2天然地基上的浅基础设计.ppt

地基与基础工程董兰凤兰州大学资源环境学院二00四年三月,第二章 天然地基上的浅基础设计,一、基础设计内容与一般步骤相关地质资料的收集选择基础类型确定基础埋置深度确定地基承载力设计基础尺寸按规范进行强度、变形、稳定性检算绘制基础设计图、施工图编写设计说明书工程概预算,二、天然地基上浅基础的类型,按建材分类砖基础：毛石基础：素混凝土基础：毛石混凝土基础：灰土基础：三合土基础：钢筋混凝土基础 扩展式基础：,刚性基础,按基础的结构形式分类,从基底面积发展过程分A：单独基础：B：条形基础：C：联梁基础；D：交叉梁基础：E：片筏基础：F：箱形基础：,单独基础条形基础交叉梁基础筏式基础,平板式,梁板式,筏式基础,地下室筏型基础示意图,240 600 5100 1800 5100 600 240,砖墙,窗井,窗井,钢筋混凝土板厚300防水层素混凝土垫层,A：单独刚性基础：倒置的两边外伸的悬臂梁；在靠近柱边或断面高度突变处容易产生弯折破坏；基础具有一定的高度，使弯折点产生的拉应力不超过材料的抗拉强度,刚性角：bHtg(俗称大放脚),取决于建筑材料Bb0+2Htg,对建材为标准砖的，墙厚一般为240mm、370mm、490mm等。,b0,b,H,B,应用：刚性基础按刚性角设计的宽、高一般具有足够的刚度，不需要再做抗弯、抗剪检算。且材料易得，施工简单、运用广泛。,高度大、体积大、用料多，自重大，一般适合于6层和6层以下（三合土不宜超过4层）的一般民用建筑物和轻型厂房。,B：扩展式(柔性)独立基础,1、一般为钢筋砼基础2、适用于柱载荷较大或有偏心作用、地基土层较软弱、地下水位较高、基础埋深又受到一定限制等情况。不受刚性角的限制。3、基础内部配置一定数量的钢筋，依靠钢筋承受拉应力，基础可以产生一定的弯曲而不破坏。4、初步厚度确定：H(La)mm为经验系数，一般取0.30.5,独立基础,扩展式基础断面的类型：,阶梯形锥台形杯口形壳体形每级台阶300500，垫层厚度100，两边伸出100，垫层混凝土C15以上,75,独立柱下基础,1、有很多的构造形式，现浇台阶形、现浇锥形、预制杯口形。2、杯口形基础又可分为单肢形、双肢形、低杯口、高杯口几种。3、计算属于平面应变问题4、墙下条形基础和柱下条形基础，排柱条基可以调整不均匀沉降,带肋的墙下混凝土条形基础,扩展基础的构造要求：,1、锥形基础边缘高度一般不小于200mm，阶梯型基础的每阶高度一般为300mm500mm。2、垫层厚度一般为100mm，两边各伸出100mm，混凝土强度等级一般取C10。3、底板受力筋的最小直径不宜小于8mm，间距不宜大于200mm，当有垫层时钢筋保护层厚度不宜小于70mm4、基础混凝土强度等级不宜低于C15。,柱下条形基础,当地基较软弱，为减小柱基之间的不均匀沉降，或柱距较小而载荷较大，使各柱基底面靠近或重叠时，可在整栋柱下作一条钢筋混凝土底梁，将各单独基础连接成柱下条形基础。柱下条形基础的构造除应参考扩展基础的规定外，尚应符合下列要求：1、梁高应根据计算确定，一般可在柱距1/41/8范围内选择。2、底板厚度不宜小于200mm，当底板厚度小于或等于250mm时，以采用变厚度底板，其坡度小于或等于1:3。,预制钢筋混凝土柱与杯口基础的连,1、柱的插入深度，可按下表选用,杯口型基础的杯底厚度和杯壁厚度关系,1、当柱为轴心或小偏心受压且,杯壁配筋,或者大偏心受压且,时，杯壁内一般不配筋，,杯壁内可按照下表构造配筋。3、其它情况，应按计算配筋 杯壁配筋表,2、当柱为轴心或小偏心受压且,时，,C：十字交叉梁条形基础：1、当单向条形基础的基底仍不能承受上部结构载荷的作用，可以把纵横柱基础均连在一起，成为十字交叉条形基础。可承受10层以下的民用住宅。2、地梁一般设在建筑物的纵向，可增加建筑物的纵向基础刚度。柱下条形基础常用于框架结构的基础。当基础压缩性很高且载荷较大时，为增加建筑物基础的整体性，可在纵横墙向均设置柱下条形基础而成为十字交叉条形基础。3、条形基础梁顶面和底面的纵向受力钢筋，应有24根通长配置，且其面积不得少于纵向钢筋总面积的1/3。4、柱下条形基础的混凝土强度等级一般采用C20。,D：筏板基础：,1、一般为等厚度的钢筋混凝土板，整个基础连成一块，适应于土层均匀软弱具有较硬表层的地基。