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第1章 浅基础 §2.1 概述 §2.2 浅基础类型 §2.3 基础埋置深度的选择 §2.4 浅基础的地基承载力

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1 第1章 浅基础 §2.1 概述 §2.2 浅基础类型 §2.3 基础埋置深度的选择 §2.4 浅基础的地基承载力
第1章 浅基础 §2.1 概述 §2.2 浅基础类型 §2.3 基础埋置深度的选择 §2.4 浅基础的地基承载力 §2.5 基础底面尺寸的确定

2 2.1 概述 依据:建筑物的用途和设计等级、建筑布置和上部结构类型、建筑场地和地基岩土条件、施工条件、工期及造价等。 常见的地基基础方案:
2.1 概述 依据:建筑物的用途和设计等级、建筑布置和上部结构类型、建筑场地和地基岩土条件、施工条件、工期及造价等。 常见的地基基础方案: 浅基础(天然地基或人工地基) 深基础(桩基、沉井、地下连续墙) 深浅结合基础(桩筏、桩箱基础等)

3 2.1.1 浅基础设计内容 天然地基上浅基础的设计,包括下述各项内容: 选择基础的材料、类型和平面布置 选择基础的持力层和埋置深度
浅基础设计内容 天然地基上浅基础的设计,包括下述各项内容: 选择基础的材料、类型和平面布置 选择基础的持力层和埋置深度 确定地基承载力特征值 确定基础尺寸,必要时进行下卧层验算 进行地基变形与稳定性验算 确定剖面尺寸,进行基础结构设计 绘制基础施工图,提出施工说明

4 浅基础设计方法 常规设计法 上部结构 基础 上部结构 地基 满足了静力平衡条件,忽略了地基、基础和上部结构三者之间受荷前后的变形连续性。 地基越软弱,与实际情况差别越大。

5 常规设计法: 满足下列条件时可以采用: (1)沉降较小或较均匀 (2)基础刚度大

6 地基基础设计原则 1 对地基计算的要求 2 关于荷载取值的规定

7 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及一般工业建筑物;次要的轻型建筑物。
1 对地基的计算要求 (1)地基基础设计等级 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用的程度 设计等级 建筑和地基类型 甲级 重要的工业与民用建筑物;30层以上的高层建筑;体型复杂,层数相差超过10层的高低层连成一体建筑物;大面积的多层地下建筑物(如地下车库、商场、运动场等);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(包括高边坡);对原有工程影响较大的新建建筑物;场地和地基复杂的一般建筑物;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。 乙级 除甲级、丙级以外的工业民用建筑物。 丙级 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及一般工业建筑物;次要的轻型建筑物。

8 承载能力极限状态 正常使用极限状态 (2)地基基础的极限状态 对应于地基达到最大承载能力, 发生失稳或不适于继续承载的变形;
对应于地基基础达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。 正常使用极限状态

9 (3)地基基础设计原则 防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性方面,应有足够的安全度。(强度要求) 控制地基的特征变形量不超过规范允许值。(变形要求) 满足基础结构的强度、刚度和耐久性。 (上部结构的其他要求)

10 (4)地基基础设计规定 所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定; 设计等级为甲级、乙级的建筑物,均应按地基变形设计; 设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算,如有下列情况之一时,仍应作变形验算:

11 丙级的建筑物如有下列情况之一时,仍应作变形验算:
1. 地基承载力特征值小于130kPa,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,可能引起地基产生过大的不均匀沉降时; 3.软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时; 4.相邻建筑距离过近,可能发生倾斜时; 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; 6. 地基主要受力层为较厚的软弱土层或局部有软弱土层时;

12 2 荷载计算规定 2.1 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。
2 荷载计算规定 2.1 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。

13 2.2 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。

14 2.3 荷载的设计值=代表值×分项系数 2.4 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 F V V 一般为前两种情况,横向力不大,只做校核

15 2.5 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

16 荷载组合 基本组合 标准组合 准永久组合 水平荷载较大的建筑物、挡土墙等,承载力极限状态下的稳定验算 正常使用极限状态下的承载力验算
正常使用极限状态下的变形验算,不记入风荷载和地震作用

