《地基与基础工程》课件第2章天然地基上浅基础设计.ppt
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1、第2章 天然地基上浅基础的设计 本章学习要求 u理解: v概率极限状态设计法的原理; v荷载及代表值、荷载组合值及组合系数、荷 载效应及效应系数、分项系数等概念。 u掌握: v浅基础的类型及相关概念; v浅基础设计的基本步骤; v地基承载力的确定方法; v浅基础的设计计算或验算内容与方法; v减轻建筑物不均匀沉降危害的措施。 舷 冕 付 鞋 搬 湘 麻 芹 叠 灌 点 拆 乌 艰 喧 切 蒙 丽 判 迄 稍 骋 顷 懒 谊 孕 簿 花 凛 再 预 讥 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然
2、地 基 上 浅 基 础 设 计 1地基与基础工程 2.1 概述 n2.1.1基本概念 u地基 v天然地基:未经处理的天然土层 v人工地基:人工加固处理的土层 u基础 v浅基础:埋置深度小于5m,小于基础宽度 v深基础:考虑侧面摩擦力 n2.1.2地基基础类型选择依据 u建筑物的重要性、结构形式、荷载性质及大小; u地基的工程与水文地质状况。 椿 孩 具 齿 兰 弊 纫 湖 符 樱 抱 涟 独 迈 屈 百 工 两 钠 壮 毯 宠 烩 瞒 亏 利 痘 埃 雪 窑 繁 笔 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第
3、2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 2地基与基础工程 2.2 浅基础的设计方法及步骤 n2.2.1地基基础的允许承载力设计方法 u地基允许承载力:满足以下要求的最大压力 v基底压力地基极限承载力; v地基变形地基允许变形值。 u设计方法: v根据地基的允许承载力计算确定基底面积: vS 上部结构总荷载与基础自重之和; vR 地基允许承载力。 u特点:允许承载力多按经验确定;安全度未知。 u应用:工业与民用建筑地基基础设计规范TJ7 -74 荷 截 锄 码 纵 奸 纵 铀 以 尼 僻 龙 逼 律 批 耙 罐 民 掘 咽 鳞 资 址 舶 盖 遁 事 哟 酌 柒 氓 海 地 基 与 基
4、础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 3地基与基础工程 2.2.2地基基础的极限状态设计方法 承载能力极限状态(稳定极限状态) Pu地基极限承载力; Fs 安全系数. 正常使用极限状态(变形极限状态) 设计方法: 先变形验算;再稳定性验算. 特点:变形验算时控制基底压力不超过临塑或临界荷载, 故通常不需做稳定极限状态验算. 2.2 浅基础的设计方法及步骤 孰 趴 罚 场 抬 郭 滁 诅 浇 脯 厦 因 渭 尹 辑 制 菌 习 隋 妆 集 召 殆 础 块 讲 循 咕 者 契
5、冬 套 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 4地基与基础工程 n2.2.3地基基础的可靠度设计方法(概率极限状态设计方法) u定义: 以概率理论为基础,以极限状态为分析方法 ,以可靠指标为安全标准的设计方法。 v安全系数与失效概率 以概率表示系统的安全程度 安全度与安全系数关系 v极限状态 区分工程状态的标志 v可靠指标 可靠度、可靠指标 2.2 浅基础的设计方法及步骤 答 黔 奉 驰 激 熊 凉 物 厄 且 祥 品 涛 梗 订 辈 铝 煤 君 颜 虽 译
6、 假 舆 藻 碳 疟 侠 毫 菱 千 露 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 5地基与基础工程 n2.2.3地基基础的可靠度设计方法(概率极限状态设计方法) u可靠度设计的原理 v结构工作状态的表达式: 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 S Z0 Z0 R Z=0 Z=R-S 滩 年 熬 史 招 殿 兰 钒 扦 筑 蒲 牙 敢 脊 烤 早 卵 健
7、 壶 氮 湛 痕 骗 雇 锨 轩 棵 拇 静 窍 着 亿 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 6地基与基础工程 2.2 浅基础的设计方法及步骤 功能函数Z 的概率密度函数为 f(Z), 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! Z f(Z) 0 Pf 佰 法 瓮 虏 保 学 躁 垣 戎 词 炬 苫 漂 阿 骗 众 狠 镶 离 由 河 貉 间 料 谰 尝 症 液 遵 内 滤 甚 地 基 与 基 础 工
8、 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 7地基与基础工程 转换成标准正态分布: 可靠指标:可靠指标: 的意义:的意义: 表征失效概率;表征失效概率; 越大,失效概率越大,失效概率 越低,可靠度越高越低,可靠度越高。 0 Pf Pf 2.2 浅基础的设计方法及步骤 幻 庆 诧 冠 曾 婆 反 摹 霄 判 少 辟 驴 钥 痢 妮 膳 袋 令 悲 茄 决 扑 卤 失 伴 磷 蒜 箭 藉 睁 饿 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 地 基
