建筑基礎基本知識及地基基礎設計培訓講義(47頁)

1、所有建筑物都是修建在地表上，建筑物上部結構的荷載通過下部結構最終都會傳到地表的土層或巖層上，這部分起支撐作用的土體或巖體就是地基。將建筑物所承受的各種作用傳遞到地基上的下部承重結構稱為基礎?；A底面離地面的深度稱為基礎的埋置深度。 建筑基礎建筑基礎由室外設計地面到基礎底面的距離，叫做基礎的埋置深度。圖12.1為基礎的埋置深度。基礎的埋深大于5m時，稱為深基礎?；A的埋深不超過5m時，稱為淺基礎。影響基礎埋置深度的因素主要包括：（1）工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件。（2）建筑物的用途和基礎構造。（3）作用在地基上的荷載大小和性質(zhì)。第一節(jié)第一節(jié) 基礎的埋置深度基礎的埋置深度（4）地基土的凍結深度和地基土的

2、濕陷地基土凍脹時，會使基礎隆起，冰凍消失又會使基礎下陷，久而久之，基礎就會被破壞?；A最好深埋在冰凍線以下200mm。濕陷性黃土性地基遇水會使基礎下沉，因此基礎應埋置深一些，避免被地表水浸濕。（5）相鄰建筑的基礎埋深基礎埋深最好小于原有建筑的基礎埋深。當基礎深于原有建筑基礎時，則新舊基礎間的凈距一般為相鄰基礎底面高差的12倍。圖12.1 基礎的埋置深度 基礎按其埋置深度不同，可分為淺基礎和深基礎?；A按受力特點分有剛性基礎和柔性基礎；按其使用材料分有磚基礎、毛石基礎、混凝土基礎、鋼筋混凝土基礎等；按構造形式分有條形基礎、獨立基礎、整片基礎和樁基礎等。第二節(jié)第二節(jié) 基礎的類型與構造基礎的類型與構

3、造 無筋擴展基礎系指由磚、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料組成的墻下條形基礎或柱下獨立基礎，如圖12.1所示。這些材料都是脆性材料，有較好的抗壓性能，但抗拉、抗剪強度往往很低。一、一、 無筋擴展基礎無筋擴展基礎為保證基礎的安全，必須限制基礎內(nèi)的拉應力和剪應力不超過基礎材料強度的設計值，基礎設計時，通過基礎構造的限制來實現(xiàn)這一目標，即基礎的外伸寬度與基礎高度的比值應小于規(guī)范規(guī)定的臺階寬高比的允許值。由于此類基礎幾乎不可能發(fā)生撓曲變形，所以常稱為剛性基礎或剛性擴大基礎。無筋擴展基礎可用于6層和6層以下（三合土基礎不宜超過4層）的民用建筑和輕型廠房。磚基礎一般做成臺階式，此階梯稱為“大放

4、腳”，大放腳的砌筑方式有兩種：“二皮一收”和 “二、一間隔收”砌法。墊層每邊伸出基礎底面50mm，厚度不宜小于100mm，如圖12.3所示。圖12.1 無筋擴展基礎 （a）磚基礎；（b）毛石基礎；（c）灰土基礎；（d）毛石混凝土基礎、混凝土基礎 圖12.3 基礎大放腳形式 （a）“二皮一收”砌法；（b）“二、一間隔收”砌法擴展基礎是指柱下鋼筋混凝土獨立基礎和墻下鋼筋混凝土條形基礎，見圖12.4。這種基礎抗彎和抗剪性能良好，特別適用于“寬基淺埋”或有地下水時。由于擴展基礎有較好的抗彎能力，通常被看作柔性基礎。這種基礎能發(fā)揮鋼筋的抗彎性能及混凝土抗壓性能，適用范圍廣。 二、二、 擴展基礎擴展基礎擴

5、展基礎應滿足以下構造要求：(1)錐形基礎的邊緣高度不宜小于200mm；階梯形基礎的每階高度宜為300500mm。(2)墊層的厚度不宜小于70mm；墊層混凝土強度等級應為C10。(3)擴展基礎底板受力鋼筋的最小直徑不宜小于10mm；間距不宜大于200mm，也不宜小于100mm。(4)鋼筋混凝土強度等級不應小于C20。(5)當柱下鋼筋混凝土獨立基礎的邊長和墻下鋼筋混凝土條形基礎的寬度大于或等于2.5m時，底板受力鋼筋的長度可取邊長或寬度的0.9倍，并宜交錯布置，如圖12.5(a)。(6)鋼筋混凝土條形基礎底板在T形及十字形交接處，底板橫向受力鋼筋僅沿一個主要受力方向通長布置，另一個方向的橫向受力鋼