17 2.6 具体规定(地基基础规范) 荷载效应最不利组合与相应的抗力限值
(1) 按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时,传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。 (2)计算地基变形时,传至基础底面上的荷载效应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合,不应计入风荷载和地震荷载。相应的限值应为地基变形允许值。

18 (3)计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时,荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合,但其分项系数均为1.0。
(4)在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时,上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力,应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合,采用相应的分项系数。当需要验算基础裂缝宽度时,应按正常使用极限状态荷载效应标准组合。 (5)基础设计安全等级、结构设计使用年限、结构重要性系数应按有关规定采用,但结构重要性系数不应小于1.0。

19 小测验1 1.《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)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用的程度,将地基基础设计分为三个设计等级。 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的影响程度,地基基础设计应符合下列基本要求:①所有建筑物基础底面尺寸均应满足地基承载力计算的有关规定即满足地基土体强度条件;②设计等级为甲级、乙级的建筑物部分丙级的建筑物尚应进行__地基变形__验算;③经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡 土墙以及基坑工程,尚应进行__稳定性__验算;④当地下水埋藏较浅,建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时,尚应进行__抗浮__验算。

20 小测验2 3.按地基承载力确定基础底面积及埋深时,传至基础或承台底面上的荷载效应应按 正常使用极限状态 状态下荷载效应的标准组合,相应的抗力应采用地基承载力特征值。 4.计算地基变形时,传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的 __准永久__组合,不应计人风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值。 5.在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算 材料强度时,上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力,应按__承载能力极限状态下荷载效应的基本组合__计算,采用相应的分项系数。

21 §2.2 浅基础类型 按结构型式 按结构型式 筏形基础 壳体基础 箱形基础 按基础材料 无筋基础和钢筋混凝土基础 刚性基础 扩展基础
§2.2 浅基础类型 按结构型式 刚性基础 扩展基础 柔性基础 联合基础 柱下条形基础 柱下交叉条形基础 独立基础 按结构型式 筏形基础 壳体基础 箱形基础 按基础材料 无筋基础和钢筋混凝土基础

22 2.2.1 扩展基础 与材料和荷载有关 Spread foundation 钢筋混凝土 要满足抗弯,抗剪和抗冲切等结构要求 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 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 F b1 b0 h0 F 与材料和荷载有关

23 (a)等高砌法 (b)二一间隔砌法 砖基础

24 钢筋混凝土扩展基础 墙下条形基础 柱下钢筋混凝土独立基础 Strip foundation 锥形基础 阶梯形基础 杯形基础 墙下条形基础

25 (a)无肋式 (b)有肋式 墙下钢筋混凝土条形基础

26 联合基础 矩形联合基础 梯形联合基础 连梁式联合基础

27 柱下条形基础 Strip foundation 柱下条形基础 条形基础的主要受力层深度  3.0b

28 柱下交叉条形基础 柱下:土质更差,或荷载很大,四面基础相连 Cross Strip footing 纵向条形基础 横向条形基础

29 筏形基础 土质更差,单独基础联成整体,游泳馆,筏下有肋,板下处理 Mat foundation

30 梁板式 平板式

31 2.2.6 箱形基础 有筏、墙和顶板形成箱,整体性更好 底板 外墙 内墙

32 箱形基础

33 §2.3 浅基础深度的确定 基础埋置深度:基础底面埋在地面下的深度。 下卧层 持力层(受力层) F G

34 基础埋深确定的基本原则 D 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
桥要求在冲刷深度以下 D 大于10cm

35 确定基础埋置深度时,必须综合考虑: 建筑物用途、结构类型、荷载性质和大小; 有无地下室,设备基础和地下设施,基础的型式和构造; 工程地质; 水文地质; 地基冻融条件; 场地环境条件。

36 2.3.1 建筑物用途,结构要求 基础埋深首先满足建筑物用途功能。
建筑物用途,结构要求 基础埋深首先满足建筑物用途功能。 高层建筑箱基和筏基的埋置深度,应满足地基承载力、变形和稳定性要求。在抗震设防区,除岩石地基外,采用天然地基时,不宜小于建筑物总高度的1/15;当采用桩筏(箱)基时,不宜小于建筑物总高度的1/18~1/20。 当为6度设防或非抗震设计的埋深可适当减小。确定埋置深度应综合考虑上部结构和基础的刚度、场地上的类别分析确定

