建筑工程浅基础设计

第五章第五章浅基础浅基础设计设计5.1 5.1 浅基础的设计原则浅基础的设计原则5.2 5.2 浅基础的类型浅基础的类型5.3 5.3 浅基础埋置深度的确定浅基础埋置深度的确定5.4 5.4 基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定5.5 5.5 刚性基础设计刚性基础设计5.6 5.6 墙下钢筋冰混凝土条形基础墙下钢筋冰混凝土条形基础5.7 5.7 柱下钢筋混凝土独立基础柱下钢筋混凝土独立基础5.8 5.8 柱下钢筋混凝土梁式基础柱下钢筋混凝土梁式基础5.9 5.9 筏板基础、箱形基础简介筏板基础、箱形基础简介5.10 5.10 减少不均匀沉降的措施减少不均匀沉降的措施一、一般原则1.地基应有足够的强度、刚度和耐久性。2.地基应有足够的强度和稳定性。3.基础沉降量应小于地基的允许变形值。第一节 基础设计的原则二、地基变形特征及允许变形值1.地基变形特征可分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。2.地基应有足够的强度和稳定性。3.基础沉降量应小于地基的允许变形值。在计算地基变形时，应符合下列规定：1）.由于建筑地基不均匀、荷载差异很大、体型复杂等因素引起的地基变形，对于砌体承重结构应由局部倾斜控制；对于框架结构和单层排架结构应由相邻柱基的沉降差控制；对于多层或高层建筑和高耸结构应由倾斜值控制；2）.在必要情况下，需要分别预估建筑物在施工期间和使用期间的地基变形值，以便预留建筑物有关部分之间的净空，考虑连接方法和施工顺序。此时，一般建筑物在施工期间完成的沉降量，对于砂土可认为其最终沉降量已基本完成80%以上，对于低压缩粘性土可认为已完成最终沉降量的50%-80%，对于中压缩粘性土可认为已完成20%-50%,对于高压缩粘性土可认为已完成5%-20%。建筑物的地基变形允许值，可按表5-1规定采用。对表中未包括的其他建筑物的地基变形允许值，可根据上部结构对地基变形的适应能力和使用上的要求确定。建筑物的地基变形允许值建筑物的地基变形允许值 表表5-1变形特征变形特征砌体承重结构基础的局部倾斜工业与民用建筑相邻柱基的沉降差(1)框架结构(2)砖石墙填充的边排柱(3)当基础不均匀沉降时不产生附加应力的结构单层排架结构(柱距为6m)柱基的沉降量(mm)桥式吊车轨面的倾斜(按不调整轨道考虑)纵向横向多层和高层建筑基础的倾斜Hg2424Hg6060100体型简单的高层建筑基础的平均沉降量(mm)高耸结构基础的倾斜Hg2020Hg5050Hg100100Hg150150Hg200200Hg250高耸结构基础的沉降量(mm)Hg100100Hg200200Hg250注：1.本表数值为建筑地基实际最终变形允许值;2.有括号者仅适用于中压缩性土；3.l为相邻柱基的中心距离(mm)；Hg为自室外地面起算的建筑物高度(m);4.倾斜指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；5.局部倾斜指砌体承重结构沿纵向6-10m内基础两点的沉降差与其距离的比值。地基土类别地基土类别中、低压缩性土0.0020.002l0.0007l0.005l(120)0.0040.0030.0040.0030.00250.0022000.0080.0030.0060.0050.0040.002400300200高压缩性土0.0030.003l0.001l0.005l200三、地基设计的规定三、地基设计的规定根据地基复杂程度,建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使作的程度,将地基础设计分为三个设计等级,设计时应根据具体情况,按表5-2选用.设计等级设计等级建筑和地基类型建筑和地基类型甲级甲级重要的工业与民用建筑物重要的工业与民用建筑物3030层以上的高层建筑层以上的高层建筑体型复杂体型复杂,层数相差超过层数相差超过1010层的高低层连成一体建筑物层的高低层连成一体建筑物大面积的多层地下建筑物大面积的多层地下建筑物(如地下车库如地下车库,商场商场.