《工程地質(zhì)與地基基礎第7章 天然地基上的淺基礎設計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《工程地質(zhì)與地基基礎第7章 天然地基上的淺基礎設計（103頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第第7 7章章 天然地基上淺基礎設計天然地基上淺基礎設計Carl Terzaghi7.1 概述概述 前面幾章為土力學問題，7、8章為基礎問題，9章是關于地基處理的。地基基礎設計必須結合工程地質(zhì)條件、建筑材料及施工技術等因素，將上部結構、地基、基礎綜合考慮，使基礎工程安全可靠、經(jīng)濟合理、技術先進、施工方便。目前，大多數(shù)基礎型式從施工的角度并不存在太大的困難，關鍵在于安全可靠和經(jīng)濟合理。n本章主要介紹根據(jù)基礎的受力特性及構造特點劃分的淺基礎的類型、淺基礎的本章主要介紹根據(jù)基礎的受力特性及構造特點劃分的淺基礎的類型、淺基礎的設計計算、淺基礎的設計方法及減小地基不均勻沉降危害的主要措施設計計算、淺基礎

2、的設計方法及減小地基不均勻沉降危害的主要措施n掌握淺基礎設計計算方法；掌握淺基礎設計計算方法；n了解減小地基沉降危害的主要措施。了解減小地基沉降危害的主要措施。地基基礎設計的原則地基基礎設計的原則安全可靠安全可靠 經(jīng)濟合理經(jīng)濟合理 技術先進技術先進 便于施工便于施工 地基基礎設計的一般要求地基基礎設計的一般要求基礎要有足夠的強度、剛度和耐久性基礎要有足夠的強度、剛度和耐久性地基要有足夠的承載力、不產(chǎn)生過大變形和足夠的穩(wěn)定性地基要有足夠的承載力、不產(chǎn)生過大變形和足夠的穩(wěn)定性a.承載力：承載力：b.變形：變形：c.穩(wěn)定性：穩(wěn)定性：akfp amaxkakf2.1pfp 且且 ss 地基基礎設計考慮

3、的主要因素地基基礎設計考慮的主要因素(1)建筑基礎所用的材料及基礎的結構型式；建筑基礎所用的材料及基礎的結構型式；(2)基礎的埋置深度；基礎的埋置深度；(3)地基土的承載力；地基土的承載力；(4)基礎的形狀和布置，以及與相鄰基礎、地下構筑物和地下管道的關系；基礎的形狀和布置，以及與相鄰基礎、地下構筑物和地下管道的關系；(5)上部結構類型、使用要求及對不均勻沉降的敏感性；上部結構類型、使用要求及對不均勻沉降的敏感性；(6)施工期限、施工方法及所需的施工設備等。施工期限、施工方法及所需的施工設備等。下臥層下臥層地基與基礎D埋深埋深D q=D q=D D均布荷載均布荷載持力層（受力層）持力層（受力層

4、）地基地基基礎FG主要受力層天然地基：地基范圍內(nèi)的土層都是好土層（一般fa150kpa），基礎直接埋置在未經(jīng)加固的天然地層之上。D D好土層好土層人工地基：若天然的地基很弱，不能滿足上部結構荷載的要求，則地基要事先經(jīng)過人工加固后再修建基礎。這樣的地基稱為人工地基。軟土軟土n深基礎：基礎的埋置深度超過基礎的埋置深度超過5 5米米，要采用特殊的方法、裝備施工，或者基礎的埋置要采用特殊的方法、裝備施工，或者基礎的埋置深度大于基礎的寬度，在設計中必須考慮基坑側壁摩擦力的影響。這樣的基礎稱深度大于基礎的寬度，在設計中必須考慮基坑側壁摩擦力的影響。這樣的基礎稱之為之為深基礎深基礎。如如樁基、沉井。樁基、沉

5、井。淺基礎:(1)埋深小于埋深小于5m的柱基或墻基；的柱基或墻基；(2)埋深小于基礎寬度的筏基、箱基；埋深小于基礎寬度的筏基、箱基；(3)不考不考慮側面摩擦力。用一般方法、工藝施工。慮側面摩擦力。用一般方法、工藝施工。樁基礎和深基礎新加坡發(fā)展銀行,四墩,每墩直徑將荷載傳遞到下部好土層,承載力高大直徑鉆孔樁大直徑鉆孔樁風化砂巖及粉砂巖風化砂巖及粉砂巖部分風化及不風部分風化及不風化泥巖化泥巖樁基礎樁基礎原則：造價低原則：造價低 易施工易施工 安全合理安全合理 技術先進技術先進天然地基天然地基人工地基人工地基深基礎深基礎淺基礎淺基礎方案方案選擇選擇n基礎類型 地基基礎類型No結構、地質(zhì)和環(huán)境資料結構

6、、地質(zhì)和環(huán)境資料基礎結構類型與布置方案基礎結構類型與布置方案確定地基承載力特征值及修正值確定地基承載力特征值及修正值變形和穩(wěn)定驗算變形和穩(wěn)定驗算基礎設計圖、施工圖、預算書基礎設計圖、施工圖、預算書確定持力層、基礎埋深確定持力層、基礎埋深 確定基礎的初步尺寸確定基礎的初步尺寸基礎的結構和構造設計基礎的結構和構造設計 根據(jù)天然地基上淺基礎的受力特點和構造特點可將淺基礎分為兩大類：淺基礎分類淺基礎分類淺基礎的類型淺基礎的類型 剛性基礎:通常由磚、塊石、毛石、素混凝土、三合土和灰土等材料建造的基礎。設計要求：發(fā)生在基礎內(nèi)的拉應力和剪應力不超過其材料強度設計值，可通過限制基礎外伸寬度與基礎高度的比值來實

