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地基基础概念设计ppt
来源:ob平台       发布时间:2021-09-25 06:00:51

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  免费在线)筏形基础分为平板式和梁板式二类。平板型筏基使用较普遍,其优点是施工简便,且有利于地下室空间的利用。其缺点是当柱荷载很大、地基不均匀即差异沉降较大时板的厚度较大。 梁板型筏基与平板型相比具有材耗低、刚度大的优点。 (2)筏形基础几种常见的计算方法。 a 倒楼盖法是目前国内应用最多的简化方法。当地基比较均匀、上部结构刚度较好,且柱荷载及柱间距的变化不超过20%时可以采用。 b 美国ACI(American Concrete Institute)建议在柱荷载及柱距比较均匀(相邻柱的变化不超过20%)、上部结构为刚性时,筏形基础可采用刚性方法计算. c 传统的弹性地基梁板方法 d 数值计算方法(有限差分法有限单元法) (3)构造要求 筏基的构造要求与箱基有许多相同之处,设计时可以参考箱基的有关内容。 a 地下室的使用功能决定了对筏基的防渗要求越来越高。但防渗问题并未很好地解决。JGJ 6-99建议重要建筑采用自防水并设架空排水层方案。 b 梁板式筏基的板厚不应小于300mm,且板厚与板格的最小跨度之比不宜小于1/20。对12层以上的建筑,梁板式筏基的板厚不应小于400mm,且板厚与最大双向板格的短边净跨之比不得小于1/14。 梁板式筏基底板的板格应满足受冲切承载力的要求,验算时以板格为单元,用地基反力扣除底板自重作为冲切荷载,地基反力应取反力大的区域,如边角区域的反力。梁板式筏基底板受冲切承载力和斜面受剪切承载力的计算方法可参考箱基底板的冲切和剪切计算。 c 当需要扩大筏形基础底板面积时,应优先考虑沿建筑物的宽度方向扩展。对基础梁外伸的梁板式筏基,筏基底板挑出的长度,从基础梁外皮起算横向不宜大于1200mm,纵向不宜大于600mm。 d 梁板式筏基的梁的截面由正截面受弯及斜截面受剪承载力控制。据有关资料介绍,剪切应力比弯曲应力的影响更大,因此应注意抗剪切钢筋的配置。此外,尚应验算底层柱下基础梁顶面的局部受压承载力。 e 由于筏形基础的实际力学状态较难分析,而且其刚度比箱形基础要小得多。因此必须重视构造要求。对于地下室底层柱、剪力墙与梁板式筏基的基础梁的连结构造一定要符合规范的规定 。 f 平板式筏基的厚度应能满足受冲切承载力的要求,尤其要注意边柱和角柱下板的抗冲切验算,板的最小厚度不宜小于400mm。对平板式筏基,扩大基础面积的原则同梁板式筏基,其挑出长度从柱外皮起算,横向不宜大于1000mm,纵向不宜大于600mm。 g 冲切问题比弯曲和剪切问题更为复杂,对其破坏机理的试验研究和理论分析至今还未得到令人满意的结果。 影响筏形基础抗冲切强度的主要因素有: 基础材料的特性与质量,包括混凝土强度和配筋率等; 冲切荷载的加荷面积、形状与筏板厚度; 地基土的性状与边界约束条件。 研究结果还表明,板的极限抗冲切强度在很大程度上与板的抗弯强度有关,就像柱的轴压与弯曲密切相关一样。目前,规范仅以混凝土抗拉强度作为影响冲切强度的主要因素,即仅用了混凝土的弱点,而一点也不考虑钢筋的抗力,因此计算结果是偏于保守和安全的。 当柱荷载较大,等厚度筏板的受冲切承载力不能满足要求时,可在筏板上面增设柱墩或在筏板下局部增加板厚或采用抗冲切箍筋来提高受冲切承载能力。 h 地下室内外墙及其厚度和首层楼板的刚度对筏基刚度有显著影响,设计时应注意。筏基地下室外墙厚度不应

