第七章地基与基础7.1土的物理性质及工程分类7.1.1.土的浮力作用是重力水来的,砂土地基上的多层建筑,施工期间完成沉降量的80%,高压缩土上的多层,完成5-20%。
7.1.2.黏土矿物蒙脱石亲水性最强、高岭石亲水性最弱。
7.1.3.土的三相、三相基本物理指标“密度、相对密度、含水量”含水量:水质量与土质量之比7.1.4.土的孔隙率、空隙比7.1.5.黏性土的塑限、液限、塑性指数(IP)、液性指数(稠度IL),液性指数小于0—坚硬,大于1—流塑,0-1—塑性区间。
塑性指数代表可塑范围大,接收水能力强。
7.1.6.岩石分类:岩石、碎石、砂土、粉土、黏性土、人工填土。
碎石和砂土统称无黏性土。
黏性土是塑性指数大于10的土。
黏性粉土是大于10小于17。
淤泥质土包括淤泥和粉土7.2地基的强度与变形7.2.1.地基的强度是土的抗剪强度,地基的变形是土体受压引起的沉降,土体被荷载挤压挤出的剪切滑移称为地基失稳。
土孔隙率大、压缩性高、沉降量大、压缩系数大。
土的压缩系数和压缩模量与土密实度的关系成反比。
7.2.2.土的抗剪强度与土的剪切角(内摩擦角)和粘聚力有关,砂土内摩擦角随土变细逐渐降低。
7.2.3建筑荷载是地基变形的原因,地基自重未沉降完毕的土称为欠固结土,大多数土层已经沉降完成,建筑物沉降大多是建筑物的附加应力引起的。
水位下降时候,沉降范围内的土重度由原来浮重度变为天然重度,也就是土自重变大,需要止水和回灌措施。
高层建筑的基础埋置较深,空心地下室会引起地基土回弹,引起地基回弹变形。
7.2.4.确定地基变形的计算深度的方法“修正变形比法”7.2.5地基变形的控制:砌体结构—局部倾斜控制、框架结构和单层排架结构—沉降差控制、高层和高耸结构—倾斜值控制。
建筑地基变形允许值“砌体—高压缩土0.003、低压缩土0.002框架—高0.003L低0.002L”7.3地基基础设计基本规定7.3.1地基基础设计分为3个等级7.3.2甲级—承载力计算,甲级乙级—变形设计,丙级特殊情况—变形验算,经常受水平荷载、高耸结构、和挡土墙以及建在斜坡或者边坡附近的建筑物,尚应该验算稳定性。
基坑工程要稳定验算,地下水埋藏较浅—抗浮。
7.4基础设计7.4.1基础埋深确定:建筑物用途、基础形式、有无地下室,荷载性质及大小,工程地质水文、周边建筑基础埋深、地基冻涨和熔陷。
7.4.2基础上层土比下层土好,宜利用上层土,基础埋深≥0.5M。
箱筏基础—1/15桩箱桩筏1/207.4.3地基承载力验算:所有建筑地基计算均应满足承载力要求,地基承载力特征值。
基础底面压力偏心距e≤b/6。
7.4.4无筋扩展基础(刚性基础),基础台阶宽高比,混凝土1:1、砖基础1:1.5.7.4.5扩展基础:混凝土(C20)柱下独立基础、墙下条基,锥形:200 1:3阶梯型300-500垫层厚度>70垫层C10,保护层40/707.4.6柱下条形基础:柱距1/4-1/8 翼板厚度200 1:3,条形端部外深1/4,柱梁交柱边到梁边最小50.7.4.7筏形基础:梁筏400板筏500 墙厚250;箱型基础:顶板200内墙200外墙250底板300;箱体高度不小于箱体长度1/20,且不小于3M。
柱子荷载较大等厚度筏板受冲承载力不足:增设柱墩、筏板下增加板厚、抗冲切钢筋等措施。
7.4.8桩基础:摩擦桩、端承桩应进行沉降计算的桩基:地基基础设计等级甲级建筑,体型复杂、荷载不均匀或桩端下软弱土的乙级建筑,摩擦型桩基。
7.4.9桩和桩基的构造摩擦型桩中心距≥桩身3倍,扩底灌注桩中心距≥扩底直径1.5倍,扩底直径≤桩身3倍,桩底进入持力层宜为桩身直径1-3倍。
