1、基础工程电子教案培训课件 内容提要内容提要n 地基、基础的基本概念地基、基础的基本概念n 本学科发展概况本学科发展概况n 课程学习要求与方法课程学习要求与方法n 课程教材与参考书课程教材与参考书n 基础工程基础工程地基地基基础基础图图0-1 0-1 地基基础示意图地基基础示意图n 地基地基 深基础：深基础：埋深埋深h5m，如桩基、沉井、沉箱等（，如桩基、沉井、沉箱等（1937，钱塘江大桥），钱塘江大桥）浅基础：浅基础：一般一般h5m，扩大基础等。，扩大基础等。n 基础基础天然地基：天然地基：未经加固处理的天然地基，有土质、岩石及特殊土地基。未经加固处理的天然地基，有土质、岩石及特殊土地基。人工
2、地基：人工地基：用换土、夯实、化学加固、加筋技术等方法处治的地基。用换土、夯实、化学加固、加筋技术等方法处治的地基。n 基础工程的特点基础工程的特点n 建筑物地基破坏实例建筑物地基破坏实例图图0-2 0-2 加拿大特朗斯康谷仓加拿大特朗斯康谷仓 上部结构：上部结构：由由65 个圆个圆柱形筒仓组成柱形筒仓组成 基础：基础：筏形基础筏形基础 地基：地基：厚达厚达16m的软的软粘土层粘土层n 建筑物倾斜实例建筑物倾斜实例图图0-3 0-3 意大利比萨斜塔意大利比萨斜塔初建初建1173年，至年，至1178年到第年到第4 层时，因塔明显倾斜停工。层时，因塔明显倾斜停工。94年后复工，建至年后复工，建至7
3、层再次停工中层再次停工中断断82年。于年。于1360年再复工，至年再复工，至1370年竣工。年竣工。 塔高塔高55m，共，共8层层目前塔向目前塔向南倾斜，南北端沉降差南倾斜，南北端沉降差1.80m，塔顶偏离中心达塔顶偏离中心达5.27m，倾斜，倾斜5.5，成为危险建筑，成为危险建筑,1990年再年再次封闭加固，现限制每次上塔次封闭加固，现限制每次上塔参观人数。参观人数。图图0-4 0-4 上海人民广场上海人民广场220kv220kv地下变电站地下变电站深基坑降水工程深基坑降水工程 上部：上部：园筒体结构，井筒直园筒体结构，井筒直径径62.4m 基坑：基坑：地下连续墙支护，墙地下连续墙支护，墙深
4、深38m，基坑开挖深，基坑开挖深24m 问题：问题： 坑底坑底12m厚左右的承压含水厚左右的承压含水层层突涌突涌问题；问题； 周围环境条件复杂；周围环境条件复杂； 施工过程沉降控制要求极高施工过程沉降控制要求极高 n 建筑基坑实例建筑基坑实例n地基基础设计必须满足地基基础设计必须满足强度要求强度要求 p fa ，即作用于地基上的荷载效应，即作用于地基上的荷载效应(基底压基底压应力应力)不得超过地基承载力（特征值或容许值）不得超过地基承载力（特征值或容许值）变形要求变形要求 s200m）、超高层建筑、桥梁）、超高层建筑、桥梁与石油开采平台采用的超长或超大直径桩基础与石油开采平台采用的超长或超大直
5、径桩基础土的本构关系、土的弹塑性与粘弹性理论和土的动土的本构关系、土的弹塑性与粘弹性理论和土的动力特性力特性工程勘察、土工试验与地基处理的新设备、新方法工程勘察、土工试验与地基处理的新设备、新方法n学习要求：学习要求：掌握地基基础设计计算及地基处理的基本原理和方法掌握地基基础设计计算及地基处理的基本原理和方法对一般工程的地基基础具有设计和施工管理能力对一般工程的地基基础具有设计和施工管理能力对常见的基础工程事故作出合理的分析和评价对常见的基础工程事故作出合理的分析和评价 n学习方法：学习方法：理论联系实际理论联系实际课堂教学注意掌握基本原理和计算方法，淡化具体规范、课堂教学注意掌握基本原理和计
6、算方法，淡化具体规范、规程；课程设计中要求熟悉和掌握各专业方向的行业规范规程；课程设计中要求熟悉和掌握各专业方向的行业规范 n授课教材：授课教材：赵明华，徐学燕赵明华，徐学燕. 基础工程基础工程. 高等教育出版社（修订版列高等教育出版社（修订版列入国家十一入国家十一五规划教材）五规划教材）n参考书目：参考书目：华南理工大学，东南大学，浙江大学，湖南大学华南理工大学，东南大学，浙江大学，湖南大学地基及地基及基础基础(第三版第三版)北京：中国建筑工北京：中国建筑工 业出版社，业出版社，1998凌治平等凌治平等基础工程基础工程人民交通出版社，人民交通出版社，1998周景星，王洪瑾等周景星，王洪瑾等基