2、分为平板式：等厚度的钢筋混凝土平板，厚度0.52.5m，分不埋式(四周加边梁)和潜埋式(一般做架空地板)梁板式：柱距较大时，纵横向柱间设置连接横梁，多层建筑每层增加50mm3、墙下筏板基础垫层厚度一般为100mm，筏板配筋除符合计算要求外，纵横方向支座应尚分别0.15%、0.10%有配筋率的钢筋连通。,E：箱形基础,1、由钢筋混凝土顶板、底板、纵横交叉梁的隔墙组成的空间结构。2、地基软弱、载荷很大、上部结构对变形有严格的限制。隔热、隔潮层。在箱基内设置非承重内墙可以利用空间又可以利用空气夹层解决“结露”或者“渗漏”现象3、施工技术复杂、基坑降水对相邻建筑物的影响、深基坑支护技术,H,(1/81/12)H,300mm,200mm,200300mm,F：壳体基础,1、可用于一般工业与民用房屋柱基和筒形构造物(烟囱、水塔、料仓、高炉等)基础。很适用于软弱地基及需要大尺寸的扩展基底的情况。2、可分为M型组合壳、正圆锥壳、内球外锥组合壳。3、节省建材、造价低。4、基坑开挖复杂、壳体施工技术高，计算理论未臻完善。但是施工时不必支模，土方挖运量较少。,正圆锥壳：r1:r20.40M型组合壳：0.35 r1:r2 0.55内球外锥组合壳：0.50 r1:r2 0.65,r1,r1,r1,r,r,r,壳体壁厚度表,壳体基础的构造配筋表,基底附加应力：P00箱基折板基础壳体基础,补偿式基础:,三、基础建筑材料的基础知识,1、简单分类：天然石料矿物质材料：烧土制品 无机胶凝材料 混凝土及砂浆等。木材有机质材料：沥青 合成高分子材料等金属材料：钢铁及各种有色金属材料,2、材料的物理性质,比重容重孔隙率吸水性和软化系数抗渗性材料的耐久性材料的导热性,变形性质：塑性材料和脆性材料强度：分为抗压、抗拉、抗剪、抗弯对脆性材料：f抗压 f抗弯 f抗拉对塑性材料：f抗压 f抗剪 f抗拉根据材料强度的高低划分为若干个标号脆性材料一般按抗压强度划分建筑钢则按照抗拉强度划分,3、材料的力学性质,3、常用的基础建筑材料,水泥、气硬性胶凝材料混凝土、混凝土外加剂结构钢材及焊接材料建筑用天然石料、石沙、木材、人造板材砖和其他烧土制品、熔融制品,砖类型,1、烧结普通砖2.承重粘土空心砖（烧结多孔砖）3.蒸压灰砂砖4.粉煤灰砖（外观质量标准、技术性能指标、强度级别规定和抗冻性指标）,常见规格简介：,砖类型 主要规格 强度标号普通粘土砖 24011553MU7.5MU20承重粘土多孔砖 24011590 MU7.5MU20非承重粘土空心砖 300300100 MU3MU5炉渣空心砖 400115180 MU2.5煤矸石半内燃砖 24011553 MU10MU15蒸压灰砂砖 24011553 MU7.5MU20炉渣砖 24011553 MU7.5MU15粉煤灰砖 24011553 MU7.5MU15页岩砖 24011553 MU20MU30水泥砂空心大砖 390190190 MU7.5MU10,如：蒸压灰砂砖的技术性能指标,注:(1)优等品的强度级别不得小于15级。(2)蒸压灰砂砖的外观质量标准见表,普通烧结砖强度等级的确定,基础用砖、石材及砂浆最低标号,备注：按照砌体结构设计规范（GBJ388）的规定，底面以下或者防潮层以下的砖砌体，所用的材料标号不得低于以上表的规定,水泥砂浆：MU2.5、MU5、MU7.5、MU10、MU15 白灰、水泥混合砂浆：最高MU5砖砌体普通砖砌成的砌体厚度：砌体构件必须遵循内外搭接、上下错缝的砌式规则，不得出现连续的垂直贯通缝。砖砌体的错缝搭接长度不小于60mm,砂浆灰缝厚度不小于10mm。砌筑类型：实心墙和空斗墙,砂浆简介,石料,1、将岩石用机械方法或人工方法进行加工或不经过加工而获得的各种块状或散粒状毛石、漂石等。2、相当高的抗压强度、很好的耐久性、分布广泛、脆性较大、硬度较高、开采困难3、性质决定于岩石的种类、矿成、结构、构造等4、强度等级的确定：抗压强度MU10MU100，5、试样尺寸(mm)2003 1503 1003 70.73 503 换算系数 1.43 1.28 1.14 1 0.86 6、强度指标换算系数单轴破坏时的压力试件截面积,石料,1、天然石材：2、卵石：卵石规格应基本一致，并应无脱层、蜂窝，外形应呈扁平状。呈圆球状、针状、薄片状及表面特别光滑者不得使用。3、毛石：乱毛石系指形状不规则的石块；平毛石系指形状不规则，但有两个平面大致平行的石块。毛石砌体所用的毛石，包括乱毛石和平毛石，其外形应呈块状，中部厚度不宜小于15（砌挡土墙的毛石，中部厚度不小于20）。