2012结构一注总结地基与基础.doc

1 基本规定1）首先对地基基础设计进行分级（分为甲、乙、丙级）。2）根据地基基础的分级，规定哪些地基基础需要进行承载力、变形验算；规定了哪些建筑应进行稳定性验算；规定了哪些建筑应进行抗浮验算。3）说明了地基主要受力层厚度的计算方法。4）地基基础设计前应进行岩土工程勘察，并应符合的要求。5）规定了何种验算应该采用何种荷载组合。2 地基岩土的分类及工程特性指标1) 建筑岩土分为岩石、碎石、砂土、粉土、黏性土和人工填土。2）各种岩土（及其子类）的定义：岩石竖硬度，碎石土颗粒形状与级配情况，砂土级配情况，粉土级配与塑性指数，黏土塑性指数，人工填土组成与成因。另外，淤泥与淤泥质土为根据天然含水量与天然孔隙比判虽的粉土或黏性土，膨胀土为据据膨胀率判别的黏性土，湿陷性土是根据温陷系数进行判别的土，泥灰和泥灰质土为根据有机质含量判别的土。3）以及各种岩土的工程性质：岩石完整度，碎石土密实度，砂土密实度，黏土液性指数。4）土的抗剪强度取标准值、土的压缩性取平均值、土的承载力取特征值。5）规定了土的抗剪强度、压缩性以及承载力的试验方法。6）土可根据压缩性分为低、中、高三个等级。3 浅基础埋深1 除岩石地基外，基础埋深不宜小于0.5m。当上层土承载力大于下层时，宜选用上层作为持力层（5.1.2）。2 在抗震设防区，除岩石地基外，高层建筑的箱形或筏形基础不小于建筑高的1/15，箱桩或筏桩基埋深(承台底面)不小于高层建筑高的1/181/20（5.1.3）。3 基础宜设在地下水位以上（5.1.4）。4 新建建筑基础埋深不宜大于原有相邻建筑基础。若不满足此要求时，应该保持一定距离。当不能满足此要求时，应该采取相应措施（5.1.5）。5 对于季节性冻土地基，基础底以下的冻土层最大厚度是规定，应该按附录G.0.2取（5.1.8）。季节性冻土地基的设计冻深等于标准冻深（按附录F采用）*土类别影响系数*土的冻胀性影响系数*环境影响系数。土的冻胀性分类按附录G.0.1进行。含水率越高，地下水位越高，冻胀性越强但冻深越小。4 天然地基承载力验算1 透水层与不透水层对自重应力的影响。不透水层一般为基岩或结合紧密的黏土层，计算在地下水位以下不透水层以上的地基自重应力应该取水下部份土的浮重度（也就是有效重度）计算，计算地下水位以下不透水层的自重应力时，应该取水下部份土的饱和重度（也就是有效重度加水重度）。2 基底的压力按5.2.2进行计算。传至基底的竖向力有上部结构传来的力加上基础及基底以上土的自重，后者计算深度一般取为室内外标高平均值，重度一般取为20kN/m3。应该注意进行是否出现零应力，进行采用不同的计算公式。3 地层承载力验算时，作用采用标准值，抗力采用地基承载力特征值。按5.2.1进行验算，分为平均应力验算和最大应力(小于1.2倍承载力特征值)验算。4 地基承载力特征值，应该按5.2.4进行基底宽度和深度修正。宽度修正时取用基底下的土重度，深度修正时取用基底侧上的加权平均重度。深度修正时的基础埋深的确定如下：一般应按室外标高算起；在填方平整平地区可自填土地面标高算起，但填土是在上了结构施工后完成时，还是应该从天然地面标高算起；对于地下室的箱形或筏形基础，应该按室外地面标高算起；当采用独立基础或条形基础，应该从室内标高算起。5 地基承载力特征值，也可根据土体的抗剪强度指示按5.2.5计算。6 当地基受力层内有软弱下卧层，应该对其进行承载力验算。软弱下卧层的抗力采用修理正后的承载力特征值。效就采用软弱下卧层顶面的附加应力与自重应力之和，其中，附回应力采用扩散角的方式进行计算。5 天然地基沉降验算1 土的变形模量、压缩模量、弹性模量。变形模量指无侧限的土的弹塑性变形应力曲线斜率；压缩模量指有侧限的土的弹塑性变形应力曲线斜率；弹性模量指无侧限的土的弹性变形应力曲线斜率；2 地基的变形量允许值，根据不同的建筑形式有不同的规定。