1、猪粪无害化处理技术分析猪粪无害化处理技术分析猪粪无害化处理的必要性n粪便资源及其分布 根据2005年农业统计年鉴资料，估算出2005年畜禽粪便产生总量为26亿t，其中牛粪、猪粪、鸡粪资源分别为102732.10万t，28720.693万t、22609.03万t，主要分布在河南、四川、山东、河北、云南、内蒙古、湖南等省。畜禽粪便资源最高的省份为河南、四川、山东，2005年三省全年畜禽粪便产量均超过1亿t；其次为河北、云南、内蒙古、湖南、广西、贵州、新疆、黑龙江、西藏、安徽等省、自治区，畜禽粪便年产生量超过5000万t。表1 不同体重猪的粪尿排放量猪体重/kg粪尿排放量相当体重的比例/%粪尿排放量
2、/kg.(头.d)-1406024310146080232161880100212182010012019120221201401612122140160141212316018013122244、重金属的污染n随着饲料工业的发展，一些饲料加工企业在宣传媒介中对无机制剂（如砷、汞）有片面强调促生长及医疗效果一面，而忽视其导致环境污染的一面。据预测，一个万头养猪场按美国 允许使用的砷制剂计量推算，若连续使用含砷饲料年后，将可能向猪场周边排放近1t砷，16年后土壤中砷含量则可翻一番。土壤中砷含量每升高 ，则甘薯块根中砷含量上升 。按此计算不超过 年，该地产甘薯中砷含量会全部超过国家食品卫生标准，此
3、耕地只能废弃或改种其它作物。5、抗生素的污染n饲料中添加的抗生素在肠道中未被完全吸收的部分从猪的粪尿中排出。在以猪粪作为肥料的地里种植洋葱、玉米和洋白菜做试验，结果显示，三种作物只吸收氯四环素（金霉素）而不吸收泰乐菌素，虽然植物组织中吸收的氯四环素含量不高（鲜重中含量为 1），但是其含量随着氯四环素在饲料中添加量的增加而提高。n畜禽粪便同许多工业污染源不同，其中含有丰富的作物所需的养分(猪、鸡、牛粪与化肥的换算见表1-9)。以1995年为例，全年畜禽粪便的N、P量分别为1597万t和363万t，同期我国化肥施用量折纯量分别为2021.9和632.4万t。畜禽粪便中的N、P含量相当于我国同期化肥
4、量的78.9%和57.4%，可见畜禽粪便是我国农业生产中的宝贵资源。当前研究最多的是堆肥法。堆肥化系统有三种分类方法。按需氧程度分，有厌氧和好氧堆肥；按温度分，有中温和高温堆肥；按技术分，有露天和机械密封堆肥。习惯上都按好氧和厌氧来区分。目前常规堆肥存在的问题是处理过程中的氮损失，不能完全控制臭气，而且堆肥需要的场地大，处理所需要的时间长。很多学者正在尝试采用发酵仓加上微生物制剂的方法，可以减少氨的损失并能缩短堆肥时间。n猪粪尿的成分 猪牛鸡粪与化肥的换算表50kg粪肥换算化肥硫酸铵碳酸氢铵硝酸铵氯化铵尿素过磷酸钙钙镁磷肥硫酸钾猪粪1.451.250.95120.71.51.70.6牛粪1.5
5、1.750.851.20.650.80.90.15鸡粪3.94.82.553.251.754.14.551.7.畜禽养殖业污染治理遵循的原则 n无害化原则：无害化原则：n即将畜禽养殖业的废弃物进行无害化处理，减少和消除其对环境、人畜健康的威胁和隐患，它是畜禽废弃物污染治理的前提。n减量化原则：减量化原则：n是畜禽废弃物污染治理的基础，即在畜禽养殖过程中通过各种方法的综合减少废弃物的发生。减量化技术必须从畜禽养殖的全过程通盘考虑以减少排污量。从养殖源头角度考虑，主要有两点，一、合理规划养殖场的结构，采取农牧结合的方式以地定畜，减少畜禽废弃物的土壤负荷量；二、利用先进科学技术，加强畜禽品种改良，科
