一级注册建筑师结构-地基与基础学习笔记.doc

《一级注册建筑师结构-地基与基础学习笔记.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一级注册建筑师结构-地基与基础学习笔记.doc（10页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第四章 地基与基础（对应教材第十六章）第一节 概述一有关名词术语（一）地基、基础（二）地基承载力特征值（三）地基变形允许值（四）地基处理（五）复合地基：部分土体被增强或被置换，而形成的由地基土和增强体共同承担荷载的人工地基。（六）扩展基础、无筋扩展基础、桩基础（七）支挡结构、基坑工程 支档工程：使岩土边坡保持稳定、控制位移、主要承受侧向荷载而建造的结构物。基坑工程：为保证地面向下开挖形成的地下空间在地下结构施工期间的安全稳定所需的挡土结构及地下水控制、环境保护等措施的总称。二地基土的主要物理力学指标（一）土的组成固体颗粒、水、空气，三者比例决定其物理力学性质。（二）土的物理性质和指标天然土的重

2、力密度、含水量、土粒相对密度、干重度、孔隙率、孔隙比e、饱和度、塑限、液限、塑性指数、液性指数、土的压缩系数、压缩模量；土的重度、含水量和土粒相对密度称为土的三相物理指标。第二节 地基岩土分类及工程特性指标一地基岩土分类作为建筑地基的岩土，可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土。可将碎石土和砂土合称粗粒土，粉土和粘性土合称细粒土。（一）岩石的坚硬程度和岩体完整程度的划分（二）碎石土的分类和密实度（四）粘性土的分类及状态1.粘性土的塑限、液限、塑性和液性指数等指标粘性土的界限含水量：粘性土由一种状态转到另一种状态的分界含水量，称为。对粘性土的分类及工程性质的评价重要。 塑限P：土由半固

3、态转到可塑状态的界限含水量液限L：土由可塑状态转到流动状态的界限含水量2.塑性指数IP：对黏性土进行分类 3.液性指数IL：黏性土的状态，表示黏土软硬程度的指标黏性土的状态，可按表分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑。 【注意】塑性指数（IP）反映影响粘性土特征的各种重要因素，因此用于对粘性土分类。土颗粒越细，粘性含量越高，土能吸附的结合水量越多，则IP越大。（五）粉土粉土为介于砂土和黏性土之间，塑性指数IP10 且粒径大于0.075mm 的颗粒含量不超过全重50 的土。（六）特殊性土(1)淤泥、淤泥质黏性土或粉土、泥炭、泥炭质土(2)红黏土（碳酸盐岩系的岩石经红土化作用形成的高塑性粘土）(3)人

4、工填土（分为素填土、压实填土、杂填土和冲填土）(4) 膨胀土（具有显著的吸水膨胀和失水收缩特性）(5) 湿陷性土（浸水后产生附加沉降，其湿陷系数大于或等于0.015）二. 土的工程特性指标（一）土的工程特性指标1.强度指标2.压缩性指标3.静力触探探头阻力4.标准贯入试验锤击数5.载荷试验承载力等（二）地基土工程特性指标的代表值1.抗剪强度指标（取标准值）2.压缩性指标（取平均值）3.载荷试验承载力（取特征值）【注意】一般情况下，粗颗粒岩土的地基承载力大于细颗粒的；粗颗粒岩土压缩性小，细颗粒的大。地基土的压缩性可按对应的压缩系数1-2值划分为低、中、高压缩性土。第三节地基计算一.基本规定（一）

5、地基基础设计等级（甲、乙、丙级） 【注意】熟悉设计等级为甲级的建筑和地基类型。（二）与地基基础设计等级相应的设计要求根据建筑物地基基础设计等级及长期荷载作用下地基变形对上部结构的影响程度，地基基础设计应符合下列规定：1.均应满足地基承载力计算的有关规定2.按地基变形设计（一些丙级建筑物除外）3.高层、高耸、斜坡处建筑、基坑工程等进行稳定性验算4.因地下水有上浮问题时进行抗浮验算【思考】地基基础设计基本规定具体要求。【注意】从受力角度，地基基础也是一个受压构件，同样应满足承载力、变形和稳定性要求。因在地下，又有其特殊性，需考虑沉降、上浮问题。地基的强度是指土体的抗剪强度。地基虽然是受压，但其强度

