《地基与基础工程》课件第2章-BWPPT推荐.ppt
- 文档编号:8568204
- 上传时间:2023-05-11
- 格式:PPT
- 页数:139
- 大小:2.62MB
《地基与基础工程》课件第2章-BWPPT推荐.ppt
《《地基与基础工程》课件第2章-BWPPT推荐.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《地基与基础工程》课件第2章-BWPPT推荐.ppt(139页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
Z表征结构工作状态的功能函数;
R结构抗力(多为正态分布随机变量);
S结构荷载效应(多正态分布随机变量)。
2.2浅基础的设计方法及步骤,2023/5/11,地基与基础工程,第6页,功能函数Z的概率密度函数为f(Z),见下图:
结构可靠度:
结构在规定时间、条件下完成预定功能的概率.失效概率:
Pf(Z0),按下式计算困难!
2.2浅基础的设计方法及步骤,2023/5/11,地基与基础工程,第7页,转换成标准正态分布:
;
可靠指标:
的意义:
表征失效概率;
越大,失效概率越低,可靠度越高。
2.2浅基础的设计方法及步骤,2023/5/11,地基与基础工程,第8页,概率极限状态设计的实用方法:
极限状态表达式写成分项系数形式,2.2浅基础的设计方法及步骤,2023/5/11,地基与基础工程,第9页,建筑结构荷载分类永久荷载:
使用期内不随时间变化或变化可忽略结构自重等可变荷载:
使用期内随时间变化且变化不可忽略一般活荷载,风荷载,雪荷载等偶然荷载:
使用期内未必出现,出现时数值很大地震荷载说明:
上述不同荷载未必同时出现;
计算荷载效应(荷载引起的结构内力与变形)时,通过荷载组合系数,提高取值的合理性。
2.2浅基础的设计方法及步骤,2023/5/11,地基与基础工程,第10页,建筑结构荷载的代表值标准值荷载的基本代表值。
相当于设计基准期内年最大荷载统计分布的特征值,可取均值或某分位值。
准永久值对于可变荷载,在设计基准期内,其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值。
2.2浅基础的设计方法及步骤,2023/5/11,地基与基础工程,第11页,组合值:
对可变荷载,使组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率,能与该荷载单独出现的概率趋于一致的荷载值;
或者,使组合后的结构具有统一规定的可靠指标的荷载值。
设计值:
荷载代表值与荷载分项系数的乘积。
2.2浅基础的设计方法及步骤,2023/5/11,地基与基础工程,第12页,建筑结构荷载组合基本组合承载能力极限状态计算时最常用的组合;
包括永久荷载效应和可变荷载效应共同作用组合.,2.2浅基础的设计方法及步骤,2023/5/11,地基与基础工程,第13页,2.2浅基础的设计方法及步骤,2023/5/11,地基与基础工程,第14页,标准组合正常使用极限状态计算时常用的组合;
准永久组合地基变形计算中常用的荷载组合;
可变荷载间断作用,不易引起充分固结;
将组合值系数替换为准永久值系数:
2.2浅基础的设计方法及步骤,2023/5/11,地基与基础工程,第15页,荷载的各种系数结构重要性系数:
荷载效应的分项系数:
与荷载概率分布特征有关,统计分析系数荷载效应系数:
单位荷载引起的荷载效应值。
荷载组合系数参见概念荷载组合。
2.2浅基础的设计方法及步骤,2023/5/11,地基与基础工程,第16页,注意:
概率极限状态设计方法的详细内容参考:
