巖土工程天然地基上的淺基礎(chǔ)設(shè)計

時間：2024-09-11 19:09:26 巖土工程師我要投稿

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　　導語：其基礎(chǔ)豎向尺寸與其平面尺寸相當，側(cè)面摩擦力對基礎(chǔ)承載力的影響可忽略不計。淺基礎(chǔ)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式可分為擴展基礎(chǔ)、聯(lián)合基礎(chǔ)、柱下條形基礎(chǔ)、柱下交叉條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)和殼體基礎(chǔ)。

　　1概述

　　工程設(shè)計都是從選擇方案開始的。地基基礎(chǔ)設(shè)計方案有：天然地基或人工地基上的淺基礎(chǔ);深基礎(chǔ);深淺結(jié)合的基礎(chǔ)(如樁-筏、樁-箱基礎(chǔ)等)。上述每種方案中各有多種基礎(chǔ)類型和做法，可根據(jù)實際情況加以選擇。

　　地基基礎(chǔ)設(shè)計是建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要組成部分�；A(chǔ)的型式和布置，要合理的配合上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計，滿足建筑物整體的要求，同時要做到便于施工、降低造價。天然地基上結(jié)構(gòu)比較簡單的淺基礎(chǔ)最為經(jīng)濟，如能滿足要求，宜優(yōu)先選用。

　　本章將討論天然地基上淺基礎(chǔ)設(shè)計的各方面的問題。這些問題與土力學、工程地質(zhì)學、砌體結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以及建筑施工課程關(guān)系密切。天然地基上淺基礎(chǔ)設(shè)計的原則和方法，也適用于人工地基上的淺基礎(chǔ)，只是采用后一種方案時，尚需對所選的地基處理方法(見第9章)進行設(shè)計，并處理好人工地基與淺基礎(chǔ)的相互影響。

　　1.1.1淺基礎(chǔ)設(shè)計的內(nèi)容

　　天然地基上淺基礎(chǔ)的設(shè)計，包括下述各項內(nèi)容：

　　1.選擇基礎(chǔ)的材料、類型，進行基礎(chǔ)平面布置。

　　2.選擇基礎(chǔ)的埋置深度。

　　3.確定地基承載力設(shè)計值。

　　4.確定基礎(chǔ)的底面尺寸。

　　5.必要時進行地基變形與穩(wěn)定性驗算。

　　6.進行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(按基礎(chǔ)布置進行內(nèi)力分析、截面計算和滿足構(gòu)造要求)。

　　7.繪制基礎(chǔ)施工圖，提出施工說明。

　　基礎(chǔ)施工圖應清楚表明基礎(chǔ)的布置、各部分的平面尺寸和剖面。注明設(shè)計地面或基礎(chǔ)底面的標高。如果基礎(chǔ)的中線與建筑物的軸線不一致，應加以標明。如建筑物在地下有暖氣溝等設(shè)施，也應標示清楚。至于所用材料及其強度等級等方面的要求和規(guī)定，應在施工說明中提出。

　　上述淺基礎(chǔ)設(shè)計的各項內(nèi)容是互相關(guān)聯(lián)的。設(shè)計時可按上列順序，首先選擇基礎(chǔ)材料、類型和埋深，然后逐步進行計算。如發(fā)現(xiàn)前面的選擇不妥，則須修改設(shè)計，直至各項計算均符合要求且各數(shù)據(jù)前后一致為止。

　　為了減輕不均勻沉降的危害，在進行基礎(chǔ)設(shè)計的同時，尚需從整體上對建筑設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計采取相應的措施，并對施工提出具體要求。

　　1.1.2基礎(chǔ)設(shè)計方法

　　基礎(chǔ)的上方為上部結(jié)構(gòu)的墻、柱，而基礎(chǔ)底面以下則為地基土體�；A(chǔ)承受上部結(jié)構(gòu)的作用并對地基表面施加壓力(基底壓力)，同時，地基表面對基礎(chǔ)產(chǎn)生反力(地基反力)。兩者大小相等，方向相反�；A(chǔ)所承受的上部荷載和地基反力應滿足平衡條件。

　　地基土體在基底壓力作用下產(chǎn)生附加應力和變形，而基礎(chǔ)在上部結(jié)構(gòu)和地基反力的作用下則產(chǎn)生內(nèi)力和位移，地基與基礎(chǔ)互相影響、互相制約。進一步說，地基與基礎(chǔ)之間，除了荷載的作用外，還與它們抵抗變形或位移的能力有著密切關(guān)系。而且，基礎(chǔ)及地基也與上部結(jié)構(gòu)的荷載和剛度有關(guān)。即：地基、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)都是互相影響、互相制約的。

