地基基础设计的基本原则、浅基础类型

第七章地基基础设计的基本原则基础工程是土力学在土木工程的应用、是土木工程中岩土学科的一个重要分支，是人类在长期的生产实践中发展起来的一门应用学科。是一门重要的专业基础课。1.有关基本概念1)基础向地基传递荷载的下部结构。2)基础类型浅基础深基础3)地基类型天然地基人工地基2地基基础设计要满足三个基本原则强度条件（按承载力极限状态设计）即作用于地基的荷载不超过地基的承载能力；经常承受水平荷载的高耸结构、挡土墙需进行稳定性验算；地下水较浅，地下室或地下构筑物还应进行抗浮验算。fp•变形条件（按正常使用极限状态设计）即控制基础沉降使之不超过地基变形的允许值。s•基础的材料、型式、尺寸和构造除应满足承载力和变形要求外,还应满足对基础结构的强度、刚度、耐久性的要求。3基础工程的重要性1)基础工程是任何土木工程的根本（根基）；它的重要性就在于还是那句著名的话：万丈高楼从地起2)基础工程是隐蔽工程，稍有不慎，就有可能给工程留下隐患；大量工程实践表明，整个建筑物工程的成败，在很大程度上取决于基础工程的质量和水平。3)基础工程的造价通常在整个工程造价中占有相当大的比例，尤其是在地质条件复杂的地区更是如此，其节省建设资金的潜力很大。4)现代发展时期近几十年来，由于土木工程建设发展需要，特别是电子计算机和计算技术的引入，使基础工程无论在设计理论上，还是在施工技术上，都得到了迅速的发展。如出现了补偿式基础、桩—筏基础、桩—箱基础、巨型钢筋混凝土浮运沉井等基础形式。现代的地基处理技术、高层建筑基础施工工艺技术发展也很快。5地基基础方案1)天然地基上的浅基础；2)人工地基上的浅基础；3)天然地基上的深基础、桩基础。人工地基：加固上部土层，提高土层的承载力，再把基础做在这种经过人工加固后的土层上。这种地基叫做人工地基。桩基础：在地基中打桩，把建筑物支撑在桩台上，建筑物的荷载由桩传到地基深处较为坚实的土层。这种基础叫做桩基础。深基础：把基础做在地基深处承载力较高的土层上。埋置深度大于5m或大于基础宽度。在计算基础时应该考虑基础侧壁摩擦力的影响。这类基础叫做深基础。1.浅基础的定义通常将基础的埋置深度小于基础最小宽度，且只需经过挖槽、排水等普通施工程序就可建造的基础称作浅基础。2.浅基础的荷载传递上部结构(应力和变形)地基荷载基底压力3.地基基础设计考虑的主要因素基础设计时，除须保证基础结构本身具有足够的强度和刚度外，同时还须选择合理的基础尺寸和布置方案，使地基的反力和沉降在允许的范围之内(常见的地基承载力)。因此，基础设计包括地基与基础两部分，又常称为地基基础设计。７.1概述地基基础设计要考虑的因素多层车库⑴与上部结构有关的因素工程用途结构类型结构布置安全等级我国现行《建筑地基基础设计规范》规定：根据地基损坏造成建筑物破坏后果（危及人的生命、造成经济损失和社会影响及修复的可能性）的严重性，分为三个安全等级核电站低层房屋⑵与建设场地有关的因素地理位置、气候条件建设场地工程地质、水文地质条件⑶其它方面要考虑的因素施工条件、方法、设备施工工期工程造价环境保护（4）与基础本身有关的因素建筑基础所用的材料及基础的结构型式；基础的埋置深度；地基土的承载力；基础的形状和布置，以及与相邻基础、地下构筑物和地下管道的关系；4.地基基础设计的一般要求⑴具有足够的安全度目的：保证建筑物的安全与正常使用，防止剪切破坏。