淺基礎(chǔ)設(shè)計課件

1、第九章 淺基礎(chǔ)設(shè)計福建工程學(xué)院土木系巖土教研室1第九章 淺基礎(chǔ)設(shè)計福建工程學(xué)院土木系1主要內(nèi)容9.1 淺基礎(chǔ)的類型9.2 基礎(chǔ)埋置深度的選擇9.3 地基承載力特征值9.4 基礎(chǔ)底面尺寸的確定9.5 地基變形驗算9.6 常規(guī)淺基礎(chǔ)設(shè)計9.7 減輕不均勻沉降損害的措施2主要內(nèi)容9.1 淺基礎(chǔ)的類型29.1 淺基礎(chǔ)的類型概述 天然地基：若基礎(chǔ)直接建在未經(jīng)處理的天然地基上，這種地基為天然地基； 人工地基：若天然地基軟弱不滿足使用要求，需要進 行人工處理后再建造基礎(chǔ)，這種地基為人工地基； 淺基礎(chǔ)：埋置深度不超過5m的基礎(chǔ)； 深基礎(chǔ)：埋置深度超過5m或大于基礎(chǔ)寬度的基礎(chǔ)。39.1 淺基礎(chǔ)的類型概述344按

2、基礎(chǔ)剛度分類剛性基礎(chǔ)柔性基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ)獨立基礎(chǔ)筏板基礎(chǔ)殼體基礎(chǔ)按基礎(chǔ)構(gòu)造分類淺基礎(chǔ)的類型5按基礎(chǔ)剛度分類剛性基礎(chǔ)柔性基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ)獨立基礎(chǔ)筏板基一、按基礎(chǔ)剛度分類1. 剛性基礎(chǔ) 砌筑材料：磚、三合土、灰土、混凝土、毛石、毛石混凝土 受力特點：抗壓性能好，抗拉、抗剪性能不高，無撓曲變形 結(jié)構(gòu)特點 優(yōu)點：穩(wěn)定性好，施工簡便，能承受較大的荷載 缺點：自重大，用料多構(gòu)造要求：滿足 剛性角 的要求剛性角剛性基礎(chǔ)多用于地基承載力較好、壓縮性較小的中小形民用建筑。6一、按基礎(chǔ)剛度分類1. 剛性基礎(chǔ) 砌筑材料：磚、三合土、灰土77剛性角要求：8剛性角要求：8一、按基礎(chǔ)剛度分類2. 柔性基礎(chǔ)（鋼筋混

3、凝土基礎(chǔ)） 1）指用抗拉、抗壓、抗彎、抗剪均較好的鋼筋混凝土材料做基礎(chǔ)（不受剛性角的限制）。 2）用于地基承載力較差、上部荷載較大、設(shè)有地下室且基礎(chǔ)埋深較大的建筑 。 9一、按基礎(chǔ)剛度分類2. 柔性基礎(chǔ)（鋼筋混凝土基礎(chǔ)） 二、按基礎(chǔ)構(gòu)造分類（一）獨立基礎(chǔ)柱下獨立基礎(chǔ)墻下獨立基礎(chǔ)10二、按基礎(chǔ)構(gòu)造分類（一）獨立基礎(chǔ)柱下獨立基礎(chǔ)墻下獨立基礎(chǔ)10（二）條形基礎(chǔ)長度遠大于寬度的基礎(chǔ)墻下條形基礎(chǔ)柱下條形基礎(chǔ)十字交叉砼基礎(chǔ)11（二）條形基礎(chǔ)長度遠大于寬度的基礎(chǔ)墻下條形基礎(chǔ)柱下條形基（三）筏板基礎(chǔ)12（三）筏板基礎(chǔ)12（四）箱形基礎(chǔ)目前在高層建筑中多采用箱形基礎(chǔ)13（四）箱形基礎(chǔ)目前在高層建筑中多采用箱形基