6、筋可布置到主要受力方向底板寬度的14處，如圖12.5(b)。在拐角處底板橫向受力鋼筋應沿兩個方向布置，如圖12.5(c)。圖12.4 擴展基礎 （a）鋼筋混凝土條形基礎；（b）現(xiàn)澆獨立基礎；（c）預制杯形基礎圖12.5 擴展基礎底板受力鋼筋布置示意圖當上部結構荷載較大、地基土的承載力較低時，采用無筋擴展基礎或擴展基礎往往不能滿足地基強度和變形的要求。為增加基礎剛度,防止由于過大的不均勻沉降引起的上部結構的開裂和損壞，常采用柱下條形基礎。根據(jù)剛度的需要，柱下條形基礎可沿縱向設置，也可沿縱橫向設置而形成雙向條形基礎，稱為交梁基礎，如圖12.7所示。如果柱網(wǎng)下的地基土較軟弱，土的壓縮性或柱荷載的分布

7、沿兩個柱列方向都很不均勻，則可采用交梁基礎。該基礎形式多用于框架結構。三、柱下條形基礎三、柱下條形基礎構造要求：柱下條形基礎梁的高度宜為柱距的1418。翼板厚度不應小于200mm。當翼板厚度大于250mm時，宜采用變厚度翼板，其坡度宜小于或等于1 3。柱下條形基礎的兩端宜向外伸出，其長度宜為第一跨度的0.25倍；既可增大基礎底面積，又可使基底反力分布比較均勻、基礎內(nèi)力分布比較合理?，F(xiàn)澆柱與條形基礎梁的交接處，其平面尺寸不應小于圖12.8的規(guī)定。條形基礎梁頂部和底部的縱向受力鋼筋除滿足計算要求外，頂部鋼筋按計算配筋全部貫通，底部通長鋼筋不應少于底部受力鋼筋截面總面積的13。柱下條形基礎的混凝土強

8、度等級不應低于C20基礎墊層和鋼筋保護層厚度、底板鋼筋的部分構造要求可參考擴展基礎的規(guī)定。 圖12.7 柱下條形基礎 （a）柱下單向條形基礎；（b）交梁基礎圖12.8 現(xiàn)澆柱與條形基礎梁交接處構造當?shù)鼗貏e軟弱，上部荷載很大，用交梁基礎將導致基礎寬度較大而又相互接近時，或有地下室，可將基礎底板聯(lián)成一片而成為筏形基礎。筏形基礎可分為墻下筏形基礎和柱下筏形基礎，如圖12.9所示。柱下筏形基礎常有平板式和梁板式兩種。平板式筏形基礎是在地基上做一塊鋼筋混凝土底板，柱子通過柱腳支承在底板上；梁板式筏形基礎分為下梁板式和上梁板式，下梁板式基礎底板上面平整，可作建筑物底層地面。四、四、 筏形基礎筏形基礎筏形

9、基礎，特別是梁板式筏形基礎整體剛度較大，能很好地調(diào)整不均勻沉降，常用于高層建筑中。筏形基礎的混凝土強度等級不應低于C30。采用筏形基礎的地下室應沿四周布置鋼筋混凝土外墻，外墻厚度不應小于250mm，內(nèi)墻厚度不應小于200mm。筏形基礎的鋼筋間距不應小于150mm，宜為200300mm，受力鋼筋直徑不宜小于12mm。 箱形基礎是由底板、頂板、鋼筋混凝土縱橫隔墻構成的整體現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構，如圖12.11所示。箱形基礎具有較大的基礎底面、較深的埋置深度和中空的結構形式，上部結構的部分荷載可用開挖卸去的土的重量得以補償。與一般的實體基礎比較，它能顯著地提高地基的穩(wěn)定性，降低基礎沉降量。五、五、 箱形

