基礎工程基礎工程設計原則

1、基礎工程基礎工程設計原則第1頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二第一部分 天然地基淺基礎設計 第一章 地基基礎設計原則與規(guī)定第二章 天然地基上的淺基礎設計第三章地基基礎與上部結構共同工作概述第2頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二第一章 地基基礎設計原則與規(guī)定一、有關基礎的幾個概念二、地基基礎組合三、地基基礎設計原則與要求四、地基變形特征與容許變形值五、建筑物安全等級與地基設計規(guī)定六、地基基礎設計方法七、地基基礎設計步驟（內(nèi)容）第3頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二一、有關基礎的幾個概念FGd（埋深） 持力層下臥層（承載力?。?/p>

2、地基基礎doCo基頂P設計地面第4頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二1基礎埋深（d）從設計地面（一般從室 外地面算起）到基礎底面的距離。2基頂埋深(do)基頂?shù)皆O計地面的距離。 要求：do1015cm （美觀、保護基礎）3基頂寬度（Co）基頂外緣到墻面或柱面 間的距離。4基礎高（厚）度基礎頂?shù)酌嬷g的距離。第5頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二5基礎的作用 支撐上部結構（承受荷載） 傳遞上部荷載（傳給地基） 擴散上部荷載（應力擴散） 上受建筑物荷載 F 軸力基礎 基礎內(nèi)力 剪力 下受地基反力 P 彎矩 6基底反力 P=F+G p=(F+G)/A承

3、上啟下第6頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二第一章 地基基礎設計原則與規(guī)定一、有關基礎的幾個概念二、地基基礎組合三、地基基礎設計原則與要求四、地基變形特征與容許變形值五、建筑物安全等級與地基設計規(guī)定六、地基基礎設計方法七、地基基礎設計步驟（內(nèi)容）第7頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二二、地基基礎（組合）方案類型 多數(shù)建筑物都涉及到地基、基礎與上部結構三者的組合關系，只是組合類型不同而已。若不管上部結構，僅考慮地基基礎兩方面，就有如下四種組合方案：天然地基人工地基淺基礎深基礎人工地基上淺基礎人工地基上深基礎天然地基上深基礎天然地基上淺基礎第8頁，共

4、63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二第一章 地基基礎設計原則與規(guī)定一、有關基礎的幾個概念二、地基基礎組合三、地基基礎設計原則與要求四、地基變形特征與容許變形值五、建筑物安全等級與地基設計規(guī)定六、地基基礎設計方法七、地基基礎設計步驟（內(nèi)容）第9頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二三、地基基礎設計原則與要求（一）設計原則1建筑結構的功能要求為了保證建筑物的安全、穩(wěn)定和正常使用，建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準（GB 50068-2001）規(guī)定，建筑結構應滿足如下功能要求：（1）安全性能承受在正常施工和正常使用過程中可能出現(xiàn)的各種作用。（結構荷載、施工荷載等）（2）適

5、用性在使用過程中應具有良好的工作性能。（3）耐久性在正常維護條件下應能滿足使用年限。（4）穩(wěn)定性在偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后，仍能保持必須的整體穩(wěn)定。 第10頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二2地基基礎設計要求建筑物的地基基礎和上部結構是共同工作的，基礎作為建筑物的下部結構，必須滿足上述要求，基礎設計原則為：設計基礎應保證其本身有足夠的強度、剛度和耐久性。 （一旦破壞將危機整個建筑，隱蔽工程）地基承受建筑物全部荷載，一旦破壞，基礎與上部結構都會發(fā)生不同程度的位移、變形甚至破壞，因而地基也應適應建筑物的設計要求，地基的設計原則為：設計地基要有足夠的強度、穩(wěn)定性和不過量的變形。

6、設計地基基礎要因地制宜，就地取材。 第11頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二三、地基基礎設計原則與要求（二）設計要求遵照上述設計原則，地基計算應按下列要求進行：1地基承載力（1）中心荷載 p f式中：p 基底面處的平均壓力設計值（KN/m2）；f 地基承載力設計值（KN/m2）。第12頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二（2）偏心荷載除滿足（1）的要求外，尚應滿足：pmax1.2f, pmin0式中：pmax、 pmin分別為基底邊緣的最大和最小壓力設計值（kN/m2）第13頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二2地基變形 S