6、破坏形态却都是剪切滑移破坏。土体被挤出的剪切滑移破坏亦称地基失稳。地基的变形是指土体受到压缩引起的沉降。二.地基计算（一）基础埋置深度（简称埋深，是指基础底面至天然地面的距离，不宜小于0.5m）1.一般规定：（1）建筑用途因素（有无地下室、设备基础和地下设施，基础的形式和构造）（2）荷载因素（荷载大小和性质）（3）工程地质和水文地质条件（4）相邻建筑物的基础埋深（5）地基土冻胀和融陷影响2.高层建筑基础埋置深度要求应满足地基承载力、变形和稳定性要求。位于岩石地基上的高层建筑，应满足抗滑稳定性要求。3. 当基底为季节性冻土时的要求季节性冻土地区基础埋深宜大于场地冻结深度。【注意】在影响高层建筑地

7、基稳定的多个因素中，除建筑物高度、体型、基底压力、偏心距、地基土性质、抗震设防烈度等因素外，基础埋置深度是一个重要的因素。（二）地基承载力计算1. 基础底面的压力应符合下列规定：（1）轴心作用时：pkfa（pk基础底面平均压力值）（2）偏心作用时：pk fapkmax1.2fa（pkmax基础底面边缘最大压力值）适用条件：偏心距eb/6（因土不能受拉，不出现拉应力情况）2.地基承载力的深宽修正（1）地基承载力特征值fak（2）修正后的地基承载力特征值fa用试验测得的地基承载力特征值fak，不能完全反映实际基础的地基承载力，因此需要将fak修正为fa。深宽修正方法：当基础宽度大于3m或埋置深度大

8、于0.5m时： 【注意】1.从公式中的修正系数和土层重度分析影响地基承载力的因素。2.基础埋得越深，基础宽度越大，基础底面以下土层的重度越大，地基承载力越高。【注意】将地基基础看做一个受压构件来理解其地基承载力计算，其实就是一个轴心或偏心的受压构件简单的应力计算。（三）地基变形计算地基竖向压缩变形表现为建筑物基础的沉降，地基变形计算主要是基础的沉降计算。1.地基变形特征和地基允许变形值地基变形特征分为：沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜（1）砌体结构由局部倾斜控制；（2）框架、排架相邻两个柱基的沉降差控制；（3）多、高层、高耸结构由倾斜值控制；必要时尚应控制平均沉降量。2一般多层建筑物在施工期间完

9、成的沉降量：土的空隙率越大，压缩性就越高、沉降量就越大。土的颗粒越粗，空隙中的水分和空气就越容易排出，沉降的过程就发展得快（如砂土）；反之就发展得慢。在必要情况下，需要分别预估建筑物在施工期间和使用期间的地基变形值，以预留建筑物有关部分之间的净空，选择连接方法和施工程序。对于碎石或砂土，可认为其最终沉降量已完成80%以上；对于其他低压缩土，可认为已完成最终沉降量的50%80%，对于中压缩黏性土，可认为已完成20%50%；对于高压缩黏性土，可认为已完成5%20%。3.地基变形计算地基变形计算主要指地基最终沉降量计算，可采用分层总和法。（四）稳定性计算1.整体稳定性2.抗浮稳定性在整体满足抗浮稳定

10、性要求而局部不满足时，可采用增加结构刚度的措施。第四节 基础一.无筋扩展基础1材料：砖、毛石、砼、毛石砼、灰土、三合土等2要求：满足刚性角3各种材料基础的构造要求【注意】无筋扩展基础的刚性角概念和常见基础台阶宽高比允许值。二扩展基础（柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础）1构造要求 【注意】强度等级、垫层厚度、基础底板配筋等构造要求。扩展基础混凝土强度等级，不应低于C20。垫层混凝土的强度等级不宜低于C10。有垫层时钢筋保护层的厚度不应小于40mm，无垫层时不应小于70mm。2.扩展基础的计算根据情况，抗弯、抗剪、抗冲切、局部受压。 【注意】柱下独立基础的受冲切承载力验算。三柱下条形

11、基础整体性比独立基础好，对防止地基不均匀沉降和抗震都有好处。1.构造要求2.柱下条形基础的计算四高层建筑筏形基础筏形基础分梁板式和平板式两种类型。框架-核心筒结构和筒中筒结构宜采用平板式筏型基础。与梁板式筏基相比，平板式筏基具有抗冲切及抗剪能力强的特点，且构造简单、施工便捷，具有更好的适应性。（一）基础平面尺寸要求基底平面形心宜与结构竖向永久作用重心重合（与e/B有关）（二）筏形基础计算1.平板式筏基首先需要按冲切要求来确定筏板的厚度。板太厚不经济，宜做柱下桩，减少不利影响。若有条件采取一柱一桩，柱荷重直接由桩承担，筏板厚可大大减少，降低工程造价。2.梁板式筏形基础梁板式筏基应计算正截面受弯承

