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第七章地基基礎設計的基本原則,基礎工程是土力學在土木工程的應用、是土木工程中巖土學科的一個重要分支，是人類在長期的生產(chǎn)實踐中發(fā)展起來的一門應用學科。是一門重要的專業(yè)基礎課。,1.有關基本概念,基礎,向地基傳遞荷載的下部結(jié)構(gòu)。,基礎類型,淺基礎深基礎,地基類型,天然地基人工地基,,,2地基基礎設計要滿足三個基本原則,強度條件（按承載力極限狀態(tài)設計）即作用于地基的荷載不超過地基的承載能力；經(jīng)常承受水平荷載的高聳結(jié)構(gòu)、擋土墻需進行穩(wěn)定性驗算；地下水較淺，地下室或地下構(gòu)筑物還應進行抗浮驗算。,變形條件（按正常使用極限狀態(tài)設計）即控制基礎沉降使之不超過地基變形的允許值。,基礎的材料、型式、尺寸和構(gòu)造除應滿足承載力和變形要求外,還應滿足對基礎結(jié)構(gòu)的強度、剛度、耐久性的要求。,3基礎工程的重要性,基礎工程是任何土木工程的根本（根基）；,它的重要性就在于還是那句著名的話：,萬丈高樓從地起,基礎工程是隱蔽工程，稍有不慎，就有可能給工程留下隱患；,大量工程實踐表明，整個建筑物工程的成敗，在很大程度上取決于基礎工程的質(zhì)量和水平。,基礎工程的造價通常在整個工程造價中占有相當大的比例，尤其是在地質(zhì)條件復雜的地區(qū)更是如此，其節(jié)省建設資金的潛力很大。,現(xiàn)代發(fā)展時期,近幾十年來，由于土木工程建設發(fā)展需要，特別是電子計算機和計算技術的引入，使基礎工程無論在設計理論上，還是在施工技術上，都得到了迅速的發(fā)展。,如出現(xiàn)了補償式基礎、樁—筏基礎、樁—箱基礎、巨型鋼筋混凝土浮運沉井等基礎形式。現(xiàn)代的地基處理技術、高層建筑基礎施工工藝技術發(fā)展也很快。,5地基基礎方案1)天然地基上的淺基礎；2)人工地基上的淺基礎；3)天然地基上的深基礎、樁基礎。,人工地基：加固上部土層，提高土層的承載力，再把基礎做在這種經(jīng)過人工加固后的土層上。這種地基叫做人工地基。,樁基礎：在地基中打樁，把建筑物支撐在樁臺上，建筑物的荷載由樁傳到地基深處較為堅實的土層。這種基礎叫做樁基礎。,深基礎：把基礎做在地基深處承載力較高的土層上。埋置深度大于5m或大于基礎寬度。在計算基礎時應該考慮基礎側(cè)壁摩擦力的影響。這類基礎叫做深基礎。,1.淺基礎的定義通常將基礎的埋置深度小于基礎最小寬度，且只需經(jīng)過挖槽、排水等普通施工程序就可建造的基礎稱作淺基礎。,2.淺基礎的荷載傳遞,上部結(jié)構(gòu),基礎,(應力和變形),地基,,,荷載,基底壓力,3.地基基礎設計考慮的主要因素,基礎設計時，除須保證基礎結(jié)構(gòu)本身具有足夠的強度和剛度外，同時還須選擇合理的基礎尺寸和布置方案，使地基的反力和沉降在允許的范圍之內(nèi)(常見的地基承載力)。因此，基礎設計包括地基與基礎兩部分，又常稱為地基基礎設計。,７.1概述,地基基礎設計要考慮的因素,多層車庫,⑴與上部結(jié)構(gòu)有關的因素,工程用途結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)布置安全等級,,我國現(xiàn)行《建筑地基基礎設計規(guī)范》規(guī)定：根據(jù)地基損壞造成建筑物破壞后果（危及人的生命、造成經(jīng)濟損失和社會影響及修復的可能性）的嚴重性，分為三個安全等級,,,,,核電站,低層房屋,⑵與建設場地有關的因素,地理位置、氣候條件建設場地工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件,⑶其它方面要考慮的因素,施工條件、方法、設備施工工期工程造價環(huán)境保護,（4）與基礎本身有關的因素,建筑基礎所用的材料及基礎的結(jié)構(gòu)型式；基礎的埋置深度；地基土的承載力；基礎的形狀和布置，以及與相鄰基礎、地下構(gòu)筑物和地下管道的關系；,,,4.