7、現(xiàn)。在寬高比的限制下，基礎相對高度一般較大，幾乎不會發(fā)生彎曲變形，此類基礎習慣上稱之為剛性基礎。應用范圍：剛性基礎可用于六層和六層以下（三合土基礎不宜超過四層）柔性基礎:即鋼筋混凝土基礎。特點：具有較好的抗剪能力和抗彎能力。設計要求：采用擴大基礎底面積的方法來滿足地基承載力的要求，但不必增加基礎的埋深；選擇合適的基礎材料、高度與配筋來滿足基礎抗剪和抗彎要求。種類：獨立基礎、條形基礎、筏板基礎、箱形基礎和殼體基礎等。淺基礎分類淺基礎分類1.無筋擴展基礎結構分析 材料共同特點：n具有較好的抗壓性能具有較好的抗壓性能n抗拉、抗彎、抗剪強度很低抗拉、抗彎、抗剪強度很低倒置短懸臂梁彎拉破倒置短懸臂梁彎拉

8、破壞（見圖）壞（見圖）n 無筋擴展基礎的受力示意圖如圖，基礎高度：如圖，基礎高度：tan2)(tan0011bbHbh剛性角，與材料和荷載有關，剛性角，與材料和荷載有關，b0bb1h1H0b2無筋擴展基礎結構分析 寬高比淺基礎分類淺基礎分類剛性基礎臺階寬高比允許值：基礎材料基礎材料材料標號材料標號臺階寬高比允許值臺階寬高比允許值 PK100100100 PK200200 200b/6）下基底壓力計算示意圖b力矩作用方向基礎底面邊長 當偏心距eb/6時(如圖)，pkmax應按下式計算：式中l(wèi)垂直于力矩作用方向的 基礎底面邊長；a合力作用點至基礎底面 最大壓力邊緣的距離。laGFpkkk3）(2m

9、ax7.4.3 地基承載力特征值fak地基承載力特征值含義：發(fā)揮正常使用功能時所允許采用的抗力設計值，因此,地基承載力特征值實質(zhì)上是地基容許承載力。地基承載力特征值可由荷載試驗或其他原位測試、公式計算并結合工程實踐經(jīng)驗定。確定方法：1、按靜荷載試驗方法確定；2、根據(jù)土的強度指標計算；3、當?shù)亟?jīng)驗法；4、根據(jù)規(guī)范表格確定。一、現(xiàn)場載荷試驗確定承載力特征值fak地基承載力計算地基承載力計算千斤頂千斤頂荷載板荷載板一、現(xiàn)場載荷試驗一、現(xiàn)場載荷試驗ps曲線確定曲線確定fak地基承載力計算地基承載力計算（1）當）當ps曲線上有明顯的曲線上有明顯的比例界限時，取該比例界限比例界限時，取該比例界限所對應的荷

10、載值；所對應的荷載值；（2）當極限荷載小于對應比）當極限荷載小于對應比例界限的荷載值的例界限的荷載值的2倍時，取倍時，取極限荷載值的一半；極限荷載值的一半；(3)不能按上述兩款要求確定時，當壓板面積為不能按上述兩款要求確定時，當壓板面積為2，可取所對應的荷載，但其，可取所對應的荷載，但其值不應大于最大加載量的一半。值不應大于最大加載量的一半。優(yōu)缺點:應力影響深度有限,只為（12）b，只能反映持力層的承載力間接原位測試的方法間接原位測試的方法平板載荷試驗是直接測定地基承載力的原位測試方法，而其他平板載荷試驗是直接測定地基承載力的原位測試方法，而其他的原位測試方法，如靜力觸探、動力觸探、標準貫入試

11、驗等的原位測試方法，如靜力觸探、動力觸探、標準貫入試驗等不能直接測定地基承載力，但是可以將其結果與各地區(qū)的載不能直接測定地基承載力，但是可以將其結果與各地區(qū)的載荷實驗結果相比較，積累一定數(shù)量的數(shù)據(jù)，間接地確定地基荷實驗結果相比較，積累一定數(shù)量的數(shù)據(jù)，間接地確定地基承載力。這種方法在中國已有豐富經(jīng)驗，在工程建設中應用承載力。這種方法在中國已有豐富經(jīng)驗，在工程建設中應用較廣泛。但是當?shù)鼗A設計等級為甲級和乙級時，應結合較廣泛。但是當?shù)鼗A設計等級為甲級和乙級時，應結合室內(nèi)實驗成果綜合分析，不宜單獨使用。室內(nèi)實驗成果綜合分析，不宜單獨使用。二、根據(jù)土的強度理論計算確定 fa=Mbb+Md md+

12、Mcck fa:承載力特征值修正值 此公式的計算值與以前介紹的p1/4=NB/2+Nq d+Ncc的計算值基本一樣，形式變化而已基礎寬度b大于6m按6m計算，砂土小于3m按3m計算，先初步估計b,b為基礎短邊地基承載力計算地基承載力計算bl三、根據(jù)三、根據(jù)規(guī)范規(guī)范承載力表確定承載力表確定89年的年的地基規(guī)范地基規(guī)范：根據(jù)大量試驗資料及建筑實踐經(jīng)驗綜合確定各種土的承載力，制訂表格。設計者按土的物理、力學性質(zhì)指標，依據(jù)表格確定地基承載力基本值。02年的年的地基規(guī)范地基規(guī)范：取消了74年和89年的地基承載力表，允許各地根據(jù)自己的情況，制定地方性的建筑地基規(guī)范，確定地基承載力表等參數(shù)。實際上，將全國統(tǒng)