37 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 F

38 h1 好土 好土 软土 h1 软土 软土 好土 2.3.2 工程地质条件 h1< 2m 基底在好土 在满足其他要求下尽量浅埋
I II III IV h1 好土 好土 软土 h1 软土 (很深) 软土 好土 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

39 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 (2) 台阶式相连 L/ H=1~2

40 当基础埋置于地下水位以下时,应采取在施工时对地基土不受扰动的措施。
2.3.3 水文地质条件 尽量埋在地下水位以上 当基础埋置于地下水位以下时,应采取在施工时对地基土不受扰动的措施。 基坑 防止挖土减压隆起开裂,控制开挖深度

41 考虑冻胀的基础埋深 dmin > zd – hmax dmin Z0 hmax 室内地面 Zd
2.3.4 地基冻融条件 考虑冻胀的基础埋深 dmin > zd – hmax Zd 设计冻深;hmax允许残留冻土最大厚度 Zd Z0 dmin 室内地面 hmax

42 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。

43 发生冻胀的条件 (1) 土的条件 一般是细颗粒土。
(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

44 2.3.5 场地环境条件 α≥3.5b- 条形 矩形 α≥2.5b- 式中:α,基础底面外边缘线至坡顶的水平距离;
d,基础埋置深度; β,边坡坡角。 注:当边坡坡角大于45o、坡高大于8m时,应验算坡体稳定性。

45 相邻基础埋深 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 L H

46 思考题 1、地基基础设计应满足哪些原则? 2、试述柔性基础、刚性基础的受力及变形特点? 3、基础埋深的选择应考虑哪些因素?
4、什么是地基、基础?什么是天然地基? 5、试述地基基础设计的一般步骤? 6、天然地基上的浅基础有哪些类型? 7、地下水位变化对浅基础工程有何影响? 8、在地基基础设计时应如何考虑荷载分项系数?

47 小测验 1.无筋扩展基础通常由砖、石、素混凝土、灰土和三合土等材料砌筑而成。这些材料都 具有相对较好的____性能,但其____强度却较低,因此,设计时必须保证基 础内的拉应力和剪应力不超过基础材料强度的设计值。 2.扩展基础一般包括____和____。 3.基础埋置深度是指____距地面的距离。 4.除岩石地基外,天然地基上的箱形和筏形基础其埋置深度不宜小于建筑物高度的___;桩箱或桩筏基础的埋置深度(不计桩长)不宜小于建筑物高度的____。

48 小测验 5.下面有关建筑物基础埋置深度选择的叙述正确的是:____。 (A)当地基中存在承压水时,可不考虑其对基础埋置深度的影响;
(B)靠近原有建筑物基础修建的新建筑物,其基础埋置深度宜小于原有建筑物基础埋深; (C)当存在地下水时,基础应尽量埋在水位以下; (D)如果在基础影响范围内有管道或坑沟等地下设施时,基础应放在它们的上面。 6.对于四层框架结构,地基表层土存在4m厚的“硬壳层”,其下卧层土的承载力明显低于“硬壳层”承载力。下列基础形式中较为合适的是:____。 (A)混凝土柱下独立基础; (B)钢筋混凝土柱下独立基础; (C)灰土基础; (D)砖基础。

49 §2.4 地基承载力 地基承载力(bearing capacity of subgrade) :地基土单位面积上承受荷载的能力。单位:kPa
§2.4 地基承载力 地基承载力概念 建筑物荷载通过基础作用于地基,对地基提出两个方面的要求 1.变形要求 建筑物基础在荷载作用下产生最大沉降量或沉降差,应该在该建筑物所允许的范围内 2.稳定要求 建筑物的基底压力,应该在地基所允许的承载能力之内 地基承载力(bearing capacity of subgrade) :地基土单位面积上承受荷载的能力。单位:kPa