地基基礎設計的一般要求,⑴具有足夠的安全度,目的：保證建筑物的安全與正常使用，防止剪切破壞。,地基強度驗算包括：地基剪切強度和穩(wěn)定性驗算以及必要時的抗浮驗算（地下水埋藏較淺）。,⑵地基變形驗算,,對一級建筑物及下表所列范圍以外的二級建筑物，應控制地基變形特征值。,⑶基礎設計要求,基礎所用材料及構(gòu)造、尺寸要適應上部結(jié)構(gòu)、符合使用要求和滿足地基承載力的要求。,同時，還應滿足基礎結(jié)構(gòu)的強度、剛度和耐久性的要求,5.地基基礎設計一般要遵循的步驟,⑴充分掌握擬建場地的工程地質(zhì)條件和地質(zhì)勘察資料；,⑵根據(jù)上部結(jié)構(gòu)類型、荷載性質(zhì)、結(jié)構(gòu)布置、使用要求、周邊環(huán)境、建筑經(jīng)驗、施工條件、材料供應等確定基礎類型和平面布置方案。,→基礎選型,持力層,,⑶確定地基持力層和基礎埋置深度,⑷確定地基承載力設計值；,（8）繪制基礎施工圖，并提出必要的技術說明。,⑺進行基礎結(jié)構(gòu)設計。保證基礎有足夠的強度、剛度和耐久性。,⑹進行必要的地基穩(wěn)定性和特征變形驗算,⑸確定基礎底面尺寸,⑴→⑵屬于地基基礎設計要考慮的主要因素；,⑶→（8）屬于地基基礎設計要考慮的三條基本原則,6.淺基礎設計所需資料（1）建筑場地的地形圖；（2）工程地質(zhì)勘察報告；（3）建筑物平面圖、立面圖、荷載，特殊結(jié)構(gòu)布置與標高；（4）工程總投資與當?shù)亟ㄖ牧瞎闆r；（5）施工技術力量與要求工期。,1.有關基礎工程的基本概念,淺基礎與深基礎,天然地基與人工地基,地基基礎設計應遵循的三個基本原則,2.學習基礎工程的重要性,從基礎在土木工程所在的部位分析,從土木工程一般發(fā)生的工程事故規(guī)律分析，基礎工程屬地下隱蔽結(jié)構(gòu)。它的重要性就再于事故一旦發(fā)生，難以補救。,從基礎工程造價在工程總造價所占的比例分析,小結(jié),,3.建筑物的安全等級,4.地基基礎設計應遵循的8個步驟,７.２淺基礎的類型,設計基礎首先要根據(jù)場地地形、地質(zhì)情況、上部結(jié)構(gòu)以及功能使用要求、材料等情況對基礎進行選型。,７.２.１無筋擴展基礎,定義：通常由磚、塊石、毛石、素混凝土、三合土和灰土等材料建造的墻下條形基礎或柱下獨立基礎。,特點：抗壓性能較好，但抗拉、抗剪強度不高。,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?？赏ㄟ^限制基礎外伸寬度與基礎高度的比值來實現(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。,如何保證基礎在基底反力作用下不產(chǎn)生撓曲變形和開裂呢？,應用范圍：無筋擴展基礎可用于六層和六層以下（三合土基礎不宜超過四層）的民用建筑和砌體承重的廠房。,無筋擴展基礎的基礎高度必須滿足所用材料剛性角的要求。,剛性角：即壓力傳遞角。在壓力傳遞角范圍內(nèi)，基礎不會產(chǎn)生撓曲變形和開裂。,,基礎臺階寬高比的允許值,,,磚基礎,,防潮層,,大方腳,,,墊層,⑴特點：傳統(tǒng)地方材料，施工技術易掌握。實用、經(jīng)濟。,⑵斷面形式,砌成臺階式,有兩種斷面形式,⑶材料要求：,“二、一間隔收”較節(jié)省材料，同時又能滿足寬高比的要求。,注意：1.兩種斷面形式的區(qū)別。2.斷面為什么要做成這種形式？,灰土基礎,⑴特點：歷史悠久。經(jīng)濟、時間越久，強度越高。⑵適用條件地下水位較低的地帶⑶硬化機理,,,,⑷施工質(zhì)量要求：,粘土：就地過篩，d≤15mm,石灰：熟（消）石灰，d≤5mm,消化1～2天立即使用。,配比：3：7或2：8,加水量：,要掌握最佳含水量,工地經(jīng)驗是：,施工要點,分層夯實。每虛鋪25cm，即夯實到15cm為一步。