对于砌体承重结构，以局部倾斜控制；对于框架结构和单层排架应以相邻柱基沉降差控制；对于高层建筑和高耸结构应该以整体倾斜和平均沉降控制(5.3.4)。3 进行沉降计算时，基底应力采用附加应力(等于基底处总压力减去土自重应力)，理论采用角点叠加法(5.3.8)和分层总和法（5.3.5），弹性参数采用压缩模量。计算深度可以按5.3.7进行估算，最终按5.3.6条进行计算深度是否满足要求的判定(第n层的沉降量小等于0.025倍计算深度内所有层的总沉降量，第n层的厚度按表5.3.6取)。4 当地下室埋置较深时，应该计算基坑的回弹（5.3.9）。进行回弹计算时，附加应力为负值并等于基底面处土的自重应力，理论采用角点叠加法(5.3.8)和分层总和法（5.3.5）,弹性参数采用回弹模量。5 当在同一整体大面积基础上建有多栋高层和低层建筑时，应该按照上部结构、基础与地基共同作用进行变形计算（5.3.10）。6 重力式挡墙验算1 对于挡墙结构，土压力应该采用主动土压力。对于地下室、涵洞等结构，应该采用静土压务。2 计算主动土压力系数时有两种计算理论朗肯理论与库伦理论。前者需满足墙背光滑、墙背竖直、墙背后土体表面水平三个条件，并且适用于无黏性土和黏性土；后者无墙背光滑、墙背竖直、墙背后土体表面水平等要求，但仅适用于无黏性土。当不能满足些两种理论的假设时，可按附附录L进行计算。当支挡结构后缘有较陡稳定岩石坡面，且坡角大于45度加土内摩擦角的一半时，可按6.6.3第三款计算主动土压力系数(6.6.3)。3 挡墙应该进行抗滑稳定性、抗倾覆稳定性验算，整体滑动稳定性可采用圆弧滑动面法，墙下基底承载力按天然地基承载验算并且合力偏心距不应大于0.25倍基础宽度。7 天然地基稳定性验算1 地基稳定性可以采用圆弧滑动面法计算。按5.4.1进行验算，使滑动力矩不小于1.2倍的抗滑力矩。2 位于土坡上的地基，一般通过构造措施满足稳定性要求（5.4.2）。8 基础的验算1 基础的配筋率不应低于0.15%。2 对于无筋扩展基础（墙下条基或柱下独立基），通过限制基础宽高比来达到满足基础的抗剪和抗冲切能力（8.1.2）。对于阶梯形毛石基础，每阶伸了宽度不得大于200mm，对于基底平均压力值大于300MPa时，应该进行抗剪验算。3 对于有筋扩展基础，其下需设C10垫层70mm以上，其混凝土等级不得低于C20，当有抗震要求时，混凝土柱或剪力墙中的纵向受力筋伸入基础的长度应该根据抗震等级不同采用不同的抗震锚固长度。1） 对于杯口基础，柱的插入深度、杯底厚度、杯壁厚度应该符合8.2.5的要求。2） 对于高杯口基础，柱的插入深度应该符合8.2.5的要求，杯壁厚度、上下柱的刚度比、下柱的高度应该符合8.2.6的要求。3） 对于独立基础，应该验算基础的抗冲切承载力。此时，应该只验算最危险锥面一侧的抗冲切承载力，反力取最大净反力设计值。4） 基础底板的配筋，由抗弯控制。对于独立基础，其两个方向任一截面处的弯矩可按8.2.7进行计算，对于墙下条基，其弯矩按8.2.7进行计算。需要注意的是，8.2.7条计算弯矩的公式中，运用的基底反力不是基底反力，而公中包括了减去了基础自重项，实际上，弯矩时还是由基底净反力产生的。8.2.7条计算弯矩的公式，是满足基底净反力呈梯形分布、无零应力区，按对角形分成4个区域进行计算的。5） 对于联合基础，应该进行抗冲切、抗剪、抗弯验算。先根据“刚性基础”假设，算出地基反力，再用“倒梁法”计算剪力、弯矩等。4 柱下条形基础。柱下条形基础应该进行抗弯和抗剪验算，当计算弯矩时，由于“架桥”作用，边跨距中处弯矩和第一内支座处的弯矩应该乘以1.2的系数。并且，地梁端部应该向外伸出，长度为第一边跨的0.25倍。混凝土等级不低地C20。5 高层建筑的筏形基础。