4、料石 5、混凝土用石子6、轻集料 7、建筑用砂,水泥,1、硅酸盐水泥：普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥。2、高铝水泥3、火山灰质水泥4、矾土水泥5、其它品种水泥：快硬硅酸盐水泥、白色及彩色硅酸盐水泥、膨胀水泥、I型低碱度硫铝酸盐水泥及快硬硫铝酸盐水泥,砼：,1、以水泥、砂及石子为主要原材料，按适当的比例拌制而成的混合物。经过一定时间的硬化以后形成的人造石材。2、水和水泥形成水泥浆是砼中的胶结成分。3、特点：随着配合比例的不同，砼可以具有不同的物理力学性质，以满足不同工程的不同要求。4、砼的可塑性、整体性、不透水性和抗冻性。5、砼拌合物的和易性：,混凝土的外加剂,1、减水剂 分为普通型、早强型、缓凝型、引气型2、早强剂常见氯盐、亚硝酸钠、硫代硫酸钠、无水硫酸钠、有机胺类及复合早强剂 3、混凝土的防冻剂复合型、早强型,早强型防冻剂品名和性能参考,6、砼的抗压强度：200200200的试样，在203相对湿度95环境中养护28天所得试样的抗压强度标号。7、强度标号对比：TJ1074（kg/cm2）与 GBJ1089（kpa）对照 75 100 150 200 300 400 500 550 600C5.5 C8 C13 C18 C28 C38 C48 C53 C58其中：A、B为经验系数，对不同的水泥取不同的值B灰是水泥标号CW是灰水比即水灰比的倒数。一般取1:0.6,几种特种水泥不同标号各龄期强度值,注：1.快硬硅酸盐水泥使用单位如要求7d及28d龄期的数据，则应进行试验，试验结果仅作参考，但后一龄期的强度必须高于前一龄期的强度。2.高铝水泥28d强度应予测定，其实测值不得低于同标号的3d指标。,8、砼的抗拉强度：保证砼的整体性不产生裂缝，一般仅为R28的710，也可用下式求解：9、砼的耐久性：包括抗渗性和抗冻性。抗渗性：28龄期的标准试件在标准试验方法下所能承受的最大水压力（kg/cm2）。10、砼中的材料：水泥：砂：0.15 5.0mm 石子 5.0mm配合比：G水泥:G砂:G石子1:2.4:4 0,灰土与三合土,1、灰土：石灰:粘性土3:7或者2:8（体积比）2、三合土：石灰:细砂:骨料(碎砖或碎石)1:2:4或者1:3:63、石灰的熟化：4、施工步骤及适用条件5、强度特点6、“捏紧成团，落地开花”7、与二灰垫层的区别：石灰粉煤灰,箍筋6150,受力筋218120弯起,架立筋210,受力筋：根据计算确定的用于承受构件所受的弯距作用的主要钢筋箍筋：承受剪力或扭力，并对纵向钢筋起定位作用形成骨架的钢筋。构造筋：有架立筋、分布筋以及由于构造所需要的各种附加钢筋的总和。其中架立筋与受力筋、箍筋形成骨架，分布筋是在板内与受力筋形成骨架。,钢筋混凝土与预应力砼结构的钢筋选用,钢筋保护层厚度：基础 有垫层 35mm受力筋 无垫层 70mm箍筋 梁和柱 15mm分布筋 墙和板 10mm,四、基础埋置深度的确定,1、基本原则在保证安全可靠的前提下尽量浅埋，降低造价。d至少0.5m以上，避免外界大气、雨水的影响。dH 10cm，避免基础外露。,室外地坪高程,荷载累计高程,室内地坪,外墙,d,H,建筑物的用途类型、结构类型及载荷的大小和性质地基土的工程地质和水文条件：尽量在地下水位之上，水下时基坑排水、坑壁支撑、地下水对建材的侵蚀、对相邻建筑物的影响承压水地层存在时，必须考虑承压水的作用，基坑开挖后预留足够的地层厚度避免基坑被冲起，还要注意基坑的渗流破坏可能性水流、波浪对基础底部的冲刷破坏作用必须核算软弱下卧层的稳定性,2、影响基础埋置深度的主要因素,Z,L,设备基础,相邻基础的净距,一般取ZL为0.51.0,粉质粘土层,承压水位,Z,Z0,中砂层承压水,p1=Z,p2=Z,当Z Z时，基坑可能被拱起破坏。所以选择d的时候应该保证Z Z，否则在施工时要进行基坑人工降水。另外必须检算地下水渗流入基槽造成破坏的可能。,dD,1、地基土的冻胀和冻融冻胀：地下一定深度处的土层随气候而变。冬季时，上部土层中水份因温度降低而冻结。而且随着上部土层的冻结还会促使下面的水分上升并冻结，因此土层冻结后含水量增加，体积膨胀，形成冻胀。冻融：解冻时，体积减小产生不均匀融陷。2、冻土：连续三年以上保持冻结状态的土层为永久冻土。一年内冻、融交替一次的土层为季节性冻土。,寒冷地区地基的冻结深度对基础埋深的影响,Z0：多年实测的最大冻结深度的平均值。我国东北地区和华北地区标准冻深线图我国一些主要大城市的Z0：冻结深度主要取决于当地的气象条件，气温越低，低温持续的时间越长，冻结深度就越大。