4、礎(chǔ)13（五）殼體基礎(chǔ)適用于水塔、煙囪、料倉和中小型高爐等高聳的構(gòu)筑物的基礎(chǔ)。14（五）殼體基礎(chǔ)適用于水塔、煙囪、料倉和中小型高爐等高聳的構(gòu)筑9.2 基礎(chǔ)埋置深度的選擇 2、基礎(chǔ)埋深選擇的意義 3、基礎(chǔ)埋深選擇的原則一、概念 1、基礎(chǔ)埋置深度：指基礎(chǔ)底面至設(shè)計地面的垂直距離。159.2 基礎(chǔ)埋置深度的選擇 2、基礎(chǔ)埋深選擇的意二、影響基礎(chǔ)埋置深度的因素1 建筑物的用途、結(jié)構(gòu)形式和荷載的性質(zhì)2工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件相鄰建筑物的基礎(chǔ)埋深地基凍融條件16二、影響基礎(chǔ)埋置深度的因素1 建筑物的用途、結(jié)構(gòu)形式和荷載工程地質(zhì)條件與基礎(chǔ)埋深的關(guān)系：基底不可以落在新近填土層上，應(yīng)落在淺層地耐力較高的土層上。

5、基礎(chǔ)埋深d500；基礎(chǔ)離地表100基底盡量在地下水位之上17工程地質(zhì)條件與基礎(chǔ)埋深的關(guān)系：基底不可以落在新近填土層上，應(yīng)水文地質(zhì)條件與基礎(chǔ)埋深的關(guān)系對埋藏有承壓含水層的地基確定基礎(chǔ)埋深時，應(yīng)進行突涌或流砂驗算18水文地質(zhì)條件與基礎(chǔ)埋深的關(guān)系對埋藏有承壓含水層的地基確定基礎(chǔ)相鄰建筑物間的基礎(chǔ)埋深新建建筑物的基礎(chǔ)埋深不宜大于原有建筑物基礎(chǔ)當(dāng)埋深大于原有建筑物基礎(chǔ)時，兩基礎(chǔ)間應(yīng)保持一定凈距19相鄰建筑物間的基礎(chǔ)埋深新建建筑物的基礎(chǔ)埋深不宜大于原有建筑地基土凍脹和融陷對基礎(chǔ)埋深的影響土體凍脹，基礎(chǔ)被上抬；土層融解，土體軟化，強度降低，地基融陷。20地基土凍脹和融陷對基礎(chǔ)埋深的影響土體凍脹，基礎(chǔ)被上抬；

6、20地基承載力特征值：地基土不產(chǎn)生剪切破壞的 單位面積的承載能力確定地基承載力特征值的方法9.3 地基承載力特征值a、根據(jù)地基土的強度理論確定b、根據(jù)靜載荷試驗或其它原位試驗確定c、根據(jù)當(dāng)?shù)毓こ虒嵺`經(jīng)驗確定21地基承載力特征值：地基土不產(chǎn)生剪切破壞的 9.3 地基一、按地基土的強度理論確定地基承載力當(dāng)偏心距e0.033b時22一、按地基土的強度理論確定地基承載力當(dāng)偏心距e0.033b二、按現(xiàn)場載荷試驗結(jié)果確定地基承載力23二、按現(xiàn)場載荷試驗結(jié)果確定地基承載力230sppcrpuabc承載力特征值的確定方法： 1.當(dāng)p-s曲線上有比例界限pcr時，取該比例界限所對應(yīng)的荷載值； 2.當(dāng)極限荷載pu

7、小于對應(yīng)比例界限的荷載值的2倍時，取極限荷載值的一半； 3.當(dāng)不能按上述二點確定時，曲線為緩變型，如加載板面積為0.250.50m2，可取s/b=0.010.015所對應(yīng)的荷載，但其值不應(yīng)大于最大加載量的一半。pup0.020.02bps240sppcrpuabc承載力特征值的確定方法：pup0.021承載力特征值fak（b3m,d0.5m) 當(dāng)根據(jù)室內(nèi)物理、力學(xué)指標(biāo)平均值確定地基承載力特征值時，應(yīng)查相應(yīng)的表格所得的承載力基本值f乘以回歸修正系數(shù)，作為承載力特征值。三、按提供的承載力表格確定251承載力特征值fak（b3m,d0.5m)三、按提供的三、按提供的承載力表格確定2修正后的承載力特征

