地基基础设计的基本原理ppt课件.ppt

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1、第2章 浅基础,2-1 概述 2-2 浅基础的类型 2-3 基础埋置深度的选择 2-4 浅基础的地基承载力 2-5 基础底面尺寸的确定 2-6 扩展基础设计 2-8 减轻不均匀沉降危害的措施,2-1 概 述,天然地基上的浅基础（本章讨论）人工地基上的浅基础,2.1.1 浅基础设计内容2.1.2 浅基础设计方法2.1.3 地基基础设计原则,1. 地基的类型,2. 基础的类型,2.1.1 浅基础设计内容主要内容：,1.选择基础方案（确定材料、类型，进行基础平面布置）；2.确定地基持力层和基础埋置深度；,3.确定地基承载力；4.确定基础的底面尺寸，必要时进行地基变形与稳定性验算；,5.进行基础结构设

2、计（内力分析、截面计算、构造要求）；6.绘制基础施工图，提出施工说明。,2.1.2 浅基础设计方法常规设计法（简化计算法）、相互作用设计法。,常规设计法要点：,特点：满足静力平衡条件；不满足变形协调条件。,结论：地基越软弱或越不均匀，按常规设计法计算的结果与实际情况的差别就可能越大。,合理的设计方法：考虑地基、基础与上部结构的相互作用（分析难度较大）。,常规设计法适用条件：1.地基沉降较小或较均匀；2.基础刚度较大。,2.1.3 地基基础设计原则,5)地基内有厚度较大或厚薄不匀的填土，其自重固结未完成时。,即应验算地基变形。,标准值,设计值,按结构型式分：扩展基础、联合基础、柱下条形基础、柱下

3、交叉条形基础、筏形基础、箱形基础、壳体基础等。,2.2.1 扩展基础,作用：把墙或柱的荷载侧向扩展到土中，使之满足地基承载力和变形的要求。,2.2 浅基础类型,按材料分：无筋基础（刚性基础）、钢筋混凝土基础。,1. 无筋扩展基础指由砖、毛石、砼、毛石砼、灰土、三合土等材料组成的无需配置钢筋的墙下条形基础或柱下独立基础。俗称“刚性基础”。适用于多层民用建筑和轻型厂房。,砖：强度等级不低于MU10。砂浆：不低于M5。在地下水位以下或当地基土潮湿时，应采用水泥砂浆砌筑。适用于6层及6层以下的民用建筑和砖墙承重的厂房。,(1)砖基础,垫层作用（素砼，100厚，C10）：保护坑底土体不被人为扰动和雨水浸

4、泡；改善基础的施工条件。,(2)毛石基础毛石是指未经加工凿平的石料。应采用未风化的硬质岩石，禁用风化毛石。,(3)灰土基础石灰和土料按体积比3:7或2:8拌和均匀，在基槽内分层夯实（每层虚铺220250mm,夯实至150mm）。,灰土基础宜在比较干燥的土层中使用。在我国华北和西北地区，广泛用于5层和5层以下的民用房屋。,(4)三合土基础由石灰、砂、骨料（矿渣、碎砖、碎石）加水混合而成。体积比1:2:4或1:3:6。用于4层和4层以下的民用房屋。,四合土基础（南方个别地区用）：水泥：石灰：砂：骨料1:1:5:10或1:1:6:12,(5)砼基础C15。抗压强度、耐久性、抗冻性较好。,毛石砼基础：

5、 在砼基础中埋入体积占25%30%的毛石，石块尺寸不宜超过300mm。 可节省水泥用量，减少水化热。,2. 钢筋砼扩展基础（简称扩展基础）特点：抗弯、抗剪性能较好，基础高度较小。,(1)墙下钢筋砼条形基础,(2)柱下钢筋砼独立基础,图2-4 柱下钢筋混凝土独立基础(a)阶梯形基础；(b)锥形基础；(c)杯口基础,2.2.2 联合基础,2.2.3 柱下条形基础,特点：整体抗弯刚度较大，因而具有调整不均匀沉降的能力；基底压力较均匀；造价高于扩展基础。,常用作软弱地基或不均匀地基上框架或排架结构的基础。,2.2.4 柱下交叉条形基础,2.2.5 筏形基础,特点：,底面积大，故可减小基底压力；可提高地