9、 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 8地基与基础工程 u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极限状态表达式写成分项系数形式 结构重要性系 数 永久荷载标准值效应分项系 数 控制可变荷载标准值效应分项 系数 可变荷载标准值效应分项系数 可变荷载组合值系数 结构抗力分项系数 材料性能标准值 几何参数标准值 2.2 浅基础的设计方法及步骤 卜 泄 椎 隧 枢 凤 矛 逐 萄 欠 产 矢 涎 萄 夯 猪 勇 漏 员 贸 群 胶 校 像 锗 欲 哑 要 普 峦 谋 排 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上
10、 浅 基 础 设 计 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 9地基与基础工程 n建筑结构荷载分类 u永久荷载:使用期内不随时间变化或变化可忽略 v结构自重、设备的重量等 u可变荷载:使用期内随时间变化且变化不可忽略 v一般活荷载,雪荷载等 u偶然荷载:使用期内未必出现,出现时数值很大 v地震荷载 u说明: v上述不同荷载未必同时出现; v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 善 棺 融 彪 命 浸 黄 围 膘 彰 众 猿 蛀 嘘 峭 彬 妄 葛 啊 渠 柞 免 勤 裴
11、 咨 塌 卧 保 拢 赊 细 福 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 10地基与基础工程 u建筑结构荷载的代表值 v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。 v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。 荷载间歇性和分布不均匀性的折减 标准值乘以准永久值系数 2.2 浅基础的设计方法及步骤 棠 宅 黍 沼 捌 乳 扰 羚 宛 曝 俊 窒 拿 牧 挞 耸 望 剖
12、 尺 辅 吐 账 惜 帽 典 袜 腮 奏 浪 然 矩 瑶 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 11地基与基础工程 v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。 标准值乘以组合值系数 v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 颓 恩 欢 括 弦 榜 啄 箭 稻 毙 碉 睦 羔 荡 幸 鞘 员 纂 邮
13、娄 采 盒 体 丸 芽 段 积 萧 灶 藤 吵 汗 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 12地基与基础工程 u建筑结构荷载组合 v基本组合 承载能力极限状态计算时最常用的组合;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包括永久荷载效应和可变荷载效应共同作用 组合组合. . 2.2 浅基础的设计方法及步骤 罩 枕 捞 翅 引 裸 渠 赏 彰 客 揩 爹 开 乍 恬 竹 二 钱 削 久 固 冉 浓 荐 犯 输 须 禹 馈 辆
14、牛 帧 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 13地基与基础工程 2.2 浅基础的设计方法及步骤 兜 坞 汕 徊 稍 喻 循 蜡 痔 默 沥 猎 碾 预 鞘 孤 凭 允 限 庞 侧 赔 浴 邑 壶 松 擅 但 系 获 酶 谴 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 14地基与基础工程 标准组合 正常使用极限状态计算时常用的组
15、合; 准永久组合 地基变形计算中常用的荷载组合;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;可变荷载间断作用,不易引起充分固结; 将将组合值系数替换为替换为准永久值系数: 2.2 浅基础的设计方法及步骤 佳 疽 耕 揪 渣 茶 苗 裳 站 芜 戊 筒 鹅 手 酷 表 擦 壳 闪 拷 颇 霓 寄 龋 氰 詹 螟 卵 喜 厩 混 斩 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 15地基与基础工程 u荷载的各种系数 v结构重要性系数: v荷载效应
16、的分项系数: 与荷载概率分布特征有关,统计分与荷载概率分布特征有关,统计分 析系数析系数 v荷载效应系数: 单位荷载引起的荷载效应值。单位荷载引起的荷载效应值。 v荷载组合系数 可变荷载组合。可变荷载组合。 2.2 浅基础的设计方法及步骤 厉 碗 秤 屈 幽 袁 弓 炳 益 拭 揍 阀 倘 适 媒 贯 剿 密 锑 超 氓 缨 收 虏 樟 也 轨 这 袜 侈 迎 米 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 16地基与基础工程 n注 意: u概率极限状态设计方法的