13、一的地基承載力表地域化。四、地基承載力特征值的修正 (7.11)修正后的地基承載力特征值；,從原位測試、經(jīng)驗值等方法確定的地基承載力特征值。)5.0()3(dbffmdbakaafakfmdmb5.0,3例例71 某柱基礎底面尺寸為，埋置深度為，場某柱基礎底面尺寸為，埋置深度為，場地上土層分布如圖地上土層分布如圖6-23所示，持力層地基承載力所示，持力層地基承載力特征值特征值fk=176kNm2，試確定持力層地基承載，試確定持力層地基承載力特征值的修正值力特征值的修正值f。解解 該持力層為及該持力層為及IL的黏土層，查表的黏土層，查表7-10得得b=0.3，d=1.6基底以上土的加權平均重力密

14、度為：基底以上土的加權平均重力密度為：例7-2 某建筑物為承受中心荷載的柱下獨立基礎，基礎底面尺寸為，埋深，地基土為粉土，土的物理力學性質(zhì)指標：，試確定持力層承載力特征值。3/5.17mkN3/5.17mkNkPack5.1 22k解解 根據(jù)根據(jù) 查表得：查表得：04.644.361.0cdbMMM、22kkPa71.1205.104.65.15.1744.30.25.1761.0cMdMbMfkcmdba 地基變形驗算1、地基特征變形：沉降量 基礎某點的沉降值 沉降差 相鄰柱基中點的沉降量之差 傾斜 礎傾斜方向兩端點的沉降差與其距離之比 局部傾斜 砌體承重結構沿縱向610米基礎兩點的 沉降差

15、與其距離之比2、地基特征變形的驗算：視具體情況（見規(guī)范），驗算地基特征變形，使 ss。甲級和部分乙級建筑，在滿足承載力要求外，還要驗算沉降大部分乙級建筑物查表確定承載力，無需驗算沉降地基變形驗算地基變形驗算 軟弱下臥層強度驗算n土層一般是成層的，其承載力隨深度而增加，而外荷載引起的附加應力則隨深度而土層一般是成層的，其承載力隨深度而增加，而外荷載引起的附加應力則隨深度而衰減，因此，只要基底持力層承載力滿足設計要求即可以了。但也有不少情況，持衰減，因此，只要基底持力層承載力滿足設計要求即可以了。但也有不少情況，持力層不厚，在持力層以下受力層范圍內(nèi)存在軟弱土層力層不厚，在持力層以下受力層范圍內(nèi)存在

16、軟弱土層(即軟弱下臥層即軟弱下臥層)，軟弱下臥層，軟弱下臥層的承載力比持力層小得多。只滿足持力層承載力的要求是不夠的，還須驗算軟弱下的承載力比持力層小得多。只滿足持力層承載力的要求是不夠的，還須驗算軟弱下臥層的承載力。要求傳遞到軟弱下臥層頂面的附加應力和土的自重應力之和不超過臥層的承載力。要求傳遞到軟弱下臥層頂面的附加應力和土的自重應力之和不超過軟弱下臥層的承載力設計值，即軟弱下臥層的承載力設計值，即:czzpp azczzfpp faz-軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后的地基軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值承載力特征值pcz-軟弱下臥層頂面處的自重應力標準值軟弱下臥層頂面處的自重應

17、力標準值pz-軟弱下臥層頂面處的附加應力標準值軟弱下臥層頂面處的附加應力標準值附加應力Pz的計算：按擴散角原理簡化計算。當持力層與軟弱下臥土層的壓縮模量比值Es1Es23，假設基底處的附加應力向下傳遞時按某一角度向外擴散,分布于較大面積上，根據(jù)基底與軟弱下臥層頂面處擴散面積上的附加應力相等的條件，得矩形基礎：條形基礎：tgzbdPbmkz2)()2()2()(tgzltgzbdPlbmkz式中 b條形和矩形基礎底面寬度（m）；l一一矩形基礎底面長度，（m）；m 基礎埋深范圍內(nèi)土加權平均重度(地下水下取浮重度)，(kNm3);d基礎埋深(從天然地面算起),（m）；z基礎底面至軟弱下臥層頂面的距離

18、,（m）;地表壓力擴散角，見表711（p302）；Pk基底平均壓力設計值，kPa。7.5 7.5 基礎尺寸設計基礎尺寸設計 前兩節(jié)介紹如何確定基底埋深和地基承載力，本節(jié)介紹如何根據(jù)承載力確定基底前兩節(jié)介紹如何確定基底埋深和地基承載力，本節(jié)介紹如何根據(jù)承載力確定基底尺寸，以及地基強度和變形的驗算，并確定基礎的構造尺寸。尺寸，以及地基強度和變形的驗算，并確定基礎的構造尺寸。一、初步確定基底尺寸一、初步確定基底尺寸（一）中心荷載作用下（一）中心荷載作用下荷載荷載F+G G=A G d,G是基礎加土的容重是基礎加土的容重=20kN/m3承載力特征值承載力特征值 fa (暫不做寬度修正暫不做寬度修正)G

19、Fpk fa基底面積基底面積F+G AfaaGAfdAF dfFAGa 地基強度要求 所以，（）1、方形基礎2、矩形基礎 一般3、條形基礎 N 為長度方向1m范圍內(nèi)傳至地面標高的荷載設計值，N單位為（kN/m），由式（）求得的A即為b?；讓挾萣：akfpdfNAGakdfNAbGakdfNAlbGak*0.22.1bldfNbbAGak1中心荷載作用下基礎面積的確定步驟中心荷載作用下基礎面積的確定步驟1、先進行承載力深度修正確定、先進行承載力深度修正確定fa2、計算、計算A0，確定，確定b、l3、重新計算、重新計算fa4、驗算、驗算afAGF dfFAGa0 )5.0(dffmdaka以柱下

