【土木建筑】第二章 天然地基上的淺基礎 第5節(jié)

基 礎 工 程董董 云云 （Tel：13905236279 E-mail: QQ:944194836 Office Add:3119）淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系 第二章 天然地基上的淺基礎2.5 地基計算地基計算3董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系2.5 2.5 地基計算地基計算地基計算包括：地基承載力驗算、地基變形驗算、地基地基計算包括：地基承載力驗算、地基變形驗算、地基穩(wěn)定性驗算。穩(wěn)定性驗算。2.5.1地基承載力計算地基承載力計算地基基礎必需保證在基底壓力作用下防止地基土體發(fā)生地基基礎必需保證在基底壓力作用下防止地基土體發(fā)生剪切破壞和喪失穩(wěn)定性，并具有足夠的安全度，剪切破壞和喪失穩(wěn)定性，并具有足夠的安全度，對于各對于各級建筑物均應進行地基承載力計算。級建筑物均應進行地基承載力計算。（1）中心荷載作用下的基礎）中心荷載作用下的基礎要求基礎底面處的平均壓力標準值不超過持力層土的地要求基礎底面處的平均壓力標準值不超過持力層土的地基承載力的設計值，即：基承載力的設計值，即：4董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系基礎底面處的平均壓力標準值的確定，可按基底壓力的基礎底面處的平均壓力標準值的確定，可按基底壓力的簡化計算方法，中心荷載下基底壓力為均勻分布，如圖簡化計算方法，中心荷載下基底壓力為均勻分布，如圖2.18所示，計算公式為：所示，計算公式為：圖2.18 中心荷載作用下的基礎 2.5 2.5 地基計算地基計算5董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系基礎在偏心荷載作用下(圖2.19)，除應符合公式(2.13)要求外，尚應符合下列要求：(2)(2)偏心荷載作用下的基礎偏心荷載作用下的基礎其中：其中：Pkmax為相應于荷載效應標準組合時基礎底面邊緣的為相應于荷載效應標準組合時基礎底面邊緣的最大壓力設計值；最大壓力設計值；fa為地基承載力特征值。為地基承載力特征值。圖2.19 單向偏心荷載作用下的基礎6董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系在偏心荷載作用下，基礎底面處的最大壓力設計值的確定，在偏心荷載作用下，基礎底面處的最大壓力設計值的確定，可按基底壓力的簡化計算方法確定可按基底壓力的簡化計算方法確定p，即基底壓力為線性分，即基底壓力為線性分布布(如圖如圖2.19)，采用下列公式計算：，采用下列公式計算：(2)(2)偏心荷載作用下的基礎偏心荷載作用下的基礎其中，公式其中，公式(2.16)、(2.17)適用于偏心距適用于偏心距e=Mk/(Fk+Gk)L/6(L為偏心方向基礎邊長為偏心方向基礎邊長)。對于低壓縮性地基上的基礎，當考慮。對于低壓縮性地基上的基礎，當考慮短暫作用的偏心荷載時，可放寬至短暫作用的偏心荷載時，可放寬至e L/4。必要時，還可采用。必要時，還可采用形狀不對稱的基礎，使基礎形心盡量靠近荷載合力作用點，減形狀不對稱的基礎，使基礎形心盡量靠近荷載合力作用點，減小小e值。值。7董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系當偏心距當偏心距e=Mk/(Fk+Gk)b/6(b為偏心方向基礎邊長為偏心方向基礎邊長)時，這時，這時基底壓力分布如圖時基底壓力分布如圖2.20所示。所示。pkmax按式按式2.18計算：計算：(2)(2)偏心荷載作用下的基礎偏心荷載作用下的基礎其中，其中，l為垂直于力矩作用方為垂直于力矩作用方向的基礎底面邊長；向的基礎底面邊長；a為合力作用點至基礎為合力作用點至基礎底面最大壓力邊緣的距離。底面最大壓力邊緣的距離。圖2.20 基底壓力分布圖8董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系在成層地基中，有時在持力層以下有高壓縮性的土層，將在成層地基中，有時在持力層以下有高壓縮性的土層，將此土層稱為軟弱下臥層。此土層稱為軟弱下臥層。此時，除進行持力層地基承載力驗算，還必需對軟弱下此時，除進行持力層地基承載力驗算，還必需對軟弱下臥層進行驗算，要求作用在軟弱下臥層頂面處的附加應臥層進行驗算，要求作用在軟弱下臥層頂面處的附加應力與自重應力之和不超過它的承載力特征值力與自重應力之和不超過它的承載力特征值,即：即：2.5.2 2.5.2 軟弱下臥層強度驗算軟弱下臥層強度驗算其中：其中：Pz為相應于荷載效應標準組合時，軟弱下臥層頂為相應于荷載效應標準組合時，軟弱下臥層頂面處附加應力特征值；面處附加應力特征值；Pcz為軟弱下臥層頂面處土的自重應力特征值；為軟弱下臥層頂面處土的自重應力特征值；a為軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后的地基承載為軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值。