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1、1,基础工程设计,电子信箱：,王钢城,2,建筑基础设计,Calculation and Design of Building Foundation,3,绪论第一部分 浅基础设计1.1 概 述1.2 地基基础与上部结构共同作用概念1.3 浅基础分类1.4 基础埋深的选择1.5 地基计算1.6 基础底面尺寸设计1.7 无筋扩展基础设计1.8 扩展基础1.9 二柱联合基础1.10 减轻建筑物不均匀 沉降危害的措施1.11 地基计算模型1.12 文克勒地基上梁的计算1.13 柱下条形基础,4,1.14 筏形基础1.15 箱形基础1.16 补偿性基础概要1.17 动力基础设计第二部分 桩基础及其它深基础
2、2.1 概 述2.2 桩及桩基础分类2.3 桩、土体系的荷载作用机理2.4 单桩竖向承载力2.5 群桩竖向承载力2.6 桩基承载力与沉降验算2.7 桩的水平承载力与位移2.8 桩基础设计,5,绪 论,一、建筑地基基础的概念二、地基基础设计的基本要求三 地基基础设计的基本内容与程序四、地基基础在建筑工程中的重要性五、课程的特点与任务,6,基础工程：是建筑工程的一个部分工程，是研究 建筑基础设计和基础施工的学科。基础工程的重要性，表现在以下几个方面：1、它是建筑工程的重要部分；2、在投资上可占建筑投资的四分之一到三分之一；3、在工期上可占全部工期的四分之一，甚至更多。4、它是埋设于地下的隐蔽工程，
3、对设计、施工质量要求高，应一次做位。基础工程的工作内容：基础设计和基础施工。,7,一、建筑地基基础的概念,地基与基础是建筑工程中两个不同而又联系 密切的概念。任何建筑物都是支承在地层上，受建筑物荷载作用影响的那一部分地层称为地基。建筑物向地基传递荷载的下部结构称为基础。建筑物基础通常要埋入地下一定的深度，使之支承在较好的地层上，这一深度称基底埋深（d）。,返回,8,持力层,下卧层,基础,地基附加应力,地基,上部结构荷载,地面,受力层,Z,d 埋深,自重应力,C,9,分担绝大部分建筑荷载的地层称受力层；基础底面下的土层称为持力层;在地基范围内持力层以下的土层称为下卧层;强度低于持力层的下卧层称为
4、软弱下卧层。,10,持力层,下卧层,基础,地基附加应力,地基,上部结构荷载,地面,受力层,Z,d 埋深,自重应力,C,11,建筑物荷载通过基础传给地基，使地基产生应力并由此变形。为保证建筑物的安全使用，地基基础设计应满足下列基本要求：地基应有足够的强度。在建筑物荷载作用下，地基土不会失稳破坏；地基不能产生过大的变形而影响建筑物的安全与正常使用。基础结构本身应有足够的强度和刚度，在地基反力作用下基础不会破坏，并具有调整不均匀沉降的能力。,二、地基基础设计的基本要求,返回,12,地基基础类型,天然地基：若地基内部是良好的土层或上部有较厚的良好的土层时，一般将基础直接做在天然土层上。人工地基：换垫地
5、基、复合地基天然地基上的浅基础：做在天然地基上、埋深小于5m的一般基础(柱基或墙基)以及埋深虽超过5m，但小于基础宽度的大尺寸的基础(如箱形基础)。天然地基中的深基础、桩基础,13,地基基础的设计，要综合考虑地基基础和上部结构三者的相互关系，通过方案比较，以便选择一个安全可靠、经济合理、技术可行和施工简便的地基基础方案。,软土,14,地基基础方案的选择,地基基础方案的选择要从两个方面着手：1、建筑工程的上部结构条件与要求；2、建筑场地工程地质条件。可供考虑选择的方案有四类：1、天然地基上的浅基础2、桩基础3、深基础 人工地基上的浅基础 4、地基处理的 复合桩地基 人工地基上的深基础,15,浅基