fp地基强度验算包括：地基剪切强度和稳定性验算以及必要时的抗浮验算（地下水埋藏较浅）。⑵地基变形验算s对一级建筑物及下表所列范围以外的二级建筑物，应控制地基变形特征值。⑶基础设计要求基础所用材料及构造、尺寸要适应上部结构、符合使用要求和满足地基承载力的要求。同时，还应满足基础结构的强度、刚度和耐久性的要求5.地基基础设计一般要遵循的步骤⑴充分掌握拟建场地的工程地质条件和地质勘察资料；⑵根据上部结构类型、荷载性质、结构布置、使用要求、周边环境、建筑经验、施工条件、材料供应等确定基础类型和平面布置方案。→基础选型持力层f⑶确定地基持力层和基础埋置深度⑷确定地基承载力设计值；（8）绘制基础施工图，并提出必要的技术说明。⑺进行基础结构设计。保证基础有足够的强度、刚度和耐久性。⑹进行必要的地基稳定性和特征变形验算⑸确定基础底面尺寸⑴→⑵属于地基基础设计要考虑的主要因素；⑶→（8）属于地基基础设计要考虑的三条基本原则6.浅基础设计所需资料（1）建筑场地的地形图；（2）工程地质勘察报告；（3）建筑物平面图、立面图、荷载，特殊结构布置与标高；（4）工程总投资与当地建筑材料供应情况；（5）施工技术力量与要求工期。1.有关基础工程的基本概念浅基础与深基础天然地基与人工地基地基基础设计应遵循的三个基本原则2.学习基础工程的重要性从基础在土木工程所在的部位分析从土木工程一般发生的工程事故规律分析，基础工程属地下隐蔽结构。它的重要性就再于事故一旦发生，难以补救。从基础工程造价在工程总造价所占的比例分析小结3.建筑物的安全等级4.地基基础设计应遵循的8个步骤７.２浅基础的类型设计基础首先要根据场地地形、地质情况、上部结构以及功能使用要求、材料等情况对基础进行选型。７.２.１无筋扩展基础定义：通常由砖、块石、毛石、素混凝土、三合土和灰土等材料建造的墙下条形基础或柱下独立基础。特点：抗压性能较好，但抗拉、抗剪强度不高。设计要求：发生在基础内的拉应力和剪应力不超过其材料强度设计值。可通过限制基础外伸宽度与基础高度的比值来实现。在宽高比的限制下，基础相对高度一般较大，几乎不会发生弯曲变形，此类基础习惯上称之为刚性基础。如何保证基础在基底反力作用下不产生挠曲变形和开裂呢？应用范围：无筋扩展基础可用于六层和六层以下（三合土基础不宜超过四层）的民用建筑和砌体承重的厂房。无筋扩展基础的基础高度必须满足所用材料刚性角的要求。刚性角：即压力传递角。在压力传递角范围内，基础不会产生挠曲变形和开裂。cHbtg2基础台阶宽高比的允许值砖基础防潮层大方脚垫层⑴特点：传统地方材料，施工技术易掌握。实用、经济。⑵断面形式砌成台阶式有两种断面形式⑶材料要求：“二、一间隔收”较节省材料，同时又能满足宽高比的要求。注意：1.两种断面形式的区别。2.断面为什么要做成这种形式？灰土基础⑴特点：历史悠久。经济、时间越久，强度越高。⑵适用条件地下水位较低的地带⑶硬化机理3222CaCOOHCOOHCa7:33222323221OCaOAlOHnCaOSiOSCOnHOAlSiO⑷施工质量要求：粘土：就地过筛，d≤15mm石灰：熟（消）石灰，d≤5mm,消化1～2天立即使用。配比：3：7或2：8加水量：要掌握最佳含水量工地经验是：施工要点分层夯实。每虚铺25cm，即夯实到15cm为一步。两步灰土、三步灰土是什么概念？