20、獨立基礎為例(1)按中心荷載確定底面積A1(2)考慮偏心A=(1.11.4)A1 根據(jù)偏心大小根據(jù)A初步確定b和l按第3章內(nèi)容計算Pkmax、Pkmin，基底應力應滿足。F Me F+GdfFAGa1 pk fapmax fa（二）偏心荷載作用下akakfPfP2.1maxamaxkaminkmaxkf2.1pf)pp(21 )be(blGFpp,bekkminkmaxk616 時時eba,al)GF(，pbekkmaxk 2326時時KKKGFMe 【例例】某柱下單獨基礎，荷載與地基某柱下單獨基礎，荷載與地基情況如圖示，試確定基礎底面尺寸。情況如圖示，試確定基礎底面尺寸。Fk=800kNGk

21、Vk=15kN0.0000.30080013003500Mk=200kNm填土填土=16Es=2.5MPa粘土粘土=18.5kN/m3 Es=10MPa fak=175kPa（b=0.3、d=1.6）淤泥質(zhì)土淤泥質(zhì)土 w=45%Es=2.0Mpa fak=85kPa （b=0、d=1.0）【解解】選擇持力層，如圖示。選擇持力層，如圖示。求修正后的地基求修正后的地基承載力特征值：承載力特征值：假定假定b3m，則，則kPa)(48.195)5.03.1(166.1175)5.0()3(mdbaka dbff 初步估算基底面積初步估算基底面積首先按軸心受壓估算首先按軸心受壓估算 A0)m(8.445

22、.12048.1958002Gak0 dfFA 驗算地基承載力驗算地基承載力kN)(62.16745.14.37.120 dAGGk M=200+150.8=212(kNm)m)(22.062.167800212 FMekPa)(4.232kPa)(5.102)61(maxkminkkk leAGFpppkmaxfa=234.6 kPapk=(pkmax+pkmin)/2=167.5 kPa fa=195.48 kPa滿足要求，故基底尺寸滿足要求，故基底尺寸b=，l合適。合適。軟弱下臥層驗算軟弱下臥層驗算下臥層地基承載力特征值修正下臥層地基承載力特征值修正下臥層埋深：下臥層埋深：d+z=下臥層

23、頂面上土的加權平均重度：下臥層頂面上土的加權平均重度：)kN/m(82.17)5.33.1()5.35.183.116()()(321 zdzdmz kPa)(6.161)5.08.4(82.170.185)5.0()3(mdbakaz dbff pcz=mzdz=17.824.95=88.2(kPa)下臥層頂面處自重應力下臥層頂面處自重應力下臥層頂面處的附加壓力下臥層頂面處的附加壓力確定壓力擴散角確定壓力擴散角Es1/Es2=10/2=5，則，則=25計算基底平均壓力和土的自重壓力計算基底平均壓力和土的自重壓力pkFk Gk)/A=(800+167.62)/(3.41.7)=167.4(kP

24、a)pcz1 1d1.45=23.2(kPa)(kPa)6.25)tan2)(tan2(0z zlzbblpp驗算下臥層承載力驗算下臥層承載力 pz+pcz faz=161.6kPa 滿足要求。滿足要求。地基穩(wěn)定性驗算地基穩(wěn)定性驗算 驗算對象驗算對象1)承受水平荷載作用的高層建筑、高聳結構物承受水平荷載作用的高層建筑、高聳結構物2)建在斜坡上或邊坡附近的建建在斜坡上或邊坡附近的建(構構)筑物。筑物。驗算內(nèi)容驗算內(nèi)容1)整體滑動破壞整體滑動破壞-通常采用圓弧滑動面法通常采用圓弧滑動面法 要求要求:K=MrMs 抗滑力矩抗滑力矩滑動力矩滑動力矩 驗算內(nèi)容驗算內(nèi)容2)斜坡上建斜坡上建(構構)筑物筑物

25、 對穩(wěn)定土坡對穩(wěn)定土坡(如圖如圖)上的基礎上的基礎當當b 3m，a，且符合，且符合 要求要求:可不進行穩(wěn)定驗算可不進行穩(wěn)定驗算對條形基礎對條形基礎:對矩形基礎對矩形基礎:變形驗算的選擇變形驗算的選擇（1 1）與柔性結構有關的地基變形特征）與柔性結構有關的地基變形特征 通常柔性結構指排架結構，一般在低、中壓縮性地基上不會產(chǎn)生沉降破壞，但通常柔性結構指排架結構，一般在低、中壓縮性地基上不會產(chǎn)生沉降破壞，但在高壓縮性地基上應注意下列變形特征：在高壓縮性地基上應注意下列變形特征：砌體墻填充的邊排柱（尤其是端部抗風柱）砌體墻填充的邊排柱（尤其是端部抗風柱）-驗算驗算沉降差沉降差 單層排架柱基（尤其是多跨

26、排架的中排柱基）驗算單層排架柱基（尤其是多跨排架的中排柱基）驗算沉降量沉降量 對有橋式吊車的廠房，應對有橋式吊車的廠房，應限制相鄰柱基限制相鄰柱基沉降差沉降差引起的吊車軌道面的引起的吊車軌道面的傾斜傾斜，以防，以防導致吊車滑行或卡軌。導致吊車滑行或卡軌。（2 2）與敏感性結構有關的地基變形特征）與敏感性結構有關的地基變形特征 所謂敏感性結構指對不均勻沉降敏感的框架結構和砌體承重結構。由于一般砌所謂敏感性結構指對不均勻沉降敏感的框架結構和砌體承重結構。由于一般砌體的抗拉、抗剪強度較低，在地基不均勻變形影響下，易沿縱墻開裂破壞；而框架體的抗拉、抗剪強度較低，在地基不均勻變形影響下，易沿縱墻開裂破壞

