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1、第六章 淺基礎(chǔ)及連續(xù)基礎(chǔ)第一節(jié) 概述,地基分天然地基：未經(jīng)加固處理，能直接支承建筑物的地基， 人工地基：若地基土層較軟弱，建筑物的荷重又較大，地基的承載力和變形都不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，通過人工加固處理的地基。 基礎(chǔ)：大多數(shù)建筑物基礎(chǔ)的埋深不會(huì)很大（一般不大于5米），可以用普基礎(chǔ)通開挖基坑和敞坑排水的方法修建。如條形基礎(chǔ)、片筏基礎(chǔ)和箱形（按埋深基礎(chǔ)等。 深基礎(chǔ)：如樁基、沉井和地下連續(xù)墻等。,第一節(jié) 概述,淺基礎(chǔ)定義: 埋入地層深度較淺，施工一般采用敞開挖基坑修筑的基礎(chǔ)。 淺基礎(chǔ)在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)可以忽略基礎(chǔ)側(cè)面土體對(duì)基礎(chǔ)的影響，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式和施工方法也較簡(jiǎn)單。深基礎(chǔ)埋入地層較深，結(jié)構(gòu)形式和施工方法較淺基
2、礎(chǔ)復(fù)雜，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)需考慮基礎(chǔ)側(cè)面土體的影響。 淺基礎(chǔ)特點(diǎn):由于埋深淺，結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，施工方法簡(jiǎn)便，造價(jià)也較低，因此是建筑物最常用的基礎(chǔ)類型。,第一節(jié) 概述,一、淺基礎(chǔ)常用類型: 1、剛性基礎(chǔ),剛性擴(kuò)大基礎(chǔ),單獨(dú)和聯(lián)合基礎(chǔ),擋土墻下條形基礎(chǔ),第一節(jié) 概述,2、柔性基礎(chǔ),柱下條形基礎(chǔ),筏板基礎(chǔ),箱形基礎(chǔ),第一節(jié) 概述,二、淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟 1.了解擬建場(chǎng)地工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，合理選擇基礎(chǔ)類型、平面布置及埋深； 2.按地基承載力確定基礎(chǔ)底面尺寸； 3.進(jìn)行必要的地基穩(wěn)定性和變形驗(yàn)算； 4.基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析和截面設(shè)計(jì)，并繪制施工圖。,第二節(jié) 淺基礎(chǔ)的類型,一、按材料分： 1、磚基礎(chǔ)： 大放角
3、基礎(chǔ)。兩皮一收或兩皮一收與一皮一收相間。注意對(duì)材料的最底要求。 2、毛石基礎(chǔ)： 毛石：未經(jīng)加工整平的石料。注意其構(gòu)造要求及臺(tái)階高寬比要求。 3、灰土基礎(chǔ)： 依體積比分為3：7灰土、2：8灰土， 灰土干重度14.515.5KN/m ,容許承載力可達(dá)250300KPa。,優(yōu)點(diǎn)：施工簡(jiǎn)便，造價(jià)便宜，可節(jié)約水泥、磚石材料。 缺點(diǎn)：在水中硬化慢，早期強(qiáng)度低，抗水性差，抗凍性差。一般只用于冰凍線以下，地下水位以上。,4、混凝土和毛石混凝土基礎(chǔ)。,5、鋼筋混凝土基礎(chǔ)。,第二節(jié) 淺基礎(chǔ)的類型,第二節(jié) 淺基礎(chǔ)的類型,二、按構(gòu)造類型分： 1、條形基礎(chǔ)：長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于寬度的基礎(chǔ)。 2、獨(dú)立基礎(chǔ) 3、聯(lián)合基礎(chǔ)：柱下條形基