8、值fa（b3m,d0.5m)式中 fa修正后的地基承載力特征值； fak地基承載力特征值； b、d基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)； 基礎(chǔ)底面以下土的重度； m基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取浮重度； d基礎(chǔ)埋置深度（m），一般自室外地面標(biāo)高算起。 b基礎(chǔ)底面寬度（m），當(dāng)b3m按3m考慮，6m按6m考慮；26三、按提供的承載力表格確定2修正后的承載力特征值fa（b例題一條形基礎(chǔ)，寬度為3.5m，埋深1.5m，地基持力層為粘土，基底以下土的重度=19.8kNm-3，e和IL的試驗平均值為：e=0.605，IL=0.298，回歸修正系數(shù)f =0.9369；基底以上土的重度0=20.

9、2kNm-3，試確定修正后的地基承載力特征值。27例題一條形基礎(chǔ)，寬度為3.5m，埋深1.5m，地基持力層為粘解：（1）查表求得地基承載力基本值（2） 求地基承載力特征值（3） 求修正后的地基承載力特征值28解：（1）查表求得地基承載力基本值（2） 求地基承載力特征值9.4 基礎(chǔ)底面尺寸的確定 天然地基上淺基礎(chǔ)的設(shè)計，包括下述各項內(nèi)容： 1.選擇基礎(chǔ)的材料、類型和平面布置； 2.選擇地基持力層和基礎(chǔ)的埋置深度； 3.確定地基承載力； 4.確定基礎(chǔ)尺寸； 5.進行地基變形與穩(wěn)定性驗算； 6.進行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計； 7.繪制基礎(chǔ)施工圖，提出施工說明。 299.4 基礎(chǔ)底面尺寸的確定 天然地基上淺基一、

10、按地基持力層的承載力計算基底尺寸軸心荷載作用下的基礎(chǔ)kGkPk（矩形基礎(chǔ)）（條形基礎(chǔ)）G基礎(chǔ)及基礎(chǔ)上填土的平均重度，一般取20kN/m3計算，在地下水下取10kN/m3計算。對于條形基礎(chǔ)，取l=1m30一、按地基持力層的承載力計算基底尺寸軸心荷載作用下的基礎(chǔ)2偏心荷載作用下的基礎(chǔ)kGkPkmaxMkVkPkmin其中：312偏心荷載作用下的基礎(chǔ)kGkPkmaxMkVkPkmin試驗步驟（1）先按軸心荷載作用公式計算基礎(chǔ)底面積A0（2）考慮偏心影響，加大A0，A=（1.11.4）A0。對于矩形基礎(chǔ)，一般l/b=1.22.0（3）驗算pkmaxeaFk+Gk3abpkmax如果不滿足要求，可調(diào)整基

11、底尺寸再驗算，直到滿足要求。32試驗步驟（1）先按軸心荷載作用公式計算基礎(chǔ)底面積A0eaFk二、軟弱下臥層的驗算軟弱下臥層頂面處的附加應(yīng)力值軟弱下臥層頂面處的自重應(yīng)力值地基承載力特征值33二、軟弱下臥層的驗算軟弱下臥層頂面處的附加應(yīng)力值軟弱下臥層頂3434矩形基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)35矩形基礎(chǔ)條形基礎(chǔ)35例題【9-5】柱基礎(chǔ)荷載設(shè)計值Fk=1200kN，Mk=140kNm；若基礎(chǔ)底面尺寸bl=2.8m3.6m。第一層為雜填土：=16.5kN/m3；第二層土為粉質(zhì)粘土： sat=19kN/m3， e=0.8，IL=0.82，fak=136kPa，Es1=7.5MPa；第三層土為淤泥質(zhì)粉土： fak=85k