  200mm。内外墙的墙顶处也应按箱形基础那样配置两根直径≮20mm的通长构造钢筋。 i 从室内模型试验得知,板的边角区域是刚度和强度的薄弱环节。因此,建议无论在任何条件下,都要注意对边角区域采取加强措施。可在四角适当增加辐射状配筋,在板边缘适当增大配筋量,亦可适当增大边角区域的厚度。 j 筏形基础的施工缝或后浇带等垂直接缝,应布置在剪力较小的部位。 (4)高层建筑大底盘框架厚筏基础? 随着地下空间利用要求日益提高,将多幢高层建筑建在一个大底盘上的建筑结构体系得到了发展。这类建筑一般设二至三层地下室,埋深在10米左右,柱距为8米,筏厚一般超过2米,有的厚达3米。 大空间框架厚筏结构代替了刚度很大的箱基,这种基础设计的关键问题是其调整不均匀沉降及其承受相对弯曲的能力如何。它涉及到高层建筑主楼、地下室框架厚筏结构与地基的共同作用,影响因素多,难度大。 中国建筑科学研究院地基所的博士研究生们从以下问题出发对大底盘框架厚筏基础进行了较为系统的试验研究和工程实例分析: 1、沉降变形特征与基底反力分布规律; 2、裙房及其基础是否具有扩散主楼荷载的作用,其扩散的范围有多大; 3、同一个大底盘框架厚筏基础上的塔楼之间相互影响的程度如何。 一些结论: a 沉降和反力明显是主楼下面大: 二跨裙房时的沉降曲线 二跨裙房时的反力曲线 双塔楼模型试验 双塔楼共同作用下的沉降变形曲线基本上可以看作是每个塔楼单独作用下的沉降变形曲线的叠加。 双塔楼共同作用下的地基反力可以看作是每个塔楼单独作用下地基反力的叠加。 b 大型地下框架厚筏的变形与高层建筑的布置、荷载的大小有关。筏板变形具有以高层建筑为变形中心的不规则变形特征,高层建筑间的相互影响与加载历程有关。高层建筑本身的变形仍具有刚性结构的特征,框架—筏板结构具有扩散高层建筑荷载的作用。 c 高层建筑下的地基反力分布具线性分布特征,连同其扩散部分为一整体弯曲面,其挠度与筏板的厚度、裙房的荷载有关,其影响范围是有限的。 d 任意组合的多组塔楼在同一大底盘框架厚筏基础上时,其地基变形特征为:各塔楼独立作用下产生的变形效应通过以各个塔楼下面一定范围内的区域为沉降中心,各自沿径向向外围衰减,并在其共同的影响范围内相互叠加。地基反力的分布规律与此相同。 e 由于主楼荷载扩散范围的有限性和地基变形的连续性,在通常的楼层范围内,对于同一大底盘框架厚筏基础上的并列多塔楼,应用叠加原理计算基础的沉降变形和地基反力是可行的。 f 随着塔楼彼此间位置的不同以及塔楼层数的差异,对于基础筏板表现出的不规则的变形特征,在筏板设计时需要采用整体分析的方法进行计算。 g 当裙房荷载不大,且筏板的变形满足要求,需要减薄筏板的厚度以节省材料时,可自主楼边缘向外一跨的位置开始逐渐减薄筏板;当筏板的变形不能满足要求,需要设置后浇带时,后浇带的位置应设在自主楼边缘向外一跨处,确保地下室裙房有一跨与主楼整浇在一起,以减少高层下的附加应力,充分发挥“共同作用的有效范围”的合理受力形式。 3 桩与桩箱桩筏基础 (1)关于桩和桩基的一般规定 桩的作用是把建筑物的荷载传递给地基,不同桩径、不同桩长、不同形状、不同材质、不同施工方法和不同地质状况中的桩,可以提供不同的单桩承载力,也具有不同的变形特征。 按桩的荷载传递特征可分为摩擦型桩和端承型桩。摩擦型桩的桩顶竖向荷载主要由桩侧阻力承受;端承型桩的桩顶竖向荷载主要由桩端阻力承受。 a 桩和桩基的构造,一般应符合下列要求: 10摩擦型桩的中心距不宜小于桩身直径的3倍;扩底灌注桩的中心距不宜小于扩底直径的1.5倍,当扩底直径大于2m时,桩端净距不宜小于1m。在确定桩距时尚应考虑施工工艺中挤土等效应对邻近桩的影响。 20 扩底灌注桩的扩底直径,不应大于 身直径的3倍。 30 桩底进入持力层的深度,根据地质条件、荷载及施工工艺确定,宜为桩身直径的1~3倍。在确定桩底进入持力层深度时,尚应考虑特殊土、岩溶以及震陷液化等影响。嵌岩灌注桩周边嵌入完整和较完整的未风化、微风化、中风化硬质岩体的最小深度,不宜小于0.5m。 40 布置桩位时宜使桩基承载力合力点与竖向永久荷载合力作用点重合。 50 预制桩的混凝土强度等级不应低于C30;灌注桩不应低于C20;预应力桩不应低于C40。 60 桩的主筋应经计算确定。预制桩的最小配筋率不宜小于0.8%;静压预制桩的最小配筋率不宜小于0.6%;灌注桩最小配筋率不宜小于0.2%~0.65%(小直径桩取大值)。 70 配筋长度: 1)受水平荷载和弯矩较大的桩,配筋长度应通过计算确定。 2)桩基承台下存在淤泥、淤泥质土或液化土层时,配筋长度应穿过淤泥、淤泥质土层或液化土层。 3)坡地岸边的桩、8度及8度以上地震区的桩、抗拔桩、嵌岩端承桩应通长配筋。 4)桩径大于600㎜的钻孔灌注桩,构造钢筋的长度不宜小于桩长的2/3。 80 桩顶嵌入承台的长度不宜