12、载力，其厚度尚应满足受冲切、受剪切承载力要求。（三）构造要求（四）高层建筑筏形基础与裙房基础间的构造设置沉降缝时，高层基础大于裙房基础埋深至少2米，地面以下应用粗砂填实。 （五）高层建筑基础和地下结构抗震等级设计规定1.地下室结构的刚度和强度要求与上部结构底层相邻的那一层地下室是设计中需要加强的部位。有关地下室的抗震等级、构件的截面设计以及抗震构造措施应符合现行国家标准建筑抗震设计规范GB50011的有关规定。2.上部结构嵌固在地下一层结构顶板的设计要求3.构造要求【注意】为保证上部结构的地震等水平作用能有效通过楼板传递到地下室抗侧力构件中，地下一层结构顶板构造要求（开洞面积、楼盖厚度、混凝土

13、等级等要求）。五桩基础（承台和桩两部分组成）桩基是根据土层分层情况及各层土力学性质，或将荷载主要分配给深层较好的土层（端承型桩），或将荷载主要分配给桩周土（摩擦型桩），或将荷载主要分配给承台下土层（控制沉降的桩基）。（一）桩基础的特点和适用条件特点：桩基础承载力高、沉降速率低、沉降量小而均匀，能够承受垂直荷载、水平荷载、上拔力及振动和动力作用。使用条：当建筑场地浅层的土质不能满足建筑物对地基承载力和变形要求，又不适宜采取地基处理措施时，可考虑采用桩基础。（二）桩基类型划分（按桩身竖向受力情况）摩擦型桩桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受；端承型桩桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受。（三）桩和桩基构造（四

14、）桩基的设计计算（五）桩基沉降问题（桩基沉降量不得超过建筑物的沉降允许值）应进行沉降验算的桩基：（1）地基基础设计等级为甲级的建筑物桩基；（2）体型复杂、荷载不均或桩端以下有软弱土层的设计等级为乙级的建筑物桩基；（3）摩擦型桩基；（六）桩基承台构造【注意】桩基承台除满足抗冲切、抗剪切、抗弯承载力和上部结构的要求外，尚应满足构造要求。（七）承台之间的连接要求（八）柱下桩基础独立承台计算（弯、剪、抗冲切）【注意】柱下桩基础独立承台受冲切承载力验算。第五节 软弱地基一一般规定软弱地基是指强度较低、高压缩性土及其他不良性质的软弱土组成的地基。根据工程地质特征，软弱地基包括软土（淤泥及淤泥质土）、冲填土

15、、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基。【注意】软土的主要物理力学特性有：含水量高、高压缩性、天然抗剪强度低等。二利用与处理（一）利用软弱土层做持力层的规定1淤泥和淤泥质土，宜利用其上覆较好土层。上覆土层较薄时，应采取避免施工时扰动的措施。2冲填土、建筑垃圾和性能稳定的工业废料，当均匀性和密实度较好时，可用作轻型建筑物的持力层。3有机质含量较多的生活垃圾和对基础有侵蚀性的工业废料等杂填土，未经处理不宜。（二）软弱土层的处理1.局部软弱土层及暗塘、暗沟等，可采用基础梁跨越、换填垫层、桩基等方法处理。2.当地基承载力或变形不能满足设计要求时，可选用机械压（夯）实、堆载预压、真空预压、换填垫层或复合地

16、基等；3.杂填土可采用重锤夯实、强夯、振动压实等方法处理；4.淤泥和淤泥质土采用堆载预压处理；5.软弱地基的浅层处理可采用换填垫层（包括加筋垫层）。【注意】不是所有软弱地基都必须经过处理才能做持力层。（三）复合地基部分土体被增强或被置换，而形成的由地基土和增强体共同承担荷载的人工地基。1复合地基设计应满足建筑的承载力和变形要求。2增强体顶部应设褥垫层(级配砂石)。三建筑措施软弱地基上的建筑物沉降比较显著，且不均匀，沉降稳定的时间很长。因为地基基础和上部结构是整体，共同作用，因此地基设计上除地基变形满足建筑物容许变形外，还应根据地基不均匀变形的分布规律，在建筑布置和结构处理上采取必要措施，使上部

17、建筑结构适应地基变形。如：对体型复杂或过长的建筑物设置沉降缝，并采用增强基础和上部结构刚度的方法，使每个单元具有适应和调整地基不均匀变形的能力。建筑措施有：1建筑体型的合理组合（体型简单、高度和荷重均匀）2沉降缝设置（设置部位）3相邻建筑物基础间保持一定的净距4建筑及与设备管道间的沉降差处理四.结构措施（增强结构整体刚度）建筑物沉降的均匀程度不仅与地基的均匀性和上部结构的荷载分布情况有关，还与建筑物的整体刚度有关。建筑物的整体刚度是指建筑物抵抗自身变形的能力。（一）减少沉降和不均匀沉降的措施1选用轻型结构，减轻墙体自重；2设置地下室或半地下室，采用覆土少，自重轻的基础形式；3调整各部分的荷载分