,兩步灰土、三步灰土是什么概念？,手捏成團、落地開花,⑸強度驗算：,從兩方面進行：,,,,灰土墊層構(gòu)造高度要滿足剛性角的要求；,作用在灰土墊層頂面上的壓力≤400kpa,要滿足不同材料接觸部分局部抗壓強度的要求。,,,,,,P156表灰土基礎臺階寬度比的允許值,三合土基礎,,大方腳,三合土,⑴材料配比,灰：砂：骨料（碎磚、碎石或礦渣等）體積比,1：2：4,1：3：6,1：3：6,⑵其它要求,基寬：b≥600mm,,,墊層高度：400mm～450mm,,地下水位較低,,⑶施工類似灰土施工方法,毛石基礎,⑴材質(zhì)要求,選用未經(jīng)風化的硬質(zhì)巖石。,⑵施工質(zhì)量要點,石塊厚度≥150mm,臺階高度≥400mm,每一階梯宜用3排或3排以上的毛石。,每排懸挑長度≤200mm,,,砼、毛石砼基礎,⑴適用條件,常用與地下水位比較高，結(jié)構(gòu)荷載較大部位。,⑵施工質(zhì)量技術有點,砼強度等級,大體積砼可摻入20~30%的毛石，毛石尺寸不得大于300mm，使用前沖洗干凈。,墊層厚度≥150mm,還有一種型式,迭合基礎,７.２.２擴展基礎,,概念：相對于無筋擴展基礎而言；不僅有一定的抗壓強度，而且具有一定的抗拉能力。又稱作柔性基礎。,柔,體現(xiàn)在基礎允許產(chǎn)生一定的撓曲變形、開裂而不破壞！,特點：兩種材料（砼、鋼筋）的力學性能互補！具有較好的抗剪能力和抗彎能力。,砼和鋼筋共同工作,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。,柔性基礎種類：獨立基礎、條形基礎、筏板基礎、箱形基礎和殼體基礎等。,獨立基礎（單獨基礎）,概念：,類型：,是整個或局部結(jié)構(gòu)物下的無筋或配筋的單個基礎。常見于橋梁工程、工業(yè)廠房等。,,⑴鋼筋混凝土柱下單獨基礎,,根據(jù)基礎與柱的連接方式分為：,階梯形錐形杯形,基礎底面形狀：軸心受壓柱下一般為正方形，偏心受壓柱下一般為矩形。,⑵砌體柱下單獨基礎,⑶墻下單獨基礎,適用條件：地基上層土質(zhì)松散其下不遠處有較好的土層；類型：基礎支承過梁式、基礎支承磚拱式；,⑷煙囪、水塔等特種結(jié)構(gòu)單獨基礎,一般采用鋼筋混凝土圓板或圓環(huán)基礎和素混凝土實體基礎。,條形基礎,概念：指基礎的長度遠遠大于其寬度的一種基礎型式。,類型：,按上部結(jié)構(gòu)形式分為：墻下條形基礎；柱下條形基礎。,⑴墻下條形基礎,剛性（無筋）柔性（配筋）,,,橫截面積根據(jù)受力條件又可分為不帶肋和帶肋兩種。,⑵柱下鋼筋混凝土條形基礎,,A：概念,B：型式,等截面變截面,,,柱位處加腋,C：目的是將承受的集中荷載較均勻地分布到條形基礎底面積上，以減小地基反力，并通過形成的基礎整體剛度來調(diào)整可能產(chǎn)生的不均勻沉降。,,D：雙柱聯(lián)合基礎應用,B：特點,A：概念,亦稱柱下交梁基礎。這種基礎在縱橫兩方向均具有一定的剛度?？沙袚?0層以下民用住宅。,⑶交叉條形基礎,具有良好的調(diào)整不均勻沉降的能力。,片筏基礎（滿堂紅基礎）,概念：基礎連續(xù)成片,目的,減少基底壓力，以滿足地基基礎設計的強度條件,,減少基礎不均勻沉降，增加基礎剛度,類型：平板式、梁板式；平板式筏基是一塊等厚度（0.5～2.5m）的鋼混平板；梁板式筏基是在筏板上沿柱軸縱橫向設置基礎梁而形成,箱形基礎,概念；,由鋼筋混凝土底板、頂板和縱橫交叉的隔墻構(gòu)成。,目的,殼體基礎,概念：,由正圓錐形及其組合型式構(gòu)成；,特點,⑴充分利用基礎材料的抗壓性能；,⑵節(jié)省材料，具有良好的經(jīng)濟效果,用途：,主要用于特種結(jié)構(gòu)；,小結(jié),淺基礎基礎類型主要有那些？,按基礎剛度（受力性能）如何分類？何謂剛性角？按基礎材料如何分類？施工質(zhì)量要求重點掌握磚基礎、灰土基礎；按構(gòu)造類型如何分類？,有五類。獨立基礎、條形基礎、筏板基礎、箱形基礎、殼體基礎；,