各收1/4砖长。,(a)、(b)灰土基础;,(c)毛石基础;,(d)毛石混凝土基础,无筋扩展基础设计,基础类型和埋置深度确定以后就可以根据地基土层的承载力和作用在基础上的荷载，计算基础底面积和基础的高度。,一、作用在基础上的荷载计算,基础的受力情况可分四种，一般房屋建筑物的基础主要是承受竖向荷,载。水平荷载如土压力、风压力等所占的比例很小。作用在基础底面上的竖向荷载包括上部,结构的自重,、,屋面荷载,、,楼面荷载,和,基础的自重,(包括基础台阶上的填土)等。,活荷载应按规范折减,。荷载的计算方法应按规范要求进行。,二 确定刚性基础的高度,刚性基础在宽度确定后,(满足承载力要求),，应该按刚性角的要求，确定刚性基础的高度。,若墙或柱的宽度为,b,o,，基础的宽度为,b,，刚基础两侧的外伸长度为,b,t,(,b,b,o,)/2，按,刚性角的要求,:,为了保护基础不受外力的破坏，基础的顶面必须埋在设计地面以下 100 150mm，所以基础的埋置深度众必须大于基础的高度A加上保护层的厚度。不满足这项要求时，必须加大基础的埋深或者采取其他措施。,三、基础的构造,刚性基础经常做成台阶形断面，有时也可做成梯形断面。确定构造尺寸时最主要的是要保证断面各处都能满足刚性角的要求，同时断面又必须经济合理，便于施工。,(一) 砖基础,砖的尺寸规则容易砌成各种形状的基础。砖基础大放脚的砌法有两种，一种按台阶的宽高比为1/1.5；另种按台阶的宽高比为l/2。,在槽底可先浇注100200mm厚的素混凝土垫层。对于低层房屋也可在槽底打两步(300mm)三七灰土，代替混凝土垫层。,为防止土中水分沿砖基础上升、可在砖基础中，在室内地面以下50mm左右处铺设防潮层。防潮层可以是掺有防水剂的 l:3水泥砂浆，厚2030mm；也可以铺设沥青油毡,。,(二) 砌石基础,砌石基础每台阶至少有两层砌石，每个台阶的高度要求不小于 300 mm。为了保证上一层砌石的边能压紧下一层砌石的边块，每个台阶伸出的长度不应大于150mm，实际的刚性角小于允许的刚性角。因此往往要求基础要有比较大的高度。为了减少基础的高度，可以把断面做成梯形。,(三) 素混凝土基础,素混凝土基础可以做成台阶形或梯形断面。做成台阶形时，总高度在350 mm 以内作一层台阶；总高度为350mmH900mm时，作成二层台阶；总高度大于 900mm时、作成三层台阶。每个台阶的高度不宜大于500mm。,(四) 灰土基础,灰土基础一般与砖、砌石、混凝土等材料配合使用，厚度通常用300至450 mm(2步或3步)，台阶宽高比为1/1.5。由于基槽边角处灰土不容易夯实。所以用灰土基础时，实际的施工宽度应该比计算宽度每边各放出50mm以上。,某砖混结构山墙基础，传到基础顶面的荷载，室内外高差为0.45m，墙厚0.37m，地质条件如例图所示，试设计条形基础。,【例题3-5】,某砖混结构山墙基础，传到基础顶面的荷载，室内外高差为0.45m，墙厚0.37m，地质条件如例图所示，试设计条形基础。,【例题3-5】,扩展基础的设计,扩展基础,系指柱下,钢筋混凝土独立基础,和,墙下钢筋混凝土条形基础,。,特点,：,不受刚性角的限制，设计上可以做到宽基潜埋，充分利用表层好土层作为持力层。与刚性基础相比，混凝土基础具有,较大的抗拉、抗弯能力,，能,承受较大的竖向荷载和弯矩,。广泛使用在单层和多层结构中。,扩展基础的,构造要求,锥形基础的边缘高度不宜小于,200mm,；,阶梯形基础的每阶高度宜为,300,。,垫层的厚度不宜小于,70mm,；,垫层混凝土强度等级应为,C10,。,扩展基础底板受力钢筋的最小直径不宜小于,10mm,；,间距不宜大于,200mm,。,也不宜小于,100mm,。,墙下钢筋混凝土条形基础纵向分布钢筋的直径不小于,8mm,间距不大于,300mm,；,每延米分布钢筋的面积应不小于受力钢筋面积的,1/10,。当有垫层时钢筋保护层的厚度不小于,40mm,；,无垫层时不小于,70mm,。,混凝土强度等级不应低于,C20,。