冻结范围内的土层是否冻胀、陷，则取决于土层的种类、含水量和地下水位的情况。地基土冻胀分类：不冻胀、弱冻胀、冻胀、强冻胀GBJ789,3、标准冻结深度Z0,4、残余冻土层厚度dfr,冻胀只在冻深的一部分范围内产生，称为有效冻胀区，因此基底埋深只要超过有效冻胀区的深度就可以了。,采暖t10房间不同地段对冻深的影响系数t,5、基础埋深：,五、地基承载力的确定,、岩土参数的可靠性与适用性岩土参数是工程设计的基础可靠性：是指参数能正确反映岩土体在规定条件下的性状，是能比较有把握的估计参数真值所在的区间适用性：是指参数能满足岩土工程设计、计算假定条件和计算精度的要求。影响因素：岩土结构受扰动的程度(取样方法)试验方法(室内与现场、操作规程)取值标准(数据处理方法),2、岩土参数的统计分析,按工程地质单元、区段、层位分别统计随机现象与岩土参数测试中的误差：土体是非常不均匀和复杂的，某项土工指标的获取服从概率分布的特性某一项土工指标X，在实验条件相同的情况下重复n次，每次试验结果构成一个简单随机样本(X1、X2、Xn)四个指标：均值、标准差变异系数、回归修正系数,同一层位上数据的统计：剔除粗差数据：正负三倍标准差法 chauvenet法 crubbs法岩土参数沿深度方向变化的特点有相关型和非相关型两种剩余标准差：相关型：非相关型：相关系数R0,3、岩土参数的标准值和设计值,对服从正态分布的岩土参数总体XN(、2)，有简单随机样本(X1、X2、Xn)，单侧置信区间问题,正负号的取值问题：强度参数取负值、对变形参数取正号,岩土参数的基本值：岩土参数的标准值：岩土参数的设计值：地基承载力的基本值f0：由岩土参数试验指标的基本值查表获得地基承载力的标准值fk：fk=ff0地基承载力的设计值fd,、确定地基承载力的方法,用岩土参数按规范法查表确定地基承载力测定岩土参数X(、L、P、e、Ip)等利用其均值查表获得f0。为第二指标的折算系数，参见有关表格,当基础宽度b3m时按3m考虑，当b6m时按6m考虑。在GBJ789中：b0=3m，d0=0.5m,承载力修正系数b、d,例题,如图所示一柱基础底面尺寸LB3.63.2m2，基础埋置深度d=2.2m，埋深范围内有两层土，持力层在粘土层上，该层土的孔隙比e及液性指标的试验数据如下：第一指标孔隙比：0.597，0.599，0.598，0.599，0.603，0.600第二指标液性指标：0.252，0.249，0.250，0.258，0.246，0.252试确定持力层承载力,粘土,1.2m,1.0m,LB36003200,第一指标标准差：,第一指标变异系数：,第二指标液性指数标准差：,第二指标液性指数标准差：,第二指标变异系数：,综合变异系数：,根据,查表得:,基底以上土的加权平均容重：,由,0.85，,0.85，查表得：,，,，,，,，所以：,例题,高层建筑箱形基础238.5md=4m确定地基承载力,素填土,粉土,地下水位,1.8m,2.8m,17.8kN/m3,解：选择粉土作为持力层有关地质资料：G2.71，e-1+(G-1)/=0.81查承载力资料表:25%30%e：0.8 170 167(165)0.9 140 134 130,28%,埋深及宽度修正:B=8.5m，按6m计算，d=4me=0.81 0.85Sr=G/e=0.282.710.81=93.6%查表：b0、d1.1,根据地基强度理论公式确定地基承载力,动力触探：1、技术要求：自动落锤速度：1530击分 探杆最大偏斜度 22、施工过程：N实。3、钻杆长度修正：钻杆长3m时，由于钻杆摩擦能量的损失，对锤击数进行钻杆长度修正：N理 N实4、最终修正值：5、动力触探技术规程TBJ1887：对超重锤可以换算后查表使用。,根据原位测试结果确定地基承载力,主要有：动力触探静力触探原位载荷试验,静力触探：1、利用机械装置或者液压装置将贴有电阻应变片的金属探头通过触探杆压入土中，通过电阻应变仪测定探头所受阻力R从而确定地基承载力和其它土性指标。2、贯入速度：0.51.0m/sec。每贯入1025cm记录一次应变值。