6、学饲养，科学配料。从养殖过程来考虑，也有两点，采用氨基酸平衡的日粮，使日粮的配制符合畜禽实际的营养需要，使用环保型饲料和饲料添加剂提高饲料的消化和吸收率，减少畜禽废弃物的排泄量；采用人工干扫猪粪的方式，同时做到雨污分离、饮污分离，减少污染物的产生量，实现清洁化生产。从养殖末端来看，一、采取高效的固液分离技术达到污染物减量化的目的；二、对干粪进行发酵处理生产优质有机肥，并将生产出的有机肥用于绿色、有机农业生产中。n资源化利用原则：资源化利用原则：n它是畜禽粪便污染治理的核心。畜禽粪便不同于一般的工业污染物含有未消化的营养物质和作物所需的多种养分，经适当处理后可用作肥料、饲料和燃料等。n生态化发展
7、原则：生态化发展原则：n将生态工程学原理用于畜禽废弃物的处理和利用是实现畜禽养殖业可持续发展的有效措施。它是遵循生态学原理，通过食物链建立生态工程处理系统，以农牧结合、渔牧结合、农牧渔果结合等多种方式建立鱼、果、蔬、粮并举的生态畜牧农场，积极发展无公害食品、绿色食品和有机食品生产，使畜禽养殖业和农业种植、退耕还林、还草等生产模式有机结合，走生态农业的道路是最适合解决畜禽养殖业污染问题的经济有效途径。n污染治理的经济适用原则：污染治理的经济适用原则：n畜禽养殖业总体上讲是一个污染重、利润较低的行业，过高的治理成本必然减少养殖业的经济效益，严重损害畜禽养殖业主的利益，最终影响到畜禽养殖业的可持续性
8、发展。今后，我国应该借鉴发达国家的经验，适当对化肥生产、销售加以征税；对畜禽养殖场主在污染防治方面进行适当的补贴；对产业化的有机肥加工与销售企业实行免税或少征税的政策。猪粪污的无害化处理技术n猪粪便的收集与节水处理猪粪便的收集与节水处理n(1)干清粪法:n其猪舍地面结构为架空式的半漏或全漏缝水泥板条地面，猪只所排出的粪便由漏缝地板落人地下斜坡上，每3一5d对落人的猪粪用刮粪机或人工收集，运送到集粪池内集中堆放，待处理。尿水从地下边沟流人排污沟中，再流人污水池。猪舍地面不冲水，保持干燥，既有利于猪只生长，又节约了大量的水资源，大大地减少污水排放量。n(2)固液分离法:n猪舍结构勺浸泡式全漏缝水泥
9、板条地面，猪只排出的粪、尿经漏缝地板落入舍内地下储粪沟内蓄积起来，储粪沟深1.2 m,粪尿水在沟内发酵，分解产生发酵热，有效地杀死了病原微生物和寄生虫卵，确保猪只的健康生长。待一批猪饲养周期结束全部转走后，再把舍内储粪沟内的经发酵处理后的污水排人舍外集粪池中，进行固液分离，把干物质集中堆放处理，污水流人污水池中等待处理。在整个饲养期内都不冲洗猪舍，节约了用水量75%，是节水型畜牧业的一项有效措施，同时也减少了污水的排放量，减轻污水对环境的压力。n猪粪的处理利用技术n目前国内对猪粪的处理利用方法主要有以下几种：直接返田处理、堆肥处理和沼气发酵。虽然有些报道称可以将猪粪饲料化处理，但是对于猪粪饲料
10、化利用的安全性问题还有待进一步的研究，同时猪粪饲料化处理利用是绿色、生态养猪所不提倡的，因此，猪粪的最合理有效的利用方式是返田作为有机肥。n 直接返田处理n猪粪直接返田是猪粪最原始的利用方式，猪粪中所含量的大量的氮和磷可以供作物利用。通过土层的过滤、土壤粒子和植物根系的吸附、生物氧化、离子交换、土壤微生物间的拮抗，使进入土壤的粪肥水中的有机物降解、病原微生物失去生命运力或被杀灭，从而得到净化；同时，还可增加土壤肥力而提高作物产量，实现资源化利用。n 堆肥处理n为避免长期、过量使用未经处理的鲜粪尿，而造成其中所含微生物、寄生虫等会对土壤造成污染以及寄生虫病和人畜共患病的蔓延，粪便采用发酵或高温腐
11、熟处理后再使用，一般采用堆肥技术。堆肥处理是在微生物作用下通过高温发酵使有机物矿质化、腐殖化和无害化而变成腐熟肥料的过程。在微生物分解有机物的过程中，不但生成大量可被植物利用的有效态氮、磷、钾化合物，而且又合成新的高分子有机物腐殖质，它是构成土壤肥力的重要活性物质。国内外利用现状n日本的高品质堆肥技术采用好氧发酵处理，产品腐熟度高，易于储存。该方法目前已在日本普遍使用。在反应槽内，添加木屑等作为载体供高温好氧微生物附着生长，这些微生物可以将原料中的有机物分解为二氧化碳和水。有机物几乎完全矿化，污泥产生量极低。有机物分解过程中产生的热量可以将水分完全蒸发；与中温菌相比，高温菌的基质摄取速度与自身