12、Pa，Es2=2.5MPa。試驗算基底面積是否滿足地基承載力要求。kMk雜填土粉質(zhì)粘土淤泥質(zhì)粉土1.2m 2.0m 5.0m3.6m36例題【9-5】柱基礎(chǔ)荷載設(shè)計值Fk=1200kN，Mk=14解：（1）持力層承載力驗算修正后的持力層承載力特征值基礎(chǔ)及回填土重（0.8m在地下水中）埋深范圍內(nèi)土的加權(quán)平均重度37解：（1）持力層承載力驗算修正后的持力層承載力特征值基礎(chǔ)及回持力層承載力驗算偏心距持力層承載力驗算故持力層滿足承載力要求38持力層承載力驗算偏心距持力層承載力驗算故持力層滿足承載力要求（2）軟弱下臥層承載力驗算軟弱下臥層頂面處自重應(yīng)力軟弱下臥層頂面以上土的加權(quán)平均重度39（2）軟弱下臥

13、層承載力驗算軟弱下臥層頂面處自重應(yīng)力軟弱下臥層軟弱下臥層承載力驗算軟弱下臥層頂面處的附加壓力驗算故軟弱下臥層滿足承載力要求40軟弱下臥層承載力驗算軟弱下臥層頂面處的附加壓力驗算故軟弱下臥9.5 地基變形驗算在地基設(shè)計時，一般針對各類建筑物的結(jié)構(gòu)特點、整體剛度和使用要求的不同，計算地基變形的某一特征值s，驗算其是否不超過相應(yīng)的允許值s: ss419.5 地基變形驗算在地基設(shè)計時，一般針對各類建筑物的結(jié)4242地基的特征變形沉降量：獨立基礎(chǔ)或剛性特別大的基礎(chǔ)中心的沉降值沉降差：相鄰柱基中點的沉降量之差傾斜：基礎(chǔ)傾斜方向兩端點的沉降差與其距離的比值局部傾斜：砌體承重結(jié)構(gòu)沿縱向610m內(nèi)基礎(chǔ)兩點的沉降

14、差與其距離的比值。43地基的特征變形43一般淺基礎(chǔ)的建筑物在施工期間完成的沉降量對于砂土，認為其最終沉降量已基本完成對于低壓縮粘性土，認為已完成50%80%對于中壓縮粘性土，認為已完成20%50%對于高壓縮粘性土，認為已完成5%20%在軟土地基，埋深5m左右的高層建筑物箱型基礎(chǔ)在結(jié)構(gòu)竣工時已完成最終沉降量的60%70%44一般淺基礎(chǔ)的建筑物在施工期間完成的沉降量449.6 常規(guī)淺基礎(chǔ)設(shè)計 剛性基礎(chǔ)設(shè)計 墻下鋼筋混凝土基礎(chǔ)設(shè)計 柱下獨立基礎(chǔ)459.6 常規(guī)淺基礎(chǔ)設(shè)計 剛性基礎(chǔ)設(shè)計45一、剛性基礎(chǔ)的設(shè)計計算步驟1初步選定基礎(chǔ)高度H 混凝土的基礎(chǔ)：H不宜小于200mm； 石灰三合土基礎(chǔ)、灰土基礎(chǔ)：H

15、應(yīng)為150mm的倍數(shù) 磚基礎(chǔ)：H應(yīng)符合磚的模數(shù)2基礎(chǔ)寬度b的確定 H b b046一、剛性基礎(chǔ)的設(shè)計計算步驟1初步選定基礎(chǔ)高度H H b b二、墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)的底厚度和配筋計算中心荷載作用Pj a b(b-a)hh0 彎矩剪力最大pj為地基凈反力47二、墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)的底厚度為防止基礎(chǔ)底板發(fā)生沖切、彎曲破壞，基礎(chǔ)底板應(yīng)有足夠的厚度和配筋Pj a b(b-a)hh0 基礎(chǔ)底板厚度：基礎(chǔ)底板配筋：混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值每米長基礎(chǔ)底板受力鋼筋截面積鋼筋抗拉強度設(shè)計值48為防止基礎(chǔ)底板發(fā)生沖切、彎曲破壞，基礎(chǔ)底板應(yīng)有足夠的厚度和配二