6、基承载力（尤其在有地下室时）；能增强基础的整体性，调整不均匀沉降。其他功能：见教材。,注意：当地基显著软硬不均时，要慎用。,(1)墙下筏形基础 为一块厚度约200300mm的钢筋砼平板。 主要在华东地区采用，浅埋或不埋。 适用于具有硬壳持力层、比较均匀的软弱地基上六层及六层以下承重横墙较密的民用建筑。,硬土软土,(2)柱下筏形基础,2.2.6 箱形基础,特点：,刚度极大；抗震性能好；有补偿效应。地下室用途受限制；工期长；造价高；施工技术复杂。,柱下条形基础、柱下交叉条形基础、筏形基础、箱形基础又统称为连续基础。,2.2.7 壳体基础,其他基础：折板基础等。,2-3 基础埋置深度的选择,基础的埋

7、置深度是指基础的底面至室外设计地面的距离。确定基础埋深时，除了要考虑持力层的情况外，还应考虑使用功能、地下室、地下设施、基础形式、荷载、地质水文条件、相邻建筑物以及冻胀、冲刷等因素。,基础埋深的确定原则是： 在保证安全可靠的前提下尽量浅埋。但基础埋深不得小于0.5m，基础顶面距地面的距离宜大于0.1m。 同一建筑物下面各部分的基础埋深可以不一致。,2.3.1 与建筑物有关的条件,1) 建筑物在使用功能和用途方面的要求；,2) 高层建筑；,3) 承受上拔力的基础； 4) 高耸结构；,5) 冷库等。,2.3.2 工程地质条件,持力层 下卧层 软弱下卧层,对于中小型建筑物：良好土层坚硬、硬塑、可塑状

8、态的粘性土层；密实或中密状态的砂土层和碎石土层；其他中低压塑性土层。软弱土层软塑、流塑状态的粘性土层；松散状态的砂土层；未经处理的填土；其他高压缩性土层。,(1),良好土层,埋深由其他条件和最小埋深确定。浅埋，一般取d=0.51.5m。,(2),软弱土层,12层：按情况(1)处理35层：可采用连续基础方案、或人工地基方案。6层以上：桩基方案。,(3),软弱土层,良好土层,h,当h2m时：按情况(2)处理。,当h2m时：选良好土层为持力层。,垫层,做法一做法二,(4),23m厚的“硬壳层”,持力层顶面倾斜时：,对于中小型建筑物，宜尽量选硬壳层为持力层。采用“宽基浅埋”方案。,2.3.3 水文地质

9、条件,否则，应考虑： 流砂；流土。,对有侵蚀性的地下水，还应考虑：地下结构防渗；地下结构抗浮，例如设置抗浮锚杆。,基础应尽量埋置在地下水位以上。,2.3.4 地基冻融条件多年冻土；季节性冻土：冻胀、融陷；最小埋深规定。,2.3.5 场地环境条件,0.5m,0.1m,管道；河流冲刷线。,2.4 浅基础的地基承载力2.4.1 地基承载力概念, 地基承载力是指地基承受荷载的能力。 在保证地基稳定的条件下，使建筑物的沉降量不超过允许值 的地基承载力称为地基承载力特征值 fa。,地基承载力是一个定值，对吗？,工程中通常以两个指标来表示地基承载力，即地基的容许承载力和极限承载力。 地基规范所称的地基承载力

10、特征值相当于通常所说的地基容许承载力。,地基规范规定，浅基础的基底压力应满足下列要求：,当需要满足抗震设防要求时，应按相关规定进行检算。（见第9章）,2.4.2 地基承载力特征值的确定,1.按土的抗剪强度指标以理论公式计算； 2. 按地基载荷试验确定； 3.按规范承载力表确定； 4.按建筑经验确定。,四类方法：,1.按土的抗剪强度指标以理论公式计算(1)地基极限承载力理论公式fa=pu/K K=23常用公式：魏锡克公式、汉森公式等等。,该方法不常用，原因主要有： 1） 该方法未考虑地基变形； 2） c、的取值可靠度较低； 3）不同公式的计算结果相差较大。,(2)规范推荐的理论公式,当荷载为中心