50 地基变形的三个阶段 a.线性变形阶段 b.弹塑性变形阶段 c.破坏阶段 s p pb pu
s p pb pu ob段,荷载小,主要产生压缩变形,荷载与沉降关系接近于直线,土中τ<τf,地基处于弹性平衡状态 b u b.弹塑性变形阶段 c pb—比例极限荷载 或临塑荷载 pu—极限荷载 bu段,荷载增加,荷载与沉降关系呈曲线,地基中局部产生剪切破坏,出现塑性变形区 c.破坏阶段 uc段,塑性区扩大,发展成连续滑动面,荷载增加,沉降急剧变化 塑性变形区 pb<p<pu p≥pu p<pb 连续滑动面

51 地基开始出现剪切破坏(即弹性变形阶段转变为弹塑性变形阶段)时,地基所承受的基底压力称为临塑荷载pb
地基濒临破坏(即弹塑性变形阶段转变为破坏阶段)时,地基所承受的基底压力称为极限荷载pu 地基的破坏形式 1.整体剪切破坏 a. p-s曲线上有两个明显的转折点,可区分地基变形的三个阶段 b. 地基内产生塑性变形区,随着荷载增加塑性变形区发展成连续的滑动面 c. 荷载达到极限荷载后,基础急剧下沉,并可能向一侧倾斜,基础两侧地面明显隆起

52 a. p-s曲线转折点不明显,没有明显的直线段
2.局部剪切破坏 a. p-s曲线转折点不明显,没有明显的直线段 b. 塑性变形区不延伸到地面,限制在地基内部某一区域内 c. 荷载达到极限荷载后,基础两侧地面微微隆起 3. 冲剪破坏 a. p-s曲线没有明显的转折点 b.地基不出现明显连续滑动面 c. 荷载达到极限荷载后,基础两侧地面不隆起,而是下陷

53 2.4.2 地基承载力特征值的确定 临塑荷载 P1/4 承载力的方法 确定地基 理论分析法 临界荷载 Pu/安全系数 极限荷载 Pu 原位试验法 当地经验法

54 地基承载力计算 规范规定的公式 荷载板原位试验 经验方法 千斤顶 荷载板

55 地基容许承载力:是指地基稳定有足够安全度的地基承载力,相当于地基极限承载力除以一个安全系数。
地基承载力特征值:指由载荷试验测定的压力~变形关系曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值,其最大值为比例界限值。

56 一、按抗剪强度指标确定地基承载力 1.抗剪强度指标标准值ck、k a.根据室内n组三轴试验结果,计算土性指标的平均值、标准差和变异系数
b.计算内摩擦角和粘聚力的统计修正系数ψφ 、ψc c.计算内摩擦角和粘聚力的标准值

57 2.确定地基承载力特征值 当e≤0.033b,根据土的抗剪强度指标确定地基承载力 fa ——土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值
Mb、Md、Mc ——承载力系数(可根据k查表得到) ——地基土的重度,地下水位以下取浮重度 d——基础埋置深度(m),从室外地面标高计算 m——基础底面以上土的加权重度,地下水位以下取浮重度 b ——基础底面宽度,大于6m时,按6m取值,对于砂土小于 3m时按3m取值 ck ——基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值

58 承载力系数Mb、Md、Mc

59 讨论 事实上,上述公式相当于临界荷载P1/4,只不过规范对φk ≥24°的Mb值结合载荷试验数据予以提高。
另外,对偏心距的限制,主要是避免基底压力分布很不均匀的情况出现。 使用土的强度理论公式确定承载力特征值时,应进行地基变形验算。 基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值、内摩擦角标准值(非平均值) 系数Md大于等于1,承载力随埋深线性增加 注意基础埋深的取值;基础宽度的取值; 对于饱和软土,增大基底尺寸不可能提高地基承载力。 e≦0.033,控制基底最大边缘压力与最小边缘压力之比≦1.5

60 用抗剪强度指标确定地基承载力 已知某粘性土的内摩擦角标准值φk=20°,粘聚力Ck=12kPa,基础底宽b=1.8m,埋深d=1.2m,基底以上土的重度γ=18.3kN/m3,基底以下土的重度γ=19.0kN/m3,有效重度γ′=10kN/m3,轴心受压。 要求:试按下列两种情况分别确定地基承载力特征值fa (1)基底以下无地下水。 (2)基底以下0.1m处为地下水面。

