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第七章地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本原則,基礎(chǔ)工程是土力學(xué)在土木工程的應(yīng)用、是土木工程中巖土學(xué)科的一個(gè)重要分支，是人類在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)展起來的一門應(yīng)用學(xué)科。是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。,1.有關(guān)基本概念,基礎(chǔ),向地基傳遞荷載的下部結(jié)構(gòu)。,基礎(chǔ)類型,淺基礎(chǔ)深基礎(chǔ),地基類型,天然地基人工地基,,,2地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要滿足三個(gè)基本原則,強(qiáng)度條件（按承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)）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(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算；地下水較淺，地下室或地下構(gòu)筑物還應(yīng)進(jìn)行抗浮驗(yàn)算。,變形條件（按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)）即控制基礎(chǔ)沉降使之不超過地基變形的允許值。,基礎(chǔ)的材料、型式、尺寸和構(gòu)造除應(yīng)滿足承載力和變形要求外,還應(yīng)滿足對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、耐久性的要求。,3基礎(chǔ)工程的重要性,基礎(chǔ)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(chǔ)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(shí)踐表明，整個(gè)建筑物工程的成敗，在很大程度上取決于基礎(chǔ)工程的質(zhì)量和水平。,基礎(chǔ)工程的造價(jià)通常在整個(gè)工程造價(jià)中占有相當(dāng)大的比例，尤其是在地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)更是如此，其節(jié)省建設(shè)資金的潛力很大。,現(xiàn)代發(fā)展時(shí)期,近幾十年來，由于土木工程建設(shè)發(fā)展需要，特別是電子計(jì)算機(jī)和計(jì)算技術(shù)的引入，使基礎(chǔ)工程無論在設(shè)計(jì)理論上，還是在施工技術(shù)上，都得到了迅速的發(fā)展。,如出現(xiàn)了補(bǔ)償式基礎(chǔ)、樁—筏基礎(chǔ)、樁—箱基礎(chǔ)、巨型鋼筋混凝土浮運(yùn)沉井等基礎(chǔ)形式?，F(xiàn)代的地基處理技術(shù)、高層建筑基礎(chǔ)施工工藝技術(shù)發(fā)展也很快。,5地基基礎(chǔ)方案1)天然地基上的淺基礎(chǔ)；2)人工地基上的淺基礎(chǔ)；3)天然地基上的深基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)。,人工地基：加固上部土層，提高土層的承載力，再把基礎(chǔ)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(chǔ)：在地基中打樁，把建筑物支撐在樁臺(tái)上，建筑物的荷載由樁傳到地基深處較為堅(jiān)實(shí)的土層。這種基礎(chǔ)叫做樁基礎(chǔ)。,深基礎(chǔ)：把基礎(chǔ)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(chǔ)寬度。在計(jì)算基礎(chǔ)時(shí)應(yīng)該考慮基礎(chǔ)側(cè)壁摩擦力的影響。這類基礎(chǔ)叫做深基礎(chǔ)。,1.淺基礎(chǔ)的定義通常將基礎(chǔ)的埋置深度小于基礎(chǔ)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(chǔ)稱作淺基礎(chǔ)。,2.淺基礎(chǔ)的荷載傳遞,上部結(jié)構(gòu),基礎(chǔ),(應(yīng)力和變形),地基,,,荷載,基底壓力,3.地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)考慮的主要因素,基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，除須保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)本身具有足夠的強(qiáng)度和剛度外，同時(shí)還須選擇合理的基礎(chǔ)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(chǔ)設(shè)計(jì)包括地基與基礎(chǔ)兩部分，又常稱為地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。,７.1概述,地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要考慮的因素,多層車庫,⑴與上部結(jié)構(gòu)有關(guān)的因素,工程用途結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)布置安全等級(jí),,我國(guó)現(xiàn)行《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(jì)損失和社會(huì)影響及修復(fù)的可能性）的嚴(yán)重性，分為三個(gè)安全等級(jí),,,,,核電站,低層房屋,⑵與建設(shè)場(chǎng)地有關(guān)的因素,地理位置、氣候條件建設(shè)場(chǎng)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(shè)備施工工期工程造價(jià)環(huán)境保護(hù),（4）與基礎(chǔ)本身有關(guān)的因素,建筑基礎(chǔ)所用的材料及基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)型式；基礎(chǔ)的埋置深度；地基土的承載力；基礎(chǔ)的形狀和布置，以及與相鄰基礎(chǔ)、地下構(gòu)筑物和地下管道的關(guān)系；,,,4.