建筑结构可靠度设计统一标准GB500682001结构可靠度理论,赵国藩,建筑工业出版社,2000建筑地基基础设计规范GB50007-2002结构荷载及组合的定义及规定参考:
建筑结构荷载规范GB50009-2001,2.2浅基础的设计方法及步骤,2023/5/11,地基与基础工程,第17页,2.2.4建筑地基基础设计规范设计方法要点地基基础设计等级划分依据:
地基复杂程度建筑物的规模、功能与特征地基问题可能造成建筑破坏或影响使用的程度设计等级:
甲级乙级丙级,2.2浅基础的设计方法及步骤,2023/5/11,地基与基础工程,第18页,地基基础设计重要规定此部分内容参阅GB50007-2002之3.0.13.0.5。
1)各等级地基设计均要满足承载力要求。
荷载组合按正常使用极限状态下的标准组合;
抗力采用地基承载力特征值。
2)甲、乙级应按地基变形设计。
基底荷载组合按按正常使用极限状态下的准永久组合,不计入风载与地震作用;
地基变形极限按地基变形允许值取值。
3)下表中丙级建筑,除有特殊规定,均可不作变形验算:
2.2浅基础的设计方法及步骤,2023/5/11,地基与基础工程,第19页,可不做地基变形计算的设计等级为丙级的建筑物,2.2浅基础的设计方法及步骤,2023/5/11,地基与基础工程,第20页,须做地基变形计算设计等级为丙级的建筑物,地基承载力特征值小于130kpa,且体型复杂者;
在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大,可能引起地基产生过大的不均匀沉降时;
软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时;
相邻建筑距离过近,可能发生倾斜时;
地基内有厚度较大或厚薄不均的填土,自重固结未完成时。
2.2浅基础的设计方法及步骤,2023/5/11,地基与基础工程,第21页,4)经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构、水工结构、挡土结构,以及斜坡或边坡附近的建筑、构筑物,除按上述要求进行承载力验算、变形验算外,还应进行地基稳定性验算:
荷载组合采用按承载力极限状态下的基本组合,但分项系数均取为1。
5)确定基础或桩台高度、支撑结构截面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时,按承载能力极限状态下的荷载或荷载效应进行基本组合,并采用规定的相应分项系数。
2.2浅基础的设计方法及步骤,2023/5/11,地基与基础工程,第22页,2.2.5浅基础设计的基本步骤1.地质勘察及建筑设计资料分析;
2.选择基础类型;
3.确定持力层和基础埋置深度;
4.确定地基承载力;
5.初步确定基础底面尺寸;
6.开展地基承载力验算、变形验算、稳定性验算;
据验算结果,必要时修改基底尺寸甚至埋深。
7.开展基础结构与构造设计,保证其刚度、强度和耐久性;
8.设计图、施工图绘制;
设计说明书编写。
2.2浅基础的设计方法及步骤,2023/5/11,地基与基础工程,第23页,浅基础设计的基本流程图,2.2浅基础的设计方法及步骤,2023/5/11,地基与基础工程,第24页,2.3浅基础的类型,2.3.1浅基础的结构类型1.单独基础(独立基础)2.条形基础3.十字交叉基础4.筏板基础5.箱形基础6.壳体基础,掌握构造形式适用条件,2023/5/11,地基与基础工程,第25页,2.3浅基础设计基本步骤及其类型,单独基础,适用条件:
地基土层性质较好时;
常配制于柱式、塔式及筒式构筑物之下。
2023/5/11,地基与基础工程,第26页,适用条件:
墙下条形基础广泛应用于砌体结构。
柱下条形基础用于框架结构中的柱荷载过大,地基承载力不足情况。