,扩展基础的,构造要求,当柱下钢筋混凝土独立基础的边长和墙下钢筋混凝土条形基础的宽度大于或等于,2.5m,时，底板受力钢筋的长度可取边长或宽度的,0.9,倍并宜交错布置。,扩展基础的,构造要求,钢筋混凝土条形基础底板在,T,形及十字形交接处，底板横向受力钢筋仅沿一个主要受力方向通长布置，另一方向的横向受力钢筋可布置到主要受力方向底板宽度,1/4,处。在拐角处底板横向受力钢筋应沿两个方向布置。,钢筋混凝土单独基础,单独基础的结构计算主要包括,冲切、局部受压,计算(当基础混凝土强度小于柱时)和,受弯,。由,冲切强度条件,控制柱边处,基础高度和变阶处高度,；由,基础底板弯矩决定配筋量,。,钢筋混凝土单独基础,1基础高度的确定,基础在柱荷载作用下，如果沿柱周边的基础高度不够，就会发生冲切破坏，即,沿柱边45,方向斜面拉裂,。为保证基础不发生冲切破坏，必须使冲切面外的,地基净反力,产生的冲切荷载应小于或等于冲切面上混凝土的抗冲切强度，即,F,l,相应于荷载效应基本组合时作用在,A,l,上,地基土的净反力,设计值；,b,hp,受冲切承载力截面高度影响系数，当,h,800mm时，,b,hp,1.0；,h,2000mm时，,b,hp,0.9，其间按线性内插法取用；,f,t,混凝土轴心抗拉设计强度；,a,m,冲切破坏锥体最不利一侧计算长度，,a,m,(,a,t,a,b,)2,；,a,t,冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长，当计算柱与基础交接处的受冲切承载力 时，取柱宽；当计算基础变阶处的受冲切承载力时，取上阶宽；,a,b,冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长，当冲切破坏锥体的底面落在基础底面以内时，计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽加两倍基础有效高度；计算基础变阶处的受冲切承载力时，取上阶宽加两倍该处的基础有效高度；当冲切破坏锥体的底面在,l,方向落在基础底面以外时，即,a,+,h,0,l,时，,a,b,l,；,h,0, 冲切破坏锥体的有效高度，有垫层时，,h,0,h,45mm，无垫层时，,h,0,h,75mm,；,p,j, 扣除基础白重及其上土重后相应于荷载效应基本组合时的基底净反力，对偏心受压基础可取基础边缘处最大地基土单位面积净反力；,A,l,冲切验算时取用的部分基底面积。,钢筋混凝土单独基础,2弯矩计算,基础底板在荷载效应基本组合时的净反力作用下，如同固定于台阶根部或柱边的,倒置悬臂板,，一般属于双向受弯构件，弯矩控制截面在,柱边缘处,或,变台阶,处。,中心受压基础,将基底分成四块梯形面积，截面-的弯矩：,偏心受压基础,对偏心受压基础，基底压力呈梯形分布。将,(,p,jmax,+,p,jI,)/2,代换中心受压基础公式中的,p,j,：,钢筋混凝土单独基础,3配径计算,基础底板两个方向上的钢筋面积可近似按下式计算：,其中，,d,为,b,方向上的钢筋直径,。,【例题3-6】,某多层框架结构柱400600mm，配有822纵向受力筋；相应于荷载效应标准组合时柱传至地面处的荷载值,F,k,=480kN，,M,k,=55kN.m，,Q,k,=40kN，基础埋深1.8m，采用C20混凝土和HPB235级钢筋，设置C10厚100mm的混凝土垫层，已知经深度修正后的地基承载力特征值,f,a,=145kPa，试设计该柱基础。,【例题3-6】,【例题3-7】,某多层住宅的承重砖墙厚240mm，作用于基础顶面的荷载,F,k,=240 kN/m，基础埋深,d,=0.8m，经深度修正后的地基承载力特征值,f,a,=150kPa，试设计钢筋混凝土条形基础。,【例题3-,7,】,减轻建筑物不均匀沉降危害的措施,一 建筑措施,1.建筑物体型应力求简单,建筑物体型包括其平面与立面形状及尺度。