1）筏形基础分为梁板式和平板式两种（8.4.1）。若无地下室，且抗震等级为一、二级的框架结构，柱根组合弯矩设计值应该分别乘以1.5和1.25的增大系数（8.4.10）。2）为了控制高层建筑由于地基倾斜而导致的重力二阶效应，在荷载效应准永久作用组合下，基底偏心距e0.1W/A（8.4.2）。3) 梁板式筏形基础。应该进行受冲切和受剪承载力验算。对12层以上的建筑，板厚与双向板格矩边净跨之比不应小于1/14，且不应小于400mm。设计时，为了满足冲切，应该按8.4.5-2确定在效厚度，再按8.4.5-1进行抗冲切验算，冲切体是在每一个梁格内的倒置的锥台。按8.4.5-3进行抗剪验算，斜截面位置位于距梁边h0处。基础梁的计算可按连续梁进行计算。边跨距中处弯矩和第一内支座处的弯矩应该乘以1.2的系数（8.4.11）。4）平板式筏形基础。应该进行受冲切承载力计算，并且还要验算距柱边或桩下变阶h0处的抗剪承载力（8.4.9）。每一根柱处都应该进行冲切承载力验算，并应该考虑不平衡弯矩的影响。按8.4.7进行验算，查附录P时，应该注意中柱、边柱、角柱之分。5）对于筒体结构下的平板筏基。应该验算筒周边的抗冲切承载力（8.4.8），并且还要验算距筒外边缘h0处的抗剪承载力（8.4.9）。9 桩基本节中的条文，默认为建筑桩基技术规范2008。1 建筑村基按3.1.2条，分为甲、乙、丙三个等级。根据桩基等级和类别，确定是否需要进行沉降验算（3.1.4）。2 验算桩基承载力时，作用采用标准组合，抗力采用承载力特征值；验算沉降和水平位移时用准永久组合；验算稳定性时采用标准组合；计算桩身承载力时，用基本组合；验算承台缝裂时用标准组合；验算桩身裂缝时用准永久组合；除临时性建筑外，重要性系数不小于1.0（3.1.7）。3 桩可分为两类，端承桩与摩擦型桩。前者的竖向承载力全部或主要由桩端阻力承担，后者竖向承载力全部或主要由桩周摩擦力承担。5 单桩的承载力特征值为其极限承载力除以安全系数2。等级高的桩基应该根据试验确定，等级低也可以根据经验参数估算。当以试验确定极限承载力时，应符合建筑基规附录Q的要求（取平均值，但极差不应该超过平均值的30%）。当以经验参数估算极限承载力时按下式计算（5.3.5）：式中的可通过表5.3.5-1和表5.3.5-2查取。当然，各类桩的极限承载力计算方法会能所差异，但都大同小异，详见5.3.6-5.3.11（大直径桩、钢管桩、混凝土空心桩、嵌岩桩后注浆灌注桩）对摩擦桩，若其满足5.2.4条要求时，应该考虑承台效应，并按5.2.5条按复合桩基计算单桩竖向承载力特征值。6 群桩中，根据刚性承台假设，可按5.1.1条计算单桩所受荷载标准值。并按5.2.1条验算单桩竖向承载力。7 当群桩村尖持力层存在软弱层时，应该按5.4.1将群桩看作整体对软弱层进行验算。计算时按扩散角计算附加应力，注意5.4.1给出的计算附加应力计算式有点儿不同，但影响不大，还是应该按其进行计算。8 单桩水平承载力特征值。高等级桩基应以实验为准，按5.7.2确定。其它情况，可按5.7.2进行估算，在估算时分为两种，一种是按配筋率小于0.56%的桩身强度控制计算，另一种为按桩顶位移控制计算，这两种计算方法都会用到桩的水平变形系数（按5.7.5计算）。9 群桩中的单桩水平承载力（不含水平力垂直于单排桩纵向轴线和力矩较大情况）特征值应该考虑承台、群桩、土之间相互作用，并按5.7.3计算，也分为按强度控制和按位移控制。10 桩身承载力验算，这里只讲受压桩与受水平力作用的桩。此验算中均取基本组合。对于受压桩，按5.8.25.8.4计算，必要时（如高桩承台）要考虑稳定系数。对于受力的桩，应该按现行混凝土结构设计规范进行抗弯验算、抗剪验算，桩的最大弯矩和剪力，采用m法按附录C进行计算。10 桩基沉降验算。