7、础工程基础工程清华大学出版社，清华大学出版社，1996赵明华，俞晓赵明华，俞晓.土力学与基础工程土力学与基础工程武汉理工大学出版武汉理工大学出版社社,2003建筑地基基础设计规范（建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）建筑桩基技术规范（建筑桩基技术规范（JGJ94-94）内容提要内容提要地基基础设计原则地基基础设计原则地基常见类型地基常见类型常用基础类型常用基础类型地基地基-基础基础-上部结构共同工作上部结构共同工作 概念概念n设计等级（安全等）设计等级（安全等）n设计状况（持久、短暂及偶然）设计状况（持久、短暂及偶然）n设计任务设计任务基础结构基础结构作用效应作用效应分析分析基础
8、结构基础结构抗力抗力及其他性能分析及其他性能分析（按两种极限状态、（按两种极限状态、最不利荷载组合）最不利荷载组合）n概率极限设计法与极限状态设计原则概率极限设计法与极限状态设计原则极限状态极限状态o承载能力极限状态承载能力极限状态o正常使用极限状态正常使用极限状态 地基基础设计原则地基基础设计原则o p fa 原则原则（承载力验算）（承载力验算）o ss原则原则（变形验算）（变形验算）o基础结构强度、刚度和耐久性的要求基础结构强度、刚度和耐久性的要求o经常承受水平荷载的高层建筑、构筑物以及基坑工程的稳定经常承受水平荷载的高层建筑、构筑物以及基坑工程的稳定性验算等性验算等n 地基基础设计资料地
9、基基础设计资料上部结构资料上部结构资料 设计时所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力或限设计时所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力或限值应符合相应规范的有关规定值应符合相应规范的有关规定岩土工程勘察资料岩土工程勘察资料原位测试资料原位测试资料 地基承载力、单桩竖向承载力以及地基压缩模量和变形地基承载力、单桩竖向承载力以及地基压缩模量和变形模量的原位测试报告等模量的原位测试报告等n天然地基天然地基土质地基土质地基岩石地基岩石地基特殊土地基特殊土地基n人工地基人工地基若天然地基软弱，承载力和变形不能满若天然地基软弱，承载力和变形不能满足设计要求时，需对其进行加固处理的足设计要求时，需对其进行加固
10、处理的( (如排水固结法如排水固结法等处理等处理) )地基。地基。n复合地基复合地基由两种不同强度的介质（如软土中加入由两种不同强度的介质（如软土中加入水泥）组成的人工地基。水泥）组成的人工地基。柱下单独基础墙下单独基础十字交叉梁基础梁板或平板式筏形基础柱下条形基础墙下条形基础桩基础沉井基础沉箱基础箱形基础图1.1 柱下单独基础图1.2 墙下单独基础图1.3 柱下条形基础图1.4 墙下无筋扩展条形基础图1.5 十字交叉梁基础图1.6 箱形基础（由顶、底板与内、外墙等组成、并由钢筋砼整浇而成空间整体结构）基桩直径2.2m,长度80m,钻孔长度近90m图1.7 某公路大桥主桥南塔的桩基础井筒状的结
11、构物在井壁的围护下从井内挖土在自重作用下逐渐下沉封底封顶形成的深基础图1.8 沉井基础图1-9 共 同 工 作 概 念 地基 基础 上部结构图1.9不均匀沉降引起砌体开裂图 1.10 地基、基础、上部结构的常规分析简图 n上部结构为绝对刚性，上部结构为绝对刚性，将约束基础变形，仅在将约束基础变形，仅在支座间发生局部弯曲支座间发生局部弯曲 n上部结构为完全柔性，上部结构为完全柔性，对基础变形约束作用很对基础变形约束作用很小，基础产生整体弯曲小，基础产生整体弯曲图1.11 上部结构刚度影响示意图 柔性基础，随地基变形柔性基础，随地基变形而任意弯曲，基底反力而任意弯曲，基底反力分布与基础上荷载分布分
12、布与基础上荷载分布相同，无力调整基底的相同，无力调整基底的不均匀沉降不均匀沉降 图1.12 刚性基础，在荷载作用刚性基础，在荷载作用下基础不产生挠曲，基下基础不产生挠曲，基底平面沉降后仍保持平底平面沉降后仍保持平面，基底反力分布有多面，基底反力分布有多种形态种形态 33 绪 论n 文克勒地基模型文克勒地基模型 地基任一点所受的压力地基任一点所受的压力强度与该点的地基沉降成强度与该点的地基沉降成正比的假设即正比的假设即p 土体表面某点单位面积 上的压力，kN/m2s 相应于某点的竖向位移,mk 基床系数，kN/m3 图1.14 文克勒地基模型（a）弹簧模型； （b）文克勒地基 上的刚性基础n 弹