11、荷载或偏心很小（偏心距el /30，l 为偏心方向基础边长）时： faMbb+Mdmd+Mcckp1/4 （25）,b基础底面宽度，大于6m时按6m考虑；对于砂土，小 于3m时按3m考虑。,地基沉降可能过大,长期承载力：地基承载力随建筑物荷载的增加而增大。短期承载力：,类似方法又称为 =0法。,长期承载力短期承载力（超强固结土可能例外）。,详见课本。,2. 按地基载荷试验确定（最可靠）浅层平板载荷试验、深层平板载荷试验、螺旋板载荷试验。,地基静载试验概况,平板载荷试验装置示意图,优缺点：能较好的反映天然土体的压缩性；试验工作量和 费用较大，时间较长。,fa的确定方法：,(1)当ps曲线上有比例

12、界限p1时，取fak=p1；,确定地基承载力实测值：,(2)当pu2p1时，取fak=pu/2；,(3)当不能按上述二款要求确定时，可取s/b=0.010.015所对应的荷载作为fak ，但其值不应大于最大加载量的一半。,对同一土层，应选择三个以上的试验点，当试验实测值的极差（最大值与最小值之差）不超过其平均值的30%时，取其平均值作为该土层的地基承载力特征值fak。,确定地基承载力特征值：,3.按规范承载力表确定,野外鉴别结果室内物理力学指标现场动力触探试验锤击数,fak,注意：埋深d的取法，见教材。,与土力学中介绍的理论公式具有相同的形式，但两者含义不同。 还需要注意下列两点： 1）公式中

13、已经包含了基础宽度和埋深的影响； 2）公式中的b是指基础的短边。,4.按建筑经验确定,基槽检验和地基的局部处理： 在基槽挖至接近槽底时，应由设计、施工和勘察人员对槽底土层进行检查，即所谓“验槽”。 对没有地基勘察资料的轻型建筑物，地基浅层情况只能凭验槽了解；有地基勘察报告的工程，主要是核实勘察资料是否符合实际。 通过验槽，可以判断持力层的承载力、地基的均匀程度是否满足设计要求，以防止产生过量的不均匀沉降。 验槽以细致的观察为主，辅以轻便简易的勘探方法，如轻便触探和夯击听音等。,通过观察验槽和钎探后，如不满足要求，应根据具体情况更改设计或进行地基处理。对于槽底的局部人工填土和墓坑、松土坑、废井，

14、一般宜挖除并用碎石、砂、灰土等分层回填夯实。对于局部松软土，一般应挖除至原土。 当上述挖、填方法由于施工困难等缘故而不宜采用时，可考虑采用钢筋混凝土梁板基础，以跨越局部松软土，或采用增大基础埋深、扩大基础面积、布置联合基础、加设挤密桩或局部设置桩基等方法加以解决。 当柱基或部分基槽下方存在过于坚硬的旧基础、树根和岩石等障碍物时，均应尽可能挖除，以防建筑物产生不均匀沉降或开裂。,2.4.3 地基变形验算,建筑物的地基变形计算值应不大于地基变形允许值 ，即要求满足下列条件： （215）,回顾,地基变形按其特征可分为四种：沉降量独立基础中心点的沉降值或整幢建筑物基础的平均 沉降值；沉降差相邻两个柱基

15、的沉降量之差；,倾斜基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；局部倾斜砌体承重结构沿纵向610m内基础两点的沉降差与其距离的比值。,不同结构类型需验算的地基变形：砌体承重结构：由局部倾斜控制；框架结构和单层排架结构：由沉降差控制；高耸结构和高层建筑：由建筑物的整体倾斜（特别是横向整 体倾斜）控制，必要时应控制平均沉降量。,沉降观测,在必要情况下，需要分别预估建筑物在施工期间和使用期间的地基变形值，以便预留建筑物有关部分之间的净空，考虑连接方法和施工顺序。此时，一般多层建筑物在施工期间完成的沉降量，对于砂土可认为其最终沉降量已完成80%以上，对于其他低压缩性土可认为已完成最终沉降量的50%80%

16、，对于中压缩性土可认为已完成20%50%，对于高压缩性土可认为已完成5%20% 。,如果地基变形计算值大于地基变形允许值，一般可以先考虑适当调整基础底面尺寸（如增大基底面积或调整基底形心位置）或埋深，如仍未满足要求，再考虑是否可从建筑、结构、施工诸方面采取有效措施以防止不均匀沉降对建筑物的损害，或改用其他地基基础设计方案。,室内外平均埋深,从已固结完毕的老天然地面算起,注意以下三式中d的区别：,2.5 基础底面尺寸的确定,2.5.1 按地基持力层承载力计算基底尺寸1.轴心荷载作用,要求：pk fa,柱下独立基础：,墙下条形基础：,b、l 宜为100mm的整数倍。,某粘性土重度m为18.2kN/