27、；而框架結構則主要是由于相鄰柱基的不均勻沉降在上部結構中產(chǎn)生較大次應力，使強度超結構則主要是由于相鄰柱基的不均勻沉降在上部結構中產(chǎn)生較大次應力，使強度超過安全儲備而破壞。因此：過安全儲備而破壞。因此：砌體承重結構砌體承重結構-驗算驗算局部傾斜局部傾斜 框架結構框架結構-驗算相鄰柱基的驗算相鄰柱基的沉降差沉降差 （3 3）與剛性結構有關的地基變形特征）與剛性結構有關的地基變形特征 所謂剛性結構指高層建筑和高聳結構物。所謂剛性結構指高層建筑和高聳結構物。高聳結構和長高比很小的高層建筑，地基變形的主要特征高聳結構和長高比很小的高層建筑，地基變形的主要特征 是建筑物的整體是建筑物的整體傾斜傾斜；對地基

28、較均勻、且無相鄰荷載影響的高聳結構，則注意控對地基較均勻、且無相鄰荷載影響的高聳結構，則注意控 制制沉降量沉降量。高聳及高層建筑容易產(chǎn)生傾斜的主要原因是地基不均勻及相鄰建筑影響，此外高聳及高層建筑容易產(chǎn)生傾斜的主要原因是地基不均勻及相鄰建筑影響，此外這類結構受水平荷載大、重心高，容易重心偏移引起偏心力矩而影響傾覆穩(wěn)定性，這類結構受水平荷載大、重心高，容易重心偏移引起偏心力矩而影響傾覆穩(wěn)定性，故傾斜允許值隨高度增加而遞減。故傾斜允許值隨高度增加而遞減。沉降觀測與地基變形值的預估沉降觀測與地基變形值的預估沉降觀測目的沉降觀測目的u 通過對觀測結果的分析通過對觀測結果的分析 來驗證計算方法；來驗證計

29、算方法；u 可預測沉降發(fā)展的趨勢可預測沉降發(fā)展的趨勢 及時采取處理措施。及時采取處理措施。預估預估施工期間施工期間使用期間使用期間變形值變形值 便于預留便于預留建筑物有關部建筑物有關部 分間凈空分間凈空 預估地基預估地基 變形值變形值考慮考慮 土的土的壓縮性壓縮性多層建多層建筑在施筑在施工期間工期間完成的完成的沉降量沉降量u 砂土砂土-80%以上以上 u 低壓縮性土低壓縮性土 5080%u 中壓縮性土中壓縮性土 2050%u 高壓縮性土高壓縮性土 520%變形不滿足時的措施變形不滿足時的措施1)適當調(diào)整基底尺寸適當調(diào)整基底尺寸(改變基底附加壓力改變基底附加壓力);2)適當調(diào)整基礎埋深適當調(diào)整基

30、礎埋深;3)改用其它基礎型式改用其它基礎型式;4)采用人工地基處理方案采用人工地基處理方案;5)從建筑從建筑結構及施工等方面采取措施以防止地結構及施工等方面采取措施以防止地 基不均勻沉降對上部結構造成的損害?；痪鶆虺两祵ι喜拷Y構造成的損害。7.6 7.6 無筋擴展基礎設計無筋擴展基礎設計 剛性基礎：剛性基礎：指用抗壓性能好而抗拉、抗剪性能較差的材料建造的基礎。要求：除保證地基承載力和變形滿足要求，尚應保證基礎本身材料不發(fā)生強度破壞。方法：對于剛性基礎，為保證基礎不因受過大的沖切應力或剪應力而破壞，把基礎的寬高比限制在一定的容許值內(nèi)（表，P283）若不能滿足寬高比，可調(diào)整高度或改用鋼筋砼基礎。

31、n進行剛性基礎設計時先選擇合適的基礎埋置深度進行剛性基礎設計時先選擇合適的基礎埋置深度d,并按構造要求初步選定基礎高度并按構造要求初步選定基礎高度H，然后根據(jù)地基，然后根據(jù)地基承載力要求初步確定基礎寬度承載力要求初步確定基礎寬度b，再按剛性角的要，再按剛性角的要求進一步驗算基礎的寬度：求進一步驗算基礎的寬度：b b0+2h tg Fll0b0bbth基礎高度的確定基礎高度的確定單獨無筋擴展基礎單獨無筋擴展基礎b b0+2h tg l l 0+2h tg 滿足滿足d h確定確定htbtgh =45o(1:1)30o(1:2)7.7 7.7 擴展基礎設計擴展基礎設計 一、適用范圍：上部結構荷載較大

32、，偏心荷載，承受彎矩，水平荷載一、適用范圍：上部結構荷載較大，偏心荷載，承受彎矩，水平荷載的建筑物的建筑物二、二、擴展基礎的構造要求擴展基礎的構造要求1、一般要求、一般要求（1）基礎邊緣高度：錐形不小于）基礎邊緣高度：錐形不小于200mm，臺階形為，臺階形為300500mm（2）基底墊層：）基底墊層：100mm厚厚C10素混凝土墊層素混凝土墊層（3）鋼筋：）鋼筋：10以上，間距以上，間距100 200mm 混凝土保護層：不小于混凝土保護層：不小于40mm（無墊層不小于（無墊層不小于70mm）（4）混凝土等級：不小于）混凝土等級：不小于C20。2、柱下獨立基礎、柱下獨立基礎（1）伸出插筋和柱錨固

33、）伸出插筋和柱錨固（2）插筋下端設置箍筋）插筋下端設置箍筋3、墻下條形基礎、墻下條形基礎（1）h300mm（2）分布筋）分布筋8300mm（3）錐形邊緣）錐形邊緣200mm，坡度不大于，坡度不大于1：3。三、擴展基礎計算 設計內(nèi)容：選擇基底埋深：計算基礎底面所需要的面積A，確定底面尺寸；確定基礎高度：1）對于柱下擴展基礎，驗算柱與基礎和基礎變階處得抗沖切能力；2）對于墻下條形擴展基礎，驗算墻與基礎和基礎變階處的抗剪切能力?；A底板的彎矩計算，基礎底板配筋；施工圖。埋置深度和平面尺寸的確定方法剛性基礎相同（1）基礎底板厚度）基礎底板厚度 柱下鋼筋混凝土單獨基礎的底板厚度（即基礎高度）柱下鋼筋混凝

