2章剛性基礎(chǔ)與擴展基礎(chǔ)習題.課件

1、基礎(chǔ)方案的選擇深基礎(chǔ) 條形基礎(chǔ) 交叉條形基礎(chǔ) 筏板基礎(chǔ) 箱形基礎(chǔ) 獨立基礎(chǔ) 獨立基礎(chǔ) 條形基礎(chǔ) 交叉條形基礎(chǔ) 筏板基礎(chǔ) 箱形基礎(chǔ) 深基礎(chǔ)基礎(chǔ)方案的選擇了解：剛性基礎(chǔ)、擴展基礎(chǔ)的特點和適用 范圍，地基承載力的確定方法及要求，擴展基礎(chǔ)的破壞形式，地基變形特征及減少不均勻沉降的措施（建筑、結(jié)構(gòu)及施工措施）。熟悉：剛性基礎(chǔ)類型、特點（磚、混凝土基礎(chǔ)構(gòu)造要求），擴展基礎(chǔ)構(gòu)造、基礎(chǔ)埋深原則和考慮條件，地基基礎(chǔ)的承載力、變形驗算和穩(wěn)定性驗算。掌握：規(guī)范推薦的承載力計算公式，承載力特征值修正條件和公式，剛性基礎(chǔ)設(shè)計，擴展基礎(chǔ)設(shè)計（抗沖切驗算）第2章 剛性基礎(chǔ)與擴展基礎(chǔ)(復習)習題1：某擬建7層建筑上部結(jié)構(gòu)為框

2、架，柱的平面位置及柱荷載如圖所示。該建筑場地的地質(zhì)條件可 簡單表述為：表層為1.5m厚的填土層，其下為深厚的承載力特征值fak=160kPa的土層，試根據(jù)以上條件合理選用該建筑的基礎(chǔ)型式。（答案）如地基承載力改變?yōu)閒ak=110kPa，此時選用何種基礎(chǔ)型式合適？（答案）如地基承載力改變?yōu)閒ak=80kPa，此時選用何種基礎(chǔ)型式合適？（答案）例題1：柱的平面位置及柱荷載分布圖承載力特征值fak=160kPa由題意，基礎(chǔ)埋深宜選為D=1.5m，根據(jù)淺基礎(chǔ)設(shè)計理論大致確定底面尺寸。基礎(chǔ)面積A=F / (fa-D)，其中fa 為修正后地基承載力設(shè)計值，基礎(chǔ)選型時可初步估算fa （1.01.1） fak

3、 180kPa。計算基礎(chǔ)的底面積如下表：柱荷載(kN)1000900800700600基礎(chǔ)底面積計算值（m2)6.676.005.334.673.33底面尺寸(mm)2.62.62.52.52.32.32.22.21.91.9 本工程場地地質(zhì)條件較好，柱荷載相對較小，柱間距相對較大，結(jié)合前述方案選擇的次序，可初步選為柱下獨立基礎(chǔ)。承載力特征值fak=110kPa 由于土層相對較弱，從上表可以看出柱間距相對較小，基礎(chǔ)會出現(xiàn)重疊情況，此時應(yīng)修改設(shè)計，改選為柱下條基。根據(jù)所給的柱平面位置圖，可設(shè)計成三個條基，由于兩邊對稱，選用基底寬度相同，設(shè)為b1，中間為b2，則：柱荷載(kN)1000900800

4、700600基礎(chǔ)底面積計算值（m2)11.1110.008.897.785.56底面尺寸(mm)3.43.43.23.23.03.02.82.82.42.4 如仍選用柱下獨立基礎(chǔ)，則設(shè)計的基礎(chǔ)底面積如下表： （圖）（接上頁） b1Fk / (f -D)= (500+700+800)2/30/(120-201.5)=1.48m b2Fk / (f -D)= (700+900+1000)2/30/(120-201.5)=1.93m 由此兩邊的基礎(chǔ)寬度設(shè)計為1.5m；中間的基礎(chǔ)寬度設(shè)計為2.0m。承載力特征值fak=80kPa 由上面計算可知：本例土層更軟弱，故基礎(chǔ)底面積設(shè)計值必定更大，沉降及差異沉