桩承台宽度≥500mm,桩边缘到承台边缘≥150,条形承台梁≥75,承台厚度≥300、承台混凝土C20,保护层40 、70。
承台连接梁1/10-1/15、250、400。
7.5软弱地基7.5.1天然地基——人工处理——人工地基不是所有软弱地基都需要处理成人工地基,注意:对淤泥质土减少扰动,宜先重高后轻小、活荷载较大,使用初期控制加载速率、,利用软弱土做持力层时候:1.宜利用上覆较好土层做持力层,上覆较薄,减少扰动。
2.冲填土、建筑垃圾及性能稳定工业废料,当均匀性较好,均可做持力层。
7.5.2软弱土处理:基础梁、换填、桩基7.6沉降缝(2-3—50-80 4-5 80-20 6以上120)7.6.1设置位置——转折、高差大、荷载差大、长高比过大的砌体、地基土压缩性有显著差异、建筑结构和基础类型不同、分期建造房屋交接7.6.2砌体防止不均匀沉降≥3层长高比≤2.5 当长高比2.5-3之间,建筑不转折或少转折7.6.3大面积地面荷载:大面积填土,宜在基础施工前3个月完成。
7.6.4冻涨土:室外台阶散水与主体脱开,分段≤1.5m,坡度≥3%7.7土压力和支挡结构7.7.1主动土压力≤净土压力≤被动土压力(三铰拱作用.有利)7.7.2挡土墙-重力式(<8M)、悬臂式、扶壁式、锚杆式、锚定板式、土钉式7.7.3基坑工程:安全等级三级,一级最严重。
第二章抗震设计的基本知识2.1地震常识60-(浅源)300(中源)-700KM(深源地震)3(小地震)-4.5(有感地震)-6(中强地震)-7(强烈地震)-8(大地震)-9(特大地震)中国地震动参数区划图,烈度6度及以上必须进行抗震设计2.2抗震设计三水准目标小震不坏(基本烈度-1.5)中震可修(基准烈度)大震不坏(基准烈度+1)2.3抗震设防分类2.3.1特殊设防(甲)重点设防(乙)标准设防(丙)适度设防(丁)2.3.2甲类(特殊设防):三级医院承担特别重要医疗任务门诊、医技、病房楼/承担研究、中试和存放剧毒的高危传染病任务的疾控中心/国家级信息中心建筑乙类(重点设防):二三级医院门诊、医技、病房楼/消防车库及值班用房/县级以上应急指挥中心/应急避难场所/体育场30000单区段5000体育馆4500商业建筑17000单区段7000㎡办公建筑80000㎡博物馆档案馆10000㎡会展建筑5000人以上教学宿舍及食堂均乙类2.5.1第一阶段设计(弹性阶段)抗震承载力验算——小震不坏—第一水准(多遇地震烈度)设防目标抗震变形验算(正常使用验算)——中震可修——仍第一水准地震烈度2.5.2第二阶段设计(塑性阶段)弹塑性层间位移——罕遇地震作用下—第三水准烈度地震单层钢混排架1/30 钢混框架1/50 多高层刚结构1/50 剪力墙、筒中筒1/1202.6场地的选择2.6.1有利、一般、不利、危险,对不利避开、无法避开采取措施;危险严禁甲乙类、不应建造丙类。
危险:滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流及发生在断裂带上可能地标错位的部位2.6.2液化土碎石、砂砾渗透性好、剪力强、少液化;黏土粉质黏土土间有粘性不宜液化;粉土和砂土液化。
地面下存在饱和砂土和饱和粉土,(不含黄土和粉质黏土)6度设防以外应进行液化判断。
消除地基液化沉陷措施:全部消除——桩基、换填、加密法加固(处理到液化土之下)、深基础(基础再液化土之下)2.6.3地震断裂带上可能发生地表错位的部位场地内存在断裂带时候应进行评价,下列情况可不评价。