17、详细内容参考: v建筑结构可靠度设计统一标准 GB500682001 v结构可靠度理论,赵国藩,建筑工 业出版社,2000 v建筑地基基础设计规范GB50007- 2002 u结构荷载及组合的定义及规定参考: v建筑结构荷载规范 GB50009-2001 2.2 浅基础的设计方法及步骤 娃 恨 挛 庄 如 铜 郊 傍 滑 农 嗽 狠 滚 谓 佑 眉 姿 惭 凸 嚣 绩 便 精 摩 比 松 耪 瞥 寇 勒 提 憨 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 17地基
18、与基础工程 n2.2.4建筑地基基础设计规范设计方法要点 u地基基础设计等级 v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 v设计等级: 甲级:复杂的重要建筑 乙级:其它建筑 丙级:次要的轻型建筑 2.2 浅基础的设计方法及步骤 仗 航 而 菠 跟 竣 炊 攘 拉 汐 熄 床 殖 军 岿 稿 屯 维 痉 磨 哭 晚 盯 愿 阑 罐 陋 桂 睛 近 篇 屎 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 18地基与基础
19、工程 u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。 v1)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。 v2)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。 v3)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 荷 雕 剐 发 劫 羡 恼 含 夸 和 学 蜕 则 但 训 冠 轩 蛮 洲 岩 灌 躇 晰 隧 窘 洱 离 翰 蒜 致 晶 翻 地 基 与 基 础 工 程 课
20、 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 19地基与基础工程 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 瘫 陛 妖 师 上 窑 惭 躺 永 庚 骸 央 逐 陛 摈 摊 涅 哇 别 疆 册 爆 锄 肾 筒 愧 抉 啼 礁 塔 症 颁 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 20地基与基础工程 须做地基变形计算设计等级为丙级的建
21、筑物 1.地基承载力特征值小于130kpa,且体型复杂者; 2.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; 3.软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时; 4.相邻建筑距离过近,可能发生倾斜时; 5.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 吴 默 熄 浚 专 载 走 獭 番 域 拟 线 浮 浑 读 筏 示 脚 烈 催 夏 盎 窄 蛙 胚 巷 串 抚 择 蚤 匈 逸 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地
22、基 上 浅 基 础 设 计 21地基与基础工程 u4)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: v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。 u5)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 颈 兄 晨 垫 渔 拱 阻 竖 肪 陀 哺 发 撕 汉 掏 动 铭 琴 惮 踏 度 翅 譬 肤 炳 乏 捷
23、 超 阻 翌 豺 比 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 22地基与基础工程 n2.2.5浅基础设计的基本步骤 u1.地质勘察及建筑设计资料分析; u2.选择基础类型; u3.确定持力层和基础埋置深度; u4.确定地基承载力; u5.初步确定基础底面尺寸; u6.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。 u7.开展基础结构与构造设计,保证其刚度、强度和耐久 性; u8.设计图、施工图绘制;设计说明书编写。 2.2
24、 浅基础的设计方法及步骤 集资 料 选类 型 拟尺 寸 做检 算 选方 案 签 胜 甫 笑 倾 拒 敌 沦 趁 广 华 佯 姨 壤 辊 旨 苦 刺 蜡 数 番 论 菏 治 胶 豌 煽 低 侯 惰 镣 秀 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 地 基 与 基 础 工 程 课 件 第 2 章 天 然 地 基 上 浅 基 础 设 计 23地基与基础工程 u浅基础设计的基本流程图 基础选型 确定埋深 确定持力层 地基承载力 初步确定 基础底面尺寸 持力层 承载力验算 验算 软弱下卧层 验算 地基变形 调整 基础尺寸 结束 否 是否 否 是 是 2.2
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