5、降也會更大。由于場地尺寸限制和基礎(chǔ)受力不合理等，增加條基的長度往往是不可能和不恰當?shù)模绻麊渭冊黾踊A(chǔ)寬度，勢必會造成條基間距過小，因此選擇條基是不合理的。因此選擇交叉條形基礎(chǔ)是比較合適的。習題2下圖為承受中心荷載的柱下擴展基礎(chǔ),地基持力層為粉土,試根據(jù)土的抗剪強度指標確定地基承載力特征值fa。地下水 解： 基礎(chǔ)在軸心荷載作用下，滿足偏心距e0.033b要求，可以用規(guī)范推薦 的P1/4公式計算。 地基持力層為粉土，基礎(chǔ)埋深d=1.5m， 基礎(chǔ)寬度b=1.5m, 粉土的 ck=1.0kPa，k22 。 地下水位以下土的有效重度: = sat- w=18.1-9.8=8.3kN/m3基礎(chǔ)底面以上

6、土的加權(quán)平均重度m: m =(17.81.0+ 8.30.5)/1.5 =14.6kN /m3由k22，查承載力系數(shù)表得Mb=0.61, Md=3.44, Mc=6.04.fa=Mbb+Md md +Mcck = 0.618.31.5+3.4414.61.5+6.041 =89 kPa由此根據(jù)土得抗剪強度指標得到地基承載力特征值為89 kPa習題3：圖中粉質(zhì)粘土層為持力層，其下為淤泥質(zhì)土層，經(jīng)查表法確定其承載力特征值為84KPa，根據(jù)圖中的各項資料驗算下臥層的承載力是否滿足要求。Fv=835kNFH=14kNM=57.7kN.m=0.952=0.977解：計算下臥層修正后的承載力特征值 fa由

7、于b2m0.50, 查表得地基壓力擴散角=23, tan=0.424基底處的平均壓力pk和土的自重應(yīng)力pcpz +pcz =70+34=104 kPa 0.5m,首先需對承載力特征值進行深度修正。 粉土的粘粒含量為20%，查表得d1.5，m= 1 fa = fak+ d m（d-0.5） =180 + 1.517.4（1.3-0.5） =200.9 kPa 按軸心荷載初步估算條形基礎(chǔ)寬度b1 取條形基礎(chǔ)單位長度b1考慮到偏心荷載作用，將基礎(chǔ)寬度增加到1.25倍 基礎(chǔ)寬度下于3m，不需對地基承載力進行修正 計算基底邊緣壓力 單位長基礎(chǔ)及上覆土重GkGdb=201.31.89549.27（KN）上

8、部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)底部的荷載標準值Fk=250 （KN）單位長基底所受力矩Mk=50 （KN.m）單位長基底抵抗矩Wb2/6=1.8951.895/60.599（m3）偏心距eMk/(Fk+Gk)=50/(250+49.27)=0.167b/6則對于單位長基礎(chǔ)，基底邊緣的壓力(KPa)驗算基底壓力 Pk (Fk+Gk) /A=157.93fa=200.9(KPa) Pkmax 241.461.2 fa=241.1(KPa) 基礎(chǔ)寬度不滿足要求，將寬度增加到b1.26b11.910（m），經(jīng)重新驗算滿足地基承載力要求，取b1.910（m） 選擇基礎(chǔ)材料，確定基礎(chǔ)高度， 選用磚基礎(chǔ)，寬高比1：1.50

9、 基礎(chǔ)高度需滿足d1300H0+100，由此得 1155H01200采用“二一間隔收”基礎(chǔ)，基礎(chǔ)臺階數(shù)nn（b-b0）/2/60=12.92，則n13n12076061200（mm），確定H01200（mm）所以最終確定條形基礎(chǔ)寬度為1910mm，高度為1200mm，采用“二一間隔收”磚基礎(chǔ)，臺階數(shù)為13階。確定基礎(chǔ)埋 深求 得持力層承載力選 擇基礎(chǔ)底面尺寸驗算持力層承載力是否滿足pkfa驗算軟弱下臥層驗算地基變形調(diào)整基礎(chǔ)尺寸結(jié)束否是否否是是基礎(chǔ)設(shè)計步驟習題5：某框架結(jié)構(gòu)柱截面600400mm?；A(chǔ)受到豎向荷載標準值900KN，力矩標準值240KN.m，永久荷載效應(yīng)控制?；A(chǔ)埋深1.2m，基礎(chǔ)