34、土單獨基礎的底板厚度（即基礎高度）主要由受沖切承載力計算決定。主要由受沖切承載力計算決定。對矩形截面柱的矩形基礎，應驗算柱與基礎對矩形截面柱的矩形基礎，應驗算柱與基礎交接處以及基礎變階處的受沖切承載力；交接處以及基礎變階處的受沖切承載力；受沖切承載力應按下列公式驗算：受沖切承載力應按下列公式驗算：沖切破壞錐體最不利沖切破壞錐體最不利一側計算長度一側計算長度作用在沖切面上的地基凈反力作用在沖切面上的地基凈反力基礎有效高度基礎有效高度 （2 2）基礎底板配筋）基礎底板配筋基礎底板的配筋，應按受彎承載力確定。對于柱下單獨內(nèi)力基礎底板的配筋，應按受彎承載力確定。對于柱下單獨內(nèi)力采用簡化計算方法計算：采

35、用簡化計算方法計算：即將單獨基礎的底板視為嵌固在柱子邊或基礎變階處（階梯形基礎）即將單獨基礎的底板視為嵌固在柱子邊或基礎變階處（階梯形基礎）2 2、偏心荷載作用：、偏心荷載作用：對于偏心荷載，將公式中的Ps以 Ps,max 代替，偏安全。7.30）378mm378mm418mmmmNmkNalbbPMS622108.4288.428)2.18.32()2.18.3(24173)2()(247.8&7.9 7.8&7.9 柱下鋼筋混凝土條形基礎柱下鋼筋混凝土條形基礎由梁及其伸出的底板組成，如下圖。由梁及其伸出的底板組成，如下圖。7.10 7.10 筏板基礎筏板基礎筏板基礎筏板基礎，用鋼筋混凝土做

36、成的連續(xù)整片基礎，俗稱“滿堂紅”。應用范圍筏板基礎可減小基底壓力并能比較有效地增強基礎的整體性。筏板基礎在構造上好像例置的鋼筋混凝土樓蓋，并可分為平板式 圖79(a)和梁板式因7.9b)二種。構造要求7.11 箱型基礎簡介 有較大的剛度和整體性，820層常采用 構造要求構造要求 1)箱基高h=(1/81/12)H 震區(qū)不宜小于1/10Hn 且不宜小于箱長1/8及 2)布置:平面簡單對稱、平面形心宜與豎向荷載 重心重合（偏心距不宜大于 其中W基底抵抗矩、A基底面積），同一單元內(nèi)不應局部采用箱基（否則會產(chǎn)生 不均勻沉降）。底板厚不宜小于300mm，頂板厚不宜小于150mm；外墻厚不宜小于 250m

37、m（擋土、防滲），內(nèi)墻厚不宜小于200mm。地基計算地基計算（承載力、變形）P、Pmax、Pmin按淺基礎的方法計算，但應扣除浮力的作用（地下水位下）中心荷載下 偏心荷載作用下n第三式若不滿足可調(diào)整上部結構布置，以改變MhPfPP02.1minmaxPPfPPfPP7.12 7.12 地基基礎與上部結構共同工作的地基基礎與上部結構共同工作的概念概念1基本概念 工程中把上部結構、基礎與地基作為離散的獨立結構進行力學分析。事實上地基、基礎和上部結構三者是相互聯(lián)系成整體來承擔荷載而發(fā)生變形的，三者都按各自的剛度對變形產(chǎn)生相互制約，從而使整個體系的內(nèi)力(包括柱腳和基底反力)和變形(包括地基變形)發(fā)生變

38、化。合理的力學分析方法合理的力學分析方法 地基、基礎和上部結構之間滿足靜力平衡和變形協(xié)調(diào)兩個條件。按三者共同作用的原則進行整體的相互作用分析。故需要：能反映結構影響的分析理論；便于計算的有效方法；反映土變形特征的地基計算模型及參數(shù)。直至20世紀60年代后期，隨電算技術的發(fā)展及土應力應變本構關系的深入探討，相互作用的研究才得以開展并受到重視?，F(xiàn)狀 基于相互作用的分析還處于研究階段，剛性基礎、擴展基礎仍采用常規(guī)簡化法設計，彈性地基梁板的分析理論(文克勒模型等)僅考慮地基與基礎的相互影響，還未涉及上部結構剛度的影響。盡管如此，掌握地基、基礎和上部結構相互作用的基本概念將有助于了解各類基礎的性能、正確

39、選擇地基基礎方案、評價地基基礎常規(guī)設計與實際之間的可能差異、理解影響地基特征變形容許值的因素和采取防止不均勻沉降損害的措施等有關問題，因而，在設計實踐中，設計者可以運用基于相互作用分析的“概念設計概念設計”方法對上部結構、基礎的設計結果進行合理調(diào)整。2相對剛度的影響 在上部結構、基礎與地基的共同作用中，起重要影響的是：“上部結構十基礎”與地基之間的剛度比，稱為“相對剛度”。對這一問題的考慮，首先看兩種極端情況：一 是相對剛度為零，二是相對剛度趨于無窮大圖739(a)。a、當結構相對剛度為零，即所謂“結構絕對柔性”，上部結構不對地基變形產(chǎn)生影響。實際工程中，沒有絕對柔性結構，而以屋架柱基礎為承重