6、础,16,浅基础,17,浅基础施工,18,浅基础施工,19,桩基,20,旋挖钻机,21,旋挖灌注桩机与施工,22,振动沉管灌注桩机与施工,23,预制桩-柴油打桩机,24,静压预制桩基础施工,25,静压预制桩基础施工,26,静压预制桩基础施工,27,长镙旋钻孔灌注桩施工,28,深基坑与箱、筏基础,29,深层搅拌钻机,30,复合地基处理之一深层搅拌桩施工,31,深层搅拌桩复合地基处理,32,水泥、土桩柱体复合地基,33,水泥、土桩柱体复合地基,34,地基处理之一强夯施工,35,地基基础方案的选择顺序：1、天然地基上的浅基础（首选方案）；2、人工地基上的浅基础（次选方案）。如换填法；3、桩基础：地基
7、上软下硬，施工快速可靠；4、复合桩地基：5、深基础：6、复合基础：如桩箱结合,36,地基基础方案的选择顺序：1、天然地基上的浅基础（首选方案）；2、人工地基上的浅基础（次选方案）。如换填法；3、桩基础：地基上软下硬，施工快速可靠；4、复合桩地基：5、深基础：6、复合基础：如桩箱结合,37,三、地基基础设计的基本内容与程序,1、了解建筑工程条件与特点和建筑场地工程地质条件2、进行基础类型选择3、进行地基计算（设计），即针对基础埋深、尺寸、地基沉降与稳定等问题。4、考虑地基处理方案5、进行基础设计6、基坑问题：开挖、边坡支护、基坑降水和环境保护7、基础施工本讲重点：为2，3，5.,返回,38,地基
8、与基础是整个建筑工程中的一个重要组成部分，它的质量好坏关系到建筑物的安全、经济和正常使用。地基基础属于隐蔽工程，一旦发生事故，难以处理。国内外地基基础工程事故的实例如下，我们应引以为戒，慎重对待基础工程。,四、地基基础在建筑工程中的重要性,返回,39,结构：呈矩形，南北向长59.44m，东西向宽23.47m，高31.00m，容积36368m3。谷仓为圆筒仓，每排13个圆仓，5排共计65个圆筒仓。谷仓基础为钢筋混凝土筏板基础，厚度61cm，埋深3.66m。事故：1911年动工，1913年完工，空仓自重20000T，相当于装满谷物后满载总重量的42.5%。1913年9月装谷物，10月17日当谷仓已
9、装了31822 m3谷物时，发现1小时内竖向沉降达30.5cm，结构物向西倾斜，并在24小时内谷仓倾斜，倾斜度离垂线达2653，谷仓西端下沉7.32m，东端上抬1.52m。处理：1952年经勘察试验与计算，谷仓地基实际承载力为193.8-176.6kPa，远小于谷仓破坏时发生的压力329.4kPa，因此，谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动。事后在下面做了70多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用388个50T千斤顶以及支撑系统，才把仓体逐渐纠正过来，但整个仓体的位置比原来降低了米。,加拿大特朗斯康谷仓是一个地基失稳的典型实例。,40,加拿大特朗斯康谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动,41,比萨斜塔是一座
10、8层圆柱形的建筑，全部用白色大理石砌成，塔高55米，重达1.42万吨。地基持力层为粉砂，其下为粉土和粘土层。于1173年动工兴建，建造中因塔身南倾而停工，以后时停时建，直至1350年才完工。此后塔身继续倾斜，至今南侧下沉近3m，北侧下沉1m多，南北两端沉降差达1.8m，塔顶离中心线已达斜度5.2m，倾斜5.5，成为危险建筑物。尽管从19世纪开始，意大利政府对斜塔采取了一系列的挽救措施，曾花费近千万美元，加固塔身，采取纠偏和地基加固措施，但效果并不明显。,著名的意大利比萨斜塔就是一个因地基不均匀沉降过大而导致塔身严重倾斜的典型例子。,据2005年央视报道：其地基加固处理完工，可保证三百年稳定,4