  30d (i级钢)和35d (ii、ⅲ 级钢)(d--钢筋直径)。当大直径灌注桩采用一柱一桩时,可设置承台或将桩柱直接连接。桩、柱的连接可按(gb50007-2002)关于高杯口基础的要求选择截面尺寸和配筋,柱纵筋插入桩身的长度应满足锚固长度的要求。 b 确定单桩竖向承载力特征值应符合下列规定: 10单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷试验确定。在同一条件下的试桩数量,不宜少于总桩数的1%,且不应少于3根。单桩的静载荷试验,应按gb50007-2002附录q进行。 当桩端持力层为密实砂卵石或其它承载力类似的土层时,对单桩承载力很高的大直径端承型桩可采用深层平板载荷试验确定桩端土的承载力特征值,试验方法应符合gb50007-2002附录d的规定 。 20 地基基础设计等级为丙级的建筑物,可采用静力触探及标贯试验参数确定ra值。 30 初步设计时单桩竖向承载力特征值可根据桩长、桩径、土层状况按规范公式估算。 40 嵌岩灌注桩桩端以下三倍桩径范围内应无软弱夹层、断裂破碎带和洞穴分布; 并在桩底应力扩散范围内应无岩体临空面。当桩端无沉渣时,桩端岩石承载力特征值,应按下式汁算或按gb50007-2002附录h用岩基载荷试验确定: fa=ψrfrk fa=ψrfrk 式中 fa——岩基承载力特征值(kpa) frk——岩石饱和单轴抗压强度标准值(kpa),可按gb50007-2002附录j确定; ψr——折减系数。根据岩体完整程度以及结构面的间距、宽度、产状和组合,由地方经验确定。无经验时,对完整岩体可取0.5;对较完整岩体可取0.2~0.5;对较破碎岩体可取0.1~0.2。折减系数值未考虑施工因素及建筑物使用后风化作用的继续;对于粘土质岩,在确保施工期及使用期不致遭水浸泡时,也可采用天然湿度的试样,不进行饱和处理。 c 单桩水平承载力特征值取决于桩的材料强度、截面刚度、入土深度、土质条件、桩顶水平位移允许值和桩顶嵌固情况等因素,应通过现场水平载荷试验确定。必要时可进行带承台桩的载荷试验,试验宜采用慢速维持荷载法。 d 当作用于桩基上的外力主要为水平力时,应根据使用要求对桩顶变位的限制,验算桩基的水平承载力。当外力作用面的桩距较大时,桩基的水平承载力可视为各单桩的水平承载力的总和。当承台侧面的土未经扰动或回填密实时,应计算土抗力的作用。当水平推力较大时,宜设置斜桩。 e 当桩基承受拔力时,应对桩基进行抗拔验算及桩身抗裂验算。 f 桩身混凝土强度应满足桩的承载力设计要求。 g 对以下建筑物的桩基应进行沉降验算: 10 地基基础设计等级为甲级的建筑物桩基; 20 体型复杂、荷载不均匀或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级的建筑物桩基; 30 摩擦型桩基。 h嵌岩桩、设计等级为丙级的建筑物桩基、对沉降无特殊要求的条形基础下不超过两排桩的桩基、吊车工作级别a5及a5以下的单层工业厂房桩基(桩端下为密实土层),可不进行沉降验算。 当有可靠地区经验时,对地质条件不复杂、荷载均匀、对沉降无特殊要求的端承型桩基也可不进行沉降验算。 i 桩基础的沉降不得超过建筑物的允许沉降值,并应符合《建筑地基基础设计规范》表5. 3. 4的要求。 j 桩基础最终沉降量宜按单向压缩分层总和法计算。