61 解: (1) 按φk=20°查表3-5,得, Mb=0.51、Md=3.06、Mc =5.66

62 某粘土地基上的基础尺寸及埋深如图所示,试按规范强度理论公式计算地基承载力特征值。
Ck=5 Mb=1.18,Md=4.51,Mc=7.03 fa=167.5

63 二 按原位测试成果确定地基承载力 p-s曲线确定地基承载力特征值: (一)载荷试验法 千斤顶 荷载板 平衡架 拉锚
二 按原位测试成果确定地基承载力 p-s曲线确定地基承载力特征值: (一)载荷试验法 千斤顶 荷载板 平衡架 拉锚 1. p-s曲线有明确的比例界限时,取比例界限所对应的荷载值 2.极限荷载能确定,且值小于对应比例界限的荷载值的2倍时,取极限荷载值的一半 pu p s 由拐点得地基极限承载力pu,除以安全系数Fs得容许承载力[p] pb 3.不能按上述两点确定时,取s/b=0.01~0.015对应荷载值;但值不应大于最大加载量的一半

64 按地基载荷试验确定地基的承载力特值

65 探头 Qf Qc F 钻杆 (二)静力触探试验法 方法简介: 用静压力将装有探头的触探器压入土中,通过压力传感器及电阻应变仪测出土层对探头的贯入阻力。探头贯入阻力的大小直接反映了土的强度的大小,把贯入阻力与荷载试验所得到的地基容许承载力建立相关关系,从而即可按照实测的贯入阻力确定地基的容许承载力值。还可以把土的贯入阻力与土的变形模量及压缩模量建立相关关系,从而可以确定变形模量和压缩模量 探头阻力Q可分为两个部分 比贯入阻力:探头单位截面积的阻力 1.锥头阻力Qc 2.侧壁摩阻力Qf

66 (三)标准贯入试验法 方法介绍: 试验时,先行钻孔,再把上端接有钻杆的标准贯入器放至孔底,然后用质量为63.5kg的锤,以76cm的高度自由下落将贯入器先击入土中15cm,然后测继续打30cm的所需要锤击数,该击数称为标准贯入击数 建立标准贯入击数与地基承载力之间的对应关系,可以得到相应标准贯入击数下的地基承载力

67 (四)地基承载力特征值修正 《规范》规定:当b>3m或d>0.5m,地基承载力特征值应该进行修正 fa ,修正后的地基承载力特征值
fak ,地基承载力特征值,从载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值 ,地基土的重度,地下水位以下取浮重度 B,基础底面宽度, D,基础埋置深度(m),一般从室外地面标高计算 M,基础底面以上土的加权重度,地下水位以下取浮重度 ηb、 η d,基础宽度和埋深的地基承载力修正系数(可查表)

68 基础宽度和埋深的地基承载力修正系数 fa=Mbb+Md  md+Mcck 不再做宽度和深度修正

69 [σ]=[σ0]+k1γ1(b-2)+ k2γ2(h-3)
《公路桥涵地基与基础设计规范》 (JTJ ) 地基容许承载力确定 [σ]=[σ0]+k1γ1(b-2)+ k2γ2(h-3)

70 地基承载力的深宽修正 条件:已知某工程地质资料:第一层为人工填土,天然重度γ1=17.5kN/m3,厚度h1=0.8m;第二层为耕植土,天然重度γ2=16.8kN/m3,厚度h2=1.0m;第三层为粘性土,天然重度γ3=19kN/m3,孔隙比e=0.75,天然含水量w=26.2%,塑限wp=23.2%, 液限wL=35.2%,厚度h3=6.0m;基础底宽b=3.2m,埋深d=1.8m,以第三层土为持力层,其承载力特征值fak=210kPa。 要求:计算修正后的地基承载力特征值fa

71 解: 塑性指数 液性指数 查表2-5 η b=0.3、 η d=1.6 基底以上土的加权平均重度 修正后的地基承载力特征值:

72 (2)变形特征与允许值 §2.4.3 地基变形验算 1 变形分析 (1)变形分析的目的 使用要求 施工需要 地基变形特征:沉降量、沉降差、
§ 地基变形验算 1 变形分析 (1)变形分析的目的 使用要求 施工需要 (2)变形特征与允许值 地基变形特征:沉降量、沉降差、 倾斜、局部倾斜 Δ ≤ [Δ] (2-15) [Δ] –变形特征允许值。表2-6

