第7讲 浅基础设计
采用单独或条形基础均不能满足地基承载力
或沉降的要求时,可采用该两种基础。
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第3节 基础埋置深度
确定基础的埋置深度是地基基础设计 中的重要内容,它涉及到结构物建成后的 牢固、稳定及正常使用问题。在确定基础 埋置深度时,必须考虑把基础设置在变形 较小,而强度又比较大的持力层上,以保 证地基强度满足要求,而且不致产生过大 的沉降或沉降差。
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上述浅基础设计的各项内容是相互关
联的,设计时可按上述顺序,首先选择基
础材料、类型和埋深,然后逐项进行计算,
如果发现前面的选择不妥,则需修改设计, 直至各项计算均符合要求,各数据前后一 致为止。
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二、概率极限设计方法与极限状态设计原则
土木工程领域的设计采用以概率理论为
基础的极限状态设计方法。20世纪80年代开
二、作用在建筑物上的荷载大小和性质
三、工程地质条件
为保护建筑物必须根据荷载的大小和 性质给基础选择可靠的持力层(图9)。
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四、相邻建筑物的基础埋深(图10)
当存在相邻建筑物时,新建建筑物的
基础埋深不宜大于原有建筑物的基础埋深。
当埋深大于原有建筑物的基础埋深时,
两基础之间应保持一定净距,其数值应根
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《建筑地基规范》规定 fa fak b (b 3) d m (d 0.5) 适用范围:基础宽度大于3m或埋置深度大于 0.5m。 式中 fa—修正后的地基承载力特征值; fak—地基承载力特征值; b、d—基础宽度和埋深的地基承载力 修正系数(见表7.10); b—基础底面宽度(m),当基宽小于 3m按3m考虑,大于6m按6m考虑; 40
扩展基础,以使从墙或柱传递下来的荷载
扩散分布于扩大后的基础底面,使之满足
地基承载力和变形的要求。
1.无筋扩展基础(刚性基础)
无筋扩展基础系指由砖、毛石、混凝
土、灰土和三合土等材料组成的墙下条形
基础或柱下独立基础。
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无筋扩展基础
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无筋扩展基础的特点是:
材料具有较好的抗压性能,稳定性好、
施工简便、能承受较大的荷载,所以只需地
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三、地基基础设计荷载规定
例1:在各种荷载条件下,建筑物上部结构的荷
载传至基础底面的压力及土和基础的自重压力分
别见下表,基础埋置深度为3m,基础底面以上
土的平均重度为12kN/m3。
承载力极限状态 基本组合 1.35*165=222.75 正常使用极限状态 标准组合 165 准永久组合 150 土和基 础的自 重压力 60
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(2)控制地基的变形,使之不超过建筑物
的地基变形允许值。
(3)基础的材料、型式、尺寸和构造还应
满足对基础结构的强度、刚度和耐久性的要 求。
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必须强调的是:地基基础问题的解决,
不宜单纯着眼于地基基础本身,按常规设
计时,更应把地基、基础与上部结构视为
一个统一的整体,从三者相互作用的概念 出发考虑地基基础方案。
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同一土层参加统计的试验点不应少于3
点,各试验实测值的极差不得超过其平均
值的30%,取此平均值作为该土层的地基
承载力特征值fak。
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三、按地基规范承载力表确定(修正后的
地基承载力特征值)
有些土的物理、力学指标和地基承载
力之间存在着良好的相关性。根据建国以 来大量工程实践经验、原位试验和室内土 工试验数据,以确定地基承载力为目的进 行了大量的统计分析,得出便于查用地基 承载力的表格。
例1:P170 例7.1
例2:P170 例7.2
例3:P207 7.3
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第5节 按地基承载力确定基础 底面尺寸
第7章 浅基础设计
第1节 地基基础设计的基本原则
第2节 浅基础的类型
第3节 基础埋置深度的选择
第4节 地基承载力 第5节 基础底面尺寸的确定 第6节 基础变形验算 第7节 减轻不均匀沉降损害的措施
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第1节 地基基础设计的基本原则
一、概述 建筑物地基可分为天然地基和人工地 基,基础可分为浅基础和深基础。 深基础埋深较大,其主要作用是把所 承受的荷载相对集中地传递到地基深部; 而浅基础则是通过基础底面、把荷载扩散 分布于浅部地层。
生的弯曲拉应力和剪应力若超过了基础建
材的强度值,为防止基础在a-a断面开裂甚
至断裂,必须在基础中配置足够数量的钢 筋。
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砖基础是一般做成台阶式,其砌筑方 式有两种,一是“二皮一收”,另一是
“二、一间隔收”。
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2.扩展基础(柔性基础或弹性基础) 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(图2、图3)。 扩展基础主要是用钢筋混凝土浇筑,其 抗弯和抗剪性能良好,可在竖向荷载较大、 地基承载力不高以及承受水平力和力矩荷载 等情况下使用,这类基础的高度不受台阶宽 高比的限制,故适宜于需要“宽基浅埋”的 场合下采用。
