基础设计与施工绪论1. 基础的性质及特点基础工程的重要环节： 工程地质问题及勘察 重视地质性工程经验 地基基础及上部结构的联系 施工质量2. 基础的作用及其存在类型5m，深基础3. 基础与地基的关系4. 基础设计应考虑的因素建造基础所用的材料及基础的结构形式1基础的埋置深度2地基土的承载力3基础的性状和布置，及其与相邻基础和地下构筑物，地下管道的4关系。上部建筑的结构类型，使用要求及其对不均匀沉降的敏感度。5施工期限，施工方法及所需的施工设备等6 在地震区，尚应给考虑地基与基础的抗震性。5. 基础设计的意义及发展前景 基础性状研究及计算方法 测试技术 基础材料 软基的处理及加固 托换技术第一章 浅基础的类型与结构设计原则一. 浅基础的类型与特点1. 基础材料1）. 砖石砌体就砖石的强度及抗冻性来说，不能算是优良的基础材料，在干燥而较温暖的地区较为适宜。在寒冷而又潮湿的地区不甚理想。但由于砖可以就地烧制，价格较低，所以应用广泛。在潮湿和霜冻条件下，砖的标号不低于 Mu7.5 且砌砖砂浆应按砌体结构设计规范进行选用。2）. 混凝土和毛石混凝土其强度，耐火性和抗冻性都比较好，是一种较好的基础材料。有时为节约可掺入毛石，配成毛石砂浆混凝土，虽强度有所降低，但仍比砖石砌体高，应用广泛。3）. 钢筋混凝土是建筑基础较好的材料，其强度，耐火性和抗冻性都很好，同时能承受弯矩。对同一基础宽度而言，钢筋混凝土基础的高度远比砖石混凝土基础要小得多。故砼可浅埋，在很大程度下可节约开挖，降低工程造价。对于有浸蚀性地下水时候，应对混凝土的成分严加选择，避免基础受损影响其耐久性。4）.灰土石灰+土的混合成分。本是古老的建基材料，应有一定的应用。一般是生石灰经消化 12 天，筛选成 510mm 的粉末，配以粘土，黄土等而成。灰土比：3:7.分层夯实，一般是 2225cm 厚的夯至 15cm 左右，分步分层进行。有一定的耐久性，有些古建筑基础仍有所见。一般多用于 5 层或 5 层一下的民用建筑为多。5）. 三合土石灰，砂子，骨料配合而成（1：3：6）每层虚铺 22cm 左右，夯实成 15cm 即可。强度受骨料影响较大，一般矿渣最好，碎砖次之，碎石和卵石较差，因不易夯打结的原因。一般用于 4 层以下的民用建筑物。2. 基础的类型1）. 单独基础柱下单独基础1即柱子基础的基本形式。a. 多为钢筋混凝土结构，混凝土不低于 C20，且具有抗偏心的效果。上上上上上上上b. 当有较小的荷重时可用砖体砌成c. 有较大的偏心时，底面用矩形形式，反之为方形形式。d. 若要预制柱子下的砼基础，也可做成杯形基础。上上上上. 墙下单独基础2当 a. 建筑物传给基础荷载不大 b. 地基承载力较高c. 基础需深埋时，可以做成墙下单独基础。上上上上上上2）. 条形基础即墙基础形式当 a. 减少基础构造高度时 b. 加强纵向抗不均匀沉降引起的拉力时，可用条形基础。上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上上 上上上上上上上上上上上上上上上上当地基很软，需要进一步扩大基础底面尺寸面积时，为保证基础刚度和调整不均匀沉降，可选用十字交叉条形基础。3). 独立构筑物体的大块基础针对水塔，烟囱，高炉和其他一些独立构筑物常把全部构筑物支承在一个整体的大块基础上，形成独特的大块基础。a. 大块墩式基础 b. 大块空心墩式基础 c. 大块 T 形墩基础上上上上上上4）. 壳体基础它是一种较新的基础形式，一般用于水塔，烟囱，料仓和中小型高炉等的构筑物基础。a. 正圆锥性及其组合形式 b. 无筋倒圆台基础3. 浅基础的埋置深度据不同的因素，考虑基础的埋置深度也有所不同。1）据建筑物的类型和用途a. 建筑物对不均匀沉降很敏感，基础埋置在较好的土层上，即叫深度的位置。b. 当有地下室，地下管道，和设备时，基础埋置深度较大，且可局部加深和整体加深。