2章-3 刚性基础与扩展基础(梁恒昌)
合集下载
第2章 无筋扩展基础
《地基基础工程》
第二章 无筋扩展基础
钟 声
ZHONG, SHENG
四川大学建筑与环境学院
College of Architecture and Environment, SCU
第二章 无筋扩展基础
第二章 无筋扩展基础
第一节 无筋扩展基础的概念 第二节 无筋扩展基础的构造 第三节 无筋扩展基础的设计
等高式
376
第二章 无筋扩展基础
第一节 无筋扩展基础的概念 第二节 无筋扩展基础的构造
一、混凝土基础(素混凝土基础) 二、毛石混凝土基础 三、砖基础
四、毛石基础
第二节 无筋扩展基础的构造 \ 毛石基础的特点
¾ 毛石是天然石材，经粗略加工使其基本方整、便于人 力搬运、操作的石料 ¾ 毛石基础强度、抗水、抗冻、抗腐蚀性能较好
\ 灰土是用粉状生石灰和松散的粘土加少量水拌合而成。 石灰与粘土的比例，用于基础的多为3:7或4:6，用作垫 层的可为2:8； \ 灰土基础在夯实、碳化后坚如石材，且随时间推移而提 高强度，故被广泛应用。
h＝n•150
灰土基础 与砖放角
α
b
第二节 无筋扩展基础的构造 灰土基础
\ 在地下水位较低、五层以下砖混结构的条形砖石基础下 面，可作灰土垫层，提高基础整体性 \ 灰土垫层厚度超过100mm时按基础使用和计算，所以较 厚的灰土垫层也叫灰土基础
≥50 ≥200
α
α
b 锥形混凝土基础构造
b 阶形混凝土基础构造
h
第二章 无筋扩展基础 第一节 无筋扩展基础的概念 第二节 无筋扩展基础的构造 一、混凝土基础（素混凝土基础） 二、毛石混凝土基础
第二节 无筋扩展基础的构造 加入毛石的混凝土基础
第二章 无筋扩展基础
钟 声
ZHONG, SHENG
四川大学建筑与环境学院
College of Architecture and Environment, SCU
第二章 无筋扩展基础
第二章 无筋扩展基础
第一节 无筋扩展基础的概念 第二节 无筋扩展基础的构造 第三节 无筋扩展基础的设计
等高式
376
第二章 无筋扩展基础
第一节 无筋扩展基础的概念 第二节 无筋扩展基础的构造
一、混凝土基础(素混凝土基础) 二、毛石混凝土基础 三、砖基础
四、毛石基础
第二节 无筋扩展基础的构造 \ 毛石基础的特点
¾ 毛石是天然石材，经粗略加工使其基本方整、便于人 力搬运、操作的石料 ¾ 毛石基础强度、抗水、抗冻、抗腐蚀性能较好
\ 灰土是用粉状生石灰和松散的粘土加少量水拌合而成。 石灰与粘土的比例，用于基础的多为3:7或4:6，用作垫 层的可为2:8； \ 灰土基础在夯实、碳化后坚如石材，且随时间推移而提 高强度，故被广泛应用。
h＝n•150
灰土基础 与砖放角
α
b
第二节 无筋扩展基础的构造 灰土基础
\ 在地下水位较低、五层以下砖混结构的条形砖石基础下 面，可作灰土垫层，提高基础整体性 \ 灰土垫层厚度超过100mm时按基础使用和计算，所以较 厚的灰土垫层也叫灰土基础
≥50 ≥200
α
α
b 锥形混凝土基础构造
b 阶形混凝土基础构造
h
第二章 无筋扩展基础 第一节 无筋扩展基础的概念 第二节 无筋扩展基础的构造 一、混凝土基础（素混凝土基础） 二、毛石混凝土基础
第二节 无筋扩展基础的构造 加入毛石的混凝土基础
《基础工程》第2章浅基础知识分享
（4）上部结构型式