地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(qiáng)度驗(yàn)算包括：地基剪切強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算以及必要時(shí)的抗浮驗(yàn)算（地下水埋藏較淺）。,⑵地基變形驗(yàn)算,,對(duì)一級(jí)建筑物及下表所列范圍以外的二級(jí)建筑物，應(yīng)控制地基變形特征值。,⑶基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求,基礎(chǔ)所用材料及構(gòu)造、尺寸要適應(yīng)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(shí)，還應(yīng)滿足基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和耐久性的要求,5.地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一般要遵循的步驟,⑴充分掌握擬建場(chǎng)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(yàn)、施工條件、材料供應(yīng)等確定基礎(chǔ)類型和平面布置方案。,→基礎(chǔ)選型,持力層,,⑶確定地基持力層和基礎(chǔ)埋置深度,⑷確定地基承載力設(shè)計(jì)值；,（8）繪制基礎(chǔ)施工圖，并提出必要的技術(shù)說明。,⑺進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。保證基礎(chǔ)有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐久性。,⑹進(jìn)行必要的地基穩(wěn)定性和特征變形驗(yàn)算,⑸確定基礎(chǔ)底面尺寸,⑴→⑵屬于地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要考慮的主要因素；,⑶→（8）屬于地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要考慮的三條基本原則,6.淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)所需資料（1）建筑場(chǎng)地的地形圖；（2）工程地質(zhì)勘察報(bào)告；（3）建筑物平面圖、立面圖、荷載，特殊結(jié)構(gòu)布置與標(biāo)高；（4）工程總投資與當(dāng)?shù)亟ㄖ牧瞎?yīng)情況；（5）施工技術(shù)力量與要求工期。,1.有關(guān)基礎(chǔ)工程的基本概念,淺基礎(chǔ)與深基礎(chǔ),天然地基與人工地基,地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的三個(gè)基本原則,2.學(xué)習(xí)基礎(chǔ)工程的重要性,從基礎(chǔ)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(chǔ)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(bǔ)救。,從基礎(chǔ)工程造價(jià)在工程總造價(jià)所占的比例分析,小結(jié),,3.建筑物的安全等級(jí),4.地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的8個(gè)步驟,７.２淺基礎(chǔ)的類型,設(shè)計(jì)基礎(chǔ)首先要根據(jù)場(chǎng)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(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行選型。,７.２.１無筋擴(kuò)展基礎(chǔ),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(chǔ)或柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。,特點(diǎn)：抗壓性能較好，但抗拉、抗剪強(qiáng)度不高。,設(shè)計(jì)要求：發(fā)生在基礎(chǔ)內(nèi)的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力不超過其材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。可通過限制基礎(chǔ)外伸寬度與基礎(chǔ)高度的比值來實(shí)現(xiàn)。在寬高比的限制下，基礎(chǔ)相對(duì)高度一般較大，幾乎不會(huì)發(fā)生彎曲變形，此類基礎(chǔ)習(xí)慣上稱之為剛性基礎(chǔ)。,如何保證基礎(chǔ)在基底反力作用下不產(chǎn)生撓曲變形和開裂呢？,應(yīng)用范圍：無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)可用于六層和六層以下（三合土基礎(chǔ)不宜超過四層）的民用建筑和砌體承重的廠房。,無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)的基礎(chǔ)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(chǔ)不會(huì)產(chǎn)生撓曲變形和開裂。,,基礎(chǔ)臺(tái)階寬高比的允許值,,,磚基礎(chǔ),,防潮層,,大方腳,,,墊層,⑴特點(diǎn)：傳統(tǒng)地方材料，施工技術(shù)易掌握。