16、、墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計偏心荷載作用 a b(b-a)hh0PjmaxPjminM 基底凈反力偏心距:基礎(chǔ)邊緣最大最小凈反力:I-I截面處的凈反力:基礎(chǔ)的高度和配筋:按中心荷載作用公式計算;其中計算M和V時將pj改為(pjmax+pjI)/249二、墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計偏心荷載作用 a b(三、柱下獨立基礎(chǔ)（一）柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)高度和配筋計算當(dāng)bbc+2h0當(dāng)bbc+2h0基礎(chǔ)截面的抗沖切驗算與基礎(chǔ)高度的確定50三、柱下獨立基礎(chǔ)（一）柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)高度和配筋計算當(dāng)當(dāng)bbc+2h0當(dāng)bbc+2h0當(dāng)bbc+2h0時當(dāng)bbc+2h051當(dāng)bbc+2h0當(dāng)bbc+2h0當(dāng)bb

17、c+2h0時當(dāng)b基礎(chǔ)底板配筋當(dāng)bbc+2h0當(dāng)bbc+2h0I-I 截面- 截面52基礎(chǔ)底板配筋當(dāng)bbc+2h0當(dāng)bbc+2h0I-I （二）偏心荷載作用基礎(chǔ)底板厚度偏心受壓基礎(chǔ)底板厚度計算方法與中心受壓相同僅需將pj用pjmax代替即可53（二）偏心荷載作用基礎(chǔ)底板厚度偏心受壓基礎(chǔ)底板厚度計算方基礎(chǔ)底板配筋偏心受壓基礎(chǔ)底板配筋計算方法與中心受壓相同僅需將pj換成偏心受壓時柱邊處基底設(shè)計反力pj(或pj)與pjmax的平均值即可，即：或54基礎(chǔ)底板配筋偏心受壓基礎(chǔ)底板配筋計算方法與中心受壓相同例題【9-8】一業(yè)廠房柱截面350mm400mm，作用在柱底的荷載為：Fk=700kN，Mk=80kN

18、m，Vk=15kN；土層為粘性土：=17.5kN/m3， e=0.7，IL=0.78，fak=226kPa，其它參數(shù)如圖，試設(shè)計該墻柱下單獨基礎(chǔ)。材料選用C20，I級鋼筋。kMk粘性土1.3m0.6mVk55例題【9-8】一業(yè)廠房柱截面350mm400mm，作用在柱解： 查得C20混凝土，ft=1.1N/mm2, fc=10N/mm2 I 級鋼筋， fy=210N/mm2 已知ac=400m，bc=350mm，b=1.6m，l=2.5m。 初步選擇基礎(chǔ)高度h=600mm。 基礎(chǔ)最大和最小凈反力：（1）計算基底凈反力56解： 查得C20混凝土，ft=1.1N/mm2, fc=（2）柱邊基礎(chǔ)截面抗沖切驗算 h0=555mm（有墊層） bc+2h0=0.35+20.555=1.46mb=1.6m 因偏心受壓，按公式驗算時pj取pjmax沖切力：抗沖切力：滿足抗沖切要求。57（2）柱邊基礎(chǔ)截面抗沖切驗算 （3）配筋計算1）基礎(chǔ)長邊方向 I-I 截面（柱邊）柱邊凈反力： 懸臂部分凈反力平均值：彎矩：58（3）配筋計算1）基礎(chǔ)長邊方向柱邊凈反力： 懸臂部分凈反力2）基礎(chǔ)短邊方向因該基礎(chǔ)受單向偏心荷載作用，故，在基礎(chǔ)短邊方向的基底反力可按均勻分布計算，取 pj=(pjmax+pjmin)/2 計算。592）基礎(chǔ)短邊方向因該基礎(chǔ)受單