建筑結構課件之地基和基礎

1、建筑結構課件之地基和基礎建筑物的全部荷載均由其下的地層來承擔。受建筑物影響的那一部分地層稱為地基；建筑物向地基傳遞荷載的下部結構稱為基礎。建筑物基 礎地 基地基及基礎的概念地基及基礎的重要性組成地層的土或巖石是自然界產物。建筑物建造在地層上面，所以建筑物場地的工程地質條件是決定地基基礎設計和施工的先決條件。建筑物的地基和基礎是建筑物的根本，它們一旦出現(xiàn)問題，建筑物的安全和正常使用必然受到影響。建筑物的事故，絕大多數都與地基和基礎有關。土的工程性質及分類0固態(tài)半固態(tài)可塑狀態(tài)流動狀態(tài)縮限ws塑限wp液限wlw粘性土地基土（巖）的工程分類(1) 巖石。巖石應為顆粒間牢固聯(lián)結，呈整體或具有節(jié)理裂隙的巖

2、體。作為建筑結構的地基，除應確定巖石的地質名稱外，還應分別按表17-4、表17-5劃分其堅硬程度和完整程度。地基土（巖）的工程分類(2)碎石土。碎石土為粒徑大于2mm的顆粒含量超過全重50%的土。碎石土可按粒組含量和顆粒形狀分為漂石、塊石、卵石、碎石、圓礫和角礫，如表17-6所示。 地基土（巖）的工程分類(3) 砂土。砂土為粒徑大于2mm的顆粒含量不超過全重50%、粒徑大于0.075mm的顆粒超過全重50%的土。砂土可分為礫砂、粗砂、中砂、細砂和粉砂。砂土按表17-8所示分類。 地基土（巖）的工程分類(4) 粉土。粉土為塑性指數Ip10且粒徑大于0.075mm的顆粒含量不超過全重50%的土，它

3、介于砂土與粘性土之間。(5) 粘性土。粘性土是塑性指數 Ip 大于10的土，按表17-2分為粘土、粉質粘土。地基土（巖）的工程分類(6) 人工填土。人工填土是指由于人類活動堆積的土。其物質成分雜亂且均勻性較差，堆積時間也各不相同，故用作地基時應特別慎重。人工填土根據其組成和成因可分為素填土、壓實填土、雜填土、沖填土。素填土為由碎石、砂土、粘性土、粉土等組成的填土；經分層壓實者統(tǒng)稱為壓實填土；雜填土為含有建筑垃圾、工業(yè)廢物、生活垃圾等雜物的填土；沖填土為由水力沖填泥砂形成的填土。(7) 特殊土。特殊土指具有一定分布區(qū)域或工程意義上具有特殊成分、狀態(tài)和結構特征的土。大體可分為軟土、紅粘土、黃土、膨

4、脹土、多年凍土、濕陷性土、鹽漬土等。地基勘察的目的地基勘察的目的在于以各種勘察手段和方法，調查研究和分析評價建筑場地和地基的工程地質條件，為設計和施工提供所需的工程地質資料。 工業(yè)與民用建筑工程的設計分為可行性研究、初步設計和施工圖三個階段。 為了提供各設計階段所需的工程地質資料，勘察工作也相應分為可行性研究勘察、初步勘察和詳細勘察三個階段。地基勘察的三個階段某項目巖土工程勘察報告介紹 土中應力及地基計算包括：自重應力+附加應力附加應力是由于建筑物荷載在土中引起的應力中心受壓基礎偏心受壓基礎地基基礎的設計等級基礎埋置深度確定基礎埋置深度時，必須考慮把基礎設置在變形較小，而強度又比較大的持力層上

5、，以保證地基強度滿足要求，而且不致產生過大的沉降或沉降差。有無地下室、地下管道、設備基礎和地下設施，基礎的形式和構造對基礎埋深影響很大。在抗震設防區(qū)，除巖石地基外，天然地基上的箱形和筏形基礎其埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15；樁箱或樁筏基礎的埋置深度(不計樁長)不宜小于建筑物高度的1/181/20。工程地質和水文條件（1）在滿足地基承載力、穩(wěn)定和變形要求的前提條件下，基礎應該盡量淺埋，基礎頂面低于室外地面不小于0.1m；（2）基礎宜埋置在地下水位以上。新建筑物靠近原有建筑物時，其基礎埋置深度不宜大于原有建筑物基礎。如新基礎埋深大于原有建筑基礎時，為保證相鄰建筑物的安全和正常使用，兩基礎間應

6、保持一定凈距，其數值應視原有建筑荷載大小、基礎形式和土質情況而定。當上述要求不能滿足時，施工時應采取措施，如分段施工、設臨時加固支撐、打板樁、構筑地下連續(xù)墻或加固原有建筑物的地基。需要考慮地基土凍漲和融陷的影響地基承載力計算地基承載力修正系數 JHD減輕地基不均勻沉降損傷的措施一、建筑措施（1）建筑體形立求簡單、高 差不宜過大；（2）控制建筑物的長高比及 合理布置縱橫墻；（3）設置沉降縫；（4）控制建筑物的間距；A90171151206188132 JHD相對沉降曲線（mm）裂縫（1）建筑體形立求簡單、高差不宜過大；縱墻的長高比達7.6的過長建筑物47m3915019419417581相對沉降

