地基计算以及基础底面尺寸1

建筑地基基础课件系列主要内容一、地基承载力计算二、基础底面尺寸的确定三、软弱下卧层的验算【基础设计步骤回顾】1、选择基础的类型、材料；2、选定基础的埋深；3、地基承载力特征值的修正；4、基础底面尺寸的确定；5、地基变形与稳定性验算；6、基础结构设计；7、绘制施工图，提出施工说明。地基承载力（bearingcapacity)是指地基土单位面积上承受荷载的能力，以kN／m2或kPa计。2.4地基承载力计算地基承载力和边坡稳定性问题在本质上是一致的。它们都是考虑土中的剪应力与土的抗剪强度之间的关系。地基基础设计首先必须保证在荷载作用下的地基对土体产生剪切破坏方面应具有足够的安全度。为此，建筑物浅基础的地基承载力验算均应满足下列要求：akakfpfp2.1maxfa为修正后的地基承载力特征值。按土的抗剪强度指标确定（理论公式）按地基载荷试验确定按规范查表确定当地经验地基承载力特征值fak的确定当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从载荷试验或其它原位测试、查规范等方法确定的地基承载力特征值，尚应按下式修正：)5.0()3(mdbakadbff地基承载力特征值fak设计时可从地质资料中获得。注：此处埋深一般为室外埋深，当为独立基础和条形基础时，取室内埋深。地基承载力特征值fak的修正2.5基础底面尺寸确定【基本思路】akakfpfp2.1maxakkfAFp对于均匀地基，基础底面尺寸的确定思路可归纳为：基底压力不得超过修正后的地基承载力特征值。当地基中有软弱下卧层时，还要进行软弱下卧层验算。一、基础底面尺寸的拟定上部结构传至基础顶面的荷载：按«建筑结构荷载规范»（GB50009）计算。基础及上覆土层的自重：按其体积乘以平均重度计算，平均重度取：基础按其受力分为：轴心受压基础和偏心受压基础。1、作用在基础上的荷载3/20mkNAdFHMGdAdAG202、轴心受压基础底面尺寸的确定对于轴心受压基础，需满足：AdAFAdAFAGFPkdkkkk20其中P表示基底压力，按下式求解：akfp整理得：dfFAak20（m2）（3）柱下矩形基础：)20(dfnFbak（1）墙下条形基础：dfFbak20（2）柱下方形基础：常见基础形式的基底面积（l=1m）（n=l/b≤2）dfFAbak20（b=l）3、偏心受压基础底面尺寸的确定akakfpfp2.1max控制条件用试算法确定偏心受荷时基础的底面尺寸先按轴心受压情况求出A0或b0；按偏心大小，使A=（1.1~1.4)A0或（1.05~1.1）b0验算是否满足承载力要求。如果不满足，增大基础底面积，再验算，直到满足为止。akakfpfp2.1max需要注意的几个问题：1、基础底面积为计算确定而非选定，初学者常常将之与埋身的选定相混淆；2、由于fa是与b或A有关的函数，为此工程上一般采用试算法；3、计算结果还要符合建筑模数，且尽量同一以方便施工。)5.0()3(dbffmdbaka读题假定b≤3，只对fak进行深度修正计算基底宽度b不需要对fak进行宽度修正需要对fak进行宽度修正b3二、软弱下卧层的验算pz—软弱下卧层顶面处的附加应力设计值pcz—软弱下卧层顶面处土的自重应力标准值faz—软弱下卧层顶面处经深度修正后承载力设计值azczzfppdztanθztanθbp0θθz当地基受力层范围内有软弱下卧层时，应按下式验算：条形基础dztanθztanθbp0θθzθ的取值)tan2)(tan2(0zbzllbppz)tan2(0zbbppz矩形基础)5.0('m'dzakzadff偏心作用时取基础中心点的p0三、稳定性验算采用圆弧滑动面法进行计算Ms/MR≥1.2Ms—滑动力矩MR—抗滑力矩四、变形验算建筑物的地基变形特征的计算值，不应大于地基变形特征的允许值][ss地基变形特征值沉降量沉降差——框架和单层排架倾斜：高耸结构和高层建筑局部倾斜——砌体承重结构【例题1】某基础上作用有轴向力F=180KN/m，基础埋深d=1m，室内外高差为Δd=0.45m，地基承载力特征值fak=120KPa，土的加权平均重度rm=16KN/m3，承载力深度修正系数ηd=1.5，试确定基础宽度b。已知：F=180KN/m，d=1m，△d=0.45m，fak=120KPa，rm=16KN/m3，ηd=1.5。求：b读题F±0.00-0.45bd2、假定条形基础宽度b≤3m，进行承载力深度修正：1、求平均埋深：md225.12/45.01kPa8.142)5.045.1(165.1120)5.0(dffmdaka解答取b=1.6m。1.6＜3，故不用进行承载力宽度修正。3、求条形基础宽度：mdfFba52.1225.1208.14218020已知柱基础顶面的荷载设计值F=450KN，M=50KN，V=7.2KN，地基土为粉土，粘粒含量小于10％，fak=160kPa，γ=17.6KN/m3。试确定基础的底面尺寸。【例题2】kPa2.195)5.05.1(6.170.2160)5.0(dffdaka粉土粘粒含量小于10％，γ=17.6KN/m3，fak=160KPaM1.51FV（1）先按中心受荷情况估算基础底面积2m72.25.1202.195450dfFAGa解答（2）确定偏心受压基础底面积22m253实际面积m,5.2m3.12/m26.32.172.2.AlbblA（3）验算地基承载力kPa2.195kPa46.1685.23.15.15.23.120450akfAGFpkPa24.2342.1kPa7.210kPa22.12670.2106/5.23.112.7505.23.15.547max2minmaxakkfpWMAGFp满足要求。【例题3】某柱基础，作用在设计地面处的柱荷载设计值、基础尺寸、埋深及地基条件如图所示。试验算持力层和软弱下卧层的强度。F=1050KNM=105KN.mQ=67KN1.5m0.8m3.5m3.0×3.5m2填土γ=16KN/m3粉质粘土γ=19KN/m3，e=0.80,Il=0.74,fak=200KPa,Es1=5600KN/m3淤泥质土γ=17.5KN/m3，Es2=1860KN/m33b/04.173.28.0195.1163.06.1mkNmdkPa249)5.03.2(04.176.10200)5.0()0.3(dbffmdbaka（1）持力层承载力验算（粉质粘土）解答基底平均压力：kPa249kPa1465.33203.25.331050akfAGFp满足）(kPa8.2982492.12.1kPa3.1883.421466/5.333.267105146max2maxakkfpWMAGFp基底最大压力：持力层满足地基承载力要求。（2）软弱下卧层承载力验算3bKN/m19.125.38.05.15.3)1019(8.0195.11600.1mdkPa61.142)5.08.5(19.120.1078)5.0()0.3(dbffmdbaka软弱下卧层承载力特征值修正kPa7.705.3)1019(8.0195.116czp软弱下卧层顶面处的自重应力软弱下卧层顶面处的附加应力kPa03.29)23tan5.325.3)(23tan5.323(5.33)]8.0195.116(146[)tan2)(tan2()(zbzllbpppckz233.06.1bd作用在软弱下卧层顶面处的总应力为：kPa61.142kPa73.997.7003.29azzczfpp软弱下卧层满足承载力要求。小结1、掌握承载力特征值的修正；2、掌握不同荷载组合作用时基础底面尺寸的确定；3、掌握软弱下卧层的验算。作业：P652-2~2-8