课题八 天然地基上浅基础设计三PPT课件

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1、 当基础受偏心荷载作用时，除要求满足上式外，还应满足式中 pmax 基础底面边缘最大压力值，kPa； pmin 基础底面边缘最小压力值，kPa； M 作用于基础底面的力矩值，kNM； W 基础底面的抵抗矩，m3； e 偏心矩，m。maxmaxmin1.2kkkkkkpfpFGMpAW第1页/共23页 当偏心矩eb6时，pmin0，基础底面与地基土脱开。这种情况下，基底压力pmax可表示为：式中 l 垂直于力矩方向的基础底面边长，m； a 合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离，m。 pmin /pmax 值过小，表示基底压力分布很不均匀，容易引起过大的不均匀沉降应尽量避免。对高层建筑的箱形和筏

2、形基础。要求pmin 0。若考虑地震组合，则允许基础底面可以局部与地基土脱开，但零应力区的面积不应超过基础底面积的25，即3a 0.75b 。max2()3kFGpla第2页/共23页二、中心荷载作用下基础的计算 在基础的设计中，通常假定基础底面压力是直线分布，受中心荷载作用时，则为均匀分布，基础采用对称形式，使荷载作用线通过基底形心。计算步骤如下： (一) 计算基础底面积A (矩形)或基础底面宽度b (条形、正方形) 中心荷载作用下的基础，按承载力设计值计算，应满足条件： 初步估算时，工程计算中可为简化取基础与土的平均容重为 20 kN/m3， 即GG dA。在实际计算时G则为基础自重的设计

3、值和基础上土重的标准值，地下水位以下部分均用浮容重计算。kGkaFAdpfA kaGkaGkaGFbfdFbfdFAfd条形基础方形基础矩形基础第3页/共23页 三、偏心荷载作用下基础的计算 偏心荷载作用下，基础底面的尺寸一般用逐次渐近法进行计算。计算步骤如下： 1.先不考虑偏心，用条形基础公式或矩形基础公式计算出基础的底面积A1 (对于单独基础)或基础宽度b1(对于条形基础)。 2.根据偏心大小，把底面积A1(或b1)适当提高1040，作为偏心荷载作用下基础底面积(或宽度)的第一次近似值，即：A(1.11.4)A1 3.按假定的基础底面积A，用下式计算基底的最大和最小的边缘压力。 如不满足要

4、求，或应力过小，地基承载力未能充分发挥，应调整基础尺寸，直到既满足要求又能发挥地基承载力为止。 基础高度的确定方法与受中心荷载作用的方法相同。 若地基中有软弱下卧层时，应进行软弱下卧层的承载力验算。若建筑物属于必需进行变形验算的范围，应按要求进行变形验算。必要时还要对尺寸进行调整，并重新进行各项验算。maxmaxminmaxmin1 () 1.22kkkkakakpFGMppfpfpAW验算地基承载力第4页/共23页偏心荷载作用下的基底面积确定 试算法先按中心荷载作用的公式初步估算基础底面积A0根据偏心距的大小，将基础底面积A0增大（1040）即A（1.11.4）A0，并以适当的长宽比拟定基础

5、底面的长度l和宽度b然后按式（7.15）或（7.9)验算基底压力是否满足地基承载力的要求，不合适调整基底尺寸后再验算，至到满意为止maxmaxminmaxmin1 () 1.22kkkkakakpFGMppfpfpAW验算地基承载力第5页/共23页 3.地基软弱下卧层验算 受压层范围内地基为多层土（主要指地基承载力有差异而言）组成，且持力层以下有软弱下卧层（指容许承载力小于持力层容许承载力的土层）。第6页/共23页 3. 软弱下卧层承载力验算 持力层以下存在承载力明显低于持力层的土层，称为软弱下卧层。如果软弱下卧层埋藏不够深，扩散到下卧层的应力大于下卧层的承载力时，地基仍然有失效的可能，因此需

6、要进行软弱下卧层的承载力验算。 当地基受力层范围内有软弱下卧层时，应按下式验算： pzpczfaz 式中 pz软弱下卧层顶面处的附加压力设计值； pcz软弱下卧层顶面处土的自重压力标准值； faz 软弱下卧层顶面处经深度修正后地基承载力设计。 当上层土与下卧软弱土层的压缩模量比值大于或等于3时，对条形基础和矩形基础， pz值可按简化公式计算。()2 tan()(2 tan )(2 tan )cozcozb ppbzlb pplzbz条形基础矩形基础自重应力标准值 附加压力设计值 Es1/Es2 第7页/共23页pzpczfaz ()2 tan()(2 tan )(2 tan )cozcozb

7、ppbzlb pplzbz条形基础矩形基础自重应力标准值 附加压力设计值 Es1/Es2 当软弱下卧层为压缩性高而且较厚的软粘土，或当上部结构对基础沉降有要求时，还应验算包括软弱下卧层的基础沉降量。 第8页/共23页 由砖、毛石、灰土、混凝土等材料按台阶逐级向下扩展(大放脚)形成的无筋扩展基础，也称为刚性基础。 其优点是施工技术简单，材料可就地取材。造价低廉，在地基条件许可的情况下，是多层民用建筑和轻型厂房适用的浅基础类型。 刚性基础所用材料的抗压强度较高，抗拉、抗剪强度低，稍有挠曲变形，基础内拉应力就会超过材料的抗拉强度而产生裂缝。无筋扩展基础设计第9页/共23页 为保证基础不发生弯曲破坏或

