地基基础设计的基本原则、浅基础类型.ppt

第七章地基基础设计的基本原则,基础工程是土力学在土木工程的应用、是土木工程中岩土学科的一个重要分支，是人类在长期的生产实践中发展起来的一门应用学科。是一门重要的专业基础课。,1.有关基本概念,基础,向地基传递荷载的下部结构。,基础类型,浅基础深基础,地基类型,天然地基人工地基,2地基基础设计要满足三个基本原则,强度条件（按承载力极限状态设计）即作用于地基的荷载不超过地基的承载能力；经常承受水平荷载的高耸结构、挡土墙需进行稳定性验算；地下水较浅，地下室或地下构筑物还应进行抗浮验算。,变形条件（按正常使用极限状态设计）即控制基础沉降使之不超过地基变形的允许值。,基础的材料、型式、尺寸和构造除应满足承载力和变形要求外,还应满足对基础结构的强度、刚度、耐久性的要求。,3基础工程的重要性,基础工程是任何土木工程的根本（根基）；,它的重要性就在于还是那句著名的话：,万丈高楼从地起,基础工程是隐蔽工程，稍有不慎，就有可能给工程留下隐患；,大量工程实践表明，整个建筑物工程的成败，在很大程度上取决于基础工程的质量和水平。,基础工程的造价通常在整个工程造价中占有相当大的比例，尤其是在地质条件复杂的地区更是如此，其节省建设资金的潜力很大。,现代发展时期,近几十年来，由于土木工程建设发展需要，特别是电子计算机和计算技术的引入，使基础工程无论在设计理论上，还是在施工技术上，都得到了迅速的发展。,如出现了补偿式基础、桩筏基础、桩箱基础、巨型钢筋混凝土浮运沉井等基础形式。现代的地基处理技术、高层建筑基础施工工艺技术发展也很快。,5地基基础方案1)天然地基上的浅基础；2)人工地基上的浅基础；3)天然地基上的深基础、桩基础。,人工地基：加固上部土层，提高土层的承载力，再把基础做在这种经过人工加固后的土层上。这种地基叫做人工地基。,桩基础：在地基中打桩，把建筑物支撑在桩台上，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。,深基础：把基础做在地基深处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。,1.浅基础的定义通常将基础的埋置深度小于基础最小宽度，且只需经过挖槽、排水等普通施工程序就可建造的基础称作浅基础。,2.浅基础的荷载传递,上部结构,基础,(应力和变形),地基,荷载,基底压力,3.地基基础设计考虑的主要因素,基础设计时，除须保证基础结构本身具有足够的强度和刚度外，同时还须选择合理的基础尺寸和布置方案，使地基的反力和沉降在允许的范围之内(常见的地基承载力)。因此，基础设计包括地基与基础两部分，又常称为地基基础设计。,.1概述,地基基础设计要考虑的因素,多层车库,与上部结构有关的因素,工程用途结构类型结构布置安全等级,我国现行建筑地基基础设计规范规定：根据地基损坏造成建筑物破坏后果（危及人的生命、造成经济损失和社会影响及修复的可能性）的严重性，分为三个安全等级,核电站,低层房屋,与建设场地有关的因素,地理位置、气候条件建设场地工程地质、水文地质条件,其它方面要考虑的因素,施工条件、方法、设备施工工期工程造价环境保护,（4）与基础本身有关的因素,建筑基础所用的材料及基础的结构型式；基础的埋置深度；地基土的承载力；基础的形状和布置，以及与相邻基础、地下构筑物和地下管道的关系；,4.地基基础设计的一般要求,具有足够的安全度,目的：保证建筑物的安全与正常使用，防止剪切破坏。,地基强度验算包括：地基剪切强度和稳定性验算以及必要时的抗浮验算（地下水埋藏较浅）。,地基变形验算,对一级建筑物及下表所列范围以外的二级建筑物，应控制地基变形特征值。,基础设计要求,基础所用材料及构造、尺寸要适应上部结构、符合使用要求和满足地基承载力的要求。,同时，还应满足基础结构的强度、刚度和耐久性的要求,5.地基基础设计一般要遵循的步骤,充分掌握拟建场地的工程地质条件和地质勘察资料；,根据上部结构类型、荷载性质、结构布置、使用要求、周边环境、建筑经验、施工条件、材料供应等确定基础类型和平面布置方案。,基础选型,持力层,确定地基持力层和基础埋置深度,确定地基承载力设计值；,（8）绘制基础施工图，并提出必要的技术说明。,进行基础结构设计。保证基础有足够的强度、刚度和耐久性。,进行必要的地基稳定性和特征变形验算,确定基础底面尺寸,属于地基基础设计要考虑的主要因素；,（8）属于地基基础设计要考虑的三条基本原则,6.浅基础设计所需资料（1）建筑场地的地形图；（2）工程地质勘察报告；（3）建筑物平面图、立面图、荷载，特殊结构布置与标高；（4）工程总投资与当地建筑材料供应情况；（5）施工技术力量与要求工期。,1.有关基础工程的基本概念,浅基础与深基础,天然地基与人工地基,地基基础设计应遵循的三个基本原则,2.学习基础工程的重要性,从基础在土木工程所在的部位分析,从土木工程一般发生的工程事故规律分析，基础工程属地下隐蔽结构。它的重要性就再于事故一旦发生，难以补救。,从基础工程造价在工程总造价所占的比例分析,小结,3.建筑物的安全等级,4.地基基础设计应遵循的8个步骤,.