40、體系的木結構和排架結構與之接近，故稱這兩種結構為“柔性結構”。b、結構相對剛度趨于無窮大，即所謂“結構絕對剛性”，如按上部結構剛度為無窮大時的柱下條形基礎，柱底相當于基礎梁的不動鉸支座，沉降發(fā)生時柱底總在一直線上，即柱底處地基變形相等。上部結構和基礎總體有彎曲趨勢，但在柱間，即力學意義上的支座之間卻因地基反力作用產(chǎn)生了類似于連續(xù)梁的彎曲，這就是所謂的局部彎曲。實際工程中，體型簡單、長高比很小，采用框架剪力墻或筒體結構的高層建筑及煙囪、水塔等高聳結構物基本屬此情況，故也稱之為“剛性結構”。c、砌體承重結構和鋼筋混凝土框架結構，因有一定的相對剛度，稱之為結構相對剛性或彈性結構，這種結構對地基不均勻

41、沉降反應靈敏。例如，有一定相對剛度的框架結構，一方面可調(diào)整地基不均勻沉降，但在調(diào)整的同時，也引起結構中的附加應力，可能導致結構變形乃至開裂，因此，也有將之稱為敏感性結構。在上部結構與地基基礎共同作用下，相對剛度有限的結構的變形與內(nèi)力，可視作整體彎曲與局部彎曲的疊加圖7.39(c)。n 7.13 7.13 地基基礎方案比較和改善的措施地基基礎方案比較和改善的措施地基不均勻沉降產(chǎn)生的原因：地基不均勻沉降產(chǎn)生的原因：1地質(zhì)條件：會引起較大的沉降和差異沉降。地質(zhì)條件：會引起較大的沉降和差異沉降。2上部結構荷載的不均勻：如相鄰部分之間層高相差懸殊等原因，會造成上部結構荷載的不均勻：如相鄰部分之間層高相差

42、懸殊等原因，會造成上部結構荷載分布不均勻，引起地基的不均勻沉降。上部結構荷載分布不均勻，引起地基的不均勻沉降。3鄰近建筑物的影響：附近建筑物會在建筑物的一側引起較大的附加應力，鄰近建筑物的影響：附近建筑物會在建筑物的一側引起較大的附加應力，使建筑物地基產(chǎn)生不均勻沉降。使建筑物地基產(chǎn)生不均勻沉降。4其他原因：如建筑物一側大面積堆載、開挖深基坑等也會引起建筑物地其他原因：如建筑物一側大面積堆載、開挖深基坑等也會引起建筑物地基的不均勻沉降?；牟痪鶆虺两怠?.13.2 減輕不均勻沉降危害的措施一、建筑措施一、建筑措施(1)建筑物體型力求簡單建筑物體型力求簡單平面形狀簡單平面形狀簡單,如用如用 一一

43、字形建筑物；字形建筑物；立面體型變化不宜過大立面體型變化不宜過大,砌體承重結構房屋高差不宜超過砌體承重結構房屋高差不宜超過 12 層。層。(2)控制建筑物長高比及合理布置縱橫墻控制建筑物長高比及合理布置縱橫墻二層以上的砌體承重房屋，當預估的最大沉降量超過二層以上的砌體承重房屋，當預估的最大沉降量超過 120mm 時時,長高比不宜長高比不宜大于；對于平面簡單、內(nèi)外墻貫通，橫墻間隔較小的房屋，長高比的限制可放寬大于；對于平面簡單、內(nèi)外墻貫通，橫墻間隔較小的房屋，長高比的限制可放寬至不大于至不大于3.0。盡量使內(nèi)、外縱墻都貫通，縮小橫墻的間距。盡量使內(nèi)、外縱墻都貫通，縮小橫墻的間距。(3)控制相鄰建

44、筑物基礎的間距控制相鄰建筑物基礎的間距同期建造的兩相鄰建筑之間的影響，特別是當兩建筑物輕同期建造的兩相鄰建筑之間的影響，特別是當兩建筑物輕(低低)重重(高高)差別差別太大時，輕者受重者的影響更甚；太大時，輕者受重者的影響更甚；原有建筑物受鄰近新建重型或高層建筑物的影響。原有建筑物受鄰近新建重型或高層建筑物的影響。(4)設置沉降縫設置沉降縫平面形狀復雜的建筑物的轉折部位；平面形狀復雜的建筑物的轉折部位；建筑物的高度或荷載突變處；建筑物的高度或荷載突變處；長高比較大的建筑物適當部位；長高比較大的建筑物適當部位；地基土壓縮性顯著變化處；地基土壓縮性顯著變化處；建筑結構建筑結構(包括基礎包括基礎)類型

45、不同處；類型不同處；分期建造房屋的交界處。分期建造房屋的交界處。(5)調(diào)整建筑物的局部標高調(diào)整建筑物的局部標高根據(jù)預估沉降，適當提高室內(nèi)地坪和地下設施的標高；根據(jù)預估沉降，適當提高室內(nèi)地坪和地下設施的標高；將相互有聯(lián)系的建筑物各部分包括設備中預估沉降較大者的標高適將相互有聯(lián)系的建筑物各部分包括設備中預估沉降較大者的標高適當提高；當提高；建筑物與設備之間應留有足夠的凈空建筑物與設備之間應留有足夠的凈空；有管道穿過建筑物時，應留有足夠尺寸的孔洞，或采用柔性管道接有管道穿過建筑物時，應留有足夠尺寸的孔洞，或采用柔性管道接頭。頭。(1)減輕建筑物自重減輕建筑物自重減輕墻體重量：選擇輕型高強墻體材料，如

46、：輕質(zhì)高強混凝土墻板、各種空心減輕墻體重量：選擇輕型高強墻體材料，如：輕質(zhì)高強混凝土墻板、各種空心砌塊、多孔磚及其他輕質(zhì)墻等，都能不同程度地達到減少自重的目的。砌塊、多孔磚及其他輕質(zhì)墻等，都能不同程度地達到減少自重的目的。選用輕型結構：采用預應力鋼筋混凝土結構、輕鋼結構及各種輕型空間結構。選用輕型結構：采用預應力鋼筋混凝土結構、輕鋼結構及各種輕型空間結構。減少基礎和回填土重量：首先是盡可能考慮采用淺埋基礎，例如：鋼筋混凝土減少基礎和回填土重量：首先是盡可能考慮采用淺埋基礎，例如：鋼筋混凝土獨立基礎、條形基礎、殼體基礎等；如果要求大量抬高室內(nèi)地坪時，底層可考慮獨立基礎、條形基礎、殼體基礎等；如果