c. 对于刚性基础，由于需要满足刚度角的构造要求，规定了基础的最小高度，从而也决定了基础的埋深。2）. 据作用在地基上的荷载大小和性质a. 同一土层，小荷载时，可能是很好的持力层，对大荷载则不能满足要求，则应加深基础的埋深。即大荷载基础埋深较深；b. 对承受较大水平荷载的基础，应有足够的埋深时，以保证其抗稳性。一般为 H 的 1/15（H 建筑高度） 。c. 对承受抗抜力的基础（电塔） ，也需要较大的埋深，保证必须的抗拔阻力。d. 对“易于“液化的土层，基础应穿越此层之下。3）. 据工程地质和水文地质条件a. 在多土层中，一般选择强度较大的土层作为持力层，也可进行方案比较确定其基础的埋深。b. 在水平方向上，土质的不均匀性时，即对建筑物基础进行分段埋置，调整基础的不均匀沉降。c. 当有地下水时，一般尽量浅埋，即基础放水位之上，避免施工的麻烦；若必须将基础埋在地下水位之下时，则应采取施工排水措施，保护地基不受扰动；d. 对有侵蚀性的地下水，应将基础埋于水位之上，否则采取必须的防止基础不受侵蚀的措施；e: 当基础位于河岸时，埋置深度应在流水的冲刷深度以下；f. 对于近期的回填地基，应作适当的加固处理后作基础的埋深方案论证。4）. 据相邻的建筑物基础的埋置深度a. 为了保证已建物的安全，一般新设计的基础浅于或等于相临近基础的深度；b. 必须加深时，二基础间应保证一定的净距，L=(21)h,L:净距，h:二基础的高差。c. 若以上二情况不能满足，则应进行特殊的施工处理，如分段施工，设临时性的基坑支撑，打板桩，设地下连续墙等。5）据季节性冻土地基的冻胀和融陷。略3a(年) 多年性冻土，即连续保持冻结状态 3 年以上，在一年内有融冻交替一次的则为季节性冻土。二. 地基的设计原则及内容1. 地基设计原则：地基基础设计中一般应满足两种极限状态A: 承载力极限状态岩石：一般为极限值的 0.170.35 倍。岩土：一般为界限荷载的 1/4 或 1/3.B: 正常使用的极限状态以建筑物设计的等级及其使用年限分别对待。a. 按承载力进行设计，要求基底压力地基承载力，这种情况下建筑物沉降量应满足容许变化值。b. 甲乙级建筑进行沉降及变形验算；丙级满足承载力条件即可。c. 受水平荷载作用的高层建筑（或高耸） ，进行必须的倾斜程度验算，保证其稳定性。地基变形类型：a. 沉降量：基础中心的沉降量；土力学 s 计算，=S1-S0,b. 沉降差：相邻两个单独基础沉降量之差；c. 倾斜：单独基础在倾斜方向两端点的沉降差及其距离的比值；12sstgbd. 局部倾斜：砖石承受结构沿纵墙 610m 内两点的沉降差与其距离的比值；12sstge2. 浅基础的设计步骤：天然地基上的浅基础设计步骤a. 选择基础材料和构造类型b. 确定基础的埋置深度；c. 确定地基岩土的承载力d. 按地基岩土的承载力确定基础底面的初步尺寸，必须时还要验算软弱下卧层的强度和变形。e. 按基础材料强度决定基础剖面形状和各部分的尺寸f. 绘制基础施工图（含钢筋，配筋图）3. 作用在基础上的荷载四种情况FFFF MMHH4. 中心荷载作用下的基础验算A 墙下条形基础按照地基承载力计算,kapfPk:基础底面处的平均压力 kpafa:修正后地基承载力值基底压力按照下式计算：. .kkG kFGFkr bdpbbFk:作用在基础上的轴向力，kn/m(线荷)Gk:基础自重和基础上的土重，kN/mrG:基础及基础台阶上回填土的平均重量，KN/m3,一般ra=20KN/m3b:基础底面宽度，md:基础埋深， m据以二式整理得：.kaGFbfr dB. 