17、m3 ，孔隙比e=0.7，液性指数IL=0.75，地基承载力特征值fak为220kPa。现修建一外柱基础，作用在基础顶面的轴心荷载Fk830kN，基础埋深（自室外地面起算）为1.0m，室内地面高出室外地面0.3m，试确定方形基础底面宽度。,【解】 先进行地基承载力深度修正。自室外地面起算的基础埋深d=1.0m ,查表25，得d=1.6，由式（214）得修正后的地基承载力特征值为：,例题22,fa= fak +dm (d -0.5) =220 +1.618.2(1.0-0.5)=235 kPa,取b=2m。因b3m，不必进行承载力宽度修正。,计算基础及其上土的重力Gk时的基础埋深为：d=(1.0

18、+1.3)/2=1.15m。由于埋深范围内没有地下水，hw=0。由式（219）得基础底面宽度为：,2.偏心荷载作用要求：,k fapkmax 1.2 fa （2-21）e l/6（或pkmin0） （2-24）,其中,试算法步骤：,（1）进行深度修正，初步确定修正后的地基承载力特征值fa。,（2）根据荷载偏心情况，将按轴心荷载作用计算得到的基底面积增大10%40%，即取,（3）选取基底长边l与短边b的比值n（一般取n2），于是有,（4）考虑是否应对地基承载力进行宽度修正。如需要，在承 载力修正后，重复上述2、3两个步骤，使所取宽度前后 一致。,（5）计算偏心距e和基底最大压力pkmax，并验算

19、是否满足式 （221）和（224）的要求。,（6）若b、l 取值不适当（太大或太小），可调整尺寸再行 验算，如此反复一二次，便可定出合适的尺寸。,同例题22，但作用在基础顶面处的荷载还有力矩200kNm和水平荷载20kN（见例图2-3），试确定矩形基础底面尺寸。,解 （1）初步确定基础底面尺寸考虑荷载偏心，将基底面积初步增大20%，由式（225）得,例题23,取基底长短边之比n=l/b=2，于是,因b=1.5m3m，故fa无需作宽度修正。,（2）验算荷载偏心距e,基底处的总竖向力：Fk+Gk= 830+201.53.01.15= 933.5 kN基底处的总力矩： Mk= 200+200.6 =

20、 212 kNm偏心距： e = Mk/ ( Fk+Gk ) =212/ 933.5 = 0.227 m l/6 = 0.5m（可以）,（3）验算基底最大压力pkmax,1.2fa = 282 kPa （不行）,（4）调整底面尺寸再验算 取b=1.6m，l=3.2m，则Fk+Gk= 830+201.63.21.15= 947.8 kN e=212/947.8=0.224m,所以基底尺寸为1.6m3.2m。,2.5.2 地基软弱下卧层承载力验算,要求： z +czfaz,标准值,仅作深度修正,矩形基础：,条形基础：,地基压力扩散角值 表2-7,注：z0.25b 时取 =0，必要时， 宜由试验确定

21、；z0.50b时值不变。,例图2-5中的柱下矩形基础底面尺寸为 5.4m2.7m，试根据图中各项资料验算持力层和软弱下卧层的承载力是否满足要求。,例题25,解 持力层承载力验算b=0，d=1.0 ,则 fa=209+1.018.0(1.8-0.5)=232.4 kPa,Fk+Gk=1800+220+202.75.41.8=2545kN Mk=950+1801.2+2200.62=13302kNm,软弱下卧层承载力验算,由Es1/Es2=7.5/2.5=3, z/b=2.5/2.70.50,查表2 -7得 =23，tan = 0.424。,cz = 18.01.8+(18.7-10)2.5 =5

22、4.2 kPa,faz = 75+1.012.6(4.3-0.5)=122.9 kPa, cz + z =54.2+57.2 =111.4 kPa faz （可以）,2.5.3 按允许沉降差调整基础底面尺寸（看）,(1)基底尺寸对沉降的影响,s=(1-2)bp0/E0 (2-31),a. 对比按pk=fa原则设计的两个基础（基底压力相同）,因为、p0、E0为常量，所有s b ,故基础底面积越大，沉降越大。,b.对同一基础而言（F常量）,0F/A s (1-2)F/lE0 (2-32)故加大基础底面积（l 增大）或长宽比n（减小）可以减少沉降量。,(2)减少沉降量的措施,a.加大底面积A(A加大