4、礎(chǔ)，柱下十字交叉條形基礎(chǔ)，筏板基礎(chǔ)，箱形基礎(chǔ)。,第二節(jié) 淺基礎(chǔ)的類型,三、擴(kuò)展基礎(chǔ)：,（一）無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)（剛性基礎(chǔ)） 1、材料：磚、毛石、灰土或三合土。 2、構(gòu)造要求:保證抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度,第二節(jié) 淺基礎(chǔ)的類型,（二）鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ) 1、特點(diǎn)：抗彎、剪性能好。 2、形式：墻下和柱下鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)。,第二節(jié) 淺基礎(chǔ)的類型,四、聯(lián)合基礎(chǔ),第二節(jié) 淺基礎(chǔ)的類型,五、獨(dú)立基礎(chǔ),第三節(jié) 基礎(chǔ)埋置深度的選擇,一、工程水文地質(zhì)條件： 基礎(chǔ)底面應(yīng)盡量埋于地下水位以上，以避免地下水對(duì)基坑施工的影響，如必須埋在地下水位以下時(shí)，則應(yīng)采取措施（如基坑排水、坑壁圍護(hù)等），以保證地基土施工時(shí)不受擾動(dòng)。地下水對(duì)基
5、礎(chǔ)材料的侵蝕作用及防護(hù)措施也應(yīng)充分考慮。,第三節(jié) 基礎(chǔ)埋置深度的選擇,二、建筑物的用途及基礎(chǔ)類型 建筑物的用途影響基礎(chǔ)埋深的選擇。如有地下室的建筑，埋深由地下室標(biāo)高決定；工業(yè)建筑中的地下設(shè)施和設(shè)備基礎(chǔ)，不能離建筑物基礎(chǔ)太近。 基礎(chǔ)類型是影響埋深的另一個(gè)主要因素。對(duì)于由磚石材料砌筑的剛性基礎(chǔ)，因其高度相對(duì)較大，若埋深較小則有露的可能因此，基礎(chǔ)的埋深由基礎(chǔ)的構(gòu)造高度決定。,第三節(jié) 基礎(chǔ)埋置深度的選擇,三、作用在基礎(chǔ)上的荷載大小和性質(zhì) 對(duì)于只受垂直荷載作用的基礎(chǔ)，可根據(jù)荷載的大小經(jīng)過地基承載力的計(jì)算，選擇持力層，確定埋深；如果基礎(chǔ)同時(shí)還承受水平荷載作用（如擋土墻、廠房柱基、煙囪、水塔等構(gòu)筑物的基礎(chǔ)）
6、，則應(yīng)加大埋深，以增強(qiáng)土層對(duì)基礎(chǔ)的嵌固作用，保證構(gòu)筑物的穩(wěn)定性,第三節(jié) 基礎(chǔ)埋置深度的選擇,四、相鄰建筑物基礎(chǔ)埋深 為保證相鄰原有建筑物在施工期間的安全和正常使用，基礎(chǔ)埋深不宜深于相鄰原有建筑物的基礎(chǔ)。,第三節(jié) 基礎(chǔ)埋置深度的選擇,五、地基土的凍脹和融陷 在有凍脹性土的地區(qū)建設(shè)時(shí)，除基礎(chǔ)埋深必須符合上述規(guī)定外，還應(yīng)根據(jù)土的凍脹性和凍深的大小，采取一些相應(yīng)的防凍害措施。,1、地基承載力：,地基在保證其穩(wěn)定的前提下，滿足建筑物各類變形要求時(shí)的承載能力。,2、地基承載力的確定方法： a、根據(jù)規(guī)范表格確定； b、按靜載荷試驗(yàn)方法確定； c、根據(jù)土的強(qiáng)度理論計(jì)算確定； d、根據(jù)相鄰條件相似的建筑物經(jīng)驗(yàn)確
7、定。,第四節(jié) 地基承載力設(shè)計(jì)值,第四節(jié) 地基承載力設(shè)計(jì)值,一、按土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定 （一）魏錫克公式 承載力設(shè)計(jì)值按下式計(jì)算：,折減系數(shù)； 有效面積； A 基礎(chǔ)實(shí)際面積。,K安全系數(shù)23。,第四節(jié) 地基承載力設(shè)計(jì)值,（二）規(guī)范推薦的理論公式 長(zhǎng)期承載力設(shè)計(jì)值： 短期承載力設(shè)計(jì)值：,第四節(jié) 地基承載力設(shè)計(jì)值,二、按地基載荷試驗(yàn)確定 承載力實(shí)測(cè)值：,對(duì)低壓縮性土：,對(duì)高壓縮性土：,或,（當(dāng),第四節(jié) 地基承載力設(shè)計(jì)值,三、軟弱下臥層驗(yàn)算 當(dāng)?shù)鼗芰臃秶鷥?nèi)存在軟弱下臥層時(shí)，還必須對(duì)下臥層進(jìn)行驗(yàn)算。,基底壓力標(biāo)準(zhǔn)值； 基底處自重壓力值；,應(yīng)力擴(kuò)散角；,pz,第五節(jié) 連續(xù)基礎(chǔ)概述,連續(xù)基礎(chǔ):在地基平面