　　它們原來互相連接或接觸的部位，在各部分荷載、位移和剛度的綜合影響下，一般仍然保持連接或接觸，墻柱底端位移、該處基礎(chǔ)的變位和地基表面的沉降相一致，滿足變形協(xié)調(diào)條件。上述概念�？煞Q為地基-基礎(chǔ)-上部結(jié)構(gòu)的相互作用。

　　為了簡化計算，在工程設(shè)計中，通常把上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基三者分離開來，分別對三者進行計算：視上部結(jié)構(gòu)底端為固定支座或固定鉸支座，不考慮荷載作用下各墻柱端部的相對位移，并按此進行內(nèi)力分析;而對基礎(chǔ)與地基，則假定地基反力與基底壓力呈直線分布，分別計算基礎(chǔ)的內(nèi)力與地基的沉降。

　　這種傳統(tǒng)的分析與設(shè)計方法，可稱為常規(guī)設(shè)計法。

　　在這些情況下，按常規(guī)設(shè)計法計算的結(jié)果，與進行地基-基礎(chǔ)-上部結(jié)構(gòu)相互作用分析的差別不大，可滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠度的要求，并已經(jīng)過大量工程實踐的檢驗。

　　基底壓力一般并非呈直線(或平面)分布，它與土的類別性質(zhì)、基礎(chǔ)尺寸和剛度以及荷載大小等因素有關(guān)。在地基軟弱、基礎(chǔ)平面尺寸大、上部結(jié)構(gòu)的荷載分布不均等情況下，地基的沉降喝分力將受到基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的影響，而基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變位也將調(diào)整。

　　如按常規(guī)方法計算，墻柱底端的位移、基礎(chǔ)的撓曲和地基的沉降將各不相同，三者變形不協(xié)調(diào)，且不符合實際。而且，地基不均勻沉降所引起的上部結(jié)構(gòu)附加內(nèi)力和基礎(chǔ)內(nèi)力變化，未能在結(jié)構(gòu)設(shè)計中加以考慮，因而也不安全。只有進行地基-基礎(chǔ)-上部結(jié)構(gòu)的相互作用分析，才能合理進行設(shè)計，做到既降低造價又能防止建筑物遭受損壞。

　　目前，這方面的研究工作已取得進展，人們可以根據(jù)某些實測資料和借助電子計算機，進行某些結(jié)構(gòu)類型、基礎(chǔ)型式和地基條件的相互作用分析，并在工程實踐中運用相互作用分析的成果或概念。

　　1.1.3對地基計算的要求

　　在《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中，根據(jù)地基損壞造成建筑物破壞后果(為及人的性命、造成經(jīng)濟損失、社會影響及修復的可能性)的嚴重性，將建筑物分為三個安全等級。

　　根據(jù)建筑物的安全等級和其它情況，地基基礎(chǔ)計算應按下列要求進行：

　　1.各級建筑物的基礎(chǔ)底面積均應按地基承載力設(shè)計值進行計算。

　　2.一級建筑物及表7-16所列范圍以外的二級建筑物，應進行變形計算。

　　3.對經(jīng)常承受水平荷載作用的高層建筑和高聳結(jié)構(gòu)，以及建造在斜坡上的建筑物，尚應驗算其穩(wěn)定性。

　　1.1.4關(guān)于荷載取值的規(guī)定

　　按現(xiàn)行國家標準，荷載分為永久荷載、可變荷載和偶然荷載，荷載采用標準值或設(shè)計值表達。荷載設(shè)計值等于其標準值乘以荷載分項系數(shù)。在地基基礎(chǔ)設(shè)計中，作用在基礎(chǔ)上的各類荷載及其取值方法，可按下列各項規(guī)定或做法選取。

　　1.上部結(jié)構(gòu)作用在基礎(chǔ)上的永久荷載，其分項系數(shù)為1.2，而可變荷載的分項系數(shù)為1.4.當采用某些結(jié)構(gòu)分析程序進行電算時，可取永久荷載和可變荷載的綜合分項系數(shù)為1.25.

　　2.按地基承載力確定基礎(chǔ)面積及埋深時，傳至基礎(chǔ)頂面上的荷載應按基本組合的設(shè)計值計算。

　　3.計算地基穩(wěn)定性(以及滑坡推力)和重力式擋土墻上土壓力時，荷載應按基本組合，但荷載分項系數(shù)均為1.0.