3、总贯入阻力R（KN）包括探头锥尖阻力和侧壁摩擦力比贯入阻力，其中A为探头的截面积(m2)锥头阻力：侧壁摩擦力：As摩擦筒表面积,建立起比贯入阻力、锥头阻力、侧壁摩擦力的相关方程：,原位载荷试验：分平板和螺旋板两种将螺旋型的承压板，借助外力旋入地下一定深度，通过传力杆对螺旋板施加荷载，并观测承压板的位移建立PS曲线或者t曲线,一般情况下：,对高压缩性土：,比例界限荷载：,极限荷载：,安全系数K（不变荷载使用荷载）3，K（不变荷载使用荷载风、雪等偶然荷载）2当比例界限荷载和极限荷载相差不大时，即：,，,每层土，样本容量大于3，,、确定地基承载力应该考虑到的因素,主要受地基岩、土层性质的影响基础形状的影响、基础倾斜、相邻基础的影响载荷倾斜与偏心的影响复盖层抗剪强度的影响、下卧层的影响地下水位的影响、地面倾斜、试验底板与实际基础尺寸的比例加荷速率（施工速度）地基土与上部结构的协调作用,七、地基土的沉降检算1、检算目的：2、计算方法检算范围：3、建筑物的沉降观测：观测点设置：水准点不少于两个，距离3080m范围内测量点：建筑物四周脚点、转角处，每隔1020m 沉降缝两侧，新旧建筑物连接处，宽度大于15m的建筑物内部承重墙（柱）纵横线上，工程地质条件变化处，动力设备、重要设备基础处。观测时间：施工开始，竣工后，前三个月每月一次，以后逐渐减少至沉降量稳定为止，如与外界条件变化时应及时观测沉降稳定标准：半年不超过2mm,地基变形分类,基础变形指标沉降值沉降差倾斜局部倾斜相对弯曲,计算方法基础中心沉降值s两相邻独立基础沉降值之差s,=610m,s,s,s,s,s,八、地基、基础与上部结构的共同作用,、地基变形与上部结构的相互影响、上部结构的刚度对基础受力状况的影响、地基条件与载荷分布对基础受力状况的影响,上部结构刚性,上部结构柔性,九、单独刚性基础的设计,1、作用在基础上载荷的计算2、中心载荷下基础尺寸的确定 基础底面尺寸的确定 基础高度的确定、偏心荷载作用下基础的尺寸确定、软弱下卧层的强度检算、刚性基础的构造设计,中心载荷下基础尺寸的确定M0，T0，作用在持力层上的压力是均匀分布的，合力作用点与基础形心相重合，此时：其中ALB，L、B未知，因此工程上经常规定nL/B，一般n取（12），由设计者按情况取定,基底尺寸的基本要求：基础高度的确定（刚性角刚性基础）加上确定基础埋深的基本原则综合取值,偏心荷载作用下基础的尺寸确定逐次渐进法：确定ALB 基础的高度确定：刚性基础时，用来按照刚性角的要求确定基础的高度，扩展性基础按经验公式确定大概的尺寸：验算保证：,持力层,软弱下卧层,P0,d,Z0,N,G,Z,C,BL,3、软弱下卧层的强度检算,应力扩散角的选取,一般粘性土22，tg=0.404密实的碎石类土、砾砂、粗中砂及硬粘土，30，tg=0.58,4、刚性基础的构造设计,砖基础：二二等高砌法：二一间隔式砌法：施工步骤：混凝土和其他基础的构造要求,某工厂厂房墙基，N180KN/m，d1.1m，地基土e0.85，Ip12.5，r20KN/m3，IL1.0，地面以下砖台墙厚370mm，基础用标准粘土砖砌筑，试确定基础尺寸。解：粘性土：取B1500mm,取H900mm验算：略构造设计：标准砖：24012060砂包式砌筑基底尺寸：2404+1204+70=1510mm一顺一顶式砌筑基底尺寸：2406501490mm二二等高式砌筑：基础高度6014130970mm基础顶部宽度：15002606720mm,粉质粘土,2.5m,M950KNM,Q=180KN,0.6m,Es=7500kpa,1.6m,fk=230kpa,e,IL0.85,PZ,=17.5,ES=2400,fk=85,0.62m,=19,淤泥质粉质粘土,P,d=1.1,N=1800KN,P=220KN,200,解：1、初步确定基础底面尺寸：（设B3m，fd=230+1.61.119268.4）先按照中心荷载计算：由于偏心荷载的作用，且M、Q的同时存在，将A扩大2050，取35A（135）A013.77m2取B3m，长L4.6m，则A34.613.8m2,2、强度检算：在基础底面尺寸为LB4.63时：上覆荷重：,总弯矩：,因为：应该做变形检算,软弱下卧层的检算：下卧层：Z2.7m，d新1.62.74.3m Z/B2.7/30.90.5，应力扩散角：,取23，则tg0.425在软弱下卧层的顶部：,4、构造设计说明：混凝土C10以上，tg1，,十、单独扩展式基础的设计,单独扩展式基础尺寸抗冲切检算确定基础的有效高度基础底板的配筋计算,扩展式基础抗冲切检算：,冲切破坏锥体,第一类：单独柱下矩形基底对矩形截面柱的矩形基础，在柱与基础交界处以及基础变阶处的受冲切承载力可按下列公式计算：,冲切破坏面上的主应力不超过材料的抗拉强度，即冲切锥体以外的地基反力引起的冲切荷载Q不超过破坏面上混凝土的抗拉能力Q。