47、要求大量抬高室內(nèi)地坪時，底層可考慮用架空層代替室內(nèi)厚墻填土。用架空層代替室內(nèi)厚墻填土。(2)設置圈梁：在基礎頂面附近、門窗頂部樓面處設置圈梁，每道圈梁應盡量貫設置圈梁：在基礎頂面附近、門窗頂部樓面處設置圈梁，每道圈梁應盡量貫通外墻、承重內(nèi)縱墻及主要內(nèi)橫墻，并在平面內(nèi)形成閉合的網(wǎng)狀系統(tǒng)。通外墻、承重內(nèi)縱墻及主要內(nèi)橫墻，并在平面內(nèi)形成閉合的網(wǎng)狀系統(tǒng)。(3)減小或調(diào)整基底附加壓力減小或調(diào)整基底附加壓力設置地下室、或半地下室、架空層，以挖除的土重去補償設置地下室、或半地下室、架空層，以挖除的土重去補償(抵消抵消)一部分甚至一部分甚至全部的建筑物重量，達到減小沉降的目的。全部的建筑物重量，達到減小沉降的

48、目的。改變基底尺寸：按照沉降控制的要求改變基底尺寸：按照沉降控制的要求,選擇和調(diào)整基礎底面尺寸，針對具體工選擇和調(diào)整基礎底面尺寸，針對具體工程的不同情況考慮，盡量做到有效又經(jīng)濟合理。程的不同情況考慮，盡量做到有效又經(jīng)濟合理。(4)增強上部結構剛度或采用非敏感性結構增強上部結構剛度或采用非敏感性結構根據(jù)地基、基礎與上部結構共同作用的概念，上部結構的整體剛度很大時，能調(diào)根據(jù)地基、基礎與上部結構共同作用的概念，上部結構的整體剛度很大時，能調(diào)整和改善地基的不均勻沉降。在設計中合理設計上部結構的剛度和強度整和改善地基的不均勻沉降。在設計中合理設計上部結構的剛度和強度,地基不地基不均勻沉降均勻沉降(相當于

49、支座位移相當于支座位移)所產(chǎn)生的附加應力是完全可以承受的。所產(chǎn)生的附加應力是完全可以承受的。因此，上部結構的選型和處理對地基不均勻沉降的影響很大，結構造型一定要明因此，上部結構的選型和處理對地基不均勻沉降的影響很大，結構造型一定要明確，各部分要相互統(tǒng)一，剛則剛，柔則柔，切忌確，各部分要相互統(tǒng)一，剛則剛，柔則柔，切忌 藕斷絲連藕斷絲連 。二、結構措施三、施工措施（1）合理安排施工程序。當擬建的相鄰建筑物之間輕）合理安排施工程序。當擬建的相鄰建筑物之間輕(低低)重重(高高)懸懸殊時，一般應按先重后輕的程序施工殊時，一般應按先重后輕的程序施工;有時還需要在重建筑物竣工后歇有時還需要在重建筑物竣工后歇

50、一段時間后再建造輕的鄰近建筑物一段時間后再建造輕的鄰近建筑物(或建筑物單元或建筑物單元)。當高層建筑的主、。當高層建筑的主、裙樓下有地下室時裙樓下有地下室時,可在裙樓相交的裙樓一側適當位置可在裙樓相交的裙樓一側適當位置(一般是跨度處一般是跨度處)設置施工后澆帶設置施工后澆帶,同樣以先主樓后裙樓的施工順序同樣以先主樓后裙樓的施工順序,減輕不均勻沉降的影減輕不均勻沉降的影響。響。（2）在軟弱土地基礎上，在已建房屋周圍和在建房屋外，都應避免長時）在軟弱土地基礎上，在已建房屋周圍和在建房屋外，都應避免長時間堆放大量集中的地面荷載間堆放大量集中的地面荷載,以免引起新、舊房屋的附加沉降。以免引起新、舊房屋

51、的附加沉降。（3）細粒土尤其是淤泥及淤泥質(zhì)土的結構性很強，施工時應盡可能地保）細粒土尤其是淤泥及淤泥質(zhì)土的結構性很強，施工時應盡可能地保持地基土的原狀結構。在開挖基坑時，可暫不挖到基底標高，保留約持地基土的原狀結構。在開挖基坑時，可暫不挖到基底標高，保留約 200mm，等基坑內(nèi)基礎砌筑或澆筑時再挖，如槽底已擾動等基坑內(nèi)基礎砌筑或澆筑時再挖，如槽底已擾動,可先挖去擾可先挖去擾動部分動部分,再用砂、碎石等回填處理。再用砂、碎石等回填處理。7.13.3 補償性基礎設計減輕自重，加大埋深。假使基礎有足夠埋深，使得基底實際壓力（扣除地下水的浮托力）等于該處原有土體自重壓力，亦即開挖基坑移去的土體重量，補償（替換）了建筑物（含基礎及復土）的全部重量，這樣就不會改變地基內(nèi)原有的應力狀態(tài)，無須擔心會有沉降和剪切破壞問題。補償性基礎 欠補償 P0 0 全補償 P0 0 超補償 P0 0 上述設想理論上成立，但須面對2個問題：*實體基礎，挖去土重不夠補償基礎及其上之重；*施工有一個過程，外荷產(chǎn)生的基底壓力與原有自重應力不可能直接及時替換產(chǎn)生變形強度問題。