上部结构的型式不同，对基础产生的位移要求也 不同。
对中、小跨度简支梁来说，这项因素对确定基 础的理直深度影响不大。
对超静定结构 ， 便基础发生较小的不均匀沉降 也会使内力产生一定变化。
如对拱桥桥台，为了减少可能产生的水平位移和 沉降差值，有时需将基础设置在埋 藏较深的坚实上 层上。
《基础工程》
第2章 浅基础
主要内容
地基基础的类型？ 浅基础地基承载力的确定？ 刚性扩大基础的设计与计算？
天然地基上的基础：
优先选用
浅基础 深基础
埋入地层深度较浅 <5m 施工 敞开挖基坑 明挖基础 设计计算，忽略基础侧面土体对基础的影响 基础结构形式和施工方法也较简单 造价也较低
入地层较深 >5m 结构形式和施工方法复杂 设计计算时需考虑基础侧面土体的影响
式中： [fa0], ——原位测试、或者从规范查取。称为地基承载 力基本容许值。
b——基础验算剖面底面最小边宽(或直径)（m），当b<2m时，取b=2m计 ；当b>10m时，按10m计算；
h——基础底面的埋置深度(m)，对于受水流冲刷的基础，由一般冲刷线算 起；不受水流冲刷的基础，由天然地面算起，位于挖方内的基础，由开挖后地面 算起；当h<3m时，取h=3m；
新鲜岩面上。 如岩石的风化层很厚： 难以全部清除时，基础放在风化层中的埋置深度应根
据其风化程度、冲刷深度及相应的容许承载力来确定。 岩层表面倾斜时： 不得将基础的一部分置于岩层上，而另一部分则置于
土层上，以防基础因不均匀沉降而发生倾斜甚至断裂。 在陡峭山坡上修建桥台： 还应注意岩体的稳定性。
非岩石地基：
缺点： 自重大，并且当持力层为软弱土时，由于扩大基础面
第二章深基础工程079
基底清理和验槽→浇筑垫层混凝土→
绑钢筋、支模→验收合格→浇筑基础混 凝土→浇水养护
第二章深基础工程079
三、筏板基础
1.概述 筏板基础由钢筋混凝土底板、梁组成 。 适用于地基承载力较低而上部结构荷载很大的 土层。分为梁板式和平板式两类。 2.筏板基础的施工要点 (1)程序：验槽合格后浇筑垫层混凝土;绑扎底 板、梁的钢筋和柱锚固插筋；浇筑底板混凝土； 待混凝土强度达到25％设计强度后，再在底板 上支梁模板，继续第二浇章深筑基础梁工程上079部混凝土。
也可采用底板和梁模板同时支好，混凝 土一次连续浇筑完成，梁侧模板采用支 架支承并固定牢。
(2)混凝土浇筑完毕，表面应覆盖和洒水 养护，养护时间不少于7d。 (3)当混凝土强度达到设计强度的30％时， 应进行基坑回填。
第二章深基础工程079
第二节 深基础工程施工
一、桩基础工程概述
1.深基础的类型：桩基础、墩基础、 地下连续墙等。 适用范围：天然浅地基的强度和变形 不能满足要求时，采用深基础。桩基 础应用最广。
第二章深基础工程079
墙下钢筋混凝土条形基础
第二章深基础工程079
(4) 锥形基础斜面部分的模板应按斜面坡 度分段支设，分段浇筑，防止模板上浮 变形，边角混凝土必须捣实。
(5)柱基础插筋要加以固定，保证振捣后 位置准确。
(6)基础混凝土浇筑后，应用草帘等覆盖 并浇水养护,时间不少于7d。 。
工艺流程:
2、桩基础的组成与分类 (1)组成：它由若干个沉入土中
的桩和连接桩顶的承台或承 台梁组成。
(2)分类
1）按受力性质分： 端承桩:上部结构荷载主要
由桩端阻力承受； 摩擦桩:上部结构的荷载由
桩尖阻力和桩身侧面的 摩擦力共同承受.