2.3浅基础设计基本步骤及其类型,条形基础,2023/5/11,地基与基础工程,第27页,适用条件:
土质更差,柱下荷载很大或分布不均匀。
2.3浅基础设计基本步骤及其类型,十字交叉基础,2023/5/11,地基与基础工程,第28页,适用条件:
地基软弱而荷载较大,采用十字交叉基础不能满足地基承载力要求,采用筏形基础。
用于多种结构,如框架、框剪、剪力墙结构及砌体结构。
2.3浅基础设计基本步骤及其类型,筏形基础:
钢筋混凝土板式或梁板式基础,2023/5/11,地基与基础工程,第29页,适用条件:
地基软弱且分布不均,荷载较大或分布不均时。
多用于高层建筑基础。
技术复杂、工程造价高,且工期长,应与其它基础方案比较后采用。
补偿基础:
建在地面下足够深度,使结构物重量不超过或略超过挖出的地基土重,减少附加应力引起的地基沉降的整体基础。
2.3浅基础设计基本步骤及其类型,箱形基础:
一种补偿基础形式,2023/5/11,地基与基础工程,第30页,特点:
荷载在壳体内主要引起轴向压力,对于抗压性能较好的砖、石和混凝土材料,采用壳体结构更适应材料特性。
壳体基础:
正圆锥及其组合形成的壳体基础,2.3浅基础设计基本步骤及其类型,2023/5/11,地基与基础工程,第31页,适用:
一般工业与民用建筑柱基和筒形的构筑物(如烟囱、水塔、料仓、中小高炉等)。
2.3浅基础设计基本步骤及其类型,M型组合壳、正圆锥壳、内球外锥组合壳,2023/5/11,地基与基础工程,第32页,2.3浅基础设计基本步骤及其类型,2.3.2地基基础的选型原则1.综合考虑:
建筑结构类型、荷载性质及大小、岩土性质等因素加以选择。
2.优先选用天然地基上浅基础档案,如不能满足需要,可经过综合对比,选用人工地基上的浅基础或深基础方案。
3.满足地基强度、变形、稳定性要求的前提下,浅基础按以下次序优先选择靠前的形式:
独立基础,条形基础,十字交叉条形基础,筏板基础,箱形基础,2023/5/11,地基与基础工程,第33页,2.3浅基础设计基本步骤及其类型,浅基础选型汇总表,2023/5/11,地基与基础工程,第34页,2.3浅基础设计基本步骤及其类型,2023/5/11,地基与基础工程,第35页,2.3浅基础设计基本步骤及其类型,2.3.3无筋扩展基础(刚性基础)由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成,基础高度由刚性角控制的基础。
2023/5/11,地基与基础工程,第36页,2.3浅基础设计基本步骤及其类型,特点:
结构简单、施工方便、造价低廉;
抗压性能好,而抗拉、抗剪强度较差。
适用条件:
地基条件:
持力层土质较好、无沟、塘、井、坑,下卧层无淤泥或淤泥质软弱土层。
上部结构条件:
6层及以下民用建筑和砖墙承重的轻型厂房;
但三合土地基不宜用于超过4层的民用建筑,2023/5/11,地基与基础工程,第37页,2.3浅基础设计基本步骤及其类型,砖基础:
材料:
砖MU10,砂浆M5构造:
台阶式(大放脚)适用条件:
应用在干燥和温暖的地区,6层以下民用建筑和墙承重的厂房。
2023/5/11,地基与基础工程,第38页,2.3浅基础设计基本步骤及其类型,灰土基础:
石灰:
粘性土=2:
8或3:
7适用条件:
地下水位以上,5层及5层以下的民用建筑和小型砖墙承重的轻型工业厂房。
三合土基础:
石灰:
砂:
碎砖(或碎石)按体积比1:
2:
4或1:
3:
6配成夯实而成。
地下水位以上,4层及4层以下建筑物。
2023/5/11,地基与基础工程,第39页,2.3浅基础设计基本步骤及其类型,毛石基础:
未风化的毛石、料石、漂石刚性角:
1:
1.25,1:
1.50构造:
每级台阶不少于3皮,台阶宽度不超过200mm,台阶高度在300mm左右。
