地基基础设计手算实例详解
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1 地基工程

1.1 基本规定

1.1.1 地基基础设计等级及相关规定

根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能导致建筑物破坏或影响正常使用的程度,可把地基基础设计分为三个设计等级,设计时应根据具体情况按表1-1选用。

表1-1 地基基础设计等级

依据建筑物地基基础设计等级及长期荷载作用下地基变形对上部结构的影响程度,地基基础设计应符合下列规定。

①所有建筑物的地基计算均应符合承载力计算的有关规定。

②设计等级为甲级、乙级的建筑物,都应按地基变形设计。

③在表1-2所列范围内,设计等级为丙级的建筑物可以不做变形验算;如有以下情况之一时,仍应做变形验算:

表1-2 可不做地基变形验算、设计等级为丙级的建筑物范围

注:1.地基主要受力层系指条形基础底面下深度为3bb为基础底面宽度),独立基础下为1.5b,且厚度均不小于5m的范围(2层以下一般的民用建筑除外)。

2.地基主要受力层中如有承载力特征值小于130kPa的土层时,表中砌体承重结构的设计,应符合本章1.4节的有关要求。

3.表中砌体承重结构和框架结构均指民用建筑,对于工业建筑可按厂房高度、荷载情况折合成与其相当的民用建筑层数。

4.表中吊车额定起重量、烟囱高度和水塔容积的数值系指最大值。

a.地基承载力特征值小于130kPa,并且体型复杂的建筑;

b.在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大,可能导致地基产生过大的不均匀沉降时;

c.当软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时;

d.相邻建筑距离过近,可能会发生倾斜时;

e.地基内有厚度较大或者厚薄不均的填土,其自重固结未完成时。

④对于经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙等,以及建造在斜坡上或者边坡附近的建筑物及构筑物,尚应验算其稳定性。

⑤基坑工程应当进行稳定性验算。

⑥当地下水埋藏比较浅,建筑地下室或者地下构筑物存在上浮问题时,尚应进行抗浮验算。

1.1.2 岩土工程勘察的相关规定

地基基础设计前,应进行岩土工程勘察,并应符合下列规定。

(1)岩土工程勘察报告应提供的资料

①是否有影响建筑场地稳定性的不良地质条件及其危害程度。

②建筑物范围内的地层结构和其均匀性,以及各岩土层的物理力学性质。

③地下水埋藏情况、类型以及水位变化幅度和规律,以及对建筑材料的腐蚀性。

④在抗震设防区应划分场地土类型与场地类别,并对饱和砂土及粉土进行液化判别。

⑤对于可供采用的地基基础设计方案进行论证分析,提出经济合理的设计方案建议;提供同设计要求相对应的地基承载力及变形计算参数,并且对设计与施工应注意的问题提出建议。

⑥当工程需要时,尚应提供下列资料:

a.深基坑开挖的边坡稳定计算及支护设计所需的岩土技术参数,论证其对周围已有建筑物及地下设施的影响;

b.基坑施工降水的有关技术参数和施工降水方法的建议;

c.提供用于计算地下水浮力的设计水位。

(2)地基评价宜采用钻探取样、室内土工试验以及触探并结合其他原位测试方法进行 设计等级为甲级的建筑物应提供载荷试验指标、抗剪强度指标、变形参数指标以及触探资料;设计等级为乙级的建筑物应提供抗剪强度指标、变形参数指标以及触探资料;设计等级为丙级的建筑物应提供触探及必要的钻探与土工试验资料。

(3)建筑物地基均应进行施工验槽 若地基条件与原勘察报告不符,则应进行施工勘察。

1.1.3 荷载效应最不利组合与相应的抗力限值的相关规定

地基基础设计时,所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值应符合下列规定。

①按地基承载力确定基础底面积及埋置深度或者按单桩承载力确定桩数时,传至基础或承台底面上的荷载效应应根据正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值或者单桩承载力特征值。

②计算地基变形时,传至基础底面上的荷载效应应根据正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合,不应计入风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值。

③计算挡土墙土压力、地基或者斜坡稳定及滑坡推力时,荷载效应应按照承载能力极限状态下荷载效应的基本组合,但是其分项系数均为1.0。

④在确定基础或桩台高度、支挡结构截面,计算基础或者支挡结构内力,以及确定配筋和验算材料强度时,上部结构传来的荷载效应组合与相应的基底反力,应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合,并采用相应的分项系数。

当需要验算基础裂缝宽度时,应按正常使用极限状态荷载效应标准组合。

⑤基础设计安全等级、结构设计使用年限及结构重要性系数应按有关规范的规定采用,但是结构重要性系数γ0不应小于1.0。

正常使用极限状态下,荷载效应的标准组合值Sk应用下式表示:

式中 SGk——按永久荷载标准值Gk计算的荷载效应值;

SQnk ——按可变荷载标准值Qnk 计算的荷载效应值;

ψcn——可变荷载Qn的组合值系数,按《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)的规定取值。

荷载效应的准永久组合值Sk应用下式表示:

式中 ψqn——准永久值系数,按《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)的规定取值。

承载能力极限状态下,由可变荷载效应控制的基本组合设计值S,应用下式表示:

式中 γG——永久荷载的分项系数,按《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)的规定取值;

γQn——第n个可变荷载的分项系数,根据《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)的规定取值。

对于由永久荷载效应控制的基本组合,也可以采用简化规则,荷载效应基本组合的设计值S按下式确定:

式中 R——结构构件抗力的设计值,按照有关建筑结构设计规范的规定确定;

Sk——荷载效应的标准组合值。