7、S（正常使用極限狀態(tài)）3穩(wěn)定性(對受水平荷載或建于斜坡及傾斜地層上的建筑物或構筑物) KMr/Ms 1.2地基變形值 地基允許變形值 滑動力矩穩(wěn)定系數(shù)抗滑力矩第14頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二第一章 地基基礎設計原則與規(guī)定一、有關基礎的幾個概念二、地基基礎組合三、地基基礎設計原則與要求四、地基變形特征與容許變形值五、建筑物安全等級與地基設計規(guī)定六、地基基礎設計方法七、地基基礎設計步驟（內(nèi)容）第15頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二四、地基變形特征與容許變形值（一）地基變形特征由于不同類型的建筑物變形特征不同，對地基變形的適應性也不同，因而計

8、算變形時，要考慮不同建筑物采用不同的地基變形指標來比較和控制。 地基規(guī)范將地基變形依其特征分為四種：1沉降量基礎中點的沉降值。2沉降差基礎兩點或兩相鄰單獨基礎沉降量之差。3傾斜基礎在傾斜方向上兩端點的沉降差與其距離的比值。即tg=（S1-S2）/b4局部傾斜砌體承重結構沿縱墻610m內(nèi)基礎兩點的沉降差與其距離的比值，即tg=（S1-S2）/L椐調(diào)查分析，砌體結構墻體開裂多由于墻身局部傾斜過大所致，所以當?shù)鼗痪鶆颍奢d差異大，建筑體形復雜時，就要驗算墻身的局部傾斜。第16頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二（二）地基容許變形值1概念：正常使用條件下，建筑物所能承受的變形限

9、度。 2地基容許變形值 為了找出不同建筑物所能承受的變形限度，地基規(guī)范根據(jù)大量常見建筑物系統(tǒng)沉降觀測資料，經(jīng)過計算分析，總結出各類建筑的容許變形值。見58頁，表221。表中對不同建筑物分別列出了沉降量、沉降差、傾斜和局部傾斜的變形指標的容許值，地基設計時應遵照執(zhí)行。第17頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二作為建筑物的地基，首先應滿足強度和變形兩個條件。但在實際地基計算時，為了減少不必要的工作量，并不是對所有建筑物地基都進行變形驗算，而是根據(jù)建筑物的安全等級、地基強度和建筑類型的具體情況來確定的。第18頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二第一章 地基

10、基礎設計原則與規(guī)定一、有關基礎的幾個概念二、地基基礎組合三、地基基礎設計原則與要求四、地基變形特征與容許變形值五、建筑物安全等級與地基設計規(guī)定六、地基基礎設計方法七、地基基礎設計步驟（內(nèi)容）第19頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二五、建筑物安全等級與地基設計規(guī)定（一）建筑物安全等級建筑物破壞后都會造成一定的不良后果，只是嚴重程度不同而已。地基規(guī)范根據(jù)地基失效，造成建筑物破壞后果（危機人的生命，造成經(jīng)濟損失、社會影響及修復的可能性）的嚴重程度，將建筑物劃分為三個安全等級： 第20頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二建筑物安全等級第21頁，共63頁，2

11、022年，5月20日，12點51分，星期二地基基礎設計等級(P35)第22頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二（二）變形驗算的規(guī)定 根據(jù)建筑物安全等級及長期荷載作用下地基變形對上部結構的影響程度，地基設計應符合下列規(guī)定：1對各級建筑物地基均應進行承載力計算；2設計等級甲級和乙級的建筑物均應按地基變形進行設計。（準永久組合荷載）3表27（P36）所列的丙級建筑物（符合特殊條件的除外），可不做變形驗算；第23頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二可不作地基變形計算的丙級建筑物范圍第24頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二4對于表27所

12、列范圍以外的建筑物及表27以內(nèi)符合下列特殊條件之一者，應進行地基變形驗算。 （1）地基承載力小于130KPa,且體形復雜的建筑；（2） 在基礎上及其附近有地面堆載或相鄰基礎荷載差異較大，引起地基產(chǎn)生過大的不均勻沉降時；（3）軟弱地基上的相鄰建筑物距離過近可能發(fā)生傾斜時 （4）地基內(nèi)有厚度較大或厚度不均的填土，其自重固結未完成時。 第25頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二第一章 地基基礎設計原則與規(guī)定一、有關基礎的幾個概念二、地基基礎組合三、地基基礎設計原則與要求四、地基變形特征與容許變形值五、建筑物安全等級與地基設計規(guī)定六、地基基礎設計方法七、地基基礎設計步驟（內(nèi)容）第