柱下单独基础基底平均压力值为：，. .kKkG kFGFr AdPAAFk:柱子上的轴向力，kNGK:基础自重和基础上的土重，KNA:基础底面积，m2d : 基础埋深，m按，,kaPf条件，. .kG aFr AdpfA对于方形基础：，b:方形基础的边长22.kG kakaGFr b dpfb Fbfr d对于矩形基础：，b,l 分别为矩形基础的宽和长.kaGFAb lfr d 例：某墙下条形基础，相应于荷载效应标准组合时的竖向中心荷载值 F=180KN/m,埋深 d=1.1m,地基为粉质粘土，3:7上上灰土顶面接触压力验算G18020 1.1 0.65176.61.1kk kFpkpab一般 3：7 灰土 pk=250300kpa 之间，则 pk=176.6kpa,且满足要求，5. 偏心载荷作用下的基础计算maxminkkkxkpFGM pAWW:基础底面抵抗矩Mk:作用于基础底面的力矩，KN.m若表现在两个方向上的力矩 Mkx,Mky,则( , )kykkkx k x y xyMFGMpyxAIIMkx:作用于基底面对 x 轴的力矩值，KN.mMky:作用于地基面对 y 轴的力矩值，KN.mIx:基础底面对 x 轴的惯性矩，4mIy: 基础底面对 y 轴的惯性矩，4mx,y:所考虑点的坐标，m原则 ，maxmin1.20kkapfp则计算顺序：先按中心受压情况计算1，1kaGFAfr d若偏心荷载，假定基础底面增加 10%40%，2则，1(1.11.4)AA按 A 值初估计基底最大，最小边端压力。3按原则，pkmax,pkmin,确定估算的 A 值是否合理，否则再进行试算。偏心荷载下刚性基础构造尺寸的确定方法与中心荷载的相同，即，kaGFb lfr d 6. 减少建筑物不均匀沉降的工程措施建筑措施1a. 建筑物的体形力求简单“H”字型， “L”字型， “T”字型b. 设置沉降缝c. 相邻建筑物的间隔距离控制d. 建筑物标高的控制，预估沉降值结构措施2a. 增加砖石承重结构建筑物刚度和强度的措施：控制建筑物长高比：设置圈梁：合理布置纵横墙：加强基础的刚度和强度b. 关于减轻或调整荷载的措施施工措施3a 注意不要扰动原状土的结构b 开挖基坑时预留一定厚度土层c 调整施工的顺序，一般先高后低，先重后轻。第二章 浅基础结构设计一. 无筋扩展基础1）. 性质：即为刚性基础，它是纯粹由基础材料组成而无钢筋的浅基础形式。通常用于基底压力小或地基承载力较高的六层以下的民用建筑或墙承重的轻型厂房工程。组成材料为：块石，混凝土，砖，灰土，和三合土等2). 特点：a. 具有较好的抗压性能b. 抗拉抗压强度不高c. 设计时，需要保证基础内产生的拉应力和剪应力不超过材料强度的设计值。3）设计原则：a. 受力后的刚性角 小于允许刚性角极值角maxb. 基础每个台阶的宽高之比值不超过规范的允许值，具体是：无筋扩展基础台阶宽高比允许值：bb0H0h1b1台阶宽高比的允许值基础材料质量要求Pk100100300kpa,应作如下验算：4，002.bbH tgb :基础顶面的砌体宽度，mH0:基础高度，m（埋深）tg:宽高比，tg=b1/h1,二. 钢筋混凝土扩展式基础1）. 性质：指柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础两类。也就是说在较小的埋深范围内，把基础底面扩大到所需的面积，为增强其刚度和抗剪、抗弯性，必须进行配筋，使其满足建筑荷重的要求的钢筋混凝土共同作用形式的基础即为钢筋混凝土扩展式基础。特点：宽高比：2.5.具抗压性的同时，具有较强的抗剪、抗弯性能。浅埋，基础高度较薄，强度以钢筋为主。2）. 柱下钢筋混凝土单独基础构造特征：1a.基础边缘高度200mm，b. 基础下设低强度素混凝土垫层，厚度 100mm 为宜c. 地基强度好时，可利用基坑侧壁为基础的侧模，否则需要作素混凝土护坑。d. 基础混凝土强度等级C20，e. 底板受力钢筋8，钢筋间距200mm,f. 钢筋底部应有35mm 的混凝土保护层（有垫层时） ，无垫层时，底部70mm 的混凝土保护层。现浇柱基础：2A:角锥形基础hb=aa50 h=h/4上 a=20