地基内的应力分布宜采用各向同性均质线性变形体理理论,计算采用实体深基础假定(桩距不大于6d)或其他方法,也包括明德林方法。详见gb50007-2002附录r。 k 应按有关规范的规定考虑特殊土对桩基的影响。应考虑岩溶等场地的特殊性,并在桩基设计中采取有效措施。抗震设防区的桩基按现行《建筑抗震设计规范》gb 50011有关规定执行。 l 软土地区的桩基应考虑桩周土自重固结、蠕变、大面积堆载及施工中挤土对桩基的影响;在深厚软土中不宜采用大片密集有挤土效应的桩基。 m位于坡地岸边的桩基应进行桩基稳定性验算。 n对于预制桩,尚应进行运输、吊装和锤击等过程中的强度和抗裂验算。 o 以控制沉降为目的的桩基,应符合地区经验,并满足下列要求: 10 桩身强度应按桩顶荷载设计值验算; 20桩、土荷载分配应按上部结构与地基共同作用分析确定; 30桩端进入较好的土层,桩端平面处土层应满足下卧层承载力设计要求; 40桩距可采用4d~6d(d为桩身直径)。 p 桩基设计时桩、土、承台的共同工作问题,应结合地区经验考虑。 q 桩基承台的构造,除满足抗冲切、抗剪切、抗弯承载力和上部结构的要求外,尚应符合现行规范的要求。承台混凝土强度等级不应低于c20,纵向钢筋的混凝土保护层厚度不应小于70mm,当有混凝土垫层时,不应小于40mm。 r 柱下桩基承台的受弯、受冲切、受剪切的计算均按现行规范的规定进行。 (2)桩箱与桩筏基础的设计计算 (略) 四 基坑支护 (略) 五 地基处理方法概要 (略) 六 概念设计实例 亮马河大厦扩建办公楼地基基础概念设计 该工程位于北京市东三环北路,原为办公楼、公寓、宾馆各一幢组成的建筑群。办公楼高104m,地下3层,地上29层,平面为32×32m切角正方形。公寓、宾馆均为:高50.1m,地下3层(局部2 层),地上15层,平面为l形。总平面如下图所示 拟扩建办公楼一座,高23层,88m,建筑面积约24000 m2 ,平立面形状、大小、风格与原办公楼一致。位置如上图红线所示。 参考原有地质报告,地质状况大致是: 土 层 层 厚(约 m) 杂填土 2~5 粉质粘土 5~6 粉细砂 2 .9 卵石 1 粉质砂土 8 粉细砂 4 卵石 以下 基础方案设计 1 根据建筑方案,拟建工程距原办公楼仅4m,距锅炉房仅2m,地基基础设计除保证新楼自身安全外,主要考虑它对原办公楼及锅炉房的影响。 2 新楼基坑开挖造成原办公楼和锅炉房一侧卸荷,可能引起二者向另一侧倾斜。开挖过深则会造成原办公楼和锅炉房地基土滑移,二者向基坑倾斜。 3 如果施工降水处理不当,也将造成原办公楼和锅炉房的不均匀沉降及倾斜。 4 新楼沉降量过大更会直接导致原办公楼和锅炉房的不均匀沉降及倾斜。 基础设计原则 1 采用桩基础方案,保证新楼沉降最小。保证原有建筑物的安全。桩基沉降分析采用相互影响的计算方法; 2 减小基坑开挖深度,采用一层地下室,以降低基坑开挖的难度,减少卸荷对原建筑物的影响。 3 根据地下水状况,不采用人工降低地下水方法,少量进入基坑的水采用明沟排放。 4 采用可靠的基坑支护方案,保证原有建筑物的安全。 设计指示 1 采用一层地下室,地下室底标高为-4.0~4.5m。 2 地下室底板须按规范进行验算。 3 主楼采用灌注桩,以卵石层为持力层,桩长约20m,桩径800mm。经估算单桩容许承载力为2800kn,其中侧阻为2000kn,端阻800≮kn。 4 采用后压浆技术,以提高单桩承载力。预期提高25%。 5 须进行单桩静荷载试验,数量不少于3根。并应进行后压浆与否的对比试验。 6 根据试桩确定的单桩承载力调整桩数,但减少的桩数不得多于原桩数的25%。 7 根据基底平面为切角正方形及原有建筑物的限制,基坑支护采用钢筋混凝土拱圈方案。 8 拱圈厚度≮400mm,压顶梁厚度≮500mm。拱圈底标高不得高于地下室底标高。 9 关于桩的后压浆技术的说明 (略) 谢谢大家! * * * *

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