13、性半空间地基模型 r 集中力到计算点的距离E 弹性材料的弹性模量弹性材料的泊桑比将地基土体视为均质弹性半空间体，当其表面作用一集中力P时，其表面任一点的竖向位移： 图1.15 弹性半空间体表面的竖向位移计算 （a）集中荷载；（b）矩形面积均布荷载n 分层地基模型分层地基模型 根据土力学中分层总和法根据土力学中分层总和法计计算地基沉降：算地基沉降：也可采用数值法计算 图1-16 第i土层的平均附加应力，kN/m2； Hi第i土层的厚度，m； Esi 第i土层的压缩模量，kN/m2 n压缩层深度范围内的土层数 图1.16 分层地基模型(a)基底网格；(b)地基土的计算分层基础结构构造要求基础结构构
14、造要求基础埋置深度的选择基础埋置深度的选择地基承载力的确定方法地基承载力的确定方法浅基础的设计计算（地基承浅基础的设计计算（地基承载力与变形验算）载力与变形验算）内容提要内容提要n无筋扩展基础（或刚性基础）无筋扩展基础（或刚性基础）由素混凝土、砖、毛石、灰土和三合土等抗压性能好、由素混凝土、砖、毛石、灰土和三合土等抗压性能好、而抗弯抗剪性能差的材料砌筑而成，通常由台阶的而抗弯抗剪性能差的材料砌筑而成，通常由台阶的容许容许宽高比宽高比或或刚性角刚性角控制设计。控制设计。n钢筋混凝土扩展基础（或柔性基础）钢筋混凝土扩展基础（或柔性基础）当不便于采用刚性基础或采用刚性基础不经济时采用钢当不便于采用刚
15、性基础或采用刚性基础不经济时采用钢筋混凝土材料做成的基础筋混凝土材料做成的基础，如柱下钢筋混凝土独立基础如柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础）。和墙下钢筋混凝土条形基础）。图图2-12-1图图2.1 2.1 刚性基础构造示意刚性基础构造示意 d柱中纵向钢筋直径柱中纵向钢筋直径n砖基础砖基础n毛石基础毛石基础n素混凝土基础素混凝土基础上述基础材料都要符合强上述基础材料都要符合强度等级要求度等级要求n灰土基础灰土基础石灰和土（粘性土）按其石灰和土（粘性土）按其体积比体积比3：7或或2：8构成构成n三合土基础三合土基础由石灰：砂：碎砖（或碎由石灰：砂：碎砖（或碎石）按石）按1：2：41：
16、3：6配成配成n刚性角刚性角(宽高比宽高比)： bi 任一台阶宽度任一台阶宽度(m); Hi 相应台阶高度相应台阶高度(m); tan 台阶宽高比的允许值，台阶宽高比的允许值，参照下述规范表格经验值选参照下述规范表格经验值选用用基础材料质量要求台阶宽高比允许值pk100100pk200200pk300混凝土基础C15混凝土11.0011.0011.25毛石混凝土基础C15混凝土11.0011.2511.50砖基础砖不低于MU10,M15砂浆11.5011.5011.50毛石基础M15砂浆11.2511.50灰土基础体积比为37或28的灰土，其最小干密度：粉土1.55 t/m3；粉质粘土：1.5
17、0 t/m3；粘土：1.45 t/m311.2511.50三合土基础体积比为124136（石灰砂骨料），每层约需铺220mm，夯至150mm11.5011.20刚性基础台阶宽高比允许值刚性基础台阶宽高比允许值图图2.2 2.2 砖基础剖面图砖基础剖面图（a a）“两皮一收两皮一收”砌法；（砌法；（b b）“二一间隔收二一间隔收”砌法砌法n刚性基础的特点刚性基础的特点稳定性好，施工简便稳定性好，施工简便用于用于6层的民用建筑、荷载较小的桥梁基础及涵洞等；层的民用建筑、荷载较小的桥梁基础及涵洞等；n刚性基础的局限性刚性基础的局限性当基础承受荷载较大时，用料多、自重大，埋深也加大当基础承受荷载较大时