7、曲線（mm）裂縫（2）控制建筑物的長高比及合理布置縱橫墻；外縱墻多次轉折，內縱墻中斷的建筑物裂縫（2）控制建筑物的長高比及合理布置縱橫墻；91108116127132438III - I沉降（mm）（4）控制建筑物的間距；減輕地基不均勻沉降損傷的措施結構措施基礎的類型及選用按材料分類磚基礎的剖面呈階梯狀，這個階梯稱為大放腳。大放腳從墊層上開始砌筑，為保證其剛度應為兩皮磚一收。廣泛應用于六層及六層以下的民用房屋磚基礎毛石基礎毛石基礎用強度較高又未風化的毛石砌筑。毛石是指未經加工整理的石料，毛石基礎的寬度和每階臺階高度不宜小于400mm；為保證鎖結力，每一階梯宜用兩排或三排塊石砌筑且每個臺階外伸寬

8、度不宜大于200mm?；A應豎砌、錯縫、縫內砂漿飽滿。應用于石料取材容易、價格便宜的地區(qū)混凝土、毛石混凝土基礎以上五種類型基礎有個共同的弱點，就是沒有配置鋼筋，其組成材料的抗拉、抗彎強度都較低。如果懸臂過長，則易產生彎曲裂縫。需限制臺階寬高比以保證基礎的強度安全。這類基礎統(tǒng)稱剛性基礎，又稱無筋擴展基礎。淺基礎 單獨基礎墻下條形基礎柱下條形基礎筏形基礎箱形基礎基礎按構造分類深基礎樁基礎 按埋置深度分柱下單獨基礎、墻下條形基礎柱下單獨基礎、墻下條形基礎柱下單獨基礎柱下十字交叉條形基礎條形基礎筏形基礎箱形基礎深基礎柱下鋼筋混凝土獨立基礎設計軸心荷載作用下的基礎偏心荷載作用下的基礎偏心荷載作用下的基礎

9、例17.3:在某粘性持力層上欲建一鋼筋混凝土柱基礎。柱截面為300mm400mm，作用在基礎頂面處的相應于荷載效應標準組合上部結構傳來的軸心荷載為800kN，彎矩值為100kNm，水平荷載13kN，粘性土，重度 ，孔隙比e=0.7，液性指數IL=0.78，地基承載力特征值fak=230kPa，試計算基礎底面尺寸。 解 (1) 修正后的地基土承載力特征值。查表17-11得：b=0.3，d=1.6，先假設b3m，故只對基礎埋置深度修正。(2) 先按軸心受壓估算基礎底面積 計算基礎和回填土重時的埋深 地基承載力修正系數(3) 考慮偏心，將基礎底面增大10% 取矩形基礎底板長短邊之比：l/b=1.5

10、取 b=1.7m3m ,不需再進行基礎寬度修正。 l=1.5b=2.55m取 l=2.6m基底最大最小土壓力：故基礎底面尺寸取b=1.7m，l=2.6m符合設計要求。(4) 驗算持力層地基土承載力 基礎和回填土重：樁基礎設計上部結構承臺軟弱土層堅實土層樁軟弱土層中密土層巖層，密實砂類或碎石類土層QQ摩擦樁端承樁圖17.19 沉管灌注樁施工流程圖說明：(a) 打樁機就位；(b) 沉管；(c) 澆灌混凝土；(d) 邊拔管邊震動；(e) 安放鋼筋籠，繼續(xù)澆灌混凝土；(f) 成型圖17.20 人工挖孔樁護壁圖17.22 爆擴樁圖17.21 人工挖孔樁大頭樁基礎施工圖17.23 樁位布置圖樁位平面布置圖

11、樁位平面布置圖基礎平面布置及梁配筋圖墻下條形基礎設計中心受壓基礎確定墻體荷載和樓面荷載1、樓面恒荷載： (1)板厚100mm，自重標準值2.50kN/m2； (2)面層厚50mm，自重標準值1.00kN/m2； (3)底粉或吊頂，標準值0.5kN/m2； 總計：板厚100mm 時, 恒載標準值4.0kN/m2。2、屋面恒荷載：屋面為不上人屋面 (1) 防水層，標準值0.5kg/m2； (2) 保溫層，標準值1.0kN/m2； (3) 找平隔氣層，標準值0.5kN/m2； (4) 120mm厚屋面板，標準值3.0kN/m2； 總計：板厚120mm 時, 恒載標準值5kN/m2。外墻恒荷載： 墻厚190mm, q=3.1kN/m2，層高3.6m； hq=3.63.1=11.20kN/m，恒荷載設計值11.2kN/m。外墻恒荷載標準值11.2kN/m，共4層，墻寬3.6m，故II截面的NII外=11.23.640.85=137.1kN。（0.85為開洞折減系數）樓面荷載標準值（4.0+2.0）=6.0kN/m