10、基礎箱形基礎箱形基礎的混凝土強度等級不應低于C30。箱形基礎外墻宜沿建筑物周邊布置，內(nèi)墻沿上部結構的柱網(wǎng)或剪力墻位置縱橫均勻布置，墻體水平截面總面積不宜小于箱形基礎外墻外包尺寸的水平投影面積的1/10。 無人防設計要求的箱基，基礎底板不應小于300mm，外墻厚度不應小于250mm，內(nèi)墻厚度不應小于200mm，頂板厚度不應小于200mm。圖12.11 箱形基礎當?shù)鼗辽喜繛檐浫跬粒液奢d很大，采用淺基礎已不能滿足地基強度和變形的要求，可利用地基下部比較堅硬的土層作為基礎的持力層設計成深基礎。樁基礎是最常見的深基礎，廣泛應用于各種工業(yè)與民用建筑中。樁基礎是由樁和承臺兩部分組成，如圖12.12所示。

11、樁在平面上可以排成一排或幾排，所有樁的頂部由承臺聯(lián)成一個整體并傳遞荷載。六、樁基礎六、樁基礎（1） 按施工方式分類按施工方法的不同可分為預制樁和灌注樁兩大類。（2）按樁身材料分類混凝土樁混凝土樁又可分為混凝土預制樁和混凝土灌注樁（簡稱灌注樁）兩類。 6.1 樁的分類樁的分類鋼樁常見的是型鋼和鋼管兩類。鋼樁的優(yōu)點是抗壓抗彎強度高，施工方便；缺點是價格高，易腐蝕。組合樁即采用兩種材料組合而成的樁。例如，鋼管樁內(nèi)填充混凝土，或上部為鋼管樁、下部為混凝土樁。 （3） 按樁的承載性狀分類摩擦型樁摩擦樁：在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載由樁側阻力承受。端承摩擦樁：在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載主要由樁側阻力承受

12、，部分樁頂荷載由樁端阻力承受。端承型樁端承樁：在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載由樁端阻力承受。摩擦端承樁：在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載主要由樁端阻力承受，部分樁頂荷載由樁側阻力承受。（4） 按成樁方法分類根據(jù)成樁方法和成樁過程中的擠土效應將樁分為以下幾種：擠土樁這類樁在設置過程中，樁周土被擠開，土體受到撓動，使土的工程性質(zhì)與天然狀態(tài)相比發(fā)生較大變化。這類樁主要包括擠土預制樁（打入或靜壓）、擠土灌注樁（如振動、錘擊沉管灌注樁，爆擴灌注樁）。部分擠土樁這類樁在設置過程中由于擠土作用輕微，故樁周土的工程性質(zhì)變化不大。主要有打入截面厚度不大的I字型和H型鋼樁、沖擊成孔灌注樁和開口鋼管樁、預鉆孔打入式灌注樁

13、等。非擠土樁這類樁在設置過程中將相應于樁身體積的土挖出。這類樁主要是各種形式的鉆孔樁、挖孔樁等。(1)摩擦型樁的中心距不宜小于樁身直徑的3倍；擴底灌注樁的中心距不宜小于擴底直徑的1.5倍，當擴底直徑大于2m時，樁端凈距不宜小于1m。在確定樁距時還應考慮施工工藝中的擠土效應對相鄰樁的影響。(2)擴底灌注樁的擴底直徑不宜大于樁身直徑的3倍。(3)預制樁的混凝土強度等級不應低于C30；灌注樁不應低于C20；預應力樁不應低于C40。6.2 基樁的構造規(guī)定基樁的構造規(guī)定(4)打入式預制樁的最小配筋率不宜小于0.8%；靜壓預制樁的最小配筋率不宜小于0.6%；灌注樁的最小配筋率不宜小于0.2%0.65%(小

14、直徑取大值)。(5)樁頂嵌入承臺的長度不宜小于50mm。樁頂主筋應伸入承臺內(nèi)，其錨固長度對HPB235級鋼筋不宜小于30倍主筋直徑。 承臺有多種形式，如柱下獨立樁基承臺、箱形承臺、筏形承臺、柱下梁式承臺和墻下條形承臺等。承臺的作用是將樁聯(lián)成一個整體，并把建筑物的荷載傳到樁上，因而承臺要有足夠的強度和剛度。 以下主要介紹板式承臺的構造要求。(1)承臺的寬度不應小于500mm。6.3 承臺構造承臺構造(2)承臺厚度不應小于300mm。(3)承臺的配筋，對于矩形承臺其鋼筋應按雙向均勻通長配筋，鋼筋直徑不宜小于10mm，間距不宜大于200mm（圖12.13(a)；對于三樁承臺，鋼筋應按三向板帶均勻配置