13、26頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二滿足如下要求：1、承載力2、變形3、穩(wěn)定4、基礎本身（強度、剛度、耐久性、抗裂）設計基本原則第27頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二兩種極限狀態(tài)設計承載能力極限狀態(tài)：以結構內(nèi)力（地基荷載）超過其承載能力為依據(jù)各種失穩(wěn)、結構破壞。正常使用極限狀態(tài)：以結構（地基）的變形、裂縫、振動參數(shù)（老化蠕變）的限值為依據(jù)。有時，間接通過應力控制（例如最大塑性深度的限制容許承載力）第28頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二六、地基基礎設計方法(一 )三種設計理論容許承載力法單一安全系數(shù)可靠度設計第29頁，

14、共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二1、容許承載力理論承載力：塑性區(qū)開展范圍：臨塑荷載Pcr，臨界荷載P1/4,，（載荷試驗）、計算公式荷載：標準值（組合）F塑性區(qū)第30頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二1、容許承載力理論在載荷試驗中可以由其比例界限確定；按一定沉降比人為規(guī)定，例如s/b0.002在理論計算中可以由塑性區(qū)發(fā)展理論中的臨塑荷載pcrp1/4、 p1/3確定。按容許承載力理論確定的承載力，其沉降一般也會滿足要求，常常不需進行沉降驗算。在這種設計中，工程的安全性和可靠性是無定量的概念的。因而是一種經(jīng)驗的設計方法。其設計荷載可取為標準值或標準組

15、合。第31頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二2、極限承載力理論安全系數(shù)法承載力：極限承載力公式、平板載荷試驗的極限值/安全系數(shù)（23）荷載采用標準值（組合）第32頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二2、極限承載力理論安全系數(shù)法在這一理論方法中，其安全程度用單一的安全系數(shù)K表示，但這一安全系數(shù)反映多大的失事概率是不得而知的。對于地基承載力問題，單一安全系數(shù)法的一般表達式為：第33頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二定值設計法長期的經(jīng)驗的積累合理的綜合判斷工程的類比合理的反算第34頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分

16、，星期二3、極限承載力理論分項系數(shù)承載力：采用標準值除以承載力分項系數(shù)荷載：荷載效應組合的代表值分項系數(shù)設計值S（基本組合）r、rR-分項系數(shù)；r0-結構重要性系數(shù)0.91.1第35頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二3、極限承載力理論分項系數(shù)基于可靠度理論的分項系數(shù)設計方法也是一種極限狀態(tài)設計方法。由于工程中的荷載和抗力都是隨機變量，有多少可能使荷載大于抗力而失事是一個隨機事件，破壞的概率（可能性）決定于兩個隨機變量的均值（眾值，中值及某個分位值）及其分布。 第36頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二R，SR，Sf(S)f(R)RSRS可靠度其失事

17、概率可用可靠度指標表示。如3.0第37頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二可靠度這種設計理論能夠明確地給出安全與失效的概率，然后通過經(jīng)濟、社會、技術的風險分析，給出最合理的設計值。所以是一種最科學合理的設計理論與方法，為國內(nèi)外工程設計所廣泛采用。我國頒布的建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準（GB50068-2001）規(guī)定，對于各種結構設計應遵循該理論方法。第38頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二巖土工程的不確定性土層剖面與邊界的不確定性現(xiàn)場與實驗室?guī)r土指標的不確定性現(xiàn)場應力與孔隙水壓力的不確定性外加荷載及其分布的不確定性計算理論和方法的不確定性應力變形的機

18、理不清楚。第39頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二(二)、 荷載計算1 極限狀態(tài)：結構或者結構的一部分超過某一特定狀態(tài)，而不能滿足設計規(guī)定的某一功能要求時，這一特定狀態(tài)為結構對于該功能的極限狀態(tài)。（1）承載能力極限狀態(tài)：一般是結構的內(nèi)力超過其承載能力為依據(jù)；（2）正常使用極限狀態(tài)：一般是以結構的變形、裂縫、振動參數(shù)等超過設計允許的限值為依據(jù)。第40頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二2 荷載種類：永久荷載（恒荷載） ： （1）不隨時間變化(自重）；（2）變化與均值比可忽略（設備）；（3）單調(diào)變化并趨于極值（正常水壓力）：結構及基礎自重、固定設備重量