8、上一個(gè)或兩個(gè)方向的尺度與其豎截面高度相比較大.一般可看成是地基上的受彎構(gòu)件，如梁、板. 連續(xù)基礎(chǔ)的特點(diǎn):它的撓曲特征、基底反力和截面內(nèi)力分布與地基、基礎(chǔ)以及上部結(jié)構(gòu)的相對(duì)剛度特征有關(guān)，因此考慮要三者相互作用問題。 例如：高層建筑地基、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)三者相互作用的過程中，地基起主導(dǎo)作用，其次是基礎(chǔ)，另外還受到上部結(jié)構(gòu)剛度的約束作用。,連續(xù)基礎(chǔ)包括： 條形基礎(chǔ) 筏板基礎(chǔ) 箱形基礎(chǔ) 補(bǔ)償性基礎(chǔ) 一、條形基礎(chǔ) 多層住宅的磚混結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是墻體直接承受各層樓板或樓面梁的荷載，荷載以線荷載的形式傳至基礎(chǔ)頂面。 二、筏板基礎(chǔ)和箱形基礎(chǔ) 高層建筑的特點(diǎn)之一就是層數(shù)多、高度高、體積大。當(dāng)?shù)鼗休d力及地基沉降變形
9、能滿足要求時(shí),大部分高層建筑基礎(chǔ)可采用箱形或箱筏式結(jié)構(gòu)。,第五節(jié) 連續(xù)基礎(chǔ)概述,三、補(bǔ)償性基礎(chǔ) 補(bǔ)償性基礎(chǔ)（浮基礎(chǔ)）：基礎(chǔ)有足夠埋深使得基底的實(shí)際壓力等于該處原來土體的自重壓力，即基坑開挖移去的土重補(bǔ)償了建筑物的重量，按上述概念進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)稱為補(bǔ)償性設(shè)計(jì)，這樣設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)稱為補(bǔ)償性基礎(chǔ)。 其形式有：片筏基礎(chǔ)和箱型基礎(chǔ)。 優(yōu)點(diǎn)：1、是天然基礎(chǔ)，不需進(jìn)行特殊人工處理； 2、地基承載力有所提高； 3、增加建筑物的穩(wěn)定性； 4、減少建筑物總沉降量。,第五節(jié) 連續(xù)基礎(chǔ)概述,補(bǔ)償性基礎(chǔ)應(yīng)用實(shí)例： “零層板”的方法即是補(bǔ)償性基礎(chǔ)中最簡(jiǎn)單的方法，它在片筏基礎(chǔ)上回填少量的房心土，不須壓實(shí)，一樓地面采用架空樓板
10、，減少填土重量，提高地基承載力。 條形基礎(chǔ)沉降曲線是“鍋底狀” ，中部沉降最大，兩邊沉降最小，若處理不當(dāng)，將產(chǎn)生不均勻沉降，在進(jìn)行房心土回填時(shí)，兩端多填點(diǎn)，中間少填點(diǎn)，恰好可抵消這種沉降變形傾向。,第五節(jié) 連續(xù)基礎(chǔ)概述,第六節(jié) 連續(xù)基礎(chǔ)地基計(jì)算模型,一、文克勒地基模型（1867） 地基上任一點(diǎn)所受的壓力強(qiáng)度p與該點(diǎn)的地基沉降s成正比，即 p=ks 式中，比例常數(shù)k為基床系數(shù)。,第六節(jié) 連續(xù)基礎(chǔ)地基計(jì)算模型,基床系數(shù)k參考值,第六節(jié) 連續(xù)基礎(chǔ)地基計(jì)算模型,二、彈性半空間地基模型 彈性半空間的計(jì)算模型,r,P,彈性半空間,第六節(jié) 連續(xù)基礎(chǔ)地基計(jì)算模型,對(duì)于任意荷載,對(duì)于均布矩形荷載,第七節(jié) 文克勒
