基础工程最新课件文字可编辑.ppt
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1、五,基础工程,Foundation Engineering,为什么学习基础工程知识?,2009,年,6,月,27,日,上海闵行区一幢,13,层在建楼房,在结构,未产生较大破坏的情况下,突然发生整体倒塌。,这种在未发生严重的自然地质灾害或其它不可抗力因素下,产生的建筑整体倒塌事故是十分罕见的。,国内外与地基基础工程相关的工程事故案例,Italy,比萨,(Pisa),斜塔,意大利比萨斜塔自,1173,年,9,月,8,日,动工,至,1178,年建,至第,4,层中部,高度,29m,时,,因塔明显倾斜而停工。,94,年,后,,1272,年复工,经,6,年时间,建完第,7,层,高,48m,,再次停,工中断
2、,82,年。,1360,年再次复,工,至,1370,年竣工,,前后历,经近,200,年。,塔身呈圆筒形,,1-6,层由,优质大理石砌成,顶部,7-8,层,采用砖和轻石料塔身每层都,有精美的圆柱与花纹图案,,是一座宏伟而精致的艺术品。,1590,年伽利略曾在此塔做落,体实验,创建了物理学上著,名的落体定律。斜塔成为世,界上最珍贵的历史文物,吸,引了无数世界各地的游客。,该塔共,8,层,高,55m,,全塔总荷重,145MN,,相应的地基平,均压力约为,50kPa,。,地,基,持力层,为粉砂,下面,为粉土和粘土层。由于,地基的不均匀下沉,塔,向南倾斜,南北两端沉,降差,1.8m,,塔顶离中,心线已达
3、,5.27m,,倾,斜,5.5,o,,成为危险建筑。,1990,年被封闭。,苏州虎丘塔,苏州虎丘塔位于苏州,市虎丘公园山顶,建于五,代周显德六年至北宋建隆,二年(公元,959,961,),期间,距今已有,1036,年,的历史,全塔共,7,层,塔底,直径,13.66m,,高,47.5m,,重,63MN,,塔,的平面呈八角形,由外壁、,回廊与塔心三部分组成。,塔身全部用青砖砌筑,外,形仿楼阁式木塔,每层都,有八个壶门,拐角处的砖,特制成圆弧形,建筑精美。,1980,年的进行的一,项现场调查发现,塔身已,向东北方向严重倾斜,不,仅塔顶离中心线已达,2.31m,,而且底层塔身发,生不少裂缝,成为危险建
4、,筑而封闭。塔身的裂缝东,北方向为竖直向,西南方,向为水平向。勘察结果表,明宝塔倾斜是由于,地基覆,盖层,相差悬殊等原因造成,的。,典型的建筑物倾斜工程案例,为什么会倾斜?,塔的倾斜与塔下土层有怎样的关系?,典型的建筑物地基严重下沉的案例,上海展览中心馆,上海展览中心馆原称上海工,业展览馆,位于上海市区延安中,路北侧。展览馆中央大厅为框架,结构,,箱形基础,;展览馆两翼采,用,条形基础,。箱形基础为两层,,埋深,7.27m,。箱基顶面至中央大,厅顶部塔尖,总高,96.63m,。地基,为,高压缩性淤泥质软土,。展览馆,于,1954,年,5,月开工,当年年底实,测地基平均沉降量为,60cm,。,1
5、957,年,6,月,中央大厅四周的沉降量,最大达,146.55cm,,最小为,122.8cm,。,1957,年,7,月,在仔细,观察展览馆内严重的裂缝,情况,分析沉降观测资料,并研究展览馆勘察报告和,设计图纸后,专家们作出,展览馆将裂缝修补后可以,继续使用的结论。,1979,年,9,月,展览馆中,央大厅累计平均沉降量为,160cm,。从,1957,年到,1979,年,共,22,年的沉降量仅二十多,厘米,不及,1954,年下半年,沉降量的一半,说明沉降,已趋向稳定,展览馆开放,使用情况良好。,但由于,地基严重下沉,,,不仅使散水倒坡,而且建筑,物内外连接,内外网之间的,水、暖、电管道断裂,都需,