1.烈度小于8,2.烈度为8.9时候,断裂土层覆盖厚度分别大于60/90.2.7建筑形体及构件布置的规则性2.7.1不规则建筑应采取加强措施,特别不规则建筑应进行研究论证,采取特别加强,严重不规则建筑不应采用。
2.7.2建筑的平面的竖向不规则凹凸30% 楼板不连续:长度50%面积30%退台25% 收进20% 架空2.7.3抗震缝(可不设尽量不设)框架15M 100宽每6789 5432 +20 框剪7折剪力墙5折但是最小均1002.8非结构构件(建筑非结构构件、建筑附属机电设备)2.8.1幕墙、屋面大型储物架、厂房中生产设备的电气系统、建筑附属的设备支架(属于建筑非结构构件)附属机电设备指(为现代建筑使用功能服务的各种机电设备)2.8.2非结构构件自身重量产生的地震作用——采用等效侧力法计算(一般都用)楼面反应谱法(精确、但是很少用)2.8.3.框架的维护期及隔墙,应估计其对抗震的不利影响,避免不合理设置导致结构破坏a.砌体女儿墙在通道及人流出入口应与主体结构锚固,非出入口无锚固的女儿墙,6-8度不应超过0.5M。
b.钢混结构的砌体填充墙:宜均布,避免形成薄弱层和短柱,砌体砂浆强度等级不应低于M5c.墙长大于5m,墙顶与梁宜有拉结,墙长超过8m或层高2倍时,宜设置构造柱,墙超过4m,半高位置宜设置与柱连接的水平连系梁d.楼梯间和人流通道的填充墙,应采用钢丝网砂浆面层加强。
2.9地震作用的计算2.9.1场地类别:(依据建筑场地覆盖土的软硬和厚薄分为四类)2.9.2设计地震分组:从近到远分3组2.9.3设计特征周期:0.2-0.9计算罕遇地震时候+0.05S2.9.4基本自振周期:——建筑第1自振周期:由于第1自振周期对地震作用贡献最大,称为“基本振型”2.9.5钢结构T1=(0.1-0.15)n 钢筋混凝土结构T1=(0.05-0.10)n 砌体结构=场地自振周期2.9.6建筑结构地震影响系数:地震烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期、阻尼系数。
多遇地震影响系数:6度0.04 7度0.08 8度0.16 罕遇地震0.28 0.562.9.7建筑结构抗震等级:地震烈度、建筑物抗震设防类别、结构类型、建筑高度2.9.8竖向地震作用:上大下小倒三角分配,隔震垫不仅不隔离竖向地震,反而有所放大2.9.9大跨度和悬臂结构:9度及9度以上——18M 1.5M。
8度——24M 2M。
2.10隔振和消能减震设计2.10.1隔振可以是水平地面加速度降低60%2.10.2隔振设计的结构高宽比宜小于4,建筑场地宜ⅠⅡⅢ类,风荷载和其他非地震左右的荷载标准值产生的水平推力不宜超过结构种的10%。
第三章建筑结构设计方法及荷载3.13.1.1设计使用年限:设计规定时间内结构或结构构件不需要大修即可按预定目的的使用时间。
3.1.2结构的预定功能:安全、适用、耐久。
正常使用涉及安全、定期清灰。
3.1.3结构的各种作用:直接作用(荷载)间接作用(地震、地基变形、混凝土收缩)对应荷载效应和各种作用效应。
3.1.4承载力极限状态(安全)和正常使用极限状态(适用、耐久)影响结构耐久性的局部损坏属于正常使用极限状态设计内容。
3.1.5建筑结构安全等级:一级、二级、三级。
3.2荷载3.2.1荷载分类:永久荷载、可变荷载、偶然荷载3.2.2设计基准期(只有一个50年)与设计使用年限3.2.3荷载代表值:基准值和代表值关系办公楼住宅均2.0KN不上人屋面0.5上人屋面2.0KN如果做餐厅2.5KN 屋顶花园3.0KN3.2.4风荷载按照50年设计基准期确定,但不得小于0.3KN/pfm,对风荷载敏感建筑X1.1倍。