12、分解速度都有明显的提高。n目前加拿大加拿大牧场猪粪利用使用较多的方法有：用农作物秸秆作为吸收粪便载体的混合堆肥。其方法是选择混凝土沟槽，一般长、宽 、高 ，沟槽边上设有通气孔，可用鼓风机通入空气，以调节温度，保持有氧发酵。在沟槽内先填上秸秆（麦草、玉米秸等），然后用机器在沟槽上一边喷射粪尿，一边翻腾秸秆，使其充分拌匀，粪尿液体与秸秆的比例为：，堆肥温度控制在；一般经 可发酵腐熟，变成商品肥。有氧发酵的优点是可减少臭气散发，防止养分损失。用木屑作载体堆肥。用木屑作猪栏垫料，当木屑吸收粪尿后，就可出栏用做堆肥。n美国美国有 个猪场使用猪粪堆肥，而且数量在增加。堆肥可以杀死粪中的病原微生物和草种，是
13、很好的肥料资源。但是在堆肥过程中氮、磷、和碳水化合物的损失很高（平均超过）。试验表明按碳氮比为：，在猪粪中添加含碳水化合物类物质，可以降低上述营养素的损失。堆肥后的猪粪与化肥相比，粪肥中磷的损失比化肥中磷的损失小，从而可以达到减轻对环境污染的目的n我国利用现状n在我国，农民一直把畜禽粪尿作为重要的、优良的有机肥料，用以保持和提高土壤肥力。但近二三十年来，随着现代化封闭型规模化养殖技术的应用，畜禽养殖业逐步向高产优质发展，其发展速度与规模是过去一家一户分散饲养模式不能比拟的。但这种封闭型规模化养殖技术存在一个致命的缺陷，即养殖业与种植业分离，造成一方面养殖场的粪尿污染环境，另一方面农业生产失去了
14、畜禽粪尿提供的优质有机肥，而使土壤肥力逐年下降。对于规模化猪场来说，由于对猪粪尿进行综合处理与利用意味着大量的投资，直接产生的效益又不明显，因此许多规模化猪场在建设时只着眼于短期的经济效益，而忽视了长期的环境与生态效益和持续性发展，这种做法对维护生态环境良性循环十分不利。猪粪尿的综合利用n1 国外猪粪尿综合利用的现状n美国、日本、荷兰、加拿大、澳大利亚等世界上畜牧业发达国家都十分重视猪粪尿的综合利用，并已进行了大量的研究。如充分利用厌氧及好氧发酵技术来降解猪粪尿中的有害物质，以降低其污染危害；另外，对发酵后的残留物再利用也进行了大量研究。如对固形物研制了各种撒播机，将其均匀地撒播于草地和农田，
15、对发酵后的液体，也研制了各种液体喷洒机。最早的喷粪车由于向空中喷洒而引起空气的污染，经改进后可水平喷洒、向下喷洒、贴地喷洒，并能通过控制喷洒速度和雾滴大小来减少对空气的污染。还发明了注射机，能把发酵液注入地下1015深处，既全面利用了营养，又减少雨水冲刷而污染水源。还有的将猪粪尿处理后作庭院花肥、降解热量后再利用、深度处理后的粪液作灌溉等，都是对粪尿的充分利用。n1 物质循环利用型生态工程 n该工程技术是一种按照生态系统内能量流和物质流的循环规律而设计的一种生态工程系统。其原理是某一生产环节的产出(如粪尿及废水)可作为另一生产环节的投入(如圈舍的冲洗)，使系统中的物质在生产过程中得到充分的循环
16、利用，从而提高资源的利用率，预防废弃污物等对环境的污染。n国内外常用的物质循环利用型生态系统主要有n种植业-养殖业-沼气工程三结合的生态工程；n养殖业-渔业-种植业三结合的生态工程；n养业-渔业-林业三结合的生态工程等。n其中种植业-养殖业-沼气工程三结合的物质循环利用型生态工程应用最为普遍，效果最好。n2 健康与能源型综合系统 n该系统的运作方式是将猪粪尿先进行厌氧发酵，形成气体、液体和固体三个部分，然后利用气体分离装置把沼气中甲烷和二氧化碳分离出来，甲烷可以作为燃料、照明，也可进行沼气发电，获得再生能源，二氧化碳可用于培养螺旋藻等经济藻类。沼气池中的上层液体经过一系列的沼气能源加热管消毒处