,Q的确定：,G,45,N,L0b0,h0,h0,Q,Q,H,h0,A,B,Pj,中心荷载情况下：从整体核算,Pj,G,45,N,L0b0,h0,h0,Pj,N,G,LB,L0b0,Pjmax,PjI,偏心荷载下：当,h0,T,45,Pj,N,G,LB,L0b0,Pjmax,PjI,当,h0,偏心荷载情况下：,-截面：,Pj,轴心受压矩形基底柱基础的配筋计算：,N,G,LB,L0b0,Pj,N,G,LB,L0b0,-截面：,按照混凝土结构设计规范附录三的计算方法进行：,选8，,-截面：,Pjmax,偏心受压矩形基底柱基础的配筋计算,N,G,LB,L0b0,Pjmin,M,PjI,L0b0,Pj,N,G,LB,L0b0,-截面：,按照混凝土结构设计规范附录三的计算方法进行：,选8，,Pjmax,PjI,Pjmin,L0b0,第二类：墙下钢筋混凝土基础 1、中心受压时：在纵墙外边缘处剪力Q和弯矩M分别为：梁宽破坏,N,G,B,b0,Pj,基础底板的有效高度的大小可用钢筋混凝土基本构件的抗剪公式计算：,有垫层时：无垫层时：,一般情况下取L1000mm,计算例题,有一承重外墙，厚度为360mm，上部结构传来的设计载荷为N240KN/m，室内外高差为0.45m，基础埋深（从室外地面起算）d1.3m。地基承载力设计值为f155KN/m2，混凝土强度等级C20，ft10N/mm2，钢筋级，fy210KN/mm2，试设计此基础。,解：确定基础宽度B，从纵向取单位长度1m。,取B2000mm求地基净反力：,求剪力：,求有效高度：,底板下有垫层：,取h200mm，则h0160mm。底板配筋：,选用71614100，Ag1428mm2/m，分布筋用6250横向钢筋长度：,，错开排列,第二类：墙下钢筋混凝土基础2、偏心受压 基底的净反力近似取最大净反力与最大弯矩截面处（墙边）的净反力的平均值。即：1、B3m时，钢筋长度0.9L和0.9B，两头各弯起100mm，排列间距200mm，2、如果某一方向面上不需要配受力筋，则配分布筋：68200300,例题：有单层单跨砖排架结构，如图所示，每单元砖垛轴向荷载N226.5KN，基础底部弯矩M23.2KNM，地基承载力f90KN/m3，埋深d1.8m，混凝土用C20，钢筋级，排架柱距为6m，试设计此基础。,1000,370,185,185,565,565,370,380,380,240,240,610,620,66.3,38.1,63.3,17.2,6000,x,y,750,解：取排架柱距L6m为计算单元，基础的尺寸如上图所示 L0=1000+370=1370，B037023801130底面积：A1.06.00.371.136.41mm2形心位置：,，截面惯性矩：,验算：,净反力：,由图知：,取h600，则,选6/8200，,在工程中对不同的建筑物，偏心距是要有所控制的，分以下几种情况：,对独立的高耸构筑物的基础，如水塔、烟囱、筒仓、大型设备基础，要求eL/12。,对于地基承载力f170Kpa，吊车起重量大于750KN（75t）的单层厂房柱基，或对于地基承载力f100kpa，吊车起重量大于150KN的露天柱基，要求eL/10。,对于起重量小于750KN的吊车和其他情况下基础底面应与地基土全部接触的柱基，要求eL/6。,对于不承受吊车载荷的柱基，如管道支架以及允许基础底面部分不与地基土接触的柱基，要求eL/4，此时：,装配式结构吊装时以及单层厂房抗风柱在附加荷载组合时，允许基础底面一部分不与地基土接触的柱基，要求eL/3。此时，,地基土还要满足地基的强度条件及倾斜的要求，对于单向偏心受压基础：,计算实例有一单独基础，埋深d1.5m，修正后的地基承载力f180KNm2，上部结构传来的轴向力N500KN，弯矩M160KNm，试设计此基础底面。解：初步估计：,由于弯矩较大，基础自重未考虑，故取实际面积A1.4A04.66m2，偏心距较大，取nb/L13,取b1.2m，则L3b31.23.6m，ABL4.32m2。,NNG500204.321.5630KN,第三类：墙下联合条形基础,有中间走廊的建筑物。将联合基础简化成双悬臂梁，而墙体作为梁的支座。