23、10%，沉降约减少4.6%)；b.增大长宽比n(当n从1增大到3时，沉降约减少6%)。,2.5.4 地基稳定性验算 对于经常承受水平荷载作用的高层建筑 、高耸结构，以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物，应对地基进行稳定性验算。,1.2 (2-42),当基础底面边长不大于3m时，基础的位置应满足下列条件：,（2-1）,条形基础,（2-2）,矩形基础,图2-6,不满足上述条件时，应采用圆弧滑面法进行稳定性检算。,2.6 扩展基础设计,2.6.1 无筋扩展基础设计,要求：,表2-9 无筋扩展基础台阶宽高比的允许值,砖基础俗称大放脚，其各部分的尺寸应符合砖的模数。砌筑方式有两皮一收和二一间隔收（

24、又称两皮一收与一皮一收相间）两种（图2-23）。两皮一收是每砌两皮砖，即120mm，收进1/4砖长，即60mm；二一间隔收是从底层开始，先砌两皮砖，收进1/4砖长，再砌一皮砖，收进1/4砖长，如此反复。,毛石基础的每阶伸出宽度不宜大于200mm，每阶高度通常取400600mm，并由两层毛石错缝砌成。,混凝土基础每阶高度不应小于200mm，毛石混凝土基础每阶高度不应小于300mm。,灰土基础施工时每层虚铺灰土220250mm，夯实至150mm，称为“一步灰土”。根据需要可设计成二步灰土或三步灰土，即厚度为300mm或450mm，三合土基础厚度不应小于300mm。,无筋扩展基础也可由两种材料叠合组

25、成，例如，上层用砖砌体，下层用混凝土。,例某承重墙厚240mm，作用于地面标高处的轴心荷载标准值Fk=180kN/m，基础埋深d=1m，地基承载力特征值fa=220kPa，要求：(1) 确定墙下条形基础的底面宽度；(2)按砖基础设计，并分别按两皮一收和二一间隔收（两皮 一收与一皮一收相间）砌法画出砖基础剖面示意图；(3)按毛石基础设计，并画出剖面示意图；(4)按混凝土基础设计，并画出剖面示意图。,解(1)基础宽度,(2)按砖基础设计为符合砖的模数，取基底宽度b=0.96m，则砖基础所需的台阶数为：,(3)按毛石基础设计 基底宽度取0.9m，基础分二阶砌筑，每阶高度为400mm，每阶伸出宽度均小

26、于200mm 。,(4)按混凝土基础设计 混凝土强度等级采用C15，基底宽度取0.9m，基础分二阶，第一阶高度250mm，伸出宽度180mm，台阶宽度比为180:250=1:1.39；第二阶高度200mm，伸出宽度150mm，台阶宽高比为150:200=1:1.33。由p=fa=220kPa查表得台阶宽高比的允许值为1:1.25，符合要求。,2.6.2 墙下钢筋砼条形基础设计,仅由基础顶面的荷载所产生的地基反力，称为地基净反力，并以pj表示。,对条形基础：pj=F/b,对矩形基础：pj=F/bl F为设计值,1.构造要求 梯形截面基础（图2-22）的边缘高度，一般不小于200mm；基础高度小于

27、等于250mm时，可做成等厚度板。,底板受力钢筋的最小直径不宜小于10mm，间距不宜大于200mm和小于100mm。当有垫层时，混凝土的保护层净厚度不应小于40mm，无垫层时不应小于70mm。纵向分布筋直径不小于8mm ，间距不大于300mm，每延米分布钢筋的面积应不小于受力钢筋面积的1/10.,基础下的垫层厚度一般为100mm，(见下图）每边伸出基础50100mm，垫层混凝土强度等级应为C10。,墙下钢筋混凝土扩展基础的构造,返回,混凝土强度等级不应低于C20。,当基础宽度大于或等于2.5m时，底板受力钢筋的长度可取基础宽度的0.9倍，并交错布置。,(6)当地基软弱时，为了减少不均匀沉降的影