桩基沉降验算采用等效作用分层总和法，按5.5.6或5.5.7进行计算，式中的附加应力指的是承台底处的附加应力。与天然地基沉降计算式相比，多了一个桩基等效沉降系数。沉降计算深度按应力比法确定即计算深度处的附加应力小等于0.2倍自重应力。11 承台受弯承载力验算。承载力和配筋按现行混凝土结构设计规范计算，应按5.9.15.9.5根据承台平面形状和桩反力设计值计算设计弯矩。12 承台的冲切验算。应该验算柱边和变阶处冲切面的冲切验算，和柱冲切面以外的桩边处（如角桩）的冲切验算5.9.65.9.8。冲切面总是一个锥台面，并且锥台面与承台底面的夹角不应小于45度。13 承台的受剪计算。应该验算每一个可能破坏的斜截面。对于阶梯形和锥台形承台，应该按5.9.10计算“计算宽度”。对于砌体墙下条形承台梁，可按5.9.12、5.9.13通过配箍筋或弯起筋提高斜截面的承载力。14 若承台混凝土强度小于柱、桩强度，应该验算其局部受压承载力，一般按素混凝土进行验算。10 锚杆1 锚杆主要抗拉，锚杆孔宜取锚杆直戏的3倍，并不小于一倍锚杆直径加50mm，锚杆伸入上部结构应该满足锚固长度要求，锚杆宜采用热扎带肋钢筋水泥砂浆或细石混凝土不宜低于C30。2 锚杆的验算分为锚杆抗拔承载力验算和钢筋承载力验算(建筑基规8.6节)，钢筋面积等于锚杆抗拔承载力特征值除以钢筋设计强度。11 软土地基处理本节中的条文，默认为建筑地基处理技术规范2003。一 经处理过的地基：1 当对其承载力进行修正时，宽度修正系数取为0，基础埋深修正系数为1.0；2 若受力层内存在软弱下卧层时，沿应验算下卧地基承载力；3 对于水泥土类桩复合地基还应该验算桩身的强度(3.0.4)。二 压实填土 1 最优含水量、最大干密度与压实系数。在一定压力作用下，能够使的土能达到最大干密度度的含水量就最优含水量（以百分比表示，如19、30等）。压实系数为土的控制干密度与最大干密度之比。压实填土的质量以压实系数表示，并应该符合建筑基规表6.3.4的要求。最大干密度与最优含水量可以通过建筑基规表6.3.5进行换算。2 承载力特征值。承载力特征值应该按本节一.1条修正。3 压实填土的边坡允许高宽比值，应该根据填土厚度、填料级配符合建筑基规表6.3.6的要求。三 换填垫层法1 换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理(4.1.1)。2 换填层应该进行承载力验算，其承载力特征值应该按本节一.1条修正。3 应该验算换填层底处的承载力。因此要确定换填厚度与换填底宽：1）换填厚度(4.2.1)。换填厚度应该满足这样的要求：换填层底处的附加应力pz+垫层底面处土的自重压力值pcz换填层底处经修正后的地基承载力faz。pz按扩散角进行计算，扩散角按表4.2.1取值；pcz应该按其正上方的填土密度进行计算，faz应该按建筑基规5.2.4进行修正（因为其本身没有被处理过），深度修正，取其周边上方土层的加权平均重度。2）换填底宽度（4.2.2）。换填底宽度应该满足附加应力在换填层中能按扩展角完整扩散的要求。另外换填顶面，第边超过基础底边不小于300mm。四 强夯法1 强夯层法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基(6.1.1)。2 强夯法为将重锤从一定高度落下冲击土体，以达到加固地基的作用。加固的深度确定后，可以根据加固土体类型来确定单锤夯击能（锤重乘以下落高度）（表6.2.1）。3 强夯的范围应该超出基底边缘的距离为：基底下设计强夯深度的1/22/3。四 复合地基1 常见的复合地基有砂桩、碎石桩、土桩、灰土桩、石灰桩、深层搅拌桩、旋喷桩等。