17、理后，可作为培养藻类的矿质营养成分。沼气池下层的泥浆与其他肥料混合后，作为有机肥料可改良土壤；用沼气发电产生的电能，可用来照明，还可带动藻类养殖池的搅拌设备，也可以给蓄电池充电。n过滤后的螺旋藻等藻体含有丰富、齐全的营养元素，既可以直接加入鱼池中喂鱼、拌入猪饲料中喂猪，也可以经小型的干燥设备烘干、灭菌，然后作为廉价的蛋白质和维生素源，供人们食用，补充人体所需的氨基酸、稀有维生素等营养元素。该系统的其他重要环节还包括一整套的净水系统和植树措施。这一系统的实施，可以有效地改善猪场周围的卫生和生态环境，提高人们的健康和营养水平。同时，猪场还可以从混合肥料、沼气燃烧、沼气发电、鱼虾和螺旋藻体中获得经济
18、收入。该系统的操作非常灵活，可随不同地区、不同猪场的具体情况而加以调整应用生态营养理论从源头上减少污染n虽然在猪粪的处理利用上做了大量的工作，但是要从源头上降低污染，还需要从饲料方面做工作。我国自 年提出生态营养理论以来，有许多学者提出通过生态营养调控减少畜禽排泄物对环境的污染n选购符合生产绿色畜产品要求和消化率高、营养变异小的饲料原料，达到增重快、排泄少、污染少、无公害的目，并注意选择有毒有害成分低、安全性高的原料。n力求准确估测动物不同生理阶段、环境、日粮配制类型等条件下对营养的需要量和养分消化利用率，设计配制出营养水平与动物生理需要基本一致的日粮。n按理想蛋白质模式，以可消化氨基酸含量为
19、基础，配制符合动物生理需要的平衡日粮，提高蛋白质利用率，减少 的排出。n提高饲料利用率，配制饲料时可选用植酸酶、蛋白酶、聚糖酶等酶制剂，促进营养物质的消化吸收，尤其在幼年动物日粮中添加效果更佳；添加益生素，通过调节胃肠道内微生物群落，促进有益菌的生长繁殖，对提高饲料利用率、降低 排泄量作用显著；合理添加抗菌素对提高饲料利用率效果显著，但要注意选用高效、低吸收、无残留、不易产生抗药性的畜禽专用抗菌素及其替代品，并严格执行用法用量，保证畜产品的安全卫生和减少排出量。n禁止使用高、高 日粮。n日粮中添加活性碳、沙皂素等除臭剂，减少动物粪便臭气的产生。n采用膨化和颗粒化加工技术，破坏或抑制饲料中的抗营
20、养因子、有毒有害物质和微生物，改善饲料品质和卫生状况，提高养分消化吸收率，减少排出量。40第第4 4章章 地基基础设计方法和规定地基基础设计方法和规定4.1 4.1 地基基础设计方法地基基础设计方法 4.1.14.1.1可靠度基本概念可靠度基本概念 4.1.24.1.2极限状态设计极限状态设计 4.1.34.1.3地基基础设计方法地基基础设计方法4.2 4.2 地基基础设计的基本规定地基基础设计的基本规定 4.2.14.2.1设计分级设计分级 4.2.24.2.2地基计算规定地基计算规定 4.2.34.2.3荷载组合和抗力限值荷载组合和抗力限值414.1.14.1.1可靠度基本概念可靠度基本概
21、念1 1 在进行工程结构设计时，应力求其在安全性、适用性与经济之间达到合理的平衡，使其在规定的设计使用年限内满足下列功能要求。（1）正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用；（2）在设计规定的偶然事件发生时及发生后，仍能保持必需的整体稳定性；（3）在正常使用时具有良好的工作性能；（4）在正常维护下具有足够的耐久性能。上述第上述第1 1、2 2两项指的是工程结构的两项指的是工程结构的安全性安全性，第，第3 3项是项是适适用性用性，第，第4 4项是项是耐久性耐久性。424.1.14.1.1可靠度基本概念可靠度基本概念2 2 安全性、适用性、耐久性总称为工程结构的可靠性。工程结构在规定的时间内