實(shí)用、經(jīng)濟(jì)。,⑵斷面形式,砌成臺(tái)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(shí)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(chǔ),⑴特點(diǎn)：歷史悠久。經(jīng)濟(jì)、時(shí)間越久，強(qiáng)度越高。⑵適用條件地下水位較低的地帶⑶硬化機(jī)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(yàn)是：,施工要點(diǎn),分層夯實(shí)。每虛鋪25cm，即夯實(shí)到15cm為一步。,兩步灰土、三步灰土是什么概念？,手捏成團(tuán)、落地開花,⑸強(qiáng)度驗(yàn)算：,從兩方面進(jìn)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(qiáng)度的要求。,,,,,,P156表灰土基礎(chǔ)臺(tái)階寬度比的允許值,三合土基礎(chǔ),,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(chǔ),⑴材質(zhì)要求,選用未經(jīng)風(fēng)化的硬質(zhì)巖石。,⑵施工質(zhì)量要點(diǎn),石塊厚度≥150mm,臺(tái)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(zhǎng)度≤200mm,,,砼、毛石砼基礎(chǔ),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(shù)有點(diǎn),砼強(qiáng)度等級(jí),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(chǔ),７.２.２擴(kuò)展基礎(chǔ),,概念：相對(duì)于無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)而言；不僅有一定的抗壓強(qiáng)度，而且具有一定的抗拉能力。又稱作柔性基礎(chǔ)。,柔,體現(xiàn)在基礎(chǔ)允許產(chǎn)生一定的撓曲變形、開裂而不破壞！,特點(diǎn)：兩種材料（砼、鋼筋）的力學(xué)性能互補(bǔ)！具有較好的抗剪能力和抗彎能力。,砼和鋼筋共同工作,設(shè)計(jì)要求：采用擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積的方法來滿足地基承載力的要求，但不必增加基礎(chǔ)的埋深；選擇合適的基礎(chǔ)材料、高度與配筋來滿足基礎(chǔ)抗剪和抗彎要求。,柔性基礎(chǔ)種類：獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)和殼體基礎(chǔ)等。,獨(dú)立基礎(chǔ)（單獨(dú)基礎(chǔ)）,概念：,類型：,是整個(gè)或局部結(jié)構(gòu)物下的無筋或配筋的單個(gè)基礎(chǔ)。常見于橋梁工程、工業(yè)廠房等。,,⑴鋼筋混凝土柱下單獨(dú)基礎(chǔ),,根據(jù)基礎(chǔ)與柱的連接方式分為：,階梯形錐形杯形,基礎(chǔ)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(dú)基礎(chǔ),⑶墻下單獨(dú)基礎(chǔ),適用條件：地基上層土質(zhì)松散其下不遠(yuǎn)處有較好的土層；類型：基礎(chǔ)支承過梁式、基礎(chǔ)支承磚拱式；,⑷煙囪、水塔等特種結(jié)構(gòu)單獨(dú)基礎(chǔ),一般采用鋼筋混凝土圓板或圓環(huán)基礎(chǔ)和素混凝土實(shí)體基礎(chǔ)。,條形基礎(chǔ),概念：指基礎(chǔ)的長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其寬度的一種基礎(chǔ)型式。,類型：,按上部結(jié)構(gòu)形式分為：墻下條形基礎(chǔ)；柱下條形基礎(chǔ)。,⑴墻下條形基礎(chǔ),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(chǔ),,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(chǔ)底面積上，以減小地基反力，并通過形成的基礎(chǔ)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(chǔ)應(yīng)用,B：特點(diǎn),A：概念,亦稱柱下交梁基礎(chǔ)。這種基礎(chǔ)在縱橫兩方向均具有一定的剛度?？沙袚?dān)10層以下民用住宅。,⑶交叉條形基礎(chǔ),具有良好的調(diào)整不均勻沉降的能力。,片筏基礎(chǔ)（滿堂紅基礎(chǔ)）,概念：基礎(chǔ)連續(xù)成片,目的,減少基底壓力，以滿足地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的強(qiáng)度條件,,減少基礎(chǔ)不均勻沉降，增加基礎(chǔ)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(shè)置基礎(chǔ)梁而形成,箱形基礎(chǔ),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(chǔ),概念：,由正圓錐形及其組合型式構(gòu)成；,特點(diǎn),⑴充分利用基礎(chǔ)材料的抗壓性能；,⑵節(jié)省材料，具有良好的經(jīng)濟(jì)效果,用途：,主要用于特種結(jié)構(gòu)；,小結(jié),淺基礎(chǔ)基礎(chǔ)類型主要有那些？,按基礎(chǔ)剛度（受力性能）如何分類？何謂剛性角？按基礎(chǔ)材料如何分類？施工質(zhì)量要求重點(diǎn)掌握磚基礎(chǔ)、灰土基礎(chǔ)；按構(gòu)造類型如何分類？,有五類。獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)、殼體基礎(chǔ)；,