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第四章 天然地基上的浅基础

第四章 天然地基上的浅基础. 天然地基上的浅基础设计 Shallow foundation on natural ground GB50007-2002. 1 地基基础分类，荷载和承载力计算 2 基础埋深和基础尺寸确定 3 承载力验算和下卧层验算 4 基础的冲切验算 5 基础的抗震验算 6. 基础的结构设计 7. 算例. 地基基础分类荷载和承载力计算.  D. D. ( 一 ) 天然地基与浅基础.  D. D. 桩基础. 一 地基基础分类.

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第四章 天然地基上的浅基础

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  1. 第四章天然地基上的浅基础

  2. 天然地基上的浅基础设计 Shallow foundation on natural ground GB50007-2002 1 地基基础分类，荷载和承载力计算 2 基础埋深和基础尺寸确定 3 承载力验算和下卧层验算 4 基础的冲切验算 5 基础的抗震验算 6. 基础的结构设计 7. 算例

  3. 地基基础分类荷载和承载力计算 D D

  4. (一)天然地基与浅基础 D D 桩基础 一 地基基础分类 浅基础 埋深小于5m，或者埋深大于5m，但是小于基础宽度。两侧（四周）的摩阻力忽略不计。所以不是简单的深浅概念。 天然地基是不经过对地基土的处理 人工地基经过地基处理

  5. F 基础 埋深D q = D均布荷载 地基 D G 主要受力层 地基与基础 持力层（受力层） 下卧层

  6. 条形基础3b 独立基础1.5b 且5m（二层以下民用建筑除外） 主要受力层（表3－0－2）

  7. 浅基础的分类 1 按基础埋深分 2 按基础刚度分 无筋扩展(刚性)基础 扩展基础 3 按基础的结构形式分 地基基础分类 Shallow foundation Rigid foundation Spread foundation Mat foundation Pile foundation Individual footing (pad foundation) Strip footing Cross strip footing Box foundation 天然地基

  8. 无筋扩展基础 Rigid foundation 砖、石、灰土，素混凝土 材料抗拉强度很低 有基础台阶宽高比(刚性角)要求 F F h0  bt b0 2 按基础刚度分 扩展基础(柔性基础) Spread foundation 钢筋混凝土 要满足抗弯,抗剪和抗冲切等结构要求 1.1 1.5 与材料和荷载有关

  9. 1单独基础: 柱下或墙下,土质较好 3 按基础的结构形式分类 Individual footing, pad foundation

  10. 墙下或柱下条形基础, 柱下:一般是土质差,两侧单独基础相连 2 条型基础 Strip foundation

  11. 柱下:土质更差,或荷载很大,四面基础相连 纵向条形基础 横向条形基础 3 十字交叉基础

  12. 土质更差,单独基础联成整体,游泳馆,筏下有肋,板下处理土质更差,单独基础联成整体,游泳馆,筏下有肋,板下处理 4 片筏基础 Mat foundation

  13. 有筏、墙和顶板形成箱，整体性更好 内墙 外墙 底板 5 箱形基础

  14. 6 壳体基础

  15. 2 荷载种类 永久(恒)荷载:(1)不随时间变化,(2)变化与均值比可以忽略,(3)单调变化并趋于极值。 可变(活)荷载：变化与均值比不可以忽略 偶然(特殊)荷载：在结构使用期间不一定出现，一旦出现其值很大，持续时间很短。 二 荷载计算

  16. 3 荷载的代表值 标准值:为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值，如均值 组合值：对于可变荷载，组合超越概率与其出现概率相同 频遇值：对于可变荷载，超越概率为规定的较小比率 准永久值：对于可变荷载，设计基准期内，其超越的总时间为设计基准期一半的荷载值。 荷载计算

  17. 4 荷载的设计值＝代表值×分项系数 5 荷载效应 上部结构F：结构自重 屋面楼面荷载 活荷载 基础自重G：设计地面高程（内外地面平均值） F M F M F H F H 荷载计算 一般为前两种情况，横向力不大，只做校核