10、采用單獨擴展基礎(chǔ)，混凝土的強度等級為C20,抗拉強度設(shè)計值為1.1N/mm2. 地基土為均勻的粉質(zhì)粘土，重度為18.5KN/m3，承載力特征值fak=200Kpa，孔隙比e為0.781，液性指數(shù)IL為0.333。 試確定該基礎(chǔ)的底面尺寸。若選基礎(chǔ)高度800mm，設(shè)2階臺階，每階高度400mm，保護層厚度為50mm，問該基礎(chǔ)是否會發(fā)生沖切破壞？900KN240KN.m0.60.4m0.05m1.2m0.8mb/2b解基礎(chǔ)埋深已知，初步確定持力層承載力特征值 首先需對承載力特征值進行深度修正，據(jù)勘察資料，粉質(zhì)粘土的孔隙比為0.781和液性指數(shù)為0.333，查表得 d1.6， b0.3，由于土質(zhì)均勻

11、則 m= 1 fa = fak+ d m（d-0.5） =200 + 1.618.5（1.2-0.5） =220.7（ kPa） 確定基礎(chǔ)底面尺寸 按軸心荷載初步估算基礎(chǔ)底面積A1 考慮到偏心荷載作用，將基礎(chǔ)寬度增加到1.3倍 取A為6.0m2 ，選b/l1.5，則b=3.0m，l2.0m，因基礎(chǔ)寬度下于3m，不需對地基承載力進行寬度修正。 計算基底邊緣壓力 基礎(chǔ)及上覆土重GkGdb=201.26.0144（KN）上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)底部的荷載標準值Fk=900 （KN）基底所受力矩Mk=240 （KN.m）基底抵抗矩Wbl2/6=29/63（m3）偏心距eMk/(Fk+Gk)=240/(900+

12、144)=0.230l/6則基底邊緣的壓力為(KPa)驗算基底壓力 Pk (Fk+Gk) /A=174fa=220.7(KPa) Pkmax 2541.2 fa=264.8(KPa) 基礎(chǔ)驗算滿足要求，尺寸選擇合理?；A(chǔ)沖切破壞驗算 基礎(chǔ)高度為800mm，保護層厚度為50mm 矩形基礎(chǔ)的抗沖切驗算公式為 Fl0.7hpftamh0 am=(at+ab)/2 Fl=pjAl 本基礎(chǔ)設(shè)計中，沖切應(yīng)發(fā)生在最大反力一側(cè)。首先進行柱與基礎(chǔ)交結(jié)處沖切驗算：則at400mm, h0800-50=750（mm）因at+2h0400+27501900l=2000(mm),則沖切破壞錐體的底面落在基礎(chǔ)底面以內(nèi)。a

13、b（at+2h0）1900（mm）；Al（b/2-bt/2-h0）l（l/2-ab/2）2897500（mm2）基礎(chǔ)截面高度h800mm，則取hp=1.0采用C20混凝土，其抗拉強度設(shè)計值ft1.1N/mm2。0.7hpfth0am=664125(N)偏心荷載作用下，由永久荷載效應(yīng)的基本組合時Pjmax1.35（pkmaxGk/A）1.35230=310.5（KPa）Fl=PjmaxAl=278673.75(N)由此Fl0.7hpfth0am（在臺階變階處的基礎(chǔ)抗沖切驗算由同學在下面完成）ath0lb450ABCDFEabatbt900KN240KN.m600400mm50mm1.2mh45沖