平面形状复杂的建筑物，如“L”、“”、“ ”、“F”、“工”字形等，在纵横单元交接处的基础密集，地基中附加应力相互重叠，导致该部分的沉降往往大于其他部位。,建筑措施,2.控制建筑物的长高比及合理布置纵横墙,当建筑物的长度与高度之比越大，整体刚度越差，抵抗弯曲变形的能力弱，容易导致建筑物的开裂。,合理布置纵横墙，使内外墙贯通，减少墙体转折和中断的情况，是增强建筑物刚度的重要措施。另外，门窗洞口或管道洞口如开设过大，就会削弱墙体刚度，可在洞口周圈设置钢筋混凝土边框予以加强。,建筑措施,3.设置沉降缝,用沉降缝将建筑物由基础到屋顶分割成若干个独立单元，使分割成的每单元体型简单，长高比减小，从而提高建筑物的抗裂能力。建筑物的下列部位宜设置沉降缝：,（1）建筑物平面的转折处；,（2）建筑物高度或荷载差异处；,（3）长高比过大的砌体承重结构或钢筋混凝土框架结构适当部位；,（4）地基土的压缩性有显著差异处；,（5）建筑结构或基础类型不同处；,（6）分期建造房屋的交界处。,建筑措施,4.控制相邻建筑物基础间的净距,由于地基中附加应力的扩散作用，使距离近的相邻建筑物间的沉降相互影响。一般既有建筑物受相邻新建筑物沉降的影响，对于同时建造的建筑物，则轻（低）建筑物受影响较重(高)的建筑物严重。,建筑措施,5. 调整建筑物的标高,建筑物的沉降过大时，将会引起管道破损、雨水倒漏、设备运行受阻等情况，影响建筑物的正常使用，根据具体情况，可采取如下措施：,（1）室内地坪和地下设施的标高，应根据预估沉降量适当提高；建筑物各部分或设备之间有联系时，可将沉降较大者的标高予以提高。,（2）建筑物与设备之间，应留有足够的净空。当建筑物有管道穿过时，应预留足够尺寸的孔洞，或采用柔性的管道接头等,结构措施,1.减轻建筑物自重,通常建筑物自重在总荷载中所占比例很大，民用建筑约占60%70%，工业建筑约占40%50%，为减轻建筑物自重，达到减小不均匀沉降的目的，在软弱地基上可采用下列一些措施。,（1）,减少墙体重量,。大力发展和应用轻质高强的墙体材料，严格控制使用自重大，又耗农田的粘土砖，已是形势所迫。,（2）,选用轻型结构,。如采用预应力钢筋混凝土结构、轻钢结构、轻型空间结构等，屋面板可采用具有防水、隔热保温一体的轻质复合板。,（3）,减少基础和回填土的重量,。如采用补偿性基础、可浅埋的配筋扩展基础，以及架空地板减少室内回填土厚度，都是有效措施。,结构措施,2.,增强建筑物的整体刚度和强度,（1）设置圈梁,当墙体挠曲时，布置在墙体中的圈梁犹如钢筋混凝土梁内的受拉钢筋，它主要承受拉应力，可有效地防止砌体的开裂。,（2）加强基础刚度,对于建筑体形复杂、荷载差异较大的框架结构，可采用加强基础整体刚度的方法，如采用箱基、桩基、厚度较大的筏基等，以抵抗地基的不均匀沉降。,结构措施,3.减小或调整基底附加压力,（1）设置地下室。采用补偿性基础设计方法，以挖除的土重抵消部分甚至全部的建筑物重量，达到减小沉降的目的。,（2）调整基底尺寸。按地基承载力确定出基础底面尺寸之后，应用沉降理论和必要的计算，并结合设计经验，调整基底尺寸，以控制不同荷载的基础沉降量接近。,4.选用非敏感性结构,排架结构或三铰拱等结构，地基发生一定的不均匀沉降时，不会引起很大的附加应力，因此可减轻不均匀沉降的危害。对于单层工业厂房、仓库和某些公共建筑，在情况许可时，可以选用对地基沉降不敏感的结构。,施工措施,在工程建设施工中，合理安排施工顺序，注意某些施工方法，可减小或调整部分不均匀沉降。,（1）合理安排施工顺序,。,当建筑物各部分高度或荷载差异大时，应按先高后低，先重后轻的顺序进行施工；并注意高低部分相连接的合适时间，一般可根据沉降观测资料确定。,施工措施,（2）注意施工方法,对于高灵敏度的软粘土，基槽开挖施工中，需注意保护持力层不被扰动，通常可在基底标高以上，保留20cm厚的原土层，待基础施工时再予以挖除，可避免基底超挖现象，扰动土的原状结构。如发现坑底软土被扰动，可仔细挖除扰动部分，用砂、碎石压实处理。另外需注意控制加荷速率。,