28、响，基础截面可采用带肋的板，肋的纵向钢筋按经验确定。,(7)基础底板在T形及十字形交接处，底板横向受力钢筋仅沿一个主要受力方向通长布置，另一方向的横向受力钢筋可布置到主要受力方向底板宽度1/4处（图2-21a）。在拐角处底板横向受力钢筋应沿两个方向布置（图2-21b）。,2.轴心荷载作用(1)基础高度计算截面位置：,b1基础悬臂部分计算截面的挑出 长度，如图2-22：当墙体材料为混凝土时，b1为基础边缘至墙脚的距离；当为砖墙且放脚不大于1/4砖长时，b1为基础边缘至墙脚距离加上0.06m。,基础内不配箍筋和弯起筋，故基础高度由混凝土的受剪承载力确定： V0.7 f t h0 （2-45） 式中

29、V为剪力设计值：V= pj b1 （2-46）于是,基础底板配筋悬臂根部的最大弯矩设计值M为：基础每米长的受力钢筋截面面积：式中As钢筋面积； fy钢筋抗拉强度设计值；h0基础有效高度，0.9h0为截面内力臂的近似值。,3.偏心荷载作用（自学）,【例2-7】某砖墙厚240mm，相当于荷载效应标准组合及基本组合时作用在基础顶面的轴心荷载分别为144KN/m和190KN/m，基础埋深为0.5m，地基承载力特征值为fak=106KPa，拟按钢筋混凝土条形基础设计该基础。,链接,2.6.3 柱下钢筋混凝土独立基础设计,1.构造要求,阶梯形基础每阶高度一般为300500mm ，当基础高度大于等于600m

30、m而小于900mm时，阶梯形基础分二级；当基础高度大于等于900mm时，则分三级。当采用锥形基础时，其边缘高度不宜小于200mm，顶部每边应沿柱边放出50mm 。,柱下钢筋混凝土基础的受力筋应双向配置。现浇柱的纵向钢筋可通过插筋锚入基础中。插筋的数量、直径以及钢筋种类应与柱内纵向钢筋相同。插入基础的钢筋，上下至少应有两道箍筋固定。插筋与柱的纵向受力钢筋的连接方法，应按现行的混凝土结构设计规范规定执行。插筋的下端宜做成直钩放在基础底板钢筋网上。,基础冲切破坏简图,2.轴心荷载作用(1)基础高度,基础高度由混凝土受冲切承载力确定。设计时一般先按经验假定基础高度，得出h0，再代入式（2-55）进行验

31、算 。Fl 0.7hp f t bm h0 （2-55）,b hp受冲切承载力截面高度影响系数，当基础高度h不大于800mm时，bhp取1.0；当h大于等于2000mm时，bhp取0.9，其间按线性内插法取用 。,当冲切破坏锥体的底边落在基础底面之内，即bbc+2h0时 ，要求：,当bbc+2h0时 ，要求：,对于阶梯形基础，例如分成二级的阶梯形，除了对柱边进行冲切验算外，还应对上一阶底边变阶处进行下阶的冲切验算。验算方法与上面柱边冲切验算相同，只是在使用式（2-57）和（2-58）时，ac、bc分别换为上阶的长边l1和短边b1，h0换为下阶的有效高度h01便可。,当基础底面全部落在45冲切破

32、坏锥体底边以内时，则成为刚性基础，无需进行冲切验算。,(2)底板配筋,配筋计算时，将基础板看成四块固定在柱边的梯形悬臂板（图2-27）。,当基础台阶宽高比tana2.5时，底板弯矩设计值可按下述方法计算。,3.偏心荷载作用,如果只在矩形基础长边方向产生偏心，则当荷载偏心距e l/6时，基底净反力设计值的最大和最小值为：,或,e0为净偏心距， e0 =M/F,返回,(1)基础高度 可按式（2-57）或（2-58）计算，但应以pjmax代替式中的pj 。(2)底板配筋 仍可按式（2-60）和（2-62）计算钢筋面积，但式（2-60）中的M应按下式计算： 式中pj为-截面的净反力设计值，按下式计算：

33、,链接,【例2-8】设计例图2-8所示的柱下独立基础。已知相应于荷载效应基本组合时的柱荷载F=700KN，M=87.8KNm，柱截面尺寸为300mm400mm，基础底面尺寸为1.6m2.4m。【解】采用C20混凝土，HPB235级钢筋，查表得ft=1.10N/mm2，fy=210N/mm2。垫层采用C10混凝土。（1）计算基底净反力设计值,净偏心距：,基底最大和最小净反力设计值：,（2）基础高度 柱边截面验算 取h=600mm，h0=555mm，则,因偏心受压，按式（2-57）计算时pj取pjmax 。 该式左边：,该式右边：,基础分两级，下阶h1 =300mm，h01=255mm，取l1=1