力特征值。9董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系關于附加應力關于附加應力Pz的計算，的計算，建筑地基規(guī)范建筑地基規(guī)范提出了按擴散提出了按擴散角原理的簡化計算方法（簡圖角原理的簡化計算方法（簡圖2.2.1）。）。當持力層與軟弱下臥層的壓縮模量當持力層與軟弱下臥層的壓縮模量比值比值Es1/Es23時，對矩形和條形時，對矩形和條形基礎，假設基底處的附加應力基礎，假設基底處的附加應力(p0=p-0d)向下傳遞時按某一角度向下傳遞時按某一角度向外擴散分布于較大的面積上，向外擴散分布于較大的面積上，根據(jù)基底與軟弱下臥層頂面處擴散根據(jù)基底與軟弱下臥層頂面處擴散面積上的附加應力相等的條件，可面積上的附加應力相等的條件，可得：得：2.5.2 2.5.2 軟弱下臥層強度驗算軟弱下臥層強度驗算10董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系矩形基礎2.5.2 2.5.2 軟弱下臥層強度驗算軟弱下臥層強度驗算條形基礎軟弱下臥層驗算的要求實質(zhì)上是保證了上覆持力層不發(fā)生軟弱下臥層驗算的要求實質(zhì)上是保證了上覆持力層不發(fā)生沖剪破壞。如軟弱下臥層不滿足要求，可考慮增大基礎底沖剪破壞。如軟弱下臥層不滿足要求，可考慮增大基礎底面積、改變基礎埋深，甚至改用地基處理或深基礎的設計面積、改變基礎埋深，甚至改用地基處理或深基礎的設計方案。土力學中曾學習的地基破壞模式？方案。土力學中曾學習的地基破壞模式？11董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系在荷載作用下，地基要產(chǎn)生壓縮變形，使建筑物產(chǎn)生沉降，由于不同在荷載作用下，地基要產(chǎn)生壓縮變形，使建筑物產(chǎn)生沉降，由于不同建筑物的結(jié)構(gòu)類型、整體剛度、使用要求的差異，對地基變形的敏感建筑物的結(jié)構(gòu)類型、整體剛度、使用要求的差異，對地基變形的敏感程度、危害、變形要求也不同，對于各類建筑物，控制其不利的沉降，程度、危害、變形要求也不同，對于各類建筑物，控制其不利的沉降，使之不影響建筑物的正常使用甚至發(fā)生破壞，是地基基礎設計中必需使之不影響建筑物的正常使用甚至發(fā)生破壞，是地基基礎設計中必需考慮的一個基本問題?？紤]的一個基本問題。2.5.3 2.5.3 地基變形驗算地基變形驗算(1)(1)地基特征變形地基特征變形 地基特征變形一般分為：沉降量、沉降差、傾斜、局部地基特征變形一般分為：沉降量、沉降差、傾斜、局部傾斜。傾斜。沉降量沉降量指基礎某點的沉降值指基礎某點的沉降值(圖圖2.22(a)2.22(a)。沉降差沉降差一般指相鄰柱基中點的沉降量之差一般指相鄰柱基中點的沉降量之差(圖圖2.22(b)2.22(b)。傾斜傾斜指基礎傾斜方向兩端點的沉降差與其距離的指基礎傾斜方向兩端點的沉降差與其距離的比值比值(圖圖2.22(c)局部傾斜局部傾斜指砌體承重結(jié)構(gòu)沿縱向指砌體承重結(jié)構(gòu)沿縱向6 610m10m基礎兩點基礎兩點的沉降差與其距離的比值的沉降差與其距離的比值(圖圖2.22(d)2.22(d)。12董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系2.5.3 2.5.3 地基變形驗算地基變形驗算圖2.22 地基特征變形13董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系地基變形對建筑結(jié)構(gòu)的影響地基變形對建筑結(jié)構(gòu)的影響14董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系(2)(2)地基變形計算公式地基變形計算公式1）基本公式）基本公式15董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系(2)(2)地基變形計算公式地基變形計算公式2）計算原理）計算原理按分層總和法，地基內(nèi)第按分層總和法，地基內(nèi)第i層土的計算沉降量的表達式為層土的計算沉降量的表達式為16董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系分層總和法計算地基沉降分層總和法計算地基沉降Ai=ziHi=p0(izi-i-1zi-1)（2.24）其中：i，i-1平均附加應力系數(shù)，可根據(jù)基礎的長寬比l/b和深寬比z/b從表2.14中查用。