天然地基基础设计.ppt
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1、第五章,天 然 地 基 上 的 浅 基 础,清华大学水利系岩土所 2006年4月,5.1 概述 5.2 基础埋置深度 5.3 地基承载力和基础尺寸初步确定 5.4 地基承载力验算和变形验算 5.5 抗震设计 5.6 基础结构设计 5.7 共同作用概念 5.8 减轻不均匀沉降危害的措施,本章目录,5.1 概述,几个概念:,5.1 概述,基础类型:,天然地基上的浅基础,桩基础,人工地基上的浅基础,深基础,换土垫层,水泥土桩、碎石桩复合地基等,人工地基:,埋深5m,特殊方法施工,考虑侧壁阻力作用,沉井基础沉箱基础,桩基础也属深基础,浅基础:埋深小于5m,或者埋深大于5m,但是小于基础宽度。两侧(四周
2、)的摩阻力忽略不计。所以不是简单的深浅概念。,5.1 概述,主要受力层,持力层(受力层),下卧层,条形基础 3b 独立基础 1.5b 且 5m (二层以下民用建筑除外),主要受力层深度:,浅基础的类型,按基础刚度分,无筋扩展基础(刚性基础),单独基础(独立基础)、条形基础、筏型基础、箱型基础、壳型基础,按结构形式分,扩展基础(柔性基础),5.1 概述,按基础刚度分,无筋扩展基础,扩展基础 (柔性基础),1:1.0 1:2.0 与材料和荷载有关,砖、石、灰土,素混凝土 材料抗拉强度很低 要求基础台阶宽高比(刚性角)符合一定条件,钢筋混凝土 要满足抗弯、抗剪和抗冲切等结构要求,5.1 概述,按基础
3、结构形式分,1 单独基础,2 条形基础,5.1 概述,3 十字交叉基础,条形基础的变种,5.1 概述,4 筏形(筏板)基础,5.1 概述,5 箱形基础,由底板、墙和顶板形成箱,整体性更好,5.1 概述,6 壳体基础,高耸建筑物,5.1 概述,5.1 概述,设计要求,满足:承载力、变形要求,设计内容,确定:埋深、型式、结构尺寸(长 宽 高)、材料,验算:承载力、变形、结构本身强度,设计规范,1 建筑地基基础设计规范(GBJ7-89),2 建筑地基基础设计规范(GB50007-2002),5.1 概述,设计等级,02规范:,设计等级,甲级,乙级,丙级,设计方法,允许(容许)承载力设计方法,极限状态
4、设计方法,承载能力极限状态,正常使用极限状态,5.1 概述,荷载规定,荷载 分类,永久荷载,可变荷载,偶然荷载(特殊荷载):爆炸力、撞击力,建筑结构荷载规范(GB50009-2001),荷载的标准值,荷载的准永久值,5.1 概述,荷载组合,基本组合,标准组合,准永久组合,正常使用极限状态下的承载力验算,正常使用极限状态下的变形验算,不记入风荷载和地震作用,水平荷载较大的建筑物、挡土墙等,承载力极限状态下的稳定验算,5.1 概述,民用建筑楼面均布活荷载的代表值,类别,住宅 宿舍 办公室 教室 试验室,食堂 餐厅,礼堂 剧场 影院,商店车站 机场大厅,健身房 舞台,书库档案库,标准值 (KN/m2
5、),组合值系数c,准永久值系数q,2.0,2.5,3.0,3.5,4.0,5.0,0.7,0.7,0.7,0.7,0.7,0.9,0.4 0.5,0.5,0.3,0.5,0.5,0.8,5.2 基础埋置深度,原则:,在满足承载力的条件下尽量浅埋,基本要求:,除岩石以外,D大于50cm(表土扰动,植物,冻融,冲蚀) 基础顶距离表土大于10cm,保护 桥要求在冲刷深度以下,其它控制因素,5.2 基础埋置深度,1 建筑物的用途、结构类型及荷载性质与大小,地震区,除岩石地基外,天然地基的筏形和箱形基础埋深不宜小于建筑物高度的1/15,地下管道(上下水,煤气电缆)应在基底以上,便于维修,基础埋深不同时
6、(1) 主楼与裙房,高度不同,分期施工设置后浇带 (2) 台阶式相连, 如山坡上的房屋,新旧及相邻建筑物有一定距离。否则要求支护,并且要严格限制支护的水平位移。,5.2 基础埋置深度,2 工程地质和水文地质条件,尽量在地下水位以上,否则开挖降水,费用大,有承压水时,防止承压水顶破基底,5.2 基础埋置深度,根据土层分布情况确定,在满足其他要求下尽量浅埋,只有低层房屋可用,否则处理,尽量浅埋。但是如h1太小就为II,h1 5m桩基或处理;,5.2 基础埋置深度,3 地基土的冻胀,5.2 基础埋置深度,冻土,多年冻土(冻结时间3年),季节性冻土,发生冻胀的条件,(1)土的条件 一般是细颗粒土,(2