34、.2m ，b1=0.8m。,（可以）,变阶处截面验算,冲切力：,抗冲切力：,符合要求。,（3）配筋计算： 计算基础长边方向的弯矩设计值，取-截面：,-截面： 计算过程类似-截面，AS=1150mm2 比较AS和AS，应按AS配筋，现于1.6m宽度范围内配11 12，AS=1244mm2。 计算基础短边方向的弯矩，代入式（2-61），具体过程详见课本。,2.8 减轻不均匀沉降危害的措施,概念：均匀沉降对结构本身无危害； 不均匀沉降危害大。,如何防止或减轻不均匀沉降造成的损害，是设计中必须认真考虑的问题。,解决这一问题的途径有二：一是设法增强上部结构对不均匀沉降的适应能力；二是设法减少不均匀沉降或

35、总沉降量。,具体的措施不外有：采用柱下条形基础、筏基和箱基等，以减少地基的不均 匀沉降；采用桩基或其他深基础，以减少总沉降量（不均匀沉降相 应减少）；对地基某一深度范围或局部进行人工处理；从地基、基础、上部结构相互作用的观点出发，在建筑、 结构和施工方面采取本节介绍的某些措施，以增强上部 结构对不均匀沉降的适应能力。,2.8.1 建筑措施1.建筑物的体型应力求简单,体型简单：,平面立面,体型复杂：,2 .控制建筑物的长高比及合理布置墙体,建筑物在平面上的长度和从基础底面起算的高度之比，称为建筑物的长高比。,当预估的最大沉降量超过120mm时，对三层和三层以上的房屋，长高比不宜大于2.5；对于平

36、面简单，内、外墙贯通，横墙间隔较小的房屋，长高比的控制可适当放宽，但一般不大于3.0。,合理布置纵、横墙，是增强砌体承重结构房屋整体刚度的重要措施之一。因此，当地基不良时，应尽量使内、外纵墙不转折或少转折，内横墙间距不宜过大，且与纵墙之间的连接应牢靠，必要时还应增强基础的刚度和强度。,3.设置沉降缝,为了使各沉降单元的沉降均匀，宜在建筑物的下列部位设置沉降缝：建筑物平面的转折处；建筑物高度或荷载有很大差别处；长高比不合要求的砌体承重结构以及钢筋混凝土框架结 构的适当部位；地基土的压缩性有显著变化处；建筑结构或基础类型不同处；分期建造房屋的交界处；拟设置伸缩缝处（沉降缝可兼作伸缩缝）。,有防渗要

37、求的地下室一般不宜设置沉降缝。因此，对于具有地下室和裙房的高层建筑，为减少高层部分与裙房间的不均匀沉降，常在施工时采用后浇带将两者断开，待两者间的后期沉降差能满足设计要求时再连接成整体。,4.邻近建筑物基础间应有一定的净距,浙江永嘉县两栋居民楼由于相距甚近，造成相互倾斜各达3839cm，后侧楼顶已相接触。,这种相邻影响主要表现为： 同期建造的两相邻建筑物之间会彼此影响，特别是当两建筑物轻（低）重（高）差别较大时，轻者受重者的影响较大； 原有建筑物受邻近新建重型或高层建筑物的影响。,决定基础间净距的主要指标是受影响建筑（被影响者）的刚度（用长高比来衡量）和影响建筑（产生影响者）的预估平均沉降量（

38、见表2-11）。,5 .调整某些设计标高 沉降改变了建筑物原有的标高，严重时将影响建筑物的使用功能，这时可采取下列措施进行调整：根据预估的沉降量，适当提高室内地坪或地下设施的 标高；建筑物各部分（或设备之间）有联系时，可将沉降较 大者的标高适当提高；在建筑物与设备之间，应留有足够的净空；有管道穿过建筑物时，应预留足够尺寸的孔洞，或采 用柔性管道接头等。,2.8.2 结构措施,1 .减轻建筑物的自重,减少墙体的重量。如采用空心砌块、多孔砖或其他轻质 墙。选用轻型结构。如采用预应力混凝土结构、轻钢结构及 各种轻型空间结构。减少基础及其上回填土的重量。可以选用覆土少、自重轻 的基础形式，如壳体基础、