14、切面沖切破壞錐體ath0lb45ABCD0FEabatbt基礎(chǔ)構(gòu)造設(shè)計：底面尺寸、高度、臺階階數(shù)、臺階高度、長、短邊方向上臺階寬度承載力驗算： pkfa，pkmax 1.2fa，抵抗矩w計算公式承載力特征值修正：修正條件（錯誤：估算取b3m，fa1.1 fk ?）磚基礎(chǔ)、混凝土基礎(chǔ)構(gòu)造設(shè)計方法不同。軟弱下臥層驗算：區(qū)分pc、pcz、pz（錯誤：pkpcz），熟悉公式p42；軟弱下臥層承載力特征值也要進行修正；修正公式中rm計算取加權(quán)值。偏心荷載作用下，單獨基礎(chǔ)底面宜為矩形，短邊與彎矩方向垂直，長邊與之平行。細節(jié)：看清題目，寫明計算步驟，公式不能直接給出結(jié)果，注意單位 作業(yè)問題作 業(yè) 一 某廠房

15、柱截面為600mm400mm?；A(chǔ)受豎向荷載Fk=800KN,水平荷載Qk=160KN。地基土層剖面如圖所示，基礎(chǔ)材料選用C15混凝土，試設(shè)計該柱下剛性基礎(chǔ),并驗算軟弱下臥層地基承載力。設(shè)計地面-2.00m雜填土，17.6kN/cm3粉質(zhì)粘土， 19.2kN/cm3，fak212KPaE=0.78,IL=0.45,ES1=9.6MPa00-3.50m淤泥質(zhì)粘土， 16.5kN/cm3，fak80KPaES2=3.2MPa解： (1) 確定基礎(chǔ)埋深，進行地基承載力特征值修正 由于上層為填土層，不適宜作持力層，選填土層下的粉質(zhì)粘土層作為持力層，初步確定基礎(chǔ)埋深2m。 暫不考慮基礎(chǔ)寬度的影響，對持力

16、層的承載力特征值進行深度修正。由e0.78，IL0.45，查表得d1.6，b=0.3 fa = fak+ d m(d-0.5) = 212+1.617.6（2.0-0.5） = 254.24KPa (2) 按中心荷載初步估計基底面積A1 A1FK/(fa-Gd)=800/(254.24-202)3.73m2 (3)考慮偏心荷載作用，將基礎(chǔ)面積擴大到1.3倍 A=1.33.734.85 取基底邊b/l1.5，b為偏心邊長，則b2.7m，l1.8m。 (4)驗算基底壓力 基礎(chǔ)及上覆土重GkGdbl=2024.86194.4KN 上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)底部的荷載標準值Fk=800KN 基底平均壓力 Pk=

17、(Fk+Gk)/A=(800+194.4)/4.86=204.6fa 基底所受力矩Mk=1602320 KN.m 基底抵抗矩Wlb2/6=1.82.72/62.187m3 偏心距eMk/(Fk+Gk)=320/(800+194.4)=0.321.2fa= 305KPa，不滿足地基承載力要求。 (5)調(diào)整尺寸再驗算：取b=3.0m，l2.0m Fk+Gk=800+20261040KN 則基底平均壓力Pk為173.3KPafa Pkmax=(Fk+Gk)/A+Mk/w =1040/6+320/3 2801.2fa 基底平均壓力和最大壓力滿足持力層承載力要求。 （6）確定基礎(chǔ)高度和構(gòu)造尺寸 基礎(chǔ)采用C10混凝土，臺階寬高比為1：1.0 基礎(chǔ)高度H（b-b0)/2tan=(3-0.6)/2=1.2m， H (l-l0)/2tan=(2-0.4)/2=0.8m 同時基礎(chǔ)高度還需滿足Hd-0.1=2-0.1=1.9m。 取基礎(chǔ)高度H為1.2m，據(jù)素混凝土基礎(chǔ)構(gòu)造要求 設(shè)3個臺階，每個臺階高度為0.4m， b邊方向上臺階寬度為（b-b0)/（23）0.4m， l 邊方向上臺階寬度為(l-l0)/(23)=0.267mb0(或l0) b (或l)（7）驗算軟弱下臥層地基承載力 基底處土的自重壓力 pc = 17.6235.2 KPa 作用在下臥層頂面處的自重壓力 pcz = 3