绑钢筋、支模→验收合格→浇筑基础混 凝土→浇水养护
第二章深基础工程079
三、筏板基础
1.概述 筏板基础由钢筋混凝土底板、梁组成 。 适用于地基承载力较低而上部结构荷载很大的 土层。分为梁板式和平板式两类。 2.筏板基础的施工要点 (1)程序：验槽合格后浇筑垫层混凝土;绑扎底 板、梁的钢筋和柱锚固插筋；浇筑底板混凝土； 待混凝土强度达到25％设计强度后，再在底板 上支梁模板，继续第二浇章深筑基础梁工程上079部混凝土。
也可采用底板和梁模板同时支好，混凝 土一次连续浇筑完成，梁侧模板采用支 架支承并固定牢。
(2)混凝土浇筑完毕，表面应覆盖和洒水 养护，养护时间不少于7d。 (3)当混凝土强度达到设计强度的30％时， 应进行基坑回填。
第二章深基础工程079
第二节 深基础工程施工
一、桩基础工程概述
1.深基础的类型：桩基础、墩基础、 地下连续墙等。 适用范围：天然浅地基的强度和变形 不能满足要求时，采用深基础。桩基 础应用最广。
第二章深基础工程079
墙下钢筋混凝土条形基础
第二章深基础工程079
(4) 锥形基础斜面部分的模板应按斜面坡 度分段支设，分段浇筑，防止模板上浮 变形，边角混凝土必须捣实。
(5)柱基础插筋要加以固定，保证振捣后 位置准确。
(6)基础混凝土浇筑后，应用草帘等覆盖 并浇水养护,时间不少于7d。 。
工艺流程:
2、桩基础的组成与分类 (1)组成：它由若干个沉入土中
的桩和连接桩顶的承台或承 台梁组成。
(2)分类
1）按受力性质分： 端承桩:上部结构荷载主要
由桩端阻力承受； 摩擦桩:上部结构的荷载由
桩尖阻力和桩身侧面的 摩擦力共同承受.
基础工程-赵明华-第二章-刚性基础与扩展基础-1
等情况下使用，“宽基浅埋” 。
形式：柱下钢筋砼独立基础、墙下钢筋砼条形基础
2.1 概 述
三、扩展基础的构造要求
一般要求：
基础边缘高度： 基础垫层： 混凝土： 钢筋：
2.1 概 述
三、扩展基础的构造要求
现浇柱下独立基础的构造要求：
现浇钢筋砼柱与基础 的连接：
2.1 概 述
三、扩展基础的构造要求
2.1 概 述
一、刚性基础的构造要求
宽高比（或刚性角）要求：
任一台阶宽度 对应台阶高度
bi ≤tan
Hi
刚性角，按表2-1取值
对基底平均压力＞300kPa的砼基础，变阶处剪力应满足：
Vs ≤ 0.366 ft A 变阶处基础单位长度面积
变阶处单位长度剪力设计值
混凝土轴心抗拉强度设计值
2.1 概 满足宽高比（或刚性角）的工程做法：
“二皮一收”砌法
“二、一间隔收”砌法
2.1 概 述
二、钢筋混凝土扩展基础
定义：在墙或柱之下设置的水平截面向下扩大的钢筋混凝土基础，
也称为“柔性基础 ” 。
特点：抗弯、抗剪性能好；不受台阶宽高比限制；钢筋用量大。
适用：可在竖向荷载较大、地基承载力不高及承受水平力和力矩
d
2.2 基础埋置深度选择
一、概述
实质：选择合适的持力层。
一般要求：最小埋深0.5m(岩石基础除外)，且基顶低于
室外地面0.1m。
应考虑的主要因素：
±0.00
建筑结构及环境条件；
工程地质条件；
d
水文地质条件；
p
地基冻融条件；
持力层 fa（＞p）
墙下条基的构造要求
无纵肋条形基础：
地基土质或荷载分布不均匀时，为提高基础纵向抗弯能 力和控制地基差异沉降，可做成有肋板条形基础。
形式：柱下钢筋砼独立基础、墙下钢筋砼条形基础
2.1 概 述
三、扩展基础的构造要求
一般要求：
基础边缘高度： 基础垫层： 混凝土： 钢筋：
2.1 概 述
三、扩展基础的构造要求
现浇柱下独立基础的构造要求：
现浇钢筋砼柱与基础 的连接：
2.1 概 述
三、扩展基础的构造要求