适用于:
山区或严寒地区,地下水位以上,层数不多的建筑物。
2023/5/11,地基与基础工程,第40页,2.3浅基础设计基本步骤及其类型,混凝土或毛石混凝土基础:
未风化的毛石、料石、漂石混凝土(C10或C15)或毛石混凝土浇筑的基础。
构造:
台阶锥台适用条件:
基础的强度、耐久性、抗冻性都较好,荷载较大或位于地下水位以下时采用此类型基础一般要求:
H900mm,三层台阶,每阶高度不宜大于500mm。
2023/5/11,地基与基础工程,第41页,2.3浅基础设计基本步骤及其类型,刚性基础的刚性角限定值,2023/5/11,地基与基础工程,第42页,2.3浅基础设计基本步骤及其类型,2.3.4钢筋混凝土扩展基础(柔性基础)概念:
由钢筋混凝土材料构成,能承受一定弯曲变形,有较强的抗剪、抗弯能力的扩展基础。
常见:
柱下钢筋混凝土独立基础;
墙下钢筋混凝土条形基础。
竖向荷载较大、受水平力和弯矩;
地基承载力不高;
基础需要“宽基浅埋”的情况构造要求:
高度:
锥台型200mm、阶梯型300500mm;
垫层:
厚度100mm,C10;
2023/5/11,地基与基础工程,第43页,2.3浅基础设计基本步骤及其类型,混凝土强度等级:
C20,满足耐久性;
钢筋要求:
受力筋不小于10,分布筋不小于8;
受力筋间距100200mm,分布筋小于300mm,不低于受力筋面积的1/10。
保护层:
有垫层40mm,无垫层70mm。
2023/5/11,地基与基础工程,第44页,2.3浅基础设计基本步骤及其类型,独立基础和条形基础配筋,2023/5/11,地基与基础工程,第45页,2.4基础的埋置深度,2.4.1基础埋深及其确定原则此部分内容参阅GB50007-2002之5.1.15.1.9。
基础埋深:
基础底面至室外设计地面的深度。
确定原则:
保证安全可靠的前提下尽量浅埋;
埋深大于50cm;
基础顶面距地表大于10cm。
2.4.2基础埋深确定的考虑因素建筑物结构条件;
场地环境条件;
工程地质条件;
水文地质条件;
地基冻融条件。
2023/5/11,地基与基础工程,第46页,2.4基础的埋置深度,2.4.2.1建筑物结构条件建筑物的使用功能;
如需考虑地下室、设备层、人防工程或电梯设置基础形式和构造;
刚性基础适当深埋,扩展基础可浅埋;
箱形、筏形基础建筑物高度的1/15,桩箱或桩筏基础建筑物高度的1/181/20。
地基荷载性质、大小。
输电塔基础、斜拉桥桥墩基础:
上拔力;
高层建筑:
基础埋深需满足稳定性要求。
2023/5/11,地基与基础工程,第47页,2.4基础的埋置深度,2.4.2.2建筑场地条件附近有相邻建筑物时:
新建筑物基础埋深不宜大于原有建筑基础,如大于需保持一定水平间距,否则采取措施。
2023/5/11,地基与基础工程,第48页,2.4基础的埋置深度,建筑物位于土坡坡顶时:
靠近土坡边缘的基础与边缘应有一断距离:
垂直于坡顶边缘线的基础底面边长b3m时,由基础底面外缘到坡顶边缘的水平距离a不小于2.5m,且a与基础埋深d应符合下式要求:
条形基础取3.5;
矩形和圆形基础取2.5,2023/5/11,地基与基础工程,第49页,2.4基础的埋置深度,2.4.2.3工程地质条件土体力学性质与厚度,在满足其他要求下尽量浅埋,只有低层房屋可用,否则处理,尽量浅埋但是如h1太小就为II,h15m处理或桩基,2023/5/11,地基与基础工程,第50页,2.4基础的埋置深度,地基土平面分布不均时,可采用不同的基础埋深来调整不均匀沉降;
基础需不同埋深时,应采用台阶形过渡;
台阶宽度L和台阶高度H之比宜为2,2023/5/11,地基与基础工程,第51页,2.4基础的埋置深度,2.4.2.4水文地质条件有地下水时,尽量将建在地下水位之上;