73 《建筑地基基础设计规范》采用变形特征作为地基变形计算的控制指标,可分为:
沉降量 —基础中心的沉降值; 沉降差 —相邻柱基的沉降量差值; 倾 斜 —单独基础在倾斜方向两端点的沉 降差与其距离之比值; 局部倾斜—砖石结构纵墙某一段(取6~ 10m)内基础两点沉降差与其距 离比值。

74 2 地基变形规定 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值控制;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;必要时尚应控制平均沉降量。 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,选择连接方法和施工顺序。一般多层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完成80%以上,对于其它低压缩性土可认为已完成最终沉降量的50%~80%,对于中压缩性土可认为已完成20%~50%,对于高压缩性土可认为已完成5%~20%。

75 ψs —沉降计算经验系数。 3、变形特征值的计算 2) 计算方法: 1) 荷载:长期效应组合,不计风、地震。
理想方法:考虑上部结构-基础-地基共同 作用进行整体分析 。 实用方法:计算一些控制点的沉降量, 由此得变形特征值。 分层总和法计算,经验系数修正 s = ψs s’ s’ —用分层总和法算得的值。 ψs —沉降计算经验系数。

76 4、地基变形导致的损害特点 (一)柔性结构 考虑上部结构刚度影响
(一)柔性结构 考虑上部结构刚度影响 以屋架—柱—基础为承重体系的木结构和排架结构,对基础的不均匀沉降具有很大的顺从性,沉降差一般不会引起主体结构的附加应力。 (二)敏感性结构 砖石砌体承重的结构和钢筋混凝土框架结构,对基础不均匀沉降反应很灵敏,在调整地基不均匀沉降的同时,会引起结构中的次应力,甚至会在构件、墙体中产生裂缝。

77 (三)刚性结构 烟筒、水塔等高耸建筑物之下整体配置的独立基础与上部结构浑然一体,使整个体系有很大刚度,当地基不均匀沉降时,基础转动倾斜,但几乎不会发生相对挠曲;此外,体形简单、长高比很小,通常采用框架剪力墙或筒体结构的高层建筑,其下常配置相对挠曲很小的箱形基础、桩基及其它形式的深基础,也可作为刚性结构考虑。

78 思考题?? 下图为甲、乙两个刚性基础的底面。甲基础底面面积为乙的四分之一。在两个基础底面上作用着相同的竖向均布荷载q.如果两个基础位于完全相同的地基上,且基础的埋深也相同,问哪一个基础的极限承载力pu更大(单位面积上的压力)?为什么?哪一个基础的沉降量更大?为什么?

79 概念题: 1· 下面哪一种措施可以提高地基承载力并减少沉降? A加大基础埋深,并加作一层地下室 B加大基础宽度,同时荷载也按比例增加 C建筑物建成以后,大量抽取地下水 D建筑物建成以后,在室外填高地坪高程

80 概念题: 2·下面哪种情况,不能提高地基的极限承载力? A加大基础宽度 B增加基础埋深 C降低地下水位 D增加基础材料的强度

81 概念题 3·我国北方某场地原地面高程为50·00m,设计室外高程50·30m,设计室内地面高程50·60m,基底高程49·00m,建筑物10月份竣工,第二年5月份地坪填至设计室外高程, 当用深度宽度修正计算地基承载力时,基础埋深应当用: A d=1.0m B d=1.3m C d=1.6m D d=1.45m 50.6 50.3 50.0 49.0

82 概念题 4. 地基基础计算中的基底压力直线分布法是下列哪种情况? (A) 不考虑地基、基础、上部结构的共同作用; (B) 考虑地基、基础、上部结构的共同作用; (C) 考虑地基、基础的共同作用; (D) 考虑基础、上部结构的共同作用。

83 概念题 5. 按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)的规定选取地基承载力深宽修正系数时,指出那些因素能影响地基承载力深宽修正系数的取值: (A) 土的类别; (B) 土的重度; (C) 土的孔隙比; (D) 土的液性指数。

84 概念题 6. 按《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2002),在计算地基变形时,传至基础底面上的荷载效应应取:
(A) 正常使用极限状态下荷载效应的标准组合; (B) 正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合,不计入风荷载和地震作用; (C) 承载力极限状态下荷载效应的基本组合,荷载采用标准值; (D) 按承载力极限状态下荷载效应的基本组合,采用相应的分项系数。