11、地基上梁的計(jì)算,一、無限長(zhǎng)梁的解答,根據(jù)作用于梁?jiǎn)卧县Q向的靜力 平衡條件,將上式對(duì)x求兩次導(dǎo)數(shù),可得,根據(jù)材料力學(xué),梁撓度的微分方程,二、有限長(zhǎng)梁的計(jì)算,第七節(jié) 文克勒地基上梁的計(jì)算,三、基床系數(shù)的確定,如果地基是一種直線變形體，i點(diǎn)的基床系數(shù)ki可以表示為,K值取決于地基土層的分布情況及其壓縮性、基底的大小和形狀，與基礎(chǔ)荷載和剛度有關(guān)的地基中的應(yīng)力等因素,第七節(jié) 文克勒地基上梁的計(jì)算,第八節(jié) 柱下條形基礎(chǔ) 柱下條形基礎(chǔ)通常在下列情況下采用: 1.當(dāng)上部結(jié)構(gòu)傳下的荷載較大,地基的承載力較低,采用各種形式的單獨(dú)基礎(chǔ)不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)。 2.當(dāng)采用單獨(dú)基礎(chǔ)所需底面積由于鄰近建筑物或構(gòu)筑物基礎(chǔ)的限
12、制而無法擴(kuò)展時(shí)。 3.地基土質(zhì)變化較大或局部有不均勻的軟弱地基。 4.各柱荷載差異過大。 5. 防止過大的不均勻沉降量時(shí)。,第八節(jié) 柱下條形基礎(chǔ),簡(jiǎn)化計(jì)算方法：有靜力平衡法和倒梁法兩種， 都是不考慮地基與上部結(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào)條件。假定基底反力按線性分布,僅進(jìn)行滿足靜力平衡條件下梁的計(jì)算。,適用范圍：當(dāng)柱荷載比較均勻, 柱距相差不大, 基礎(chǔ)與地基相對(duì)剛度較大, 可忽略柱下不均勻沉降時(shí)采用。,第八節(jié) 柱下條形基礎(chǔ),一、計(jì)算圖式,上部結(jié)構(gòu)荷載和基礎(chǔ)剖面圖,第八節(jié) 柱下條形基礎(chǔ),靜力平衡法計(jì)算圖式,第八節(jié) 柱下條形基礎(chǔ),倒梁法計(jì)算圖式,第八節(jié) 柱下條形基礎(chǔ),二、靜力平衡法和倒梁法的應(yīng)用,(一)、靜力平衡法
13、 1. 靜力平衡法具體步驟 (1) 先確定基礎(chǔ)梁縱向每米長(zhǎng)度上地基凈反力設(shè)計(jì)值,靜力平衡法計(jì)算模型,第八節(jié) 柱下條形基礎(chǔ),計(jì)算圖式,(2)對(duì)基礎(chǔ)梁從左至右取分離體, 列出分離體上豎向力平衡方程和彎矩平衡方程,求解梁縱向任意截面處的彎矩和剪力。,第八節(jié) 柱下條形基礎(chǔ),靜力平衡法適用條件 地基壓縮性和基礎(chǔ)荷載分布都比較均勻,基礎(chǔ)高度大于柱距的1/ 6或平均柱距滿足l 1.75 /,且上部結(jié)構(gòu)為柔性結(jié)構(gòu)時(shí)的柱下條形基礎(chǔ)和聯(lián)合基礎(chǔ).,第八節(jié) 柱下條形基礎(chǔ),3.對(duì)靜力平衡法的一些看法 （1） 由于靜力平衡法不考慮基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的相互作用,因而在荷載和直線分布的基底反力作用下可能產(chǎn)生整體彎曲。 (2) 上
14、述適用條件中,要求上部結(jié)構(gòu)為柔性結(jié)構(gòu)。如何判斷上部結(jié)構(gòu)為柔性結(jié)構(gòu),從絕大多數(shù)建筑的實(shí)際剛度來看,均介于絕對(duì)剛性和完全柔性之間,目前還難以定量計(jì)算。,第八節(jié) 柱下條形基礎(chǔ),(二) 倒梁法 1.倒梁法具體步驟 (1)先用彎矩分配法或彎矩系數(shù)法計(jì)算出梁各跨的初始彎矩和剪力。彎矩系數(shù)法的計(jì)算內(nèi)力表達(dá)式為:,彎矩系數(shù)和剪力系數(shù)按所計(jì)算的梁跨數(shù)和其上作用的均布荷載形式,直接從建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)中查。,第八節(jié) 柱下條形基礎(chǔ),(2)調(diào)整不平衡力: 首先,由支座處柱荷載和求得的支座反力1計(jì)算不平衡力:,式中 支座處不平衡力, 左，右 支座處梁截面左、右邊剪力,其次,將各支座不平衡力均勻分布在相鄰兩跨的各1/