11、2,比萨斜塔与中国斜塔,43,（上海）宋代的护珠塔，这座塔不知何时开始不断倾斜，如今它的倾斜程度已经超过著名的比萨斜塔,44,我国苏州名胜虎丘塔，七层砖砌结构，高47.5m，底层直径13.7m，但目前该塔倾斜严重，塔尖偏离轴中心线达2.31m。经勘探发现，该塔建于倾斜的基岩上，覆盖土层一边厚3.8m，另一边厚5.8m，因为不均匀沉降产生塔身倾斜。,45,46,47,48,菲律宾震害1990,49,菲律宾震害1990,50,台湾宜兰震害1995洪如江摄,51,台湾宜兰震害1995洪如江摄,52,国内外建筑工程事故统计,53,基础分析已从过去的单独计算发展到考虑地基、基础与上部结构共同作用的整体分
12、析。新技术新方法：无论在设计理论上，还是在施工技术上，都有了新的发展，出现了如补偿式基础、桩-筏基础、桩-箱基础、巨型钢筋混凝土浮运沉井等基础形式；地基处理技术方面，如强夯法、砂井预压法、真空预压法、振冲法、旋喷法、深层搅拌法、树根桩、压力注浆法都是近几十年来创造和完善的方法。,近几十年来研究情况,54,现代建筑工程高、深、大、新,55,高层建筑美国,超过160m的高层建筑有100多幢，具有代表性的高层建筑：帝国大厦 102层、高381m（1931年）世界贸易中心 110层、高411m（1973年）西尔斯大厦 109层、高443m（1974年）,56,高层建筑中国,目前有高层建筑7000多幢、
13、1.3亿m2，超过150m的已达100幢 上海100m以上的高层建筑已有2400多幢具有代表性的高层建筑：深圳地王大厦 81层、高384m（1996年)广州中天广场 80层、高322m（1997年）上海金茂大厦 88层、高421m（1998年）,57,58,深基础工程多层地下室（我国工程）,59,深基础工程多层地下室（我国工程）,60,深基础工程多层地下室（国外工程）,61,大型水利枢纽工程,62,大型水利枢纽工程,63,据俄罗斯莫斯科时报2007.04.19日报道，俄罗斯政府18日曝光了的一项雄心勃勃的工程：在白令海峡海底修建一条103公里长的“世界最长的海底隧道”，将俄罗斯西伯利亚和美国阿
14、拉斯加连接起来。据悉，这项工程由俄、美、加三国联手建设，预计需要10至15年完成。,复杂的新型工程,64,地基与基础是一门知识面较广、综合性较强的课程，它不但涉及到工程地质学、岩土力学，还涉及到建筑结构与施工技术等几个学科的知识。地基与基础还是一门有着较强的实践性和理论性的课程。由于地基土形成的自然历史条件不同，因此它的工程特性是复杂多样的。目前解决地基基础问题主要是靠经验、试验，辅以理论计算，因此课本中有着大量的经验公式、图表和近似计算法。,五、课程的特点及任务,返回,65,通过课程的学习对地基的计算有深刻的理解和认识，进一步熟悉土力学的基本原理；掌握一般浅基础的设计计算方法；掌握桩基础的设计计算方法。,66,内容及学习,内容：第一部分 浅基础 第二部分 桩基础讲授：42学时习题：6学时作业：45次,67,参考资料：,建筑地基基础（华南理工大学）建筑地基基础设计规范GBJ 7-89建筑地基基础设计规范GB50007-2002建筑桩基技术规范JGJ94-94地基与基础（浙江大学等）土力学地基基础（陈希哲，清华大学）,教材：基础工程（华南理工大学、浙江大学、湖南大学）,返回,