22、，在规定的条件下，完成预定功能的概率，称为工程结构的可靠度,用Pr表示。若在规定的时间内和在规定的条件下，结构不能完成预定功能，则称相应的概率为工程结构的失效概率,用Pf表示。预定功能是指结构的安全性、适用性、耐久性。434.1.14.1.1可靠度基本概念可靠度基本概念3 3 假设抗力（或强度）R和荷载效应S（或应力）为两个独立的连续型随机变量，且服从某种分布形式，其概率密度函数分别为fR（R）和fS（S），那么，当抗力R小于作用在其上的荷载效应S时则认为会失效。失效概率可阐述为：)1/()0()(SRPSRpSRppf 由概率理论：1PPrfrfP1P 由此：失效概率失效概率P Pf f 成
23、为评价结构可靠度的重要指标,是结是结构可靠度的核心。构可靠度的核心。由此，结构极限状态方程为：0SZ R44R，SR，Sf(S)f(R)RSRS下图给出了fR（R）和fS（S），图中阴影表示两曲线的重叠部分，称为干涉区，它是工程结构可能出现失效的区域。干涉区面积越小，可靠度越高，反之，可靠度越低。根据干涉区情况进行可靠度计算的理论，称为荷载-抗力干涉理论。454.1.14.1.1可靠度基本概念可靠度基本概念4 4由于直接应用数学方法（数值积分）计算失效概率是相当困难，为此，工程上引入可靠指标（）的概念，采用近似方法表示工程结构的可靠度。可靠指标（）的定义式：假设R、S、Z均服从正态分布，则22
24、/SRSRzz 可靠指标可靠指标与失效概率与失效概率P Pf f的关系的关系：式中（.）表示标准正态分布函数值。)(pf46 只要功能函数Z的分布确定，可靠指标与失效概率Pf的关系就确定了，并且存在一一对应的数量关系，因此，采用可靠指标可以用来表征工程结构的可靠度。可靠指标可靠指标与安全系数与安全系数K K的关系的关系。SRK222221/SRSRSRzzKK 从上述关系式可看出：安全系数K仅与R和S的相对位置有关，而可靠指标除与R和S的相对位置有关外，还与R和S的离散程度有关。因此，可靠指标更能反映工程安全度的实质。474.1.14.1.1可靠度基本概念可靠度基本概念5 5 可靠指标可靠指标
25、与分项系数的关系：与分项系数的关系：1、分项系数是指对设计中的每个随机变量，根据概率可靠度设计方法确定的一个设计系数。如下式：2、其实质是将总安全系数利用分离函数加以分离，并与可靠指标联系起来，使其表达为分项系数的形式。3、可靠指标与分项系数的关系可以由计算可靠度的一次二阶矩方法导出（具体导出方法请参阅其他文献）。RKQKQGKGRSS484.1.2 4.1.2 极限状态设计方法极限状态设计方法 按工程结构可靠度设计统一标准GB50153-1992以及建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-2001 的规定，建筑结构的设计应采用以分项系数表达的以概率以分项系数表达的以概率理论为基础的极限状态
26、设计方法理论为基础的极限状态设计方法。49一、极限状态一、极限状态 极限状态：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求（安全性、适用性、耐久性），此特定状态为该功能的极限状态。极限状态有两种承载能力极限状态：对应于结构或结构构件承载能力极限状态：对应于结构或结构构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形的达到最大承载力或不适于继续承载的变形的状态。状态。正常使用极限状态：对应于结构或结构构件正常使用极限状态：对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值的达到正常使用或耐久性能的某项规定限值的状态。状态。50二、极限状态设计二、极限状态设计 极限状态设计方