19、、土壓力、正常穩(wěn)定水位的水壓力可變荷載（活荷載1） ：變化與均值比不可忽略：屋面、樓面、吊車、雪、風荷載偶然荷載（特殊荷載、活荷載2） ：在結構使用期間不一定出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)其值很大，持續(xù)時間很短：地震、撞擊、爆炸、第41頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二3荷載的代表值（1）標準值：基本代表值，為設計基準期內(nèi)最大荷載統(tǒng)計分布的特征值（如：均值、眾值、中值）（2）組合值：對于可變荷載，組合超越概率與其出現(xiàn)概率相同（等于標準值）如：1臺風設防地震最大樓面荷載（3）頻遇值：對于可變荷載，超越概率為規(guī)定的較小比率；（4）準永久值：對于可變荷載，在設計基準期內(nèi)，其超越的總時間為設計

20、基準期一半的荷載值。（人群活荷載沉降）第42頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二pS：荷載R：抗力標準值荷載與抗力的取值第43頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二4荷載與承載力的設計值荷載S代表值分項系數(shù)（大于1）抗力R代表值/分項系數(shù)（大于1）第44頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二5 荷載效應：指在一定的外荷載作用下，在一定設計對象中的作用：軸力、水平力、力矩第45頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二基礎上荷載及荷載效應上部結構F、M、H：結構自重 屋面荷載 樓面荷載 活荷載基礎自重G：設計地面高程（

21、內(nèi)外地面平均值）第46頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二F MFF HF MH一般為前兩種情況，橫向力不大，只做校核基礎上荷載及荷載效應第47頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二6 荷載組合：按極限狀態(tài)設計時，為保證結構的可靠性對于同時出現(xiàn)的各種荷載設計值的規(guī)定?；窘M合：承載能力極限狀態(tài)設計時，永久作用與可變作用的組合；（分項系數(shù)）偶然組合：承載能力極限狀態(tài)設計時，（永久作用）（可變作用）（一個偶然作用）的組合；（大于基本組合）標準組合：正常使用極限狀態(tài)設計時，采用標準值，（或組合值）為荷載代表的組合；（頻遇組合）：正常使用極限狀態(tài)設計時，對于可

22、變荷載，采用頻遇值（或準永久值）為荷載代表的組合：（永久組合標準值）（主導可變荷載頻遇值）（伴隨可變荷載的準永久值）準永久組合：正常使用極限狀態(tài)設計時，對于可變荷載，采用準永久值為荷載代表的組合第48頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二（1）基本組合荷載效應組合的設計值（1）由可變荷載控制時： SQ1k: 在所有可變荷載中產(chǎn)生最不利荷載效應的一個（2）由永久荷載控制時：組合值系數(shù)c1rG永久荷載分項系數(shù)11.2、1.3Qi可變荷載第49頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二（2）標準組合荷載效應組合的設計值SQ1k: 在所有可變荷載中產(chǎn)生最不利荷載效應

23、的一個組合值系數(shù)c第50頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二（4）準永久組合荷載效應組合的設計值準永久值系數(shù)q第51頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二民用建筑樓面均布活荷載的各種代表值類別標準值(kN/m2)組合值系數(shù)c頻遇值系數(shù)f準永久值系數(shù)q住宅、宿舍、辦公樓教室、實驗室、會議室2.00.70.50.60.40.5食堂、餐廳2.50.70.60.5禮堂、劇場、影院3.00.70.50.5商店、車站、機場大廳3.50.70.60.3健身房、舞廳4.00.70.60.5書庫、檔案庫5.00.90.90.8第52頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二建筑地基基礎設計規(guī)范（GB50007-2002）中的規(guī)定第53頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二（1）按地基承載力確定基礎底面積及埋深，傳至基礎底面上的荷載應按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應的標準組合 。承載力采用特征值。組合值系數(shù)c第54頁，共63頁，2022年，5月20日，12點51分，星期二（2）計算地基變形時，傳至基礎底面上的荷載效應應按正常使用極限狀態(tài)下的荷載效應的