17董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系分層總和法計算地基沉降分層總和法計算地基沉降18董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系Ai=ziHi=p0(izi-i-1zi-1)（2.24）分層總和法計算地基沉降分層總和法計算地基沉降19董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系地基沉降計算深度符合下式要求：地基沉降計算深度符合下式要求：分層總和法計算地基沉降分層總和法計算地基沉降20董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系分層總和法計算地基沉降分層總和法計算地基沉降當無相鄰載荷影響，基礎寬度在當無相鄰載荷影響，基礎寬度在130 m范圍內(nèi)時，基礎中范圍內(nèi)時，基礎中點的地基變形計算深度也可按下列簡化公式計算：點的地基變形計算深度也可按下列簡化公式計算：當建筑物地下室基礎埋深較深時，需要考慮開挖基坑地基當建筑物地下室基礎埋深較深時，需要考慮開挖基坑地基土的回彈，該部分回彈變形量可按式土的回彈，該部分回彈變形量可按式(2.30)計算：計算：其中：其中：Sc為地基的回彈變形量；為地基的回彈變形量；c c為考慮回彈影響的沉降計算經(jīng)驗數(shù)為考慮回彈影響的沉降計算經(jīng)驗數(shù)c c=1=1；PcPc為基坑底面以下土的自重應力，地下水位以下應為基坑底面以下土的自重應力，地下水位以下應扣除浮力；扣除浮力；EciEci土的回彈模量，按土的回彈模量，按土工試驗方法標準土工試驗方法標準確定。確定。21董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系(3)(3)地基特征變形驗算地基特征變形驗算對于需要進行變形驗算的建筑物采用下列變形驗算公式：對于需要進行變形驗算的建筑物采用下列變形驗算公式：表表2.16 建筑物的地基變形允許值建筑物的地基變形允許值22董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系注：有括號者僅使用于中壓縮性土；注：有括號者僅使用于中壓縮性土；l l為相鄰柱基中心距離為相鄰柱基中心距離/mm/mm，H Hg g為自室外地面起算的建為自室外地面起算的建筑物高度筑物高度/m/m。(3)(3)地基特征變形驗算地基特征變形驗算23董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系(3)(3)地基特征變形驗算地基特征變形驗算地基特征變形允許值地基特征變形允許值s的確定涉及的因素很多，它與對地的確定涉及的因素很多，它與對地基不均勻沉降反應的敏感性、結(jié)構(gòu)強度儲備、建筑物的具基不均勻沉降反應的敏感性、結(jié)構(gòu)強度儲備、建筑物的具體使用要求等條件有關。體使用要求等條件有關。對于上表中未包括的其他建筑物的地基特征變形允許值，對于上表中未包括的其他建筑物的地基特征變形允許值，可以根據(jù)上部結(jié)構(gòu)對地基變形特征值的適應能力和使用要可以根據(jù)上部結(jié)構(gòu)對地基變形特征值的適應能力和使用要求自行確定。求自行確定。地基特征變形驗算結(jié)果不滿足要求的處理，先通過適當調(diào)地基特征變形驗算結(jié)果不滿足要求的處理，先通過適當調(diào)整基礎底面尺寸或埋深，如仍不能滿足要求，再考慮從建整基礎底面尺寸或埋深，如仍不能滿足要求，再考慮從建筑、結(jié)構(gòu)、施工等方面采取措施防止不均勻沉降對建筑物筑、結(jié)構(gòu)、施工等方面采取措施防止不均勻沉降對建筑物的損害，或者改用其他地基基礎設計方案。的損害，或者改用其他地基基礎設計方案。24董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系2.5.4 2.5.4 地基穩(wěn)定驗算地基穩(wěn)定驗算在承載力的驗算中，僅涉及豎向荷載而未涉及水平荷載的作在承載力的驗算中，僅涉及豎向荷載而未涉及水平荷載的作用，對經(jīng)常承受水平荷載的建筑物，如擋土墻、水壩及高層用，對經(jīng)常承受水平荷載的建筑物，如擋土墻、水壩及高層建筑，地基穩(wěn)定問題可能成為地基驗算中的主要問題。建筑，地基穩(wěn)定問題可能成為地基驗算中的主要問題。在水平和豎向荷載共同作用下，地基失穩(wěn)破壞的形式有兩在水平和豎向荷載共同作用下，地基失穩(wěn)破壞的形式有兩種：一種是沿基底產(chǎn)生表層滑動，如圖種：一種是沿基底產(chǎn)生表層滑動，如圖2.24(a)所示；另一所示；另一種是深層整體滑動破壞，如圖種是深層整體滑動破壞，如圖2.24(b)所示。所示。