27、法：将结构或岩土置于极限状态进行分析的设计方法。与之相应的方法，就是容许应力法。极限状态设计方法有两种：极限状态方程用定值法处理极限状态方程用定值法处理（安全系数法和以经验确定的分（安全系数法和以经验确定的分项系数法）项系数法）极限状态设计极限状态设计极限状态方程用概率法处理极限状态方程用概率法处理（以概率理论确定的分项系（以概率理论确定的分项系数法）数法）概率极限状态设计概率极限状态设计51三、极限状态设计要求三、极限状态设计要求1 1、结构的设计状况 2、结构设计时，对所考虑的极限状态，应采用相应的结构作用效应的最不利组合。持久状况：与设计使用年限为同一数量级短暂状况：与设计使用年限相比，
28、持续 期较短，如施工、维修等。偶然状况：与设计使用年限相比，持续 期很短，如地震、爆炸、撞击等。52三、极限状态设计要求三、极限状态设计要求2 3、极限状态设计的作用组合：（1）承载能力极限状态的作用组合（2）正常使用极限状态的作用组合基本组合：基本组合：用于持久和短用于持久和短暂设计状况暂设计状况偶然组合：偶然组合：用于偶然设计用于偶然设计状况状况标准组合标准组合频遇组合频遇组合准永久组合准永久组合534.1.34.1.3地基基础设计方法地基基础设计方法地基基础作为建筑结构的重要组成部分，其设计同样应符合工程结构可靠度设计统一标准GB50153-1992以及建筑结构可靠度设计统一标准GB50
29、068-2001的要求，采用以分项系数表达的以概率理论为基础的极限状态以分项系数表达的以概率理论为基础的极限状态设计方法设计方法。然而，由于岩土工程的不确定性（见下帧），导致岩土工程的可靠度分析方法相对不够成熟。传统的岩土工程设计（包括地基基础设计）有容许应力法、安全系数法（可统称为定值法）等经验方法。有部分专家认为用地基容许承载力即可，精度很差或连精度的大致范围都不清楚的设计进行可靠性分析，是没有意义的。目前，在我国地基基础的设计中，基础结构的设计已经采用了以概率理论为基础的极限状态设计方法，但地基的设计往往采用传统方法结合经验进行。54岩土工程的不确定性 土层剖面与边界的不确定性 现场与实
30、验室岩土指标的不确定性 现场应力与孔隙水压力的不确定性 外加荷载及其分布的不确定性 计算理论和方法的不确定性 应力变形的机理不清楚。554.2 4.2 地基基础设计的基本规定地基基础设计的基本规定 从已有的大量地基事故分析，绝大多数事故都由地基从已有的大量地基事故分析，绝大多数事故都由地基变形过大且不均匀所造成。变形过大且不均匀所造成。土为大变形材料，荷载增加，变形增加，承载力也随土为大变形材料，荷载增加，变形增加，承载力也随之增大，很难界定之增大，很难界定“极限值极限值”。地基承载力还有潜力时，变形已超限。地基承载力还有潜力时，变形已超限。地基设计：地基设计：采用正常使用极限状态，所选定的地
31、基采用正常使用极限状态，所选定的地基承载力是一种允许承载力（承载力特征值）承载力是一种允许承载力（承载力特征值）,相应的相应的荷载组合采用标准组合。荷载组合采用标准组合。按变形设计的原则按变形设计的原则!564.14.1设计分级设计分级 建筑地基基础设计规范GB50007-2002根据地基复杂程度，建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使作的程度，将地基基础设计分为三个设计等级,设计时应根据具体情况,按表4.1选用。地基复杂程度建筑物规模功能特征建筑物破坏或影响正常使用的程度三级三级甲级甲级乙级乙级丙级丙级分级分级依据依据57地基基础设计等级地基基础设计等级 表表4.