6、付出相当的代价。,墨西哥城的下沉,墨西哥城约自,1850,年开始抽取地下水,在,1940,1974,年间达到高峰,共有,3000,眼浅水井和,200,眼深,水井(,100m,),抽水速度约为,12m,3,/s,。,由于过度抽水而且墨西哥城的墨西哥粘土是一种高,压缩性土,至使自,1891,1973,年,整个老城下沉达,8.7m,,并造成地面道路、建筑及其它基础设施的破,坏。,1951,年后,当地政府开始采取措施控制地下水,的抽取,使沉降速度由,460mm/,年(,1950,)降到,了,50,70mm/,年。,墨西哥城的下沉,左图所示为地球资源卫星,拍摄并经分析处理后得到的,墨西哥城的下沉情况。,
7、图中每个颜色循环一次代,表,5cm/,年的沉降速度,可,见最大下沉速度约为,40cm,/,年,与其它方法得到的结,果相吻合。,墨西哥城的下沉,图示为该,城的一座圣母,教堂,因地表,不均匀下沉使,其发生严重倾,斜,并成为危,房。,墨西哥城的下沉,墨西哥市艺术宫,地基土为,超高压缩性土,天然,孔隙比,7,12,天然含水量,150,600,为世界,罕见的软弱土,层厚,25m,。下沉达,4m,旁边的道,路下沉,2m,。,墨西哥城的下沉,图示为墨西哥城的一幢建筑,可清晰地看见其发生的沉降及,不,均匀沉降,。该地的土层为深厚的,湖相沉积层,,土的天然含水量高达,650,,,液限,500%,,,塑性指数,3
8、50,,孔隙比为,15,,具有,极高的压缩性。,地基为什么会产生沉降?,开采地下水怎么会影响地基沉降的?,建筑物倾斜工程案例,建筑物地基严重下沉的案例,建筑物地基滑动的案例,加拿大某农场容量为,2500t,的饲料筒仓,建于粘,土地基。在首次使用时,由于装填过快,地基土层无,法充分固结,至使地基发生破坏。,地震引起的砂土液化,1964,年,6,月,16,日,日本新瀉发生,7.5,级地震后,因,地基土发生液化,所造成的破,坏,注意到虽然因地基破坏而使得建筑物严重倾斜甚至倒下,但结构本身并未破坏。,饱和的粉、细砂在动荷载作用下易发生砂土液化,使地基失去承载力。,地基发生强度破坏是怎样破坏的?有什么特
9、,征?,什么原因引起地基强度破坏的?,1996,年发生在美国加州的,La Conchita,,,因居民已提前撤离,固未造,成人员伤亡。,La Conchita,滑坡,2001,年,1,月,13,日,萨尔,瓦多发生了里氏,7.6,级的强震,,震中位于,San Miguel,西南,60,英里。并因此在,Santa,Tecla,造成山体滑坡,最终,导致,700,多人遇难。,Santa Tecla,滑坡,为什么学习地基基础工程知识,保证各类建筑物既安全又经济,使用正常,,不发生上述各类地基基础工程事故!,学习内容,岩土工程勘察,基,础,工,程,浅基础,深基础,不均匀沉降,地基处理,地基与基础,将上部结
10、构荷载传,递给地基土、连接上部,结构与地基土的下部结,构称为,基础,。,地基,是指承托土木工程,基础的场地,是建筑物,基础底部下方一定深度,与范围内的土层,承受,由基础传来的建筑物荷,载。,3.1,岩土工程勘察,一、勘察与测绘的目的,1,、查明地貌和地质条件,2,、对场地的稳定性和适宜性做出评价,3,、为勘察方案的布置提供依据,3.1,岩土工程勘察,二、工程地质勘察三阶段,1,、可行性研究勘察(选址勘察),2,、初步勘察,3,、详细勘察,3.1,岩土工程勘察,三、勘察,与测绘的,仪器,3.1,岩土工程勘察,像片成图法,航空摄影测量,3.1,岩土工程勘察,四、各种条件下的勘测,海上勘察,水上勘察