复合地基与桩基的区别在于：1）前者是地基的范畴，后者是基础的范畴；2）前者桩不直接与基础连接，而是在基础与桩顶间要铺设一层垫层，后者桩与承台（或基础）直接连接；3）前者由于垫层的作用，桩体与土体共同受力，后者只有在满足建筑桩基5.2.4的情况下考虑桩土共同受力（承台系数）；4）前者的材料为土体、水泥土等，而后者则是钢筋混凝土、钢管等。2 面积置换率与桩土应力比。面积置换率为一根桩的横截面面积与一根桩所加固的地基面积之比，桩土应力比为在桩体所受的应力与桩间土所受应力之比。3 柔性桩复合地基有下表中的几类。名称承载力特征值压缩模量处理范围其它振冲法（振动、射水成孔后填碎石振密）宜在基础外缘外扩展12排桩；桩长不小于4m；垫层300500mm砂石桩法（振动、射水成孔后填砂或碎石挤密）宜在基础外缘外扩展13排桩(有液化土层时，不小于液化深度的1/2和5m)；桩长不小于4m；垫层300500mm可通过孔隙比确定桩距石灰桩法（成孔后填入以石灰为主的填料）仅当基底土特征值小于70kPa时，基础外缘外扩展12排桩；洛阳铲成孔桩长不大于6m；机械成孔桩长不大于8m；垫层200300mm桩面积按1.11.2倍成孔直径计算, 复合地基承载力特征值不应大于160kPa柱锤冲扩桩法（柱锤下落冲击成孔后分层填料压实）宜在基础外缘外扩展12排桩并不小于处理土层深度的1/2。处理深度不超过6m。垫层200300mm复合地基承载力特征值不应大于160kPa3 半刚性桩复合地基主要有水泥粉煤灰碎石桩法、夯实水泥土桩法、水泥土搅拌桩法、高压喷射注浆法等。其验算式为： 或从以上三式可以看出，需要对桩身强度进行验算。关于半刚性桩复合地基的压缩模量及其它内容，详见基处规各章节。12 地基与基础抗震相关此节的中的内容为建筑抗规2010版第4章的内容。一 场地1 首先根据地质、地形与地貌，将场地分为有利地段、一般地段、不利地段、危险地段(4.1.1)。场地岩土勘察时，应该根据此“地段分类”，进行相应的安全性评价，若需要，还要提供土层剖面以及时程分析所需的地震动数据等（4.1.9）。2 根据地层等效剪切波速和场地覆盖层厚度，将场地类别分为、 4个类别，其中类别又分为两个大类（4.1.2、4.1.6）。关于等效(传播时间相等进行等效)剪切波速，应该4.1.5条计算，应该注意计算深度为20m与覆盖层厚度的较小值，当无实测的各土层的剪切波速时，可按表4.1.3查取（4.1.3）。场地覆盖层厚度按4.1.4确定，应该注意扣除土层中的火山岩硬夹层。3 若场地内存在发震断裂，若不满足4.1.7所规定的可忽略条件时，应该对发震断裂进行避让，最小避让距离不应该小于表4.1.7的规定。若确实需要在避让范围内修建分散、低于3层的丙、丁类建筑时，应该按提高一度采取抗震措施。4 地基鞭梢与陡坡。当地基为突出的山嘴、高耸孤立的山丘、陡坡等时，其反应谱的水平地震影响系数最大值就乘以1.11.6的增大系数。二 天然地基与基础1 在地震作用下，仅计算地基的承载力，而不计算地基的变形。因为在地震作用下，地基变形复杂，不易计算得出，而在地震作用下的地基变形通过构造要求可以达到变形要求。2 若满足4.2.1的要求，天然地基与基础可不进行抗震验算。3 天然地基抗震验算中，作用采用标准组合，承载力按表4.2.3乘以地基抗震承载力调整系数(4.2.2)。验算时，按4.2.4，对平均压应力、最大压应力、以及零应力区的大小作验算。三 液化土与软化土1 当地基中存在饱和砂土和饱和粉土时，除6度外，应该进行液化判别，并根据建筑抗震设防分类和地基液化等级采取相应的措施（4.3.6）。6度区内对液化沉陷敏感的乙类建筑可按7度进行判别和处理。液化判别分为两阶段进行：初判和标准贯入判别。若初判为非液化，则不需再进行标准贯入判别，若初判为液化，则应进行标准贯入判别得到液化指数进而得得到液化等级（4.3.5）。初判根据地基地质年代、黏粒含量、上覆非液化土层厚度(扣除其中的淤泥和淤泥质土层