18、，用料多、自重大，埋深也加大 n 墙下钢筋混凝土条形基础墙下钢筋混凝土条形基础 砌体承重墙体及挡土墙、涵洞下常采用砌体承重墙体及挡土墙、涵洞下常采用 的基础形式的基础形式n 柱下钢筋混凝土独立基础柱下钢筋混凝土独立基础 建筑物中的柱、桥梁中的墩常用基础形式建筑物中的柱、桥梁中的墩常用基础形式图图2.3 2.3 墙下钢筋混凝土扩展基础墙下钢筋混凝土扩展基础（a a）无肋；（）无肋；（b b）有肋）有肋 锥形基础边缘高不宜锥形基础边缘高不宜200mm，坡度，坡度i1:3；小于；小于250mm时时可做成等厚板。阶梯形基础每阶高宜为可做成等厚板。阶梯形基础每阶高宜为300500mm。 垫层厚度一般为垫
19、层厚度一般为100mm。 底板受力钢筋最小直径不宜底板受力钢筋最小直径不宜200mm和和100mm。有垫层时混凝土的净保护层厚不宜。有垫层时混凝土的净保护层厚不宜40mm，无垫，无垫层时不宜层时不宜70mm。纵向分布筋直径。纵向分布筋直径 8mm，间距，间距 300mm。 混凝土强度等级不宜低于混凝土强度等级不宜低于C20。 当地基软弱或承受差异荷载时，为增强基础的整体性和抗弯当地基软弱或承受差异荷载时，为增强基础的整体性和抗弯能力，可采用带肋基础。肋部纵向筋和箍筋按经验确定。能力，可采用带肋基础。肋部纵向筋和箍筋按经验确定。 根据经验根据经验,初选时基础的高度一般大于或等于初选时基础的高度一
20、般大于或等于b/8。图图2.4 2.4 柱下钢筋混凝土单独基础柱下钢筋混凝土单独基础（a a）台阶型；（）台阶型；（b b）锥台型；（）锥台型；（c c）杯口型）杯口型n持力层持力层直接支撑基础的土层直接支撑基础的土层n下卧层下卧层持力层以下的各土层持力层以下的各土层n选择基础埋置深度选择基础埋置深度也就是选择合适的也就是选择合适的地基地基持力层持力层持持 力力 层层下下 卧卧 层层图图2.5 2.5 基础埋置深度示意基础埋置深度示意n 应考虑因素：应考虑因素：建筑结构条件与场地环境条件建筑结构条件与场地环境条件工程地质条件工程地质条件水文地质条件水文地质条件地基冻融条件地基冻融条件结构条件结
21、构条件荷载大小荷载大小荷载性质荷载性质场地环境场地环境图图2.6 2.6 相邻基础埋深相邻基础埋深建筑结构条件与场地环境条件建筑结构条件与场地环境条件场地环境条件场地环境条件n若满足图示（若满足图示（b3m，a2.5m ）则）则n条形基础条形基础n矩形基础矩形基础n不满足要求时，应进行地不满足要求时，应进行地基稳定性验算基稳定性验算d图图2.7 2.7 土坡坡顶处基础的埋深土坡坡顶处基础的埋深n地基由多层土组成，上好下软，基础应尽量浅埋地基由多层土组成，上好下软，基础应尽量浅埋n地基上软下好，应具体分析，进行方案比较地基上软下好，应具体分析，进行方案比较n地基在水平方向倾斜较大时，基础埋深如图
22、处理地基在水平方向倾斜较大时，基础埋深如图处理工程地质条件工程地质条件图图2.8 2.8 台台 阶阶 形形 过过 渡渡 处处 理理 水文地质条件水文地质条件n遇水时，基底应尽量放在地下水位以上遇水时，基底应尽量放在地下水位以上n基底低于潜水面时，要考虑基坑排水、支护和地下基底低于潜水面时，要考虑基坑排水、支护和地下水水质问题水水质问题n若遇承压水时，应验算基坑的稳定性若遇承压水时，应验算基坑的稳定性n桥墩基础应埋置在最大冲刷线下一定深度桥墩基础应埋置在最大冲刷线下一定深度图图2.9 2.9 基坑下埋藏有承压含水层的情况基坑下埋藏有承压含水层的情况2.2 2.2 水文地质条件水文地质条件n冻胀机
23、理冻胀机理n冻胀现象冻胀现象n影响冻胀的因素（土类、地下水位及气温）影响冻胀的因素（土类、地下水位及气温）n冻融条件考虑冻融条件考虑先按规范进行地基土冻胀性的划分（五类），后再进行先按规范进行地基土冻胀性的划分（五类），后再进行最小埋深最小埋深dmin的计算的计算 式中式中 hmax 基底下允许残留冻土层的最大厚度基底下允许残留冻土层的最大厚度 zd 设计冻深设计冻深 地基冻融条件地基冻融条件n定义：定义：地基土单位面积上承受荷载的能力称为地基承载地基土单位面积上承受荷载的能力称为地基承载力力n三个问题三个问题 地基承载力的基本概念及基本验算地基承载力的基本概念及基本验算 影响地基承载力大小的