运动场等运动场等)对地基变形有特殊要求的建筑物对地基变形有特殊要求的建筑物复杂地质条件下的坡上建筑物复杂地质条件下的坡上建筑物(包括高边坡包括高边坡)对原有工程影响较大的新建建筑物对原有工程影响较大的新建建筑物场地和地基条件复杂的一般建筑物场地和地基条件复杂的一般建筑物位于复杂地质条件及软土地区的二层及二层以上地下室的基坑工程位于复杂地质条件及软土地区的二层及二层以上地下室的基坑工程乙级乙级除甲级除甲级,丙级以外的工业与民用建筑物丙级以外的工业与民用建筑物丙级丙级 场地和地基条件简单场地和地基条件简单,荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物及一般工业建筑物;次要的轻型建筑物次要的轻型建筑物建筑物安全等级表建筑物安全等级表5-25-2根据建筑物地基基础设计等级及长期荷载作用下地基变形对上部结构根据建筑物地基基础设计等级及长期荷载作用下地基变形对上部结构的影响程度的影响程度,地基基础设计应符合下列规定地基基础设计应符合下列规定:1.1.所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定;当轴心荷载作用时当轴心荷载作用时pkfa式中式中pk-相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值；相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值；fa-修正后的地基承载力特征值。修正后的地基承载力特征值。当偏心荷载作用时，应同时符合以下两式要求：当偏心荷载作用时，应同时符合以下两式要求：pkfa；pkmax1.2fapkmax-相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最大压力值。相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最大压力值。2.所有建筑物为甲级所有建筑物为甲级,乙级的建筑物乙级的建筑物,均应按地基变形规定均应按地基变形规定;3.表表5-25-2所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算,如有下列情如有下列情况时况时,仍应作变形验算仍应作变形验算;1)地基承载力标准值小于地基承载力标准值小于130kPa,且体型复杂的建筑；且体型复杂的建筑；2)在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，引起地基产生在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，引起地基产生过大的不均匀沉降时；过大的不均匀沉降时；3)软弱地基上的相邻建筑如距离过近，可能发生倾斜时；软弱地基上的相邻建筑如距离过近，可能发生倾斜时；4)相邻建筑距离过近相邻建筑距离过近,可能发生倾斜可能发生倾斜;5)地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成时。地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成时。4.4.对经常受水平荷载作用的高层建筑和高耸结对经常受水平荷载作用的高层建筑和高耸结构，以及建造在斜坡上的建筑物和构筑物，尚应构，以及建造在斜坡上的建筑物和构筑物，尚应验算其稳定性。验算其稳定性。5.5.基坑工程应进行稳定验算基坑工程应进行稳定验算;6.6.当地下水埋藏较浅当地下水埋藏较浅,建筑地下室或地下构筑建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时物存在上浮问题时,尚应进行抗浮验算尚应进行抗浮验算.