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此外,还要使基础有足够的埋置深度,
以保证基础的稳定性,确保基础的安全。
确定基础埋置深度时,必须综合考虑地基
的地质、地形、水文条件,当地的冻结深 度、上部结构形式,以及保证持力层稳定 所需的最小埋深和施工技术条件、造价等 因素。
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一、与建筑物有关的条件
包括建筑物的用途,有无地下室、设
备基础、地下设施和构造等。
始在建筑工程领域内使用概率极限状态设计 原则。 概率极限设计方法:以结构的可靠度指 标(或失效概率)来度量结构的可靠度,并 建立结构可靠度与结构极限状态方程关系。
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极限状态分为下列两点:
(1)承载能力极限状态:结构或构件达到
最大承载结构或构件达到 正常使用或耐久性能的某项规定限值。
单个基础在平面上相接甚至重叠时,则可 将它们连在一起成为联合基础。
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四、条形基础
条形基础分为墙下(图5)和柱下(图6)
条形基础,墙下条形基础是挡土墙下或涵洞
下常用的基础形式。
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五、筏板(筏形)基础和箱形基础 筏板(图7)和箱形(图8)基础都是房
屋建筑常用的基础形式。当立柱和承重土墙
传来的荷载较大,地基土质软弱又不均匀,
基承载力能满足要求,适用于多层民用建筑
和轻型厂房。
当基础较厚时,可在纵横两个剖面上都
做成台阶形,以减少基础自重,节省材料。
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无筋扩展基础的主要缺点是: 自重大,并且当持力层为软弱土时, 由于扩大基础面积有一定限制,需要对地 基进行处理或加固后才能采用,否则会因 所受的荷载压力超过地基承载力而影响结 构物的正常使用。 所以对于荷载大或上部结构对差异沉 降较敏感的结构物,当持力层土质较差又 较厚时,无筋扩展基础作为浅基础是不适 宜的。
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1.确定基底尺寸时,基础底面的压力值。
2.计算地基变形时,基础底面的压力值。
3.需验算建筑物的地基稳定时,基础底面
的压力值。 4.计算基础结构内力时,基础底面值。 5.验算基础裂缝宽度时,基础底面值。
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第2节 浅基础的类型
一、扩展基础 上部结构通过墙、柱等承重构件传递 的荷载,在其底部横截面上造成的压强通 常远远大于地基的承载能力。这就要求在 墙、柱之下设置水平截面向下扩大的基础15
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第4节 地基承载力
地基承载力是指地基土单位面积上承 受荷载的能力,以kN/m2或kPa计。在建 筑工程中,必须使建筑物基础底面压力不 超过规定的地基承载力,以保证地基土不 致破坏,即丧失稳定性。同时也要使建筑 物不会产生建筑物不容许的沉降和沉降差, 以满足建筑物的使用要求。
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地基承载力可按三种不同的设计原则获得: 安全系数设计原则、容许承载力设计原则和概 率极限状态设计原则。 pu p (1)安全系数设计原则: K (2)容许承载力设计原则: p [ p] (3)概率极限状态设计原则: 概率极限状态 地基承载力特征值为基础发挥正常使用功 能时允许采用的设计值。
据原有建筑物荷载大小、基础型式和土质
情况而定。
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五、水文地质条件(图11) w h 开挖深度 h0 0 k 六、地基土冻胀和融陷的影响
季节性冻土的设计冻深 zd z0 zs zw ze 当建筑物允许一定冻深
d min zd hmax
如上述要求不能满足时,应采取分段施工, 设临时加固支撑,打板桩,地下连续墙等施 工措施,或加固原有建筑物的地基。
g( x1 , x2 , xn ) 0
当有作用效应和结构抗力时
R S 0
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三、地基基础设计基本规定
为了保证建筑物的安全与正常使用,根
据建筑物的安全等级和长期荷载作用下地基
变形对上部结构的影响程度,地基基础设计 和计算应该满足下述三项基本原则: (1)防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性 方面,应具有足够的安全度。
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二、独立基础(图4)
独立基础是配置于整个结构物之下的
无筋或配筋的单个基础。
独立基础是柱式桥墩和房屋建筑常用 的基础形式之一。它的纵横剖面均可砌筑 为台阶式,但柱下独立基础用石或砖砌筑 时,则在柱子与基础之间用混凝土墩连接。
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三、联合基础(图4)
当为了满足地基土的强度要求,必须
扩大基础平面尺寸,而扩大结果与相邻的
m—基础底面以上埋深范围内土的加
权平均重度, 地下水位以下取浮重度;
d—基础埋置深度(m),一般自室外
地面标高算起。
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《路桥地基规范》规定
[ ] [ 0 ] K 1 1 (b 2) K 2 2 ( h 3)
适用范围:基础宽度大于2m或埋置深度大于 3m且h/b≤4。 式中 [ 0 ] —地基容许承载力; b—基础底面的最小边宽(m),当基 宽大于等于10m按10m考虑; 1 —基底下持力层的天然容重; 2 —基底以上土的容重(多层土时用 42 加权平均容重)。