11、,岩溶勘察,软土勘察,3.2,浅基础,一、浅基础的定义,通常把位于天然地基上、埋置深度,小于,5m,的一般基础(柱基或墙基)以及,埋置深度虽超过,5m,,但小于基础宽度的,大尺寸基础(如箱形基础),统称为天,然地基上的浅基础。,二、浅基础的类型,扩展基础,联合基础,条形基础,独立基础,按构造类型,筏板基础,箱形基础,壳体基础,十字交叉,梁基础,刚性基础(无筋),柔性基础(有筋),(一)、刚性基础和扩展基础,1.,刚性基础,由砖、砌石、素混凝土和灰土等材料做成满足,刚性角要求的基础称为,刚性基础,。,应用范围,刚性基础用于,6,层和,6,层以下的一般民用建筑和,承重墙的轻型厂房,超过此范围时,必
12、须验算基础,强度,三合土的基础不宜用于,4,层以上的建筑。,2.,扩展基础,当基础的高度不能满足刚性角要求时,可以做成,钢筋混凝土基础。柱下钢筋混凝土独立基础和墙下,钢筋混凝土条形基础,统称为扩展基础。,三、基础材料,基础埋在土中、经常受潮,容易受侵蚀,而且它是,建筑物的隐蔽部分,破坏了不容易发发现,也不容易,修复,所以必须保证基础的材料有足够的强度。,1.,砖,基础所用的砖和砂浆的标号,根据地基土的潮湿程,度和地区的寒冷程度而有不同的要求。用石灰及砂所,制成的灰砂砖和其他轻质砖均不得用于基础。,2.,石料,料石,(,经过加工,形状规则的石块,),、毛石和大,漂石有相当高的强度和抗冻性,是基础
13、的良好材料。,3.,混凝土,混凝土的耐久性、抗冻性和强度都比砖好,且,便于机械化施工和预制,可建造比砖和砌石有较大,的刚性角的基础。因此,同样的基础宽度,用混凝,土时,基础的高度可以小一些。但是混凝上基础造,价稍高,耗水泥量较大,较多用于地下水位以下的,基础及垫层。标号一般采用,C7.5C10,。为节约水泥,用量,可以在混凝上中掺入,20,30,毛石,称为毛,石混凝土。,4.,钢筋混凝土,钢筋混凝土具有较强的抗弯、抗剪能力,是质量,很好的基础材料。用于荷载大、土质软弱的情况或地,下水位以下的扩展基础、筏形基础、箱形基础和壳体,基础。对于一般的钢筋混凝土基础,混凝土的标号应,不低于,C15,。壳
14、体基础的混凝土标号应不低于,C20,。,5.,灰土,我国在,1000,多年以前就采用灰土作为基础垫层,,效果很好。基础砌体下部受力不大时,也可以利用灰,土代替砖、石或混凝土。作为基础材料用的灰土,一,般为三七灰土,即用三分石灰和七分粘性土,(,休积比,),拌匀后分层夯实。若在灰土中加入适量的水泥做成三,合土,可以有更高的强度和抗水性。,1,、,砖基础,砖的尺寸规则容易砌成各种形状的基础。砖,基础大放脚的砌法有两种,一种按台阶的宽高比为,1/1.5,;另种按台阶的宽高比为,l/2,。,在槽底可先浇注,100,200mm,厚的素混凝土垫层。,对于低层房屋也可在槽底打两步,(300mm),三七灰土,
15、,代替混凝土垫层。,1,、砖基础,1,、砖基础,为防止土中水分沿砖,基础上升,可在砖基,础中,在室内地面以,下,50mm,左右处铺设防,潮层。防潮层可以是,掺有防水剂的,l:3,水,泥砂浆,厚,2030mm,;,也可以铺设沥青油毡。,2,、,石基础(工造,3,班),砌石基础每台阶至少有两层砌石,,每个台阶的高度要求不小于,300,mm,。为了保证上一层砌石的边能,压紧下一层砌石的边块,每个台,阶伸出的长度不应大于,150mm,,,实际的刚性角小于允许的刚性角。,因此往往要求基础要有比较大的,高度。为了减少基础的高度,可,以把断面做成梯形。,3,、素混凝土基础,素混凝土基础可以做成台阶形或梯形断
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