可不作地基变形计算设计等级为丙级的建筑物范围可不作地基变形计算设计等级为丙级的建筑物范围表表5-35-3地基主地基主要受力要受力层情况层情况地基承载力标准值地基承载力标准值fak(kPa)60fak8080fak100100fak130130fak160160fak200200fak300各土层坡度(%)5510101010建筑类型砌体承重结构、框架结构(层数)555667单层排架结构(6m柱距)单跨吊车额定起重量(t)5-1010-1515-2020-3030-5050-100厂房跨度(m)121824303030多跨吊车额定起重量(t)3-55-1010-1515-2020-3030-75厂房跨度(m)1218 24303030烟囱高度(m)30405075100水塔高度(m)1520303030容积(m3)5050-100100-200200-300300-500500-1000注：1.地基主要受力层系指条形基础底面下深度为3b(b为基础底面宽度)，独立基础下为1.5b,且厚度均不小于5m的范围(二层以下一般的民用建筑除外)；2.地基主要受力层中如有承载力标准值小于130kPa的土层时，表中砌体承重结构的设计，应符合本规范第七章的有关要求；3.表中砌体承重结构和框架结构均指民用建筑，对于工业建筑可按厂房高度、荷载情况折合成与其相当的民用建筑层数；4.表中吊车额定起重量、烟囱高度和水塔容积的数值系指最大值。地基基础方案：地基基础方案：1.天然地基上的浅基础；天然地基上的浅基础；2.人工地基上的浅基础；人工地基上的浅基础；3.天然地基上的深基础、桩基础。天然地基上的深基础、桩基础。四、基础设计步骤四、基础设计步骤5.2 5.2 浅基础的类型浅基础的类型建筑物的安全和正常使用用途和安全用途和安全等级等级建筑场地和建筑场地和地基条件地基条件地基基础地基基础方案方案工期、造价工期、造价施工条件施工条件上部结构类上部结构类型型平面布置平面布置地基基础地基基础类型类型5.1.1 浅基础设计简介浅基础设计简介基础的类型基础的类型浅基础浅基础无筋扩展基础无筋扩展基础扩展基础扩展基础条形基础条形基础箱形基础箱形基础独立基础独立基础筏板基础筏板基础十字交叉梁基十字交叉梁基础础壳体基础壳体基础按构造类型按构造类型联合基础联合基础 一、扩展基础一、扩展基础适用于多层民用建筑和轻型厂房适用于多层民用建筑和轻型厂房(1)无筋扩展基础无筋扩展基础(刚性基础）刚性基础）无筋扩展基础台阶宽高比的允许值无筋扩展基础台阶宽高比的允许值(2)(2)扩展基础扩展基础(柔性基础）柔性基础）1、定义、定义 2、受力性能：抗弯和抗剪、受力性能：抗弯和抗剪 性能良好性能良好 二、联合基础二、联合基础 当为了满足地基土的强度要求，必须扩当为了满足地基土的强度要求，必须扩大基础平面尺寸，与相邻的单个基础在平面大基础平面尺寸，与相邻的单个基础在平面上相接甚至重叠时，则可将它们连在一起成上相接甚至重叠时，则可将它们连在一起成为联合基础。为联合基础。联合基础联合基础三、按构造类型三、按构造类型1、独立基础、独立基础2、条形基础、条形基础长度远大于宽度的基础长度远大于宽度的基础3 3、十字交叉梁基础、十字交叉梁基础4 4、筏板基础、筏板基础5、箱形基础、箱形基础目前在高层建筑中多采用箱形基础目前在高层建筑中多采用箱形基础6 6、壳体基础、壳体基础 适用于水塔、烟囱、料仓和中小型高炉等高耸的构筑适用于水塔、烟囱、料仓和中小型高炉等高耸的构筑 物的基础。物的基础。5.3 5.3 基础的埋置深度基础的埋置深度w1、作用在地基上的荷载大小和性质、作用在地基上的荷载大小和性质w2、工程地质条件条件、工程地质条件条件w3、水文地质条件、水文地质条件w4、建筑物的用途，基础构造、建筑物的用途，基础构造w5、相邻建筑物基础的影响、相邻建筑物基础的影响w6、季节性冻土垢影响、季节性冻土垢影响 相邻建筑物的基础埋深相邻建筑物的基础埋深地基土冻胀和融陷的影响地基土冻胀和融陷的影响相邻建筑物间的基础埋深相邻建筑物间的基础埋深地基土冻胀和融陷对基础埋深的影响地基土冻胀和融陷对基础埋深的影响a、根据根据规范规范表格确定表格确定；b、按静载荷试验方法确定按静载荷试验方法确定；c、根据土的强度理论计算确定；、根据土的强度理论计算确定；d、根据相邻条件相似的建筑物经验确定。、根据相邻条件相似的建筑物经验确定。地基承载力的确定地基承载力的确定按地基载荷试验确定地基的承载力特值按地基载荷试验确定地基的承载力特值 香港国际机场香港国际机场按载荷试验成果确定按载荷试验成果确定地基承载力特征值地基承载力特征值ps0极限荷载极限荷载比例界限比例界限 承载力特征值的确定方法：承载力特征值的确定方法：1.