,，,，,B,B1,B2,b1,L1,NA,NA,，,，,B,Q,NB,NA,，,X,B1,NA,NA,NA,NB,B,NB,NA,，,B1,X,抗剪冲切检算：,B,M,NB,NA,，,X,B1,NA,NA,NA,MA,M3,M0,NA,NB,MA,M3,M0,MB,B1,NA,NB,B1,MA,Mmax,M0,MB,M,MA,Mmax,M0,MB,M,在外肩胛处：,，,B,B1,B2,b1,L1,NA,，,Q1,在内肩胛处：,Q2,，,B,B1,B2,b1,L1,NA,，,M1,在外肩胛处：,在内肩胛处：,M2,基础宽度B：,地基净反力：,有效高度：（注意单位）,钢筋面积：,例 有六层实验大楼，中间走廊为双墙联合基础，已知N142KN/m，f=100KN/m2，埋深d1.2m，两墙轴线距离B12.1m，走廊净空B21.86m，墙为24墙，混凝土C15，钢筋用级，设计此基础。解：按单独墙计算：,可见做两个独立基础时，两端基础有一部分重叠，故采用联合基础。,取B3800，,支座反力：,在外肩胛处：,，,在支座处：,在内肩胛处：,在跨中：,6200,240,240,150,300,2100,850,850,12200,8200,1860,63.5,78.5,63.5,78.5,69.5,63.5,78.5,63.5,78.5,63.5,54.5,78.5,78.5,54.5,63.5,69.5,有效高度：,取h300mm，则,18.0,19.9,27.0,14.2,配筋计算：在外肩胛处：,选98200、或者610200，,在支座处：,810200，612200,1、M1钢筋贯通整个截面，不切断。2、跨中处，底板也是下部受拉，且M314.2KNm小于M1，故可以不计算。3、M1的钢筋已贯通整个底板下部，在顶面布置6200横向构造钢筋。4、在基础底板上、下面上各布置6200的纵向分布筋。,选择弯矩注意事项,第四类：单杯口型基础设计,用于柱子，预制柱的一种基础形式。在单层厂房中常用到。它是在基础中预留凹槽（杯口），然后将预制的钢筋混凝土柱子插入杯口内，在其四周空隙中灌细石混凝土。根据上部结构的不同要求，杯型基础与柱子的连接可以做成刚接和铰接两种形式。根据杯口的高度，可以分成高杯口和低杯口。设基础台阶以上的高度为H，当HH1t+125mm时，便将基础视为高杯口基础。高杯口基础有三部分组成，即基底台阶部分、台阶以上的短柱部分，短柱以上的杯口部分。因此，短柱实际上便成为区分高、低杯口基础的组成部分。,杯口形基础构造示意：,t,75,50,杯口,台阶,短柱,t+75,H1,H1+75+125,45,表、基础的杯底厚度和杯壁厚度,高杯口基础杯壁厚度选用表,杯壁配筋表,高杯口基础设计概述,高杯口基础适用条件：高杯口基础的组成：杯口、短柱、基础。高杯口基础尺寸：短柱的高度，工程上用3.5m、4.0m、5.0m、6.0m、7.0m，也有达到9.0m。高杯口基础的高度不宜大于5.0m。,高杯口基础的设计理论,斜截面破坏理论固端设计理论插入理论（也称撬杠理论）,H,Zi,h1,其中0.75,斜截面破坏理论,Q,A,N0,M0,固端理论,预制柱插入高杯口基础的杯口内，二次灌注混凝土后，使柱子和杯壁连成一个整体。柱子与杯壁共同工作，形成固端，称为固端理论。此时杯口不允许出现任何裂缝。,T1,T2,H,N2,H2,L0,N0,Pmax,Pmin,T,M0,d,A,e,插入理论（撬杠理论）计算图,N1,双杯口基础设计,单层厂房当纵向长度超过规定时，要设置伸缩缝。在伸缩缝处，有两根柱子。因此其柱基础做成双杯口。双杯口基础实际上就是一个联合基础。此外，一些双肢柱，也可以做成双杯口基础。双杯口基础其它方面的计算方法与一般构造要求和一般柱基础相同。,双杯口基础的设计方案有两种：1、按扩大大杯口基础底面积的方法。其做法就是使双杯口基础在排架平面方向上的边长与一般的基础的边长相同，而在与排架平面方向垂直方向上的边长增加1米。如图所示。基础底面积、基础强度（抗冲切、抗弯）的计算与一般柱基相同。2、按双柱在各向荷载作用下内力组合的方法进行设计,柱网下条形基础设计,1、基础的形式及适用范围2、地基计算模型3、基础常用计算方法,地基计算模型,1、温克尔（E.Winkler）地基模型 2、半空间地基模型 3、压缩层地基模型,1、温克尔（E.Winkler）地基模型,单位面积上所受到的压力与相应的地基沉降S成正比，即：其中K为基床系数，也称为垫层系数（KN/m3）K 的物理意义是产生单位沉降量所需要施加的压力，通常由实验确定（载荷试验）。,基床系数K的经验值（KN/m3）,2、半空间地基模型,这种模型是将地基看成是均质的、各向同性的弹性空间。