2.1 概 述
一、刚性基础的构造要求
宽高比（或刚性角）要求：
任一台阶宽度 对应台阶高度
bi ≤tan
Hi
刚性角，按表2-1取值
对基底平均压力＞300kPa的砼基础，变阶处剪力应满足：
Vs ≤ 0.366 ft A 变阶处基础单位长度面积
变阶处单位长度剪力设计值
混凝土轴心抗拉强度设计值
2.1 概 满足宽高比（或刚性角）的工程做法：
“二皮一收”砌法
“二、一间隔收”砌法
2.1 概 述
二、钢筋混凝土扩展基础
定义：在墙或柱之下设置的水平截面向下扩大的钢筋混凝土基础，
也称为“柔性基础 ” 。
特点：抗弯、抗剪性能好；不受台阶宽高比限制；钢筋用量大。
适用：可在竖向荷载较大、地基承载力不高及承受水平力和力矩
d
2.2 基础埋置深度选择
一、概述
实质：选择合适的持力层。
一般要求：最小埋深0.5m(岩石基础除外)，且基顶低于
室外地面0.1m。
应考虑的主要因素：
±0.00
建筑结构及环境条件；
工程地质条件；
d
水文地质条件；
p
地基冻融条件；
持力层 fa（＞p）
墙下条基的构造要求
无纵肋条形基础：
地基土质或荷载分布不均匀时，为提高基础纵向抗弯能 力和控制地基差异沉降，可做成有肋板条形基础。
《基础工程》第4讲
2. 刚性基础的构造要求
刚性基础又称为无筋扩展基础，主要用于多层 民用建筑和轻型厂房，也可用于地基条件较好 的桥梁等建筑。刚性基础自身的强度通常通过 构造措施加以保证。 刚性基础的构造要求主要是对于基础刚性角 （或者是基础台阶宽高比）的要求。表2-9列 出了建筑工程对于基础台阶宽高比的允许值， 桥梁工程则直接限制刚性角。 刚性角的定义见下图2-19。限制基础刚性角的 主要目的是防止基础发生弯曲破坏。
每边挑出60mm，则基础每边挑出的宽度为：
1 b2 (1.4 0.37 3 0.06 2) 0.335m 2
基础高度为0.4m，挑出的宽度为0.335m，故实际的宽高 比为： 0.335/0.4=0.84，基底压力为：
pk
Fk Gk 200 20 1.4 1.5 172.8kPa A 1.4 1.0
1 .基础高度－抗冲切验算
独立扩展基础如高度不足容易产生冲切破坏， 破坏的特征是沿柱边或台阶边缘产生近似于 45°的张拉裂缝，最后形成冲切破坏锥体。 独立扩展基础抗冲切验算的基本原则是： 基础可能冲切破坏面以外的地基净反力产生 的冲切力应小于基础相应破坏面（破坏角锥体 表面）上的混凝土抗冲切能力。 计算的关键是确定冲切力和冲切破坏面的几何 特征。 基础的抗冲切承载力应满足下列公式： Fl≤0.7βhpamh0
2.6.1 2.6.2 无筋扩展基础设计； 墙下钢筋砼条形基础； 扩展基础设计 柱下钢筋砼独立基础。 F
FLeabharlann h0 bt2.6.1 无筋扩展基础设计
砖、石、灰土，素混凝土; • 材料抗拉强度很低; • 要求基础台阶宽高比（刚性角）符合一定条件。
bt tg h0
第二章 无筋扩展基础
·
126
等高式
376
376
567
189
间隔式
第二章 无筋扩展基础
第一节 无筋扩展基础的概念 第二节 无筋扩展基础的构造
一、混凝土基础(素混凝土基础) 二、毛石混凝土基础 三、砖基础 四、毛石基础
·
第二节 无筋扩展基础的构造
♦毛石基础的特点
♧ 毛石是天然石材，经粗略加工使其基本方整、 便于人力搬运、操作的石料 ♧ 毛石基础强度、抗水、抗冻、抗腐蚀性能较 好
·
≥50 h ≥200 α ≥200
≥50 α h
b 锥形混凝土基础构造
b 阶形混凝土基础构造
第二节 无筋扩展基础的构造
♦ 基础底面下可设置垫层