32、14.1设计等级建筑和地基类型甲级重要的工业与民用建筑物30层以上的高层建筑体型复杂、层数相差超过10层的高低层连成一体建筑物大面积的多层地下建筑物（地下车库、商场、运动场等）对地基变形有特殊要求的建筑物复杂地质条件下的坡上建筑物（包括高边坡）对原有工程影响较大的新建筑物场地和地基条件复杂的一般建筑物位于复杂地质条件及软土地区的二层及二层以上地下室的基坑工程乙级除甲级、丙级以外的工业与民用建筑物丙级场地和地基条件简单、荷载分布均匀的七层及七层以下民用建筑及一般工业建筑物；次要的轻型建筑物58注：注：建筑物安全等级建筑物安全等级 建筑地基基础设计设计安全等级建筑地基基础设计设计安全等级 建筑桩基
33、安全等级建筑桩基安全等级 建筑基坑侧壁安全等级建筑基坑侧壁安全等级594.24.2 地基基础设计基本规定地基基础设计基本规定 根据建筑物地基基础设计等级及长期荷载作用下地基变形对上部结构的影响程度，地基基础设计应符合下列规定：所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定；设计等级为甲级、乙级的建筑物，均应按地基变形设计；表4.2所列范围内设计等级为丙级的建筑物可不作变形验算，如有下列情况之一时，仍应作变形验算：1、地基承载力特征值小于130KPA，且体型复杂的建筑；2、在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，可能引起地基产生过大的不均匀沉降时；3、软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时
34、；4、相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；5、地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成时。60地基地基主要主要受力受力层情层情况况地基承载力特征值地基承载力特征值fak(kPa)60 fak8080fak100100fak130130fak160160fak200200fak300各土层坡度（各土层坡度（%）5510101010建筑建筑类型类型砌体承重结构、框架砌体承重结构、框架结构（层数）结构（层数）555667单单层层排排架架结结构构（6m柱柱距距）单单跨跨吊车额定吊车额定起重量（起重量（t）510101515202030305050100厂房跨度厂房跨度（m）1218243030
35、30多多跨跨吊车额定吊车额定起重量（起重量（t）355101015152020303075厂房跨度厂房跨度（m）121824303030烟窗烟窗高度高度(m)30405075100水塔水塔高度高度(m)1520303030容积容积(m3)5050100100200200300300500500100061注：1、地基主要受力层系指条形基础底面下深度为3b（b为基础底面宽度），独立基础下为1.5b，且厚度均不小于5m的范围（二层以下一般的民用建筑除外）；2、地基主要受力层中如有承载力特征值小于130KPa的土层时，表中砌体承重结构的设计，应符合软弱地基设计的有关要求；3、表中砌体承重结构和框架结
36、构均指民用建筑，对工业建筑可按厂房高度、荷载情况折合成与其相当的民用建筑层数；4、表中吊车额定起重量、烟囱高度和水塔容积的数值系指最大值。62对经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙等，以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物，尚应验算其稳定性；基坑工程应进行稳定性验算；当地下水埋藏较浅，建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时，尚应进行抗浮验算。634.2.34.2.3荷载组合和抗力限值荷载组合和抗力限值 一、一、地基基础设计时，所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限地基基础设计时，所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值应按下列规定：值应按下列规定：1 1、按地基承载力确定基础底
37、面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时，传至、按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时，传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。2 2、计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下、计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不应计入风荷载和地震作用。相应的限值应为荷载效应的准永久组合，不应计入风荷载和地震作用。相应的限值应