若必须埋在地下水位之下,应采取保护地基土不受扰动的措施,还应考虑可能出现的施工与设计问题,以及地下水浮力引起基础底板的内力变化;
如果持力层下埋藏有承压含水层时,选择基础埋深必须考虑承压水的作用,控制基坑开挖深度。
承压水头压力小于坑底土的总覆盖压力。
濒临河、湖等水体修建的建筑物基础,基础埋深须大于最大冲刷深度。
2023/5/11,地基与基础工程,第52页,2.4基础的埋置深度,有承压水的情形,基坑底至承压含水层顶部土总覆盖压力:
izi(注:
潜水位以下土取饱和重度)承压含水层顶部的静水压力u:
u=wh开挖深度:
u/1,平面尺寸较大基础,宜取0.7。
2023/5/11,地基与基础工程,第53页,2.4基础的埋置深度,2.4.2.5地基冻融条件地基土冻胀性分类建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)据冻土层平均冻胀率,结合土质、冻前天然含水率及冻结期间地下水距冻结面的最小距离,对地基土的冻胀性进行了分类。
2023/5/11,地基与基础工程,第54页,表G.0.1地基土的冻胀性分类(节选),2023/5/11,地基与基础工程,第55页,2.4基础的埋置深度,土体冻胀工程危害冻胀基础底、侧面分别受法向、切向冻胀力;
基础产生一定的上抬变形,诱发附加内力;
严重者基础及上部结构开裂。
融沉地基冻土融沉,基础侧面受附加应力;
基础沉降,自身及上部结构产生附加内力;
地基土冻结深度的影响因素气象条件;
地基土性质;
建筑物外部环境。
2023/5/11,地基与基础工程,第56页,2.4基础的埋置深度,地基土的冻结深度确定教材P46-48季节性冻土地基的设计冻结深度:
zdz0zszwzez0标准冻结深度(简称标准冻深);
标准冻深:
在地面平坦裸露城市之外的空旷场地中不少于10年的实测最大冻深的平均值。
zs土的类别对冻深的影响系数;
zw土的冻胀性对冻深的影响系数;
ze环境对冻深的影响系数.,2023/5/11,地基与基础工程,第57页,2.4基础的埋置深度,季节性冻土地基的最小基础埋深:
dminzd-hmaxhmax基底以下允许残留冻土层的最大厚度。
2023/5/11,地基与基础工程,第58页,土的类别对冻深的影响系数zs,土的冻胀性对冻深的影响系数zw,环境对冻深的影响系数ze,2.4基础的埋置深度,冻深影响系数,2023/5/11,地基与基础工程,第59页,附录G.0.2建筑基底下允许残留冻土层厚度hmax(m),2023/5/11,地基与基础工程,第60页,例题,哈尔滨某小区欲建一住宅,采用柱下独立方形基础,基底平均压力为130KPa,从冻结深度考虑基础的最小埋深?
(哈尔滨市区的标准冻深2.0m),2023/5/11,地基与基础工程,第61页,例题,解:
(1)已知哈尔滨市区的标准冻深2.0m;
(2)按zdz0zszwze求设计冻深:
按土类查表,第1、2层土zs均为1.2;
按冻胀性查表,第1层土不冻胀,zw1;
第2层土冻胀,zw0.9;
按环境查表,ze0.9.对于第1层土:
zd21.210.92.16m;
对于第2层土:
zd21.20.90.91.944m;
折算冻结深度:
zd1(2.16-1)(1.944/2.16)2.044m;
残留冻土层主要位于第2层土。
2023/5/11,地基与基础工程,第62页,例题,(3)按dminzd-hmax求基础最小埋深:
按方形基础、冻胀土、采暖、基底压力130kPa查表,hmax0.7m;
dminzd-hmax2.0440.71.344m。
即仅从冻结因素考虑,基础的最小埋深为1.344m。
注意:
新老规范在考虑冻结深度确定基础埋置深度方面有较大差别!