浅基础的类型,设计基础首先要根据场地地形、地质情况、上部结构以及功能使用要求、材料等情况对基础进行选型。,.无筋扩展基础,定义：通常由砖、块石、毛石、素混凝土、三合土和灰土等材料建造的墙下条形基础或柱下独立基础。,特点：抗压性能较好，但抗拉、抗剪强度不高。,设计要求：发生在基础内的拉应力和剪应力不超过其材料强度设计值。可通过限制基础外伸宽度与基础高度的比值来实现。在宽高比的限制下，基础相对高度一般较大，几乎不会发生弯曲变形，此类基础习惯上称之为刚性基础。,如何保证基础在基底反力作用下不产生挠曲变形和开裂呢？,应用范围：无筋扩展基础可用于六层和六层以下（三合土基础不宜超过四层）的民用建筑和砌体承重的厂房。,无筋扩展基础的基础高度必须满足所用材料刚性角的要求。,刚性角：即压力传递角。在压力传递角范围内，基础不会产生挠曲变形和开裂。,基础台阶宽高比的允许值,砖基础,防潮层,大方脚,垫层,特点：传统地方材料，施工技术易掌握。实用、经济。,断面形式,砌成台阶式,有两种断面形式,材料要求：,“二、一间隔收”较节省材料，同时又能满足宽高比的要求。,注意：1.两种断面形式的区别。2.断面为什么要做成这种形式？,灰土基础,特点：历史悠久。经济、时间越久，强度越高。适用条件地下水位较低的地带硬化机理,施工质量要求：,粘土：就地过筛，d15mm,石灰：熟（消）石灰，d5mm,消化12天立即使用。,配比：3：7或2：8,加水量：,要掌握最佳含水量,工地经验是：,施工要点,分层夯实。每虚铺25cm，即夯实到15cm为一步。,两步灰土、三步灰土是什么概念？,手捏成团、落地开花,强度验算：,从两方面进行：,灰土垫层构造高度要满足刚性角的要求；,作用在灰土垫层顶面上的压力400kpa,要满足不同材料接触部分局部抗压强度的要求。,P156表灰土基础台阶宽度比的允许值,三合土基础,大方脚,三合土,材料配比,灰：砂：骨料（碎砖、碎石或矿渣等）体积比,1：2：4,1：3：6,1：3：6,其它要求,基宽：b600mm,垫层高度：400mm450mm,地下水位较低,施工类似灰土施工方法,毛石基础,材质要求,选用未经风化的硬质岩石。,施工质量要点,石块厚度150mm,台阶高度400mm,每一阶梯宜用3排或3排以上的毛石。,每排悬挑长度200mm,砼、毛石砼基础,适用条件,常用与地下水位比较高，结构荷载较大部位。,施工质量技术有点,砼强度等级,大体积砼可掺入2030%的毛石，毛石尺寸不得大于300mm，使用前冲洗干净。,垫层厚度150mm,还有一种型式,迭合基础,.扩展基础,概念：相对于无筋扩展基础而言；不仅有一定的抗压强度，而且具有一定的抗拉能力。又称作柔性基础。,柔,体现在基础允许产生一定的挠曲变形、开裂而不破坏！,特点：两种材料（砼、钢筋）的力学性能互补！具有较好的抗剪能力和抗弯能力。,砼和钢筋共同工作,设计要求：采用扩大基础底面积的方法来满足地基承载力的要求，但不必增加基础的埋深；选择合适的基础材料、高度与配筋来满足基础抗剪和抗弯要求。,柔性基础种类：独立基础、条形基础、筏板基础、箱形基础和壳体基础等。,独立基础（单独基础）,概念：,类型：,是整个或局部结构物下的无筋或配筋的单个基础。常见于桥梁工程、工业厂房等。,钢筋混凝土柱下单独基础,根据基础与柱的连接方式分为：,阶梯形锥形杯形,基础底面形状：轴心受压柱下一般为正方形，偏心受压柱下一般为矩形。,砌体柱下单独基础,墙下单独基础,适用条件：地基上层土质松散其下不远处有较好的土层；类型：基础支承过梁式、基础支承砖拱式；,烟囱、水塔等特种结构单独基础,一般采用钢筋混凝土圆板或圆环基础和素混凝土实体基础。,条形基础,概念：指基础的长度远远大于其宽度的一种基础型式。,类型：,按上部结构形式分为：墙下条形基础；柱下条形基础。,墙下条形基础,刚性（无筋）柔性（配筋）,横截面积根据受力条件又可分为不带肋和带肋两种。,柱下钢筋混凝土条形基础,A：概念,B：型式,等截面变截面,柱位处加腋,C：目的是将承受的集中荷载较均匀地分布到条形基础底面积上，以减小地基反力，并通过形成的基础整体刚度来调整可能产生的不均匀沉降。,D：双柱联合基础应用,B：特点,A：概念,亦称柱下交梁基础。这种基础在纵横两方向均具有一定的刚度。可承担10层以下民用住宅。,交叉条形基础,具有良好的调整不均匀沉降的能力。,片筏基础（满堂红基础）,概念：基础连续成片,目的,减少基底压力，以满足地基基础设计的强度条件,减少基础不均匀沉降，增加基础刚度,类型：平板式、梁板式；平板式筏基是一块等厚度（0.52.5m）的钢混平板；梁板式筏基是在筏板上沿柱轴纵横向设置基础梁而形成,箱形基础,概念；,由钢筋混凝土底板、顶板和纵横交叉的隔墙构成。,目的,壳体基础,概念：,由正圆锥形及其组合型式构成；,特点,充分利用基础材料的抗压性能；,节省材料，具有良好的经济效果,用途：,主要用于特种结构；,小结,浅基础基础类型主要有那些？,按基础刚度（受力性能）如何分类？何谓刚性角？按基础材料如何分类？施工质量要求重点掌握砖基础、灰土基础；按构造类型如何分类？,有五类。独立基础、条形基础、筏板基础、箱形基础、壳体基础；,