♧ 垫层作用是找平坑槽，便于放线和传递荷载 ♧ 垫层用低强度等级的混凝土(C 7.5、C10)或 三合土），厚度80～100mm，每侧加宽 80～100mm ♧ 垫层一般不计入基础底面积
·
h＝n•150
土石 基灰 础三 合
α
b
第二节 无筋扩展基础的构造
♠ 三合土基础
♦三合上基础适于三层以下普通砖房的基础 垫层 ♦三合上的宽高比容许值[b/h]＝1:1.5～1:2
·
h＝n•150
土石 基灰 础三 合
α
b
第二章 无筋扩展基础
第一节 无筋扩展基础的概念 第二节 无筋扩展基础的构造
一、混凝土基础(素混凝土基础) 二、毛石混凝土基础 三、砖基础 四、毛石基础 五、灰土基础 六、三合土基础
·
毛 石 基 础
第二节 无筋扩展基础的构造
♦毛石基础的特点
♧ 毛石基础体积较大、自重较大、操作要求高， 劳动强度大 ♧ 毛石运输、堆放不便，多用于邻近山区石材 丰富的一般标准的砖混结构建筑基础工程中
基础工程刚性基础与扩展基础设计步骤
•对承受较大偏心荷载的独立基础 、底面积较大的箱形基础和高耸建 筑物(如水塔、烟囱等)应计算基础 的整体倾斜
•对砖石砌体结构应计算局部倾斜。
浅基础
•承载力验算(基础底面尺寸的确定)
•轴心荷载作用
pk
Fk
Gk A
fa
A Fk
fa gGd
A
Fk
fa gGd gwhw
pk—荷载效应标准组合时的平均基底压力(kPa)
浅基础
•地基承载力 •按GB50007规定，建筑物的浅基础地基承载力应满足
• 轴心
• 偏心
pk,max 1.2fa
pk fa
fa —修正后的地基承载力特征值 pk —相应于荷载效应标准组合时的平均基底压力
浅基础
•按GB50007确定地基承载力特征值(其他方法见土力学)
当基础的宽度b小于等于3m以及基础的埋置深度d小于等于
•基础工程
刚性基础和扩展基础的设计步骤
学习要求、基本内容
本次课的主要问题：
• 刚性基础和扩展基础的设计步骤
浅基础
• 地基土冻胀和融陷的影响
季节性冻土是一年内冻融交替出现的土层。 基础埋置的深度一般应大于冻结深度(冰冻线以下200mm)。 土的冻结深度即冰冻线，可由当地气象部门得知。如哈尔滨 为2m，沈阳为1.5m， 北京为0.85m，郑州 为0.20m，上海为0.1 m。当冻土深度小于 0.5m时，基础埋深即 不受其影响。
浅基础
浅基础
浅基础
g p k,m axF k A G kM W kF A kG dM Ika 2
浅基础
浅基础
浅基础
hb 0
浅基础
•扩展基础设计
扩展基础是指柱下钢砼独立基础和墙下钢砼条形基础。
•对砖石砌体结构应计算局部倾斜。
浅基础
•承载力验算(基础底面尺寸的确定)
•轴心荷载作用
pk
Fk
Gk A
fa
A Fk
fa gGd
A
Fk
fa gGd gwhw
pk—荷载效应标准组合时的平均基底压力(kPa)
浅基础
•地基承载力 •按GB50007规定，建筑物的浅基础地基承载力应满足
• 轴心
• 偏心
pk,max 1.2fa
pk fa
fa —修正后的地基承载力特征值 pk —相应于荷载效应标准组合时的平均基底压力
浅基础
•按GB50007确定地基承载力特征值(其他方法见土力学)
当基础的宽度b小于等于3m以及基础的埋置深度d小于等于
•基础工程
刚性基础和扩展基础的设计步骤
学习要求、基本内容
本次课的主要问题：
• 刚性基础和扩展基础的设计步骤
浅基础
• 地基土冻胀和融陷的影响
季节性冻土是一年内冻融交替出现的土层。 基础埋置的深度一般应大于冻结深度(冰冻线以下200mm)。 土的冻结深度即冰冻线，可由当地气象部门得知。如哈尔滨 为2m，沈阳为1.5m， 北京为0.85m，郑州 为0.20m，上海为0.1 m。当冻土深度小于 0.5m时，基础埋深即 不受其影响。