相关比较请参考教材P373附录B。
2023/5/11,地基与基础工程,第63页,2.5地基承载力的确定,2.5.1地基承载力的基本概念地基承载力:
地基土单位面积上承受荷载的能力地基极限承载力:
地基即将发生强度破坏时对应的极限荷载地基允许承载力地基既不发生强度破坏,又不超允许变形的承载力地基承载力特征值正常使用状态下地基的承载力。
“建筑地基基础设计规范”中的定义:
由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值,上限为比例界限值。
2023/5/11,地基与基础工程,第64页,2.5地基承载力的确定,提示:
关于地基承载力的概念、确定方法,请课后参阅以下资料加深理解:
“建筑地基基础设计规范”GB50007-2002:
5.2.35.2.6;
附录C浅层平板载荷试验要点;
附录D深层平板载荷试验要点;
附录H岩基载荷试验要点.“建筑地基基础设计规范”GB50007-2002条文说明:
2.1.3;
4.2.14.2.3.,2023/5/11,地基与基础工程,第65页,2.5.2地基承载力确定方法的有关规定规范(GB50007-2002)考虑到地基土的区域性较强,承载力表很难给出具体建筑场地的地基承载力特征值,取消了承载力表,规定地基承载力特征值由载荷试验及其它原位测试、公式计算并结合工程实践经验确定。
a.甲级建筑物或缺乏成熟经验的特殊性土,有特殊要求的工程应采用理论计算法结合有关原位测试方法确定,并宜用载荷试验验证;
b.需要变形计算的乙级建筑物可采用理论计算法结和有关的原位测试方法确定;
2.5地基承载力的确定,2023/5/11,地基与基础工程,第66页,c.不需要进行变形计算的乙级建筑物可采用查表法并结合有关原位测试方法确定;
d.丙级建筑物可采用查表法或邻近建筑物的经验确定。
2.5.3地基承载力的确定方法规范5.2.3条:
地基承载力特征值可由载荷试验或其它原位测试公式计算并结合工程实践经验等方法综合确定。
现场载荷试验等原位测试法;
公式计算方法;
根据工程经验取值法。
2.5地基承载力的确定,2023/5/11,地基与基础工程,第67页,2.5.3.1现场载荷试验方法,2.5地基承载力的确定,3m,浅层平板载荷试验:
确定浅部地基土层的承压板下应力主要影响范围内的承载力。
深层平板载荷试验:
确定深部地基土层及大直径桩桩端土层在承压板下应力主要影响范围内的承载力。
2023/5/11,地基与基础工程,第68页,2.5地基承载力的确定,注意:
试验技术要求(实验坑、加载板、加载速率、沉降测量要求,稳定标准,数据处理方法)见规范!
2023/5/11,地基与基础工程,第69页,浅层平板试验技术要点:
1)承压板要求:
面积不应小于0.25m2,对于软土不应小于0.5m2。
2)试验坑要求:
宽度不应小于承压板宽度或直径的3倍。
应保持土层原状结构和天然湿度。
宜在拟试压表面用粗砂或中砂层找平,其厚度不超过20mm。
3)加载分级要求:
加荷等级不应少于8级;
最大加载量不应少于荷载设计值的两倍。
4)沉降量测要求:
每级加载后,按间隔10、10、10、15、15min,以后为每隔半小时测读一次沉降量,当在连续两小时内,每小时的沉降量小于0.1mm时,则认为已趋稳定,可加下一级荷载.,2.5地基承载力的确定,2023/5/11,地基与基础工程,第70页,浅层平板试验终止加载标准:
当出现下列情况之一时,即可终止加载:
1)承压板周围的土明显地侧向挤出;
2)沉降s急骤增大,ps曲线出现陡降段;
3)某级荷载下,24h内沉降速率不能达到稳定;
4)沉降量与承压板宽度或直径之比大于或等于0.06。
当满足前三种情况之一时,其对应的前一级荷载定为极限荷载。
2.5地基承载力的确定,2023/5/11,地基与基础工程,第71页,浅层平板试验地基承载力特征值的确定:
1)当Ps曲线有比例界限时,取比例界限对应的荷载值;
2)极限荷载小于比例界限荷载的2倍时,取极限荷载值的1/2;
3)不能按上述要求确定时,当压板面积为0.250.50m2,可取sb0.010.015所对应的荷载,但其值不应大于最大加载量的一半。
4)同一土层参加统计的试验点不应少于三点,当试验实测值的极差不超过其平均值的30时,取此平均值作为该土层的地基承载力特征值fak。
2.5地基承载力的确定,2023/5/11,地基与基础工程,第72页,深层平板试验技术要点:
采用直径为0.8m的刚性板,紧靠承压板周围外侧的土层高度应不少于80cm。
2)加荷等级要求:
可按预估极
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 地基与基础工程 地基 基础 工程 课件 BW