15、，且最里面的三根鋼筋圍成的三角形應在柱截面范圍內(nèi)（圖12.13(b) 。(4)承臺混凝土的強度等級不宜低于C20。 單樁承臺宜在兩個相互垂直的方向上設置連系梁；兩樁承臺宜在其短向設置連系梁；有抗震要求的柱下獨立承臺宜在兩個主軸方向設置連系梁。連系梁頂面宜與承臺位于同一標高。連系梁的寬度不應小于250mm，梁的高度可取承臺中心距的110115。連系梁內(nèi)上下縱向鋼筋直徑不應小于12mm且不應少于2根，并按受拉要求錨入承臺。6.4 承臺之間的連接承臺之間的連接圖12.12 樁基礎圖12.13 承臺配筋示意(a)矩形承臺配筋；(b)三樁承臺配筋；(c)承臺梁 第三節(jié)第三節(jié) 無筋擴展基礎設計簡介無筋擴展

16、基礎設計簡介 基礎尺寸設計包括：基礎基礎尺寸設計包括：基礎底面的長度底面的長度、寬度寬度與基礎的與基礎的高高度度。根據(jù)已經(jīng)確定的根據(jù)已經(jīng)確定的基礎類型基礎類型、埋置深度埋置深度，計算，計算地基承載力地基承載力特征值特征值和作用在基礎底面的和作用在基礎底面的荷載值荷載值，進行基礎尺寸設計。，進行基礎尺寸設計。 一、確定基礎尺寸一、確定基礎尺寸（一）中心荷載作用下基礎尺寸（一）中心荷載作用下基礎尺寸 1 1）計算基礎底面積）計算基礎底面積A（矩形）或基礎底面寬度（矩形）或基礎底面寬度b（條形、正方形）（條形、正方形）afAGFpdAGGdfFAGa基礎及其上填土的平均容重，基礎及其上填土的平均容重

17、，20kN/m20kN/m3 3。G剛性基礎尺寸確剛性基礎尺寸確定定（1 1）獨立基礎）獨立基礎通常中心荷載作用下采用正方形基礎，即通常中心荷載作用下采用正方形基礎，即dfFAGablAdfFbGa如因場地等原因有必要采用矩形基礎時，可如因場地等原因有必要采用矩形基礎時，可查應力系數(shù)表，選擇合適的查應力系數(shù)表，選擇合適的l l/ /b b，以使應力與，以使應力與沉降計算方便。沉降計算方便。（2 2）條形基礎）條形基礎當基礎長度當基礎長度 l l/ /b b1010時，為條形基礎，時，為條形基礎，取取l l=1.0m=1.0m ，則則 dfFAGabA1dfFbGa當用前述公式得到的基礎寬度（指

18、短邊）大當用前述公式得到的基礎寬度（指短邊）大于于3m3m時，需要修正承載力時，需要修正承載力f fa a，再重新計算。，再重新計算。2 2）確定基礎高度）確定基礎高度按剛性角要求，確定基礎高度。按剛性角要求，確定基礎高度。tanhbttan2tan0tbbbh0d剛性基礎高度剛性基礎高度（二）偏心荷載作用下基礎尺寸（二）偏心荷載作用下基礎尺寸（1 1）先按中心荷載作用下的公式，初算基底面積）先按中心荷載作用下的公式，初算基底面積A A1 1。（2 2）考慮偏心不利的影響，加大基底面積）考慮偏心不利的影響，加大基底面積10% 40%10% 40%。偏。偏心小時可用心小時可用10%10%，偏心大時可用，偏心大時可用40%40%。 g 偏心荷載作用下，基礎底面受力不均勻，偏心荷載作用下，基礎底面受力不均勻，需要加大基礎底面面積，通常采用需要加大基礎底面面積，通常采用逐次漸近逐次漸近試算法試算法進行計算。進行計算。（2 2）考慮偏心不利的影響，加大基底面積）考慮偏心不利的影響，加大基底面積10% 10% 40%40%。偏心小時可用。偏心小時可用10%10%，偏心大時可用，偏心大時可用40%40%。則。則偏心荷載作用下的基礎底面積為偏心荷載作用下的基礎底面積為。（3）計算基底邊緣最大與最小應力。計算基底邊緣最大