手捏成团、落地开花⑸强度验算：从两方面进行：灰土垫层构造高度要满足刚性角的要求；tgbbHoo/21作用在灰土垫层顶面上的压力≤400kpa,要满足不同材料接触部分局部抗压强度的要求。P156表灰土基础台阶宽度比的允许值三合土基础大方脚三合土⑴材料配比灰：砂：骨料（碎砖、碎石或矿渣等）体积比1：2：41：3：61：3：6⑵其它要求基宽：b≥600mm垫层高度：400mm～450mm地下水位较低⑶施工类似灰土施工方法毛石基础⑴材质要求选用未经风化的硬质岩石。⑵施工质量要点石块厚度≥150mm台阶高度≥400mm,每一阶梯宜用3排或3排以上的毛石。每排悬挑长度≤200mm砼、毛石砼基础⑴适用条件常用与地下水位比较高，结构荷载较大部位。⑵施工质量技术有点砼强度等级15C大体积砼可掺入20~30%的毛石，毛石尺寸不得大于300mm，使用前冲洗干净。垫层厚度≥150mm还有一种型式迭合基础７.２.２扩展基础概念：相对于无筋扩展基础而言；不仅有一定的抗压强度，而且具有一定的抗拉能力。又称作柔性基础。柔体现在基础允许产生一定的挠曲变形、开裂而不破坏！特点：两种材料（砼、钢筋）的力学性能互补！具有较好的抗剪能力和抗弯能力。砼和钢筋共同工作设计要求：采用扩大基础底面积的方法来满足地基承载力的要求，但不必增加基础的埋深；选择合适的基础材料、高度与配筋来满足基础抗剪和抗弯要求。柔性基础种类：独立基础、条形基础、筏板基础、箱形基础和壳体基础等。独立基础（单独基础）1)概念：2)类型：是整个或局部结构物下的无筋或配筋的单个基础。常见于桥梁工程、工业厂房等。⑴钢筋混凝土柱下单独基础根据基础与柱的连接方式分为：阶梯形锥形杯形基础底面形状：轴心受压柱下一般为正方形，偏心受压柱下一般为矩形。⑵砌体柱下单独基础⑶墙下单独基础适用条件：地基上层土质松散其下不远处有较好的土层；类型：基础支承过梁式、基础支承砖拱式；⑷烟囱、水塔等特种结构单独基础一般采用钢筋混凝土圆板或圆环基础和素混凝土实体基础。条形基础1)概念：指基础的长度远远大于其宽度的一种基础型式。2)类型：按上部结构形式分为：墙下条形基础；柱下条形基础。⑴墙下条形基础刚性（无筋）柔性（配筋）横截面积根据受力条件又可分为不带肋和带肋两种。⑵柱下钢筋混凝土条形基础A：概念B：型式等截面变截面柱位处加腋C：目的是将承受的集中荷载较均匀地分布到条形基础底面积上，以减小地基反力，并通过形成的基础整体刚度来调整可能产生的不均匀沉降。D：双柱联合基础应用B：特点A：概念亦称柱下交梁基础。这种基础在纵横两方向均具有一定的刚度。可承担10层以下民用住宅。⑶交叉条形基础具有良好的调整不均匀沉降的能力。片筏基础（满堂红基础）1)概念：基础连续成片2)目的减少基底压力，以满足地基基础设计的强度条件AGFpfp减少基础不均匀沉降，增加基础刚度3)类型：平板式、梁板式；平板式筏基是一块等厚度（0.5～2.5m）的钢混平板；梁板式筏基是在筏板上沿柱轴纵横向设置基础梁而形成箱形基础1)概念；由钢筋混凝土底板、顶板和纵横交叉的隔墙构成。dAGFpoo2)目的壳体基础1)概念：由正圆锥形及其组合型式构成；2)特点⑴充分利用基础材料的抗压性能；⑵节省材料，具有良好的经济效果3)用途：主要用于特种结构；小结浅基础基础类型主要有那些？1)按基础刚度（受力性能）如何分类？何谓刚性角？2)按基础材料如何分类？施工质量要求重点掌握砖基础、灰土基础；3)按构造类型如何分类？有五类。独立基础、条形基础、筏板基础、箱形基础、壳体基础；