24、因素影响地基承载力大小的因素 确定地基承载力的方法确定地基承载力的方法重点57 绪 论 建筑物因地基问题引起破坏的两种主要原因：建筑物因地基问题引起破坏的两种主要原因：基础过大的沉降或沉降差基础过大的沉降或沉降差地基产生滑动破坏地基产生滑动破坏地基承载力设计原则n总总安全系数安全系数设计原则设计原则 n容许承载力设计原则，容许承载力设计原则，同时满足强度（同时满足强度（ps）条件）条件 n概率概率极限状态设计原则极限状态设计原则n建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范要求要求: :k相应于荷载效应标准组合时基底平均压力相应于荷载效应标准组合时基底平均压力kmax相应于荷载效应标准组合时基底边
25、缘最大压力相应于荷载效应标准组合时基底边缘最大压力a修正后的地基承载力特征值修正后的地基承载力特征值n 公路桥涵地基与基础设计规范公路桥涵地基与基础设计规范要求要求： max基底最大压应力基底最大压应力 修正后的地基承载力容许值修正后的地基承载力容许值 影响因素：影响因素：n 地基土的成因与堆积年代地基土的成因与堆积年代n 地基土的物理力学性质地基土的物理力学性质n 地下水地下水n 上部结构情况上部结构情况冲（洪）积土冲（洪）积土坡积土坡积土 确定地基承载力的常用方法：确定地基承载力的常用方法：n按土的抗剪强度指标以理论公式计算按土的抗剪强度指标以理论公式计算n按现场载荷试验或其它原位试验确定
26、按现场载荷试验或其它原位试验确定n按有关规范提供的承载力或经验公式确定按有关规范提供的承载力或经验公式确定 Pcr、 P1/4、 Pu原则：不过分严格，也不随意简化n公式公式n来由来由 pu地基极限承载力，按魏锡克或汉森等地基极限承载力，按魏锡克或汉森等理论公式理论公式计算计算 A与土接触的有效基底面积与土接触的有效基底面积 A 基底面积基底面积 图图2.11 2.11 载荷试验示意图（堆载）载荷试验示意图（堆载）规范规定规范规定必须进行必须进行该法优点：成果可靠该法优点：成果可靠该法缺点：费时、耗资该法缺点：费时、耗资同一土层参加统计的试验点不应少于三点，符合要求后，取同一土层参加统计的试验
27、点不应少于三点，符合要求后，取该平均值作为地基承载力特征值该平均值作为地基承载力特征值fak图图2.12 2.12 按载荷试验确定地基承载力按载荷试验确定地基承载力(a)(a)低压缩性土；（低压缩性土；（b b）高压缩性土）高压缩性土(1)钻孔，贯入器放入孔底；钻孔，贯入器放入孔底；(2)63.5kg重锤以重锤以76cm高度自由下落将贯入器击入土中高度自由下落将贯入器击入土中15cm;(3)记录记录继续打入继续打入30cm的锤击数的锤击数N标贯试验得标贯试验得标贯击数标贯击数N修正后得标准贯入击数修正后得标准贯入击数N查查表得：表得：承载力标准值承载力标准值76cm15cm30cm图图2.13
28、 2.13 标准贯入器构造图标准贯入器构造图按静力触探试验确定地基承载力按静力触探试验确定地基承载力比贯入阻力比贯入阻力：根据比贯入阻力查经验根据比贯入阻力查经验表格或由经验公式计算表格或由经验公式计算确定承载力特征值确定承载力特征值图图2.14 2.14 静力触探示意图静力触探示意图nGB50007(建规建规)推荐的公式推荐的公式(P1/4)n 条件：荷载偏心距条件：荷载偏心距e3m, d0.5m；修正后的地基承载力特征值修正后的地基承载力特征值fa为为： fak从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值基承载力特征值 h hb
29、、h hd分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，查规范表格查规范表格 当当b2m, d3m，且，且h/b4，则容许承载力为：，则容许承载力为： 0当基础宽度当基础宽度b2m，埋深，埋深h3m时的容许承载力，查时的容许承载力，查规范表确定（见下述步骤）规范表确定（见下述步骤） k1、k2分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，查规范表查规范表查表确定查表确定 0 0 的步骤的步骤： 定名Dr、N 查表得0 IL定态修正？前公式粘性土Ip砂类土（粒径级配）砂类土（粒径级配）Y=0N各种地基规范承载力公式区别：