当当ps曲线上有曲线上有比例界限比例界限时，取该时，取该比例界限所对应的荷载值；比例界限所对应的荷载值；2.当当极限荷载极限荷载小于对应小于对应比例界限比例界限的荷的荷载值的载值的2倍时，取倍时，取极限荷载值的一半极限荷载值的一半；3.当不能按上述二点确定时，如压板当不能按上述二点确定时，如压板面积为面积为0.250.50m2，可取，可取s/b=0.010.015所对应的荷载，但其值所对应的荷载，但其值不应大于不应大于最大加载量的一半最大加载量的一半。使用查表法确定地基承载力特征值使用查表法确定地基承载力特征值当根据室内物理、力学指标平均值确定地基当根据室内物理、力学指标平均值确定地基承载力特征值时，应查相应的表格所得的承载承载力特征值时，应查相应的表格所得的承载力基本值乘以回归修正系数，作为承载力特征力基本值乘以回归修正系数，作为承载力特征值。值。)918.7884.2(12nnf 0fffak按理论公式计算按理论公式计算 kcmbacMdMdbMf式中式中 fa修正后的地基承载力特征值；修正后的地基承载力特征值；fak地基承载力特征值；地基承载力特征值；b、d基础宽度和埋深的地基承载力修正系数；基础宽度和埋深的地基承载力修正系数；基础底面以下土的重度基础底面以下土的重度 m基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮 重度；重度；d基础埋置深度（基础埋置深度（m m），一般自室外地面标高算起。一般自室外地面标高算起。b基础底面宽度（基础底面宽度（m m），当基宽小于），当基宽小于3m3m按按3m3m考虑，大于考虑，大于 6m6m按按6m6m考虑；考虑；)5.0()3(mdbakadbff天然地基上浅基础的设计，包括下述各项内容：天然地基上浅基础的设计，包括下述各项内容：1.选择基础的材料、类型和平面布置；选择基础的材料、类型和平面布置；2.选择基础的埋置深度；选择基础的埋置深度；3.确定地基承载力；确定地基承载力；4.确定基础尺寸；确定基础尺寸；5.进行地基变形与稳定性验算；进行地基变形与稳定性验算；6.进行基础结构设计；进行基础结构设计；7.绘制基础施工图，提出施工说明。绘制基础施工图，提出施工说明。一般浅基础设计一般浅基础设计akfp 式中式中 pk相应于荷载效应标准组合时，相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的基础底面处的平均压力值平均压力值；fa修正后的地基承载力特征值修正后的地基承载力特征值。1.当轴心荷载作用时当轴心荷载作用时dfaFkAGdfaFkbG（矩形）（矩形）（条形）（条形）相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础 顶面的竖向荷载。顶面的竖向荷载。基础自重和基础上的土重。基础自重和基础上的土重。AGkFkpk基础底面面积。基础底面面积。akfp2.1max6bGFMekkk需满足的条件：需满足的条件：Pk fa相应于荷载效应标准组合时，作用于基础底面的力相应于荷载效应标准组合时，作用于基础底面的力 矩值。矩值。式中：式中：则,6be kpmax3laGk)2(Fk+akkfbepp2.161maxafW2.1MKkpmaxAGkFk由：由：得：得：若：若：二、软弱下卧层的强度验算二、软弱下卧层的强度验算azczzfpp 软弱下卧层顶面处软弱下卧层顶面处的附加应力设计值的附加应力设计值软弱下卧层顶面处软弱下卧层顶面处的自重应力设计值的自重应力设计值地基承载力设计值地基承载力设计值tan2tan2zbzlpplbpckz浅基础的变形分析与验算浅基础的变形分析与验算浅基础的变形分析浅基础的变形分析地基的特征变形w沉降量w沉降差w倾斜w局部倾斜浅基础的验算浅基础的验算一、地基承载力验算二、基底合力偏心距验算三、基础稳定性和地基稳定性验算 建筑措施建筑措施结构措施结构措施施工措施施工措施5.105.10减轻不均匀沉降危害的措施减轻不均匀沉降危害的措施一、建筑措施一、建筑措施二、结构措施二、结构措施三、施工措施三、施工措施