85 概念题 7. 为解决新建建筑物与已有的相邻建筑物距离过近,且基础埋深又深于相邻建筑物基础埋深的问题,可以采取下列哪项措施: (A) 增大建筑物之间的距离; (B) 增大新建建筑物基础埋深; (C) 在基坑开挖时采取可靠的支护措施; (D) 采用无埋式筏板基础。

86 概念题 8. 对于p~s曲线上存在明显初始直线段的载荷试验,所确定的地基承载力特征值: (A) 一定是小于比例界限值; (B) 一定是等于比例界限值; (C) 一定是大于比例界限值; (D) 上述三种说服都不对。

87 概念题 9. 从下列论述中,指出表述现行《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)规定的地基承载力深宽修正方法的正确概念:
(A) 对于软土,宽度对地基承载力的影响可以忽略; (B) 深宽修正时,对于基础埋置深度的规定和按地基承载力公式计算时的规定一致; (C) 深宽修正时,对于基础宽度的规定和按地基承载力公式计算时的规定一致; (D) 深宽修正时,对于土的重度的规定和按地基承载力公式计算时的规定一致。

88 概念题 10. 从下列确定基础埋置深度所必须考虑的条件中,指出错误的论述: (A) 在任何条件下,基础埋置深度都不应小于0.5m;
(B) 基础的埋置深度必须大于当地地基土的设计冻深; (C) 岩石地基上的高层建筑的基础埋置深度必须满足大于1/15 建筑物高度以满足抗滑稳定性的要求; (D) 确定基础的埋置深度时应考虑作用在地基上的荷载大小和性质。

89 11.某筏形基础底面宽度为b=15m,长度l=38m埋深d=2. 5m;地下水位在地表下5
11.某筏形基础底面宽度为b=15m,长度l=38m埋深d=2.5m;地下水位在地表下5.0m,场地土为均质粉土,粘粒含量=14%,载荷试验得到的地基承载力特征值fak=160kPa,地下水位以上土的重度γ=18.5kN/m3,地下水位以下土的重度γsat=19.0kN/m3,按《建筑地基基础设计规范》(GB50007__2002)的地基承载力修正特征值公式,计算的地基承载力修正特征值最接近下列哪一个数值:____。 (A)175kPa; (B)210kPa; (C)282kPa; (D)232kPa。

90 12.采用相邻柱基的沉降差控制地基变形的是:____。
(A)框架结构; (B)单层排架结构; (C)砌体结构; (D)高耸结构。

91 13.有一基础,上部结构和基础自重传至基底的压力p=70kPa,若地基的天然重度为γ= 18kN/m3,饱和重度为γ sat=19
13.有一基础,上部结构和基础自重传至基底的压力p=70kPa,若地基的天然重度为γ= kN/m3,饱和重度为γ sat=19.8kN/m3,地下水位在地表下0.8m处,当基础埋置在 ____深度时,基底附加压力正好为零。 (A)d=6.47m; (B)d=7.67m; (C)d=4.4m; (D)d=3.6m。

92 14 以下哪些基础形式属浅基础( ) A沉井基础 B扩展基础 C地下连续墙 D柱下条形基础 E箱形基础
答案: 1A 2 D 3 A 4 A 5 ACD 6 B 7 ACD 8 D 9 ABD 10 ABC 11 D 12 AB 13 B 14 BDE 15 C 14 以下哪些基础形式属浅基础( ) A沉井基础 B扩展基础 C地下连续墙 D柱下条形基础 E箱形基础

93 15 下列钢筋混凝土基础中,抗弯刚度最大的基础形式是( )
A柱下条形基础 B十字交叉基础 C箱形基础 D筏板基础

94 计算题 作业1 1.某场地土层分布及各项物理力学指标如图所示,若在该场地拟建下列基础:①柱下扩展基础,底面尺寸为2.6m×4.8m,基础底面设置于粉质粘土层顶面;②高层箱形基础,底面尺寸12m×45m,基础埋深为4.2m。试确定这两种情况下持力层承载力修正特征值。


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