30、各种地基规范承载力公式区别：n建筑地基规范建筑地基规范与与公路桥涵地基规范公路桥涵地基规范的区别：前者的区别：前者无表，但容许制定地方性经验表格或规范；后者仍然保留无表，但容许制定地方性经验表格或规范；后者仍然保留全国统一的承载力表格全国统一的承载力表格n港口工程地基规范港口工程地基规范采用极限承载力除以抗力分项系数采用极限承载力除以抗力分项系数的方法的方法 F Fk k地基极限承载力的竖向分力标准值地基极限承载力的竖向分力标准值 R R抗力分项系数抗力分项系数【 例例 题题 1 1 】n某桥梁基础，基础埋置深度某桥梁基础，基础埋置深度(一般冲刷线以下一般冲刷线以下)h5.2m，基础底面短边尺
31、寸基础底面短边尺寸b2.6m。地基土为一般粘性土，。地基土为一般粘性土，天然孔隙比天然孔隙比e0.85，液性指数，液性指数IL0.7，土在水面以下，土在水面以下的重度的重度(饱和状态饱和状态)027kNm3。n要求按要求按公路桥涵地基规范公路桥涵地基规范： 查表确定地基土的容许承载力；查表确定地基土的容许承载力； 计算对基础宽度、埋深修正后的地基容许承载力。计算对基础宽度、埋深修正后的地基容许承载力。【 例例 题题 2 】n 某大学某大学4幢教职工住宅楼，均为幢教职工住宅楼，均为6层建筑。经岩土工程勘层建筑。经岩土工程勘察结果，该住宅楼地基分为下列察结果，该住宅楼地基分为下列4层：层： 表层为
32、人工填土，层厚表层为人工填土，层厚1.0m2.7m； 第层为粉土层，层厚第层为粉土层，层厚0m2.7m； 第层为粉砂层，层厚第层为粉砂层，层厚1.3m2.9m； 第层为粉质粘土，层厚超过第层为粉质粘土，层厚超过6m。 对此粉质粘土层进行了标准贯入试验与轻型动力触探试对此粉质粘土层进行了标准贯入试验与轻型动力触探试验等原位测试，并取原状土进行了物理力学性试验。有验等原位测试，并取原状土进行了物理力学性试验。有关试验数据如下表所示关试验数据如下表所示n要求：计算此粉质粘土的地基承载力。要求：计算此粉质粘土的地基承载力。 测试项目测试项目数数 据据样本数样本数n平均值平均值标准贯入试标准贯入试验验N
33、8.3，11.7，12.0，10.5，10.2，7.269.98轻型触探试轻型触探试验验N1026，56，49，39，53，47，45，43，72，26，33，37，33，35，491542.9孔隙比孔隙比e0.466，0.602，0.773，0.796，0.671，0.80860.716液性指数液性指数IL0.47，0.58，0.72，0.78，0.66，0.7660.66方方 法法依依 据据fak或或fa (kPa)标准贯入试验标准贯入试验修正后的锤击数修正后的锤击数N=6.83186轻型动力触探试验轻型动力触探试验修正后的锤击数修正后的锤击数N10=23172物理性试验指标物理性试验指标
34、e=0.716, IL=0.66194理论公式理论公式j jk=20，ck=8 kPafa =276.3 要求：要求： 方形基础方形基础 矩形基础矩形基础 （需先选定（需先选定b或或l，一般取，一般取l/ b 1.02.0 ） 条形基础条形基础 沿长度方向取沿长度方向取l m计算，则：计算，则： n 偏心受荷基础偏心受荷基础Wx、Wy基底对基底对x和和y轴的截面抵抗矩，轴的截面抵抗矩，m3ex 、ey荷载对荷载对x轴和轴和y轴的偏心距，轴的偏心距，m 要求：要求：图图2.16 2.16 偏心荷载作用下的基础偏心荷载作用下的基础o 先按中心荷载作用下的公式预估先按中心荷载作用下的公式预估A中中o
35、 取取A偏偏 =（1.11.4） A中中o 据据A偏偏初选边长初选边长l和和bo 验算偏心距验算偏心距e和基底边缘最大压力和基底边缘最大压力o 调整调整l 和和b【例例2.1】柱截面柱截面300mm400mm，作用在柱底，作用在柱底的荷载标准值：中心垂直荷载的荷载标准值：中心垂直荷载700kN，力矩，力矩80kNm，水平荷载，水平荷载13kN。其他参数见图。其他参数见图2.17 。 试根据持力层地基承载力确定基础底面尺寸。试根据持力层地基承载力确定基础底面尺寸。图图2.17 2.17 例例 题题 题题 图图【 解解】 求地基承载力特征值求地基承载力特征值根据粘性土根据粘性土e0.7， IL0.