8、剪切破坏，通常都是限制台阶的宽高比以满足一定的刚度和强度要求，即满足如下要求：式中: 无筋扩展基础的刚性角，而tan即为台阶宽高比的允许值。002tanbbH基础底面宽度b应符合下式要求：20tanbH第10页/共23页上部结构为钢筋混凝土柱，下部基础采用无筋扩展基础：1）其柱脚高度h1 不得小于b1，并不应小于300mm ，且不小于20d(d 为柱中的纵向受力钢筋的最大直径)；2）当柱纵向钢筋在柱脚内的竖向锚固长度不满足锚固要求时可沿水平方向弯折，弯折后的水平锚固长度不应小于10d 也不应大于20d。 第11页/共23页砖基础：基础大放脚的尺寸应符合砖的模数，采用等高式或二一间隔式砌法，每收

9、一次其两边各收1/4砖长。两层材料叠合组成基础：上层砖砌体，下层用混凝土，下层混凝土的高度要大于等于200mm，并符合表规范要求：见表7.11。(a)、(b)两层材料叠合基础;(c)毛石基础;(d)毛石混凝土基础第12页/共23页第13页/共23页无筋扩展基础设计 基础类型和埋置深度确定以后就可以根据地基土层的承载力和作用在基础上的荷载，计算基础底面积和基础的高度。 一、作用在基础上的荷载计算基础的受力情况可分四种：1）一般房屋建筑物的基础主要是承受竖向荷载。2）水平荷载如土压力、风压力等所占的比例很小。3）作用在基础底面上的竖向荷载包括上部结构的自重、屋面荷载、楼面荷载和基础的自重(包括基础

10、台阶上的填土)等。4）活荷载应按规范折减。荷载的计算方法应按规范要求进行。 第14页/共23页 二 、确定刚性基础的高度 刚性基础在基础宽度（底面尺寸）确定后(满足承载力要求)，应该按刚性角的要求，确定刚性基础的高度。（简称剖面设计） 若墙或柱的宽度为bo，基础的宽度为b，刚基础两侧的外伸长度为bt(bbo)/2，按刚性角的要求:002 ; tan1 ()tan2tantttbbbbhbhbb基础宽度所以基础的最小高度： 为了保护基础不受外力的破坏，基础的顶面必须埋在设计地面以下 100 150mm，所以基础的埋置深度众必须大于基础的高度A加上保护层的厚度。不满足这项要求时，必须加大基础的埋深

11、或者采取其他措施。第15页/共23页三、基础的构造 刚性基础经常做成台阶形断面，有时也可做成梯形断面。确定构造尺寸时最主要的是要保证断面各处都能满足刚性角的要求，同时断面又必须经济合理，便于施工。 (一) 砖基础1、砖基础大放脚的砌法：1）按台阶的宽高比为1/1.5；2）按台阶的宽高比为l/2。2、垫层：100200mm厚的素混凝土垫层。低层房屋也可在槽底打两步(300mm)三七灰土，代替混凝土垫层。3、防潮措施：在室内地面以下50mm左右处铺设防潮层。防潮层可以是掺有防水剂的 l:3水泥砂浆，厚2030mm；也可以铺设沥青油毡。4、材料：MU10;砂浆：M5 第16页/共23页(二) 毛石基

12、础1、毛石基础每台阶至少有两层毛石，每个台阶的高度要求不小于 300 mm。2、为了保证上一层砌石的边能压紧下一层砌石的边块，每个台阶伸出的长度不应大于200mm，实际的刚性角小于允许的刚性角。3、因此，往往要求基础要有比较大的高度。为了减少基础的高度，一般把断面做成梯形。 (三) 灰土基础1、每层虚铺220250mm，夯实至150mm为一步；基础高度通常用300至450 mm(2步或3步)；2、由于基槽边角处灰土不容易夯实。所以实际的施工宽度要比计算宽度每边各放出50mm以上。3、防水防潮性能不好，具有一定抗冻性；第17页/共23页 (四) 素混凝土基础1、素混凝土基础可以做成台阶形或梯形断

13、面；2、做成台阶形时，总高度在350 mm 以内作一层台阶；总高度为350mmH900mm时，作成二层台阶；总高度大于 900mm时、作成三层台阶。每个台阶的高度不宜大于500mm。3、具有较大的强度、耐久性和抗冻性，可广泛使用。 第18页/共23页第19页/共23页例：某住宅楼承重墙厚240mm，上部结构传来荷载Fk=190kNm，地基承载力特征值为a=175kPa地下水位在地表下O.8m，试设计此承重墙下无筋扩展基础。解 ：1. 确定基底宽度b （为便于施工，基础宜建在地下水位以上，初选基础埋深d=O.8m），则 1901.19517520 0.8kaGFbmfd取b=1.2m=1200m

14、m 2.选择基础材料，并确定基础剖面尺寸 方案I：采用MUl0砖和M5砂浆，砌“二一间隔收”砖基础。每层台阶宽度b1=60mm，基础下做100mm厚C15素混凝土垫层，011120024082260bbnb（阶）第20页/共23页 方案：基础由两种材料叠合而成，下层采用C15素混凝土，厚300mm，其上仍采用“二一间隔收”砖基础。每层台阶宽度b1=60mm，基础下做100mm厚C15素混凝土垫层，查表7.12，C15素混凝土台阶宽高比的允许值b2/H0=1.0，所以混凝土垫层收进宽度b2为300mm 112002402 3003260n （阶）基础顶面至地表距离假定为200mm，则基础埋深d=0.8m，与初设条件相符，方案比较合理。第21页/共23页Thank You!第22页/共23页感谢您的观看！第23页/共23页