38、为地基变形允许值。地基变形允许值。3 3、计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷载效应应按承载、计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分项系数均为能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分项系数均为1.01.0。4 4、在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、确、在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分
39、项反力，应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。当需要验算基础裂缝宽度时，应按正常使用极限状态下荷载效应系数。当需要验算基础裂缝宽度时，应按正常使用极限状态下荷载效应标准组合。标准组合。5 5、基础设计安全等级、结构设计使用年限、结构重要性系数应按有关规范、基础设计安全等级、结构设计使用年限、结构重要性系数应按有关规范的规定采用，但结构重要性系数的规定采用，但结构重要性系数0 0不应小于不应小于1.01.064 计算内容计算内容 荷载效应最不利组合荷载效应最不利组合相应的抗力及限值相应的抗力及限值按地基承载力确定基底面积及基础埋深正常使用极限状态下荷载效应的标准组合标准组
40、合地基承载力特征值fa计算地基变形正常使用极限状态下荷在效应的准永久值组合准永久值组合(不计入风荷载和地震作用）不计入风荷载和地震作用）地基变形允许值 S计算挡土墙土压力、地基和斜坡的稳定、滑坡推力承载力极限状态下荷载效应的基基本组合本组合，但分项系数均为分项系数均为1 1；确定基础高度、支挡结构截面；计算基础或支挡结构内力；确定配筋或验算材料强度承载力极限状态下荷载效应的基基本组合本组合，采用相应的分项系数；相应的分项系数；验算基础裂缝宽度正常使用极限状态下荷载效应的标准组合标准组合65承载能力极限状态承载能力极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态基本组合基本组合简化基本组合简化基本组合标
41、准组合标准组合准永久组合准永久组合66 二、正常使用极限状态荷载组合二、正常使用极限状态荷载组合1、正常使用极限状态下荷载效应的标准组合值SK应用下式表示：式中：SGK 按永久荷载标准值GK 计算的荷载效应值；SQiK 按可变荷载标准值QiK 计算的荷载效应值；Ci 可变荷载Qi的组合值系数，按现行建筑结构荷载规范GB50009的规定取值。QnkcnkQckQGkkSSSSS.221672、正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合值SK应用下式表示：式中：qi 准永久值系数，按现行建筑结构荷载规范GB50009的规定 取值。QnkqnkQqkQqGkkSSSSS.221168三、承载能力极限状态
42、荷载组合三、承载能力极限状态荷载组合承载能力极限状态下，由可变荷载效应控制的基本组合设计值S，用下式表示：式中：G永久荷载分项系数，按现行建筑结构荷载规范GB50009的规定取值。Q1第i个可变荷载分项系数，按现行建筑结构荷载规范GB50009的规定取值。QnkQnkQQkQQGkGSSSSS.221169 对由永久荷载效应控制的基本组合，也可采用简化规则，荷载效应基本组合的设计值S按下式确定：S=1.35SkR式中：R结构构件抗力的设计值，按有关建筑结构设计规范的规定确定；SK荷载效应的标准组合值。70练习题 1 1、地基基础设计分哪几个等级、地基基础设计分哪几个等级?2、大面积的多层地下建筑物（如：地下车库、商场）地基基础哪个等级大面积的多层地下建筑物（如：地下车库、商场）地基基础哪个等级设计？设计？3 3、哪些建筑物可不作变形验算？、哪些建筑物可不作变形验算？4、计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应有什么规定？计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应有什么规定？5 5、荷载效应的标准组合值、荷载效应的标准组合值S SK K与荷载效应的准永久组合值与荷载效应的准永久组合值S SK K有什么不同？有什么不同？6 6、荷载效应基本组合的设计值、荷载效应基本组合的设计值S S与结构构件抗力的设计值与结构构件抗力的设计值R R应满足的关系应满足的关系是什么？是什么？