(a)表層滑動面 (b)深層滑動面 圖2.24 地基滑動破壞 25董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系2.5.4 2.5.4 地基穩(wěn)定驗算地基穩(wěn)定驗算地基的穩(wěn)定驗算采用安全系數(shù)法，當判定屬于表層滑動時，地基的穩(wěn)定驗算采用安全系數(shù)法，當判定屬于表層滑動時，可按下式計算穩(wěn)定安全系數(shù)可按下式計算穩(wěn)定安全系數(shù) 26董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系2.5.4 2.5.4 地基穩(wěn)定驗算地基穩(wěn)定驗算當判定地基失穩(wěn)形式屬于深層滑動時，可用圓弧滑動法進當判定地基失穩(wěn)形式屬于深層滑動時，可用圓弧滑動法進行驗算，此時穩(wěn)定安全系數(shù)指作用于最危險滑動面上諸力對行驗算，此時穩(wěn)定安全系數(shù)指作用于最危險滑動面上諸力對滑動中心所產(chǎn)生的抗滑力矩與滑動力矩的比值，其值應滿足：滑動中心所產(chǎn)生的抗滑力矩與滑動力矩的比值，其值應滿足：其中：其中：MR為抗滑力矩；為抗滑力矩；Ms為滑動力矩；為滑動力矩；27董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系例題例題P38例題例題2.2L=2.6m,b=1.8m,d=1.5m,N=800kN,混凝土容重混凝土容重20kN/m3，驗算持力層及軟弱下臥層的承載力是否滿足要求？驗算持力層及軟弱下臥層的承載力是否滿足要求？28董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系例題例題基底以上土體，所以持力層是0.5mb3m,不需要進行修正基礎自重29董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系例題例題基底以上土體自重應力按擴散角計算附加應力算至軟弱下臥層頂面處30董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系本章小結(jié)本章小結(jié) 地基計算：具體包括地基計算：具體包括 地基承載力計算地基承載力計算 軟弱下臥層強度驗算軟弱下臥層強度驗算 地基變形驗算地基變形驗算 地基穩(wěn)定驗算地基穩(wěn)定驗算 作業(yè)作業(yè)：閱讀教材及參考書，完成閱讀教材及參考書，完成P122思考題與習題思考題與習題2.12.5,2.16 預習下一講內(nèi)容，預習下一講內(nèi)容，2.6 剛性基礎設計剛性基礎設計。31董董 云云淮陰工學院建筑工程系淮陰工學院建筑工程系肚松衯宸&愮鐝D)?$?d悡!餯怉 扈鋹A 嘬貑 d?噡1/2001騫寸15鏈?-CRM鍦氱敤.files/imgr_logo.gif 冣杁9/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-CRM鍦氱敤.files/logo.gif冟?A/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-CRM鍦敤.files/logo_compute.gif 冡?疘1/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.files/9/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.files/0830.gif 冧塖阇8/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.files/4-2.gif 冨篰飁/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.files/imgr_logo.gif 冨杁9/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.files/logo.gif 冦旿?A/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.files/logo_compute.gif 冧?疘4/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-灝忕櫧榧犲拰ERP.files/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-灝忕櫧榧犲拰ERP.files/0830.gif 冪阇?/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-灝忕櫧榧犲拰ERP.files/biaoshi.gif 冭賏?;/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-灝忕櫧榧犲拰ERP.files/cio.gif 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