36、78,查规范表得：查规范表得：b0.3，d1.6 。持力层承载力特征值持力层承载力特征值fa(先不考虑对基础宽度进行先不考虑对基础宽度进行修正修正)： 初步选择基底尺寸初步选择基底尺寸计算基础和回填土重计算基础和回填土重Gk时的基础埋深时的基础埋深 d=1/2(1.0+1.3)=1.15m由公式：由公式： 由于偏心不大，基础底面积按由于偏心不大，基础底面积按20%增大，即增大，即 初步选择基底尺寸初步选择基底尺寸 A=lb=2.41.6=3.84m2(3.88m2)，且，且 b=1.6m3m，不需再对，不需再对fa进行修正。进行修正。 验算持力层地基承载力验算持力层地基承载力基础和回填土重基础
37、和回填土重 偏心距偏心距 满足。满足。基底最大压应力基底最大压应力 ： （满足）（满足）最后，确定该柱基础底面长最后，确定该柱基础底面长l=2.4m ，宽，宽b=1.6m。传递到软弱下卧层顶面处的附加应力与自传递到软弱下卧层顶面处的附加应力与自重应力之和不超过软弱下卧层的承载力，即：重应力之和不超过软弱下卧层的承载力，即： pz软弱下卧层顶面处的附加应力值软弱下卧层顶面处的附加应力值 pcz软弱下卧层顶面处土的自重应力值软弱下卧层顶面处土的自重应力值 fa软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基 承载力特征值承载力特征值 图图2.18 2.18 软弱下卧层顶面附加应
38、力计算软弱下卧层顶面附加应力计算P Pz z计算计算压力扩散角法压力扩散角法矩形基础矩形基础：条形基础：条形基础：地基压力扩散角，查地基压力扩散角，查规范表确定规范表确定【例例2.22.2】图中柱基础荷载标准值图中柱基础荷载标准值，若基础底面寸，若基础底面寸， 。试根据图中资试根据图中资料验算基础底面是否满足地基承载力要求。料验算基础底面是否满足地基承载力要求。图图2.19 2.19 例题题图例题题图n 抗水平滑动的稳定性验算抗水平滑动的稳定性验算n 整体滑动稳定验算整体滑动稳定验算图图2.20 2.20 地基抗水平滑动地基抗水平滑动图图2.21 2.21 贯入软土层深处的圆弧滑动面贯入软土层
39、深处的圆弧滑动面安全系数：安全系数： 轴心荷载下基础结构设计轴心荷载下基础结构设计 (1) 地基净反力地基净反力pj 仅由基顶荷载设计值所产生的仅由基顶荷载设计值所产生的地基反力，沿墙长取地基反力，沿墙长取1m计算计算图图2.22 2.22 墙下钢筋混凝土条基受力墙下钢筋混凝土条基受力 p pj j作用下，图中作用下，图中-截面弯矩截面弯矩与剪力与剪力：V 图M 图n 墙下钢筋混凝土条形基础墙下钢筋混凝土条形基础 (2) (2) 基础底板高度基础底板高度 由于基础内不配箍筋和弯由于基础内不配箍筋和弯筋，故基础底板高度由砼筋，故基础底板高度由砼的抗剪切条件确定：的抗剪切条件确定： (3) 基础底
40、板配筋基础底板配筋 每米墙长的受力钢筋截面每米墙长的受力钢筋截面 面积：面积： fy 钢筋抗拉强度设计值；钢筋抗拉强度设计值；h0基础有效高度基础有效高度,0.9h0为截面内为截面内力臂的近似值。力臂的近似值。 ft砼轴心抗拉强度设计值砼轴心抗拉强度设计值 h截面高度影响系数截面高度影响系数图图2.23 2.23 墙下钢筋混凝土条形基础的验算截面墙下钢筋混凝土条形基础的验算截面基础高度验算基础高度验算验算截面处的剪力验算截面处的剪力： a验算截面验算截面-距基础边缘距离距基础边缘距离n确定剪力后，基础有效高度确定剪力后，基础有效高度h0由混凝土抗剪条件确定由混凝土抗剪条件确定。基础底板配筋基础
41、底板配筋由验算截面处的弯矩由验算截面处的弯矩M决定决定 p计算截面的地基净反力计算截面的地基净反力n确定弯矩后，可计算确定弯矩后，可计算基础底板的配筋面积。基础底板的配筋面积。偏心偏心荷载荷载n 柱下钢筋混凝土独立基础柱下钢筋混凝土独立基础基础底板厚度基础底板厚度由抗冲切验算定由抗冲切验算定中心中心荷载作用荷载作用：图图2.24 2.24 冲切破坏示意图冲切破坏示意图Fj地基净反力设计值，地基净反力设计值，Fj=PjAlam冲切破坏锥体最不利一侧计算长度冲切破坏锥体最不利一侧计算长度 偏心偏心荷载作用时，将上式中的荷载作用时，将上式中的Pj换成换成Pjmax则可。则可。基础底板配筋基础底板配筋