浅基础
浅基础
浅基础
g p k,m axF k A G kM W kF A kG dM Ika 2
浅基础
浅基础
浅基础
hb 0
浅基础
•扩展基础设计
扩展基础是指柱下钢砼独立基础和墙下钢砼条形基础。
基础工程-赵明华-第二章-刚性基础与扩展基础-2
千斤顶 刚性块
排水沟
地基p-s曲线
0
p
cr
pp
u
~2000
s
2.3 地基承载力
二、根据载荷试验等确定 fak
按其他原位测试法确定
静力触探试验：单桥探头、双桥探头 标准贯入试验：评价砂土地基密度、承载力及液化势 动力触探：轻型、重型、特重型 旁压试验：由旁压曲线推算地基变形模量与承载力 十字板剪切试验：快速测定饱和软粘土不排水剪强度
2.3 地基承载力
四、查规范表格法确定
建工89规范(GBJ 7-89)
查基本值 f0 →统计出标准值 fk→修正得设计值 f
路桥规范(JTG D63)
查容许承载力[fa0]→修正得容许承载力[fa]
现行国标(GB50007-2011)
取消了74、89规范全国统一的承载力表，但是各地区制 定 地方 规范时，给出了地基承载力表等经验参数，实际上 是将原全国统一的经验表地域化。
现行地基规范虽采用概率极限状态设计原则确定地基承载 力的特征值，但由于地基参数统计困难、资料不足，很大 程度上还需凭经验确定。于是，地基承载力特征值可认为 是在发挥正常使用功能时所允许采用的抗力设计值。因此， 地基承载力特征值实际上就是地基容许承载力。
地基承载力确定方法有： 按现场荷载试验确定 ； 按理论或经验公式法确定； 按地基基础规范法确定。
时，基础最小埋深为：
基础底面下允许残留
dmin zd hmax
冻土层的最大厚度
计算步骤：按规范确定z0→冻土分类(五类)→计算zd →查表确定hmax→计算dmin
2.3 地基承载力
一、地基承载力设计原则
定义：保证在荷载作用下地基对土体产生剪切破坏而失效方面，有足够安
排水沟
地基p-s曲线
0
p
cr
pp
u
~2000
s
2.3 地基承载力
二、根据载荷试验等确定 fak
按其他原位测试法确定
静力触探试验：单桥探头、双桥探头 标准贯入试验：评价砂土地基密度、承载力及液化势 动力触探：轻型、重型、特重型 旁压试验：由旁压曲线推算地基变形模量与承载力 十字板剪切试验：快速测定饱和软粘土不排水剪强度
2.3 地基承载力
四、查规范表格法确定
建工89规范(GBJ 7-89)
查基本值 f0 →统计出标准值 fk→修正得设计值 f
路桥规范(JTG D63)
查容许承载力[fa0]→修正得容许承载力[fa]
现行国标(GB50007-2011)
取消了74、89规范全国统一的承载力表，但是各地区制 定 地方 规范时，给出了地基承载力表等经验参数，实际上 是将原全国统一的经验表地域化。
现行地基规范虽采用概率极限状态设计原则确定地基承载 力的特征值，但由于地基参数统计困难、资料不足，很大 程度上还需凭经验确定。于是，地基承载力特征值可认为 是在发挥正常使用功能时所允许采用的抗力设计值。因此， 地基承载力特征值实际上就是地基容许承载力。
地基承载力确定方法有： 按现场荷载试验确定 ； 按理论或经验公式法确定； 按地基基础规范法确定。
时，基础最小埋深为：
基础底面下允许残留
dmin zd hmax
冻土层的最大厚度
计算步骤：按规范确定z0→冻土分类(五类)→计算zd →查表确定hmax→计算dmin
2.3 地基承载力
一、地基承载力设计原则
定义：保证在荷载作用下地基对土体产生剪切破坏而失效方面，有足够安