  18. 6 荷载组合极限状态设计时，为保证结构可靠性对于同时出现底各种荷载设计值的规定 基本组合：承载能力极限状态设计时，永久作用与可变作用的组合（分项系数） 标准组合：正常使用极限状态设计时，采用标准值（或组合值）为荷载代表的组合 准永久组合：正常使用极限状态设计时，对于可变荷载采用准永久值为荷载代表的组合 荷载计算

  19. 1 原位测试方法 (1) 深，浅层平板荷载板试验 (2)其他原位试验 2 公式计算 3 经验类比 荷载计算 荷载采用标准组合确定地基承载力 SGK永久荷载效应值 SQiK可变荷载效应值， SQ1K表示起控制的可变荷载

  20. 荷载板试验 规范规定的公式 经验方法 千斤顶 荷载板 三 地基承载力计算

  21. 比例界限pcr 当pu<1.5 pcr时，取极限承载力一半 渐变型曲线 s/b = 0.01—0.015低压缩性土 s/b = 0.02高压缩性土 承载力的标准（特征）值fak 深度宽度修正的特征值

  22. （二） 规范中设计承载力的确定 fa=Mbb+Md  md+Mcck fa :承载力特征值（设计值） ——相当与 p1/4=NB /2+Nq d+Ncc 但当内摩擦角比较大时， 2Mb N 基础宽度b大于6m按6m计算，砂土小于3m按3m计算 （三） 经验类比法确定承载力 查表得出承载力的标准值，做基础的宽度和深度修正

  23. 基础埋深和基础尺寸确定 F 埋深 D G 持力层（受力层） 下卧层

  24. 一 基础埋深确定 (一）基础埋深确定的基本原则 在满足承载力的条件下尽量浅埋。省工省时省料，但是有如下基本要求： D大于50cm,表土扰动，植物，冻融，冲蚀 基础顶距离表土大于10cm，保护 桥要求在冲刷深度以下 还有三项控制因素 大于10cm D 基础埋深和尺寸

  25. 1 地下室，地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便于维修，要求地下室,作用: 承载力 变形 补偿基础 基础埋深和尺寸 （二） 结构要求 F

  26. 新旧相邻建筑物有一定距离 否则要求支护 并且要严格限制支护的水平位移 L/ H=1~2 H L 基础埋深和尺寸 （二） 结构要求

  27. 基础埋深不同时 (1) 主楼与裙房 高度不同,分期施工设置后浇带 L/ H=1~2 三 基础埋深和尺寸 台北国际金融中心 （二） 结构要求 (2) 台阶式相连, 如山坡上的房屋 或者验算边坡稳定性

  28. 1 地下水位以上,否则开挖降水,费用大扰动 2 土层分布情况 (1) 浅基础还是深基础(桩基础) (2) 天然还是人工地基 (3) 如果是天然地基,基础埋深的确定 根据土层分布 基础埋深和尺寸 （三）地基及地质水文条件

  29. 好土 基础埋深和尺寸 （三） 地基及地质水文条件 I II III IV h1 好土 软土 h1 软土 (很深) 好土 软土 h1< 2m 基底在好土 h1=2m~4m高楼好土,低楼软土 h1>4 m 桩基或处理 在满足其他要求下尽量浅埋 只有低层房屋可用,否则处理 尽量浅埋但是如h1太小就为II

  30. 基础埋深和尺寸 （四） 冻结深度 冻胀丘Pingo 随冻结面向下发展，当冻结层上水的压力大于上覆土层强度时，地表就发生隆起，便形成冻胀丘。

  31. 基础埋深和尺寸 冰椎

  32. 基础埋深和尺寸

  33. 基础埋深和尺寸

  34. 基础埋深和尺寸

  35. 1 冻胀危害及机理 （1）冻胀及冻拔 地面隆起(不均匀) 翻浆,融陷,强度降低 如果冻结深度大于融沉，称为永冻土 基础埋深和尺寸 （四） 冻结深度

  36. 基础埋深和尺寸 1 冻胀危害及机理 1928-1929 Casagrande做了较深入的研究, 美国北部:冰深45cm,冻胀13cm,=8%~12%, 60%~110%, 冰透镜达13cm 冻结区 冻深 毛细区 地下水