15、3跨度范圍內(nèi)如圖6 ,按下式計(jì)算:,第八節(jié) 柱下條形基礎(chǔ),繼續(xù)用彎矩分配法或彎矩系數(shù)法計(jì)算出此情況的彎矩和剪力,并求出其支座反力與原支座反力疊加,得到新的支座反力。,第八節(jié) 柱下條形基礎(chǔ),(3)重復(fù)步驟(2),直至不平衡力在計(jì)算容許精度范圍內(nèi)。 (4)將逐次計(jì)算結(jié)果疊加即可得到最終彎矩和剪力。,計(jì)算簡(jiǎn)圖和支座反力,柱荷載和柱距圖,第八節(jié) 柱下條形基礎(chǔ),2. 倒梁法適用條件 地基壓縮性和基礎(chǔ)荷載分布都比較均勻,基礎(chǔ)高度大于柱距的1/ 6或平均柱距滿足 1.75 /,且上部結(jié)構(gòu)剛度較好時(shí)的柱下條形基礎(chǔ),可按倒梁法計(jì)算。 基礎(chǔ)梁的線剛度大于柱子線剛度的3倍,即:,第八節(jié) 柱下條形基礎(chǔ),3.對(duì)倒梁法的
16、一些看法 (1)滿足上述適用條件之一的條形基礎(chǔ)一般都能迫使地基產(chǎn)生比較均勻的下沉,與假定的地基反力按直線分布基本吻合。 (2) 柱距不宜過大,盡量等間距。 (3)當(dāng)基礎(chǔ)與地基相對(duì)剛度愈小,柱荷載作用點(diǎn)下反力會(huì)過于集中成“鐘形” 。 (3) 將第一步用彎矩分配法或彎矩系數(shù)法計(jì)算出的彎矩和剪力直接作為最終值,這對(duì)于中間支座及其中間跨中來說是偏于安全的,而對(duì)于邊跨及其支座是偏于不安全。,第八節(jié) 柱下條形基礎(chǔ),第九節(jié) 筏板基礎(chǔ),筏板基礎(chǔ)的特點(diǎn)： 1、成片覆蓋于建筑物地基較大面積上, 2、易于滿足軟弱地基承載力的要求, 3、減少地基的附加應(yīng)力和不均沉降, 4、增加建筑物的整體抗震性, 5、對(duì)地下室或架空
17、地板的筏基還具有一定的補(bǔ)償性效應(yīng)。,按所支承的上部結(jié)構(gòu)類型分： 1、墻下筏板基礎(chǔ)-用于磚砌體承重結(jié)構(gòu)房屋. 2、柱下筏板基礎(chǔ)-用于框架、剪力墻結(jié)構(gòu)。 按基礎(chǔ)構(gòu)造特點(diǎn)分： 1、等厚的平板式筏板基礎(chǔ) 2、沿縱橫柱列方向的筏板頂面或底面加肋形成的肋梁式筏板基礎(chǔ)。,第九節(jié) 筏板基礎(chǔ),平板式筏板基礎(chǔ)的厚度200,當(dāng)柱荷載較大時(shí),可將柱位下筏板局部加厚。,肋梁式筏板基礎(chǔ)的板厚 200,且宜大于計(jì)算區(qū)段內(nèi)最小板跨1/ 20。,筏板受力鋼筋的配置除應(yīng)滿足計(jì)算要求, 對(duì)剪力墻下筏板,縱向?yàn)榕浣盥蕿? .15%,橫向配筋率為0. 10%,對(duì)柱下筏板,縱向和橫向配筋率均為0 .15%,柱下和墻下筏板的跨中鋼筋均按實(shí)際配筋率全部連通。筏板邊緣的外伸部分應(yīng)上下配置鋼筋。,構(gòu)造要求：,第九節(jié) 筏板基礎(chǔ),內(nèi)力計(jì)算： 先按常規(guī)方法進(jìn)行地基承載力驗(yàn)算。為了避免基礎(chǔ)發(fā)生太大的傾斜和改善基礎(chǔ)受力狀況,在決定筏板基礎(chǔ)平面尺寸時(shí),可以通過改變底板在四邊的外挑長(zhǎng)度來調(diào)整基底的形心位置,以盡量減少基礎(chǔ)所受的偏心力距. 當(dāng)設(shè)計(jì)荷載為恒載與活載組合時(shí),而無風(fēng)載時(shí),一般要求偏心距不超過基礎(chǔ)寬度的1/ 60,有風(fēng)載時(shí)為1/ 30. 筏板的設(shè)計(jì)方法有:按剛性的設(shè)計(jì)、按彈性板方法設(shè)計(jì)、按彈性地基梁設(shè)計(jì).,第九節(jié) 筏板基礎(chǔ),
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