42、由抗弯验算定由抗弯验算定轴心或偏心荷载作用下，轴心或偏心荷载作用下，对矩形基础，当满足：对矩形基础，当满足：o 台阶宽高比台阶宽高比2.5o 偏心距偏心距el/6 图图2.25 2.25 矩形基础底板计算矩形基础底板计算 求出求出M后，由此可计算底板长、后，由此可计算底板长、短边方向受力钢筋面积短边方向受力钢筋面积As和和As。n 柱下钢筋混凝土独立基础柱下钢筋混凝土独立基础 要求要求 s s s地基变形特征值地基变形特征值，包括：包括：沉降量、沉降差、倾沉降量、沉降差、倾 斜、局部倾斜。斜、局部倾斜。按土力学中的方法计算按土力学中的方法计算 s相应的允许地基变形特征值，根据建筑物的结构特征、
43、相应的允许地基变形特征值，根据建筑物的结构特征、使用条件和地基土的类别查规范确定使用条件和地基土的类别查规范确定n 基本概念基本概念地基地基变形变形指标指标图图 例例计算方法计算方法结构特点结构特点沉沉降降量量s1基础中点基础中点沉降值沉降值单层排架结单层排架结构柱基构柱基沉沉降降差差两相邻独立两相邻独立基础沉降量基础沉降量之差之差s= s1 s2框架结构框架结构地基地基变形变形指标指标图图 例例计算方法计算方法结构特点结构特点倾倾斜斜高耸结构高耸结构以及长高以及长高比很小的比很小的高层建筑高层建筑局局部部倾倾斜斜砌体承重砌体承重结构结构建筑物的地基变形允许值建筑物的地基变形允许值变形特征地基
44、土类别中、低压缩性土高压缩性土砌体承重结构基础的局部倾斜结构0.0020.003工业与民用建筑相邻柱基的沉降差1.框架结构2.砌体墙填充的边排柱3.当基础不均匀沉降时不产生附加应力的结构0.002 L0.0007 L0.005 L0.003 L0.001 L0.005 L单排排架结构（柱距为6m）柱基沉降量（mm）(120)200桥式吊车轨面的倾斜（按不调整轨道考虑）纵向横向0.0040.003多层和高层建筑的整体倾斜 Hg 2424Hg 6060Hg 100Hg 1000.0040.0030.00250.002提体型简单的高层建筑基础的平均沉降量(mm)200高耸结构基础的倾斜 Hg 202
45、0Hg 5050Hg 100100Hg 150150Hg 200200Hg 2500.0080.0060.0050.0040.0030.002高耸结构基础的沉降量（mm） Hg 100100Hg 200200Hg 250400300200n 减轻不均匀沉降损害的措施减轻不均匀沉降损害的措施 采用柱下条形、筏形和箱形等结构刚度较大、采用柱下条形、筏形和箱形等结构刚度较大、整体性较好的基础整体性较好的基础 采用桩基或其他深基础采用桩基或其他深基础 采用各种地基处理方法采用各种地基处理方法 建筑、结构、施工方面的常用措施建筑、结构、施工方面的常用措施n 减轻不均匀沉降损害的减轻不均匀沉降损害的建筑措
46、施建筑措施建筑体型力求简单建筑体型力求简单控制建筑物长高比及合理布置纵横墙控制建筑物长高比及合理布置纵横墙设置沉降缝设置沉降缝控制相邻建筑物基础的间距控制相邻建筑物基础的间距调整建筑物的局部标高调整建筑物的局部标高图图2.26 2.26 建筑物开裂实例图建筑物开裂实例图n 减轻不均匀沉降损害的建筑措施减轻不均匀沉降损害的建筑措施 设置沉降缝设置沉降缝 (a)(b)适于混合结构适于混合结构房屋房屋 ；(c)适于框架结构房适于框架结构房屋屋 减轻建筑物自重减轻建筑物自重设置圈梁设置圈梁减小或调整基底附加压力减小或调整基底附加压力上部结构采用非敏感性结上部结构采用非敏感性结构形式构形式n 减轻不均匀沉降损害的结构措施减轻不均匀沉降损害的结构措施图图2.27 2.27 圈梁截面示意图圈梁截面示意图（a a）钢筋混凝土圈梁；）钢筋混凝土圈梁； （b b）钢筋砖带圈梁）钢筋砖带圈梁