地基上任一点的沉降量s(x，y)与整个基底的压力有关。它们之间的关系可用弹性力学积分方法求得。但一般情况下，这个积分可用数值方法求得近似解。弹性半空间模型具有扩散应力和变形的优点。但扩散能力往往超过地基实际情况，计算所得的沉降量及地表的沉降范围较实测结果大，造成差异的主要原因一般认为压缩层的厚度是有限的，而且即使是同一土层组成的地基，其变形模数也随深度而增加，而且是非均质的。,3、压缩层地基模型,这一模型假定土在完全侧限条件下的压缩应变与附加应力成正比。基底就被看成线性变形体，可以用叠加原理把地基压力与沉降之间的关系建立起来。,柱网下条形基础设计假设,1、静力平衡条件作用在基础上的竖向荷载必须与地基反力相平衡。FP；M02、变形协调条件地基梁在受力后，地基梁的底面必须与地基的顶面保持接触，不能脱开。,柱网下条形基础设计常用计算方法,1、反梁法2、地基弹性梁法,A,C,B,D,F2,F3,F1,F4,M2,M3,M4,M1,A,C,B,D,L2,L1,A,C,B,D,o,PJmin,PJmax,L,R,L0,a1,a2,a,反梁法计算步骤：,中心受压时：,偏心受压时：,ew为墙梁中梁线到形心轴的距离，当柱间有梁GW时,基础梁纵向内力计算方法,静力平衡法经验系数法连续梁法,经验系数法：,当条形基础为等跨度或跨度相差不超过10，且除边柱之外各柱荷载相差不大，柱距较小、荷载作用点与基础纵向形心相重合时：,，,，,，,；,；,；,；,；,静力平衡法：,当条形基础上各柱的载荷及间距各不相同、柱距较小、基础梁又较短、上部结构和基础梁的刚度较大、地基又较均匀时，可近似的用静力平衡法分析条形基础的内力。此法是将柱子的作用力作为基础梁的反力，要求基础梁上柱子合力作用点与基础梁形心相重合，因此要先求出合力作用点的位置并由此确定基础梁的长度L。由地基承载力确定基础梁底板的宽度B。,F1,F2,L1,L1,a1,A,B,QA左,QB左,QB右,QA右,MA,M1,MB,M2,静力平衡法计算地基梁弯矩内力示意图,PJ,F3,C,QC左,QC右,M3,MC,有一地基梁受荷如图，地基土承载力基本值fk150KN/m2，土质为红粘土，含水比小于0.8，基础埋深d1.5m，由于A处受到限制，不能随意向外伸出，只能伸出0.5m（a1=0.5m），设计此基础。,a1=500,4200,6000,4500,a2=1500,554,1700,1750,980,A,荷载不对称，需求合力作用点位置，以左端点为参考点：,基础梁长度：,8350,8350,2350,3650,1670,地基承载力：,A=5008/(178201.5)33.8m2BA/L=33.8/16.7=2.02m,地基净反力：,a1=500,4200,6000,4500,a2=1500,554,1700,1750,980,404,856,884,916,838,510,450,150,38,149,970,314.5,1082.7,87.8,337.5,静力平衡法计算实例,M图,Q图,A,柱网下条形基础构造要求简介,筏式基础设计概述,构造要求基底尺寸筏板厚度应根据抗剪要求确定配筋应根据内力计算结果确定基础的沉降应小于建筑物的容许沉降值筏板悬挑长度设计软弱下卧层的检算,箱形基础设计的规范要求,构造要求底面尺寸基础高度箱基外墙厚度箱基建材验算内容,箱基混凝土防水,箱基防水有柔性防水和刚性防水两种方案。1、柔性防水措施柔性防水方案即油毡防水方案。自箱基底部的四周外侧，全部用油毡粘贴包裹密封，外砌筑砖墙顶压以防油毡脱落，同时回填50cm的肥粘土或2：8灰土分层夯实。这种方案由于面积大，铺设工程量浩大，施工复杂，故大面积防水层很难达到设计要求，且造价高，油毡及油膏时间久又易老化一旦出现渗漏，很难检修和补漏，故工程上较少采用。2、刚性防水方案箱形基础采用防水混凝土捣制，防水工程与箱形基础本体一次完成。防水混凝土种类较多，有普通防水混凝土、添加剂防水混凝土、膨胀水泥防水混凝土等。在施工大面积、大体积防水混凝土时，采用普通防水混凝土较为方便和经济。,箱基构造防水措施,箱基除采用防水混凝土之外，还应在构造上采取一些措施，这些措施归纳如下：1、箱基长度超过40米时，为避免因温差在混凝土中产生的温度应力，应设置一道贯通的后浇施工缝，缝宽不小于80cm，后浇施工缝处的钢筋必须贯通且要适当加强。为了避免温度变化使混凝土伸缩而引起的裂缝，应配置一定数量的