7、)温度条件 低于冻结温度,(3)水力条件 含水量,具有开放性条件,如粉土冻胀最严重,外因,内因,土的冻胀性,5.2 基础埋置深度,土的冻胀性,衡量指标,冻胀性分类,平均冻胀率:,不冻胀 1% 弱冻胀 1% 12%,注意:碎石、砂等中粒径小于0.075mm的颗粒含量太高也会导致冻胀,新讲义表2-10,5.2 基础埋置深度,考虑冻胀的基础埋深,按02规范,dmin zd - hmax,zd: 设计冻深 hmax:容许残留冻土层最大厚度,zd=z0 zs zw ze,标 准 冻 深,土 类 别,冻 胀 性,环 境,影响系数,Z0 标准冻深: 北 京 0.81.0m 哈尔滨 2.0m 满洲里 2.8m
8、,10年的实测最大冻深平均值,5.3 地基承载力和基础尺寸初步确定,极限承载力,承载力,容许承载力:设计承载力,通常所说的承载力指容许承载力,理论公式计算承载力:,临界荷载 P1/4、P1/3,临塑荷载 Pcr,5.3 地基承载力和基础尺寸初步确定,阶段1:弹性段,阶段2:局部塑性区,阶段3:完全破坏段,极限荷载Pu (极限承载力),5.3 地基承载力和基础尺寸初步确定,Zmax=0 :,Zmax= B/4 或 B/3 :,Pcr = 0 dNq+cNc,P1/4 = B N1/4+0 d Nq+cNc,临界荷载,P1/3= B N1/3+0 d Nq+cNc,临塑荷载,极限荷载(极限承载力)
9、 Pu 计算,1 普朗德尔-瑞斯纳公式,5.3 地基承载力和基础尺寸初步确定,2 太沙基公式,5.3 地基承载力和基础尺寸初步确定,太沙基极限承载力:,一个半经验的公式,3 斯凯普顿公式,5.3 地基承载力和基础尺寸初步确定,对于饱和软粘土地基 0:,条形基础下:,普朗德尔-瑞斯纳公式的特例,矩形基础下:,斯凯普顿公式,4 汉森公式,5.3 地基承载力和基础尺寸初步确定,在原有极限承载力公式上修正:,基础形状修正,深度修正,荷载倾斜修正,地面倾斜修正,基底倾斜修正,理论公式计算承载力(总结):,临界荷载 P1/4、P1/3,临塑荷载 Pcr,极限荷载Pu (极限承载力),普朗特尔-雷斯诺公式,
10、太沙基公式,斯凯普顿公式,汉森公式,5.3 地基承载力和基础尺寸初步确定,我国规范中取:,fa=Mbb+Md md+Mcck,以临界荷载P1/4为理论基础,5.3 地基承载力和基础尺寸初步确定,1 通过公式计算,2 通过载荷试验确定,3 通过经验确定,GBJ7-89 规范:,推荐查表方法,GB50007-2002 规范:,取消了相关表格,承载力公式计算:,fa=Mbb+Md md+Mcck, fa:承载力特征值(设计值),5.3 地基承载力和基础尺寸初步确定, Mb、Md 、Mc:承载力系数,由 k 查表, b:基底宽度,大于6m按6m考虑, 对于砂土小于3m按3m考虑, ck:基底下一倍短边
11、宽深度内土的粘聚力,查表计算:,5.3 地基承载力和基础尺寸初步确定,GBJ7-89 规范,fk=f f0, fk:承载力标准值, f0:承载力基本值(查表), f :承载力修正系数,变异系数,粘性土 e、IL 粉 土 e、w 砂 土 N63.5 淤 泥 w,5.3 地基承载力和基础尺寸初步确定,fa=fak+b(b-3)+dm(d-0.5),进行深度和宽度修正:,fak :查表计算或静载荷试验确定的承载力标准值,fa :深宽修正后的承载力特征值(设计值),b、d :宽度和埋深修正系数, :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,b :大于6m按6m考虑,小于3m按3m考虑,
12、5.3 地基承载力和基础尺寸初步确定,基础尺寸初步确定:,F 作用在顶面的荷载,kN,G 基础及台阶上填土总重,kN,A 基底面积,m2,G 平均重度,一般取 20 kN/m3,d 基础埋深,m,f=fak+dm(d-0.5),暂不做宽度修正,单独基础,中心荷载,5.3 地基承载力和基础尺寸初步确定,条形基础,中心荷载,偏心荷载时:,将上面计算的 A 或 b 扩大至 1.11.4 倍,根据 A 可初步确定 b 和 L,5.4 地基承载力验算和变形验算,1 持力层承载力验算:,根据初步确定的埋深d与b,确定f,承载力验算,偏心荷载时:,5.4 地基承载力验算和变形验算,pmax1.2f 高层建筑
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