18、布、基础宽度或埋置深度；4对不均匀沉降要求严格的建筑物，可选用较小的基底压力。（二）框架结构（体型复杂、荷载差异较大的）可加强基础整体刚度，如采用箱基、桩基、厚筏等，以减少不均匀沉降。(三)砌体结构（加强整体刚度和强度的措施）1对于三层或三层以上的房屋，其长高比L/Hf宜2.5；当房屋的长高比为2.5L/Hf3.0时，宜做到纵墙不转折或少转折，内横墙间距不宜过大。2设置圈梁（设置位置和要求）3墙体上开洞时，宜在开洞部位配筋或采用构造柱及圈梁加强。 圈梁的设置部位和数量，应根据地基不均匀变形、建筑物建成后可能的挠曲方向等因素确定。如建筑物可能发生正向挠曲时，则应保证在基础处设置。反之，若可能发生

19、反向挠曲时，则首先应保证顶层设置圈梁。【注意】砌体、框架结构减轻不均匀沉降的建筑与结构措施。圈梁设置要求（关键部位、连续封闭）。五、施工措施1、先重后轻、先高后低施工顺序2、注意堆载、沉桩和降水对邻近建筑物的影响3、注意保护基坑，避免扰动土的原状结构六大面积地面荷载（指生产堆料、工业设备等地面堆载和天然地面上的大面积填土荷载） 第六节 支挡结构一支挡结构的用途为保持结构物两侧的土体有一定高差的结构成为支挡结构。岩土工程中的“支挡”结构，用于“边坡”方面的支挡结构一般称“挡土墙”，一般是先筑墙后填土，主要有重力式、悬臂式、扶壁式、锚杆式、锚定板式和土钉式等；用于“基坑支护”的支挡结构，也属挡土墙

20、，习惯称“支护结构”，一般是先在地层中形成支挡结构后再开挖土体，如用作地下室外墙的地下连续墙等。二常见支挡结构类型支挡结构一般由挡土（挡水）和支撑拉锚两部分组成组成。【注意】前者称为挡土结构（或围护结构），后者称为支锚结构。 重力式挡土墙悬臂式挡土墙扶壁式挡土墙 锚定板式锚杆式土钉墙式三重力式挡土墙重力式挡土墙是以挡土墙自身的重力来保持挡土墙在土压力作用下的稳定。常采用石砌或混凝土浇筑，一般做成简单的梯形。1.挡土墙设计应根据地质条件、材料和施工等因素考虑，内容包括：（1）抗滑移稳定性验算（2）抗倾覆稳定性验算（3）抗整体滑动稳定性（圆弧滑动面法验算）（4）地基承载力验算 2重力式挡土墙的作用

21、力土压力土压力是指作用在支挡结构墙体上的侧压力。主动土压力是土推墙，墙向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在墙体上的土压力。3.重力式挡土墙的构造措施重力式挡土墙各部分的名称：墙背、墙面、墙底、墙踵、墙趾。（1）墙背的构造措施根据墙背的坡度分为仰斜、直立和俯斜三种形式。 仰斜式墙重心后移，加大了抗倾覆力臂，提高抗倾覆的稳定性，受到的主动土压力最小。直立居中，俯斜最大；从减小墙背主动力的角度，仰斜墙背最为合理。（2）墙面坡度选择墙面坡度应尽量与墙背坡度相同。 （3）墙底的构造要求在墙体稳定性验算中，抗滑移稳定性往往比抗倾覆稳定更不易满足。为了增加强身的抗滑稳定性，可将墙底做成逆坡。 （4）墙趾台阶当墙高较大，基底压力超过地基承载力时，可加设墙趾台阶，以扩大墙底宽度，对抗倾覆也有利。四悬臂式与扶壁式挡土墙五.滑坡防治在建筑场区内，由于施工或其他因素的影响有可能形成滑坡的地段，必须采取可靠的预防措施。防止滑坡的处理措施：排水、支挡、卸载、反压。排水：设置排水沟以防止地面水倾入滑坡地段，必要时尚应采取防渗措施。地下水影响较大时，根据地质条件设置地下排水系统。支挡：根据滑坡推力的大小、方向及作用点，可选用重力式抗滑挡墙、阻滑桩及其他抗滑结构。卸载：在保证卸载区上方及两侧岩土稳定的情况下，在滑体主动区卸载。反压：在滑体的阻滑区段增加竖向荷载以提高滑体的阻滑安全系数。