  37. (2) 机理 复杂,开始认为是水变成冰的体胀. 自由水冻结温度0oc,结合水冻结温度-0.5~-30oc 结合水 冰 土颗粒 毛细水 基础埋深和尺寸

  38. 基础埋深和尺寸 自由水+外层(弱)结合水冻结,形成冰针,冰透镜 结合水膜变薄,离子浓度加大,吸力增加 吸引毛细水 吸引地下水 总结:开敞式水源,冻结慢,形成透镜体

  39. 基础埋深和尺寸 2 发生冻胀的条件 （1） 土的条件 一般是细颗粒土。 砂土的毛细高度小，发生冰冻时体积膨胀，孔隙水排走，骨架不变。太细的土，水分供应不及时，冻胀也不明显。 （2） 温度条件 低于冻结温度 （3） 水力条件 含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严重

  40. P32-33,表2－5 土的冻胀性分类 土类，含水量，地下水位 Z0标准冻深－多年实测最大冻结深度的平均值, 夏季地面开始往下算。 北京 1.0m，哈尔滨 2.0m，满洲里 2.5m 3 按冻胀的地基土分类 老规范不冻胀，弱冻胀，冻胀，强冻胀

  41. dmin ＝ z0t– dfr Z0标准冻深；dfr残留冻土层厚度 室内地面 dmin Z0t Z0 dfr 4 考虑冻胀的基础埋深

  42. 冻胀率：地面最大冻胀量/设计冻深(%) hw冻结面与地下水的距离 冻胀后地面 原地面 4 考虑冻胀的基础埋深 z h’实测冻土厚度 zd Zd设计冻深 ＝(h’-z)

  43. dmin > zd– hmax Zd设计冻深；hmax允许残留冻土最大厚度 室内地面 dmin Zd Z0 hmax 4 考虑冻胀的基础埋深

  44. 思考题： 在辽宁某地修建一6层宿舍楼，9月底开工挖地基，3月份建成第一层时发现基础和墙面由于冻胀而开裂。设计的基础埋深完全满足冻深的要求，解释为什么发生冻胀破坏？

  45. 基本条件：基底压力的标准值不大于承载力的特征值基本条件：基底压力的标准值不大于承载力的特征值 pk  fa 三 基础埋深和尺寸 5 基础尺寸的确定

  46. Fk Gk 三 基础埋深和尺寸 中心荷载 柱基础 （1）底面积A的确定 *荷载Fk+Gk Gk=Ad, 是基础加土=20KN/m3 *承载力特征值fa（暂不做宽度修正） *基底面积 Fk+Gk=Afa

  47. 单独无筋扩展基础 blA, bb0+2htg, ll0+2htg 满足d  h+0.1m 三 基础埋深和尺寸 (2) 长和宽,高度的确定 F  h 确定b, l 和h l l0 =45o (1:1) 30o (1:2) b0 bt b

  48. 三 基础埋深和尺寸 条基－单位长度，确定基础宽度 F  h bb0+2htg 确定h 砖墙:承重墙b  60~70cm, b0为24,37,48cm 非承重墙b 50cm

  49. F M e F+G 三 基础埋深和尺寸 偏心荷载 以柱下独立基础为例 （1）按中心荷载确定底面积A1 (2)考虑偏心 A=(1.1~1.4) A1 根据偏心大小 根据A初步确定b和l

  50. 埋置深度和平面尺寸的确定方法一刚性基础相同埋置深度和平面尺寸的确定方法一刚性基础相同 基础高度较小. F F h0  bt b0 三 基础埋深和尺寸 扩展基础（钢筋混凝土）

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