39、空心基础等。如室内地坪较 高，可以采用架空地板代替室内厚填土。,2 .设置圈梁,圈梁的作用在于提高砌体结构抵抗弯曲的能力。,当建筑物产生碟形沉降时，墙体产生正向挠曲，下层的圈梁将起作用；反之，墙体产生反向挠曲时，上层的圈梁则起作用。由于不容易正确估计墙体的挠曲方向，故通常在房屋的上、下方都设置圈梁。,圈梁的布置，多层房屋宜在基础面附近和顶层门窗顶处各设置一道，其他各层可隔层设置（必要时也可层层设置），位置在窗顶或楼板下面。对于单层工业厂房及仓库，可结合基础梁、连梁、过梁等酌情设置。,3 .设置基础梁（地梁）,在广东，地梁特指框架结构中的基础梁。,地梁的作用：(1)承墙；(2)调整不均匀沉降。,

40、基础梁的设置常带有一定的经验性（仅起承墙作用时例外），其底面一般置于基础表面（或略高些），过高则作用下降，过低则施工不便。基础梁的截面高度可取柱距的1/141/8，上下均匀通长配筋，每侧配筋率为0.4%1.0%。,4 .减小或调整基底附加压力,设置地下室（或半地下室）。 其作用之一是以挖除的土重去抵消（补偿）一部分甚至全部的建筑物重量，从而达到减小基底附加压力和沉降的目的，这一概念在3.8.3节中还将作进一步的阐明。地下室（或半地下室）还可只设置于建筑物荷载特别大的部位，通过这种方法可以使建筑物各部分的沉降趋于均匀。,调整基底尺寸,5. 采用对不均匀沉降欠敏感的结构型式,排架、三铰拱（架）等铰

41、接结构。,油罐、水池等的基础底板常采用柔性底板，以便更好地顺从、适应不均匀沉降。,2.8.3 施工措施,1 .遵照先重（高）后轻（低）的施工程序 ；,2 .注意堆载、沉桩和降水等对邻近建筑物的影响 ；,3 .注意保护坑底土体 。 在淤泥及淤泥质土地基上开挖基坑时，要注意尽可能不扰动土的原状结构。,刚性基础可按下列步骤进行结构设计： 1）选择基础的材料和立面形式； 2）选择地基持力层并决定基础的埋置深度； 3）计算基础底面积并决定其尺寸（循环试算）； 4）必要时计算地基基础的稳定性和沉降； 5）检算基础的刚性角或台阶的宽高比； 6）决定基础的细部尺寸并绘制结构图。,复习与巩固1. 刚性基础的结构

42、设计,某承重砖墙厚370mm，传至基础正负零标高处的轴向压力为Fk=200kN/m，已知地基为均匀的粉质粘土，天然重度为 =17.5kN/m3，孔隙比及液性指数均为0.75，由静载试验确定的地基承载力特征值为： fak=150kPa，试完成该基础的结构设计。 解：根据已知条件按前述步骤进行设计。 1）选择C15素混凝土为基础的材料，立面形式待定； 2）地基单一，地基持力层为粉质粘土，初步决定基础的埋置深度为1.5m；,刚性基础设计练习题目（待定,3）计算基础底面积并决定其尺寸 考虑对fak作深度修正后代替fa使用。由题给条件查表2-3，得深度修正系数d=1.6，由公式（2-15）算得：,取b=

43、1.4m 3m，故不需作宽度修正，也不需要试算。,由于是条形基础，故由公式（2-18）得到：,4）因为是建筑基础，地基条件尚可，在不考虑水平荷载的条件下不必计算地基基础的稳定性，（沉降是否计算要看其它条件）； 5）检算基础的刚性角或台阶的宽高比 初步选定基础高度为0.4m，基础上的砖墙需要做大放脚，考虑大放脚设置3层，每层高120mm（两皮砖厚），每边挑出60mm，则基础每边挑出的宽度为：,基础高度为0.4m，挑出的宽度为0.335m，故实际的宽高比为： 0.335/0.4=0.84，基底压力为：,根据上述条件，由表2-1查得基础的容许宽高比1:1，所以基础的厚度满足要求。 6）决定基础的细部尺寸并绘制结构图 基础厚度400mm，介于300mm和500mm之间，故不需做成台阶形，为简化施工，将基础的立面形式设计为矩形。另外，基础加上大放脚的总高度为0.76m，基础顶面不会露出地面。由此绘出基础的结构图如下：,图中尺寸以mm计,