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2013年岩土重点讲解:浅基础设计(1)

作者:编辑部小羽     文章来源:国和网校    发布时间:2013-04-15    浏览:

  温馨提示:2013年注册岩土工程师考试时间为9月7、8日。为了帮助学员有效备考,国和网校搜集整理了岩土工程方面的相关知识,以下就浅基础设计问题进行讲解。

 

  1概述

  工程设计都是从选择方案开始的。地基基础设计方案有:天然地基或人工地基上的浅基础;深基础;深浅结合的基础(如桩-筏、桩-箱基础等)。上述每种方案中各有多种基础类型和做法,可根据实际情况加以选择。

  地基基础设计是建筑物结构设计的重要组成部分。基础的型式和布置,要合理的配合上部结构的设计,满足建筑物整体的要求,同时要做到便于施工、降低造价。天然地基上结构比较简单的浅基础最为经济,如能满足要求,宜优先选用。

  本章将讨论天然地基上浅基础设计的各方面的问题。这些问题与土力学、工程地质学、砌体结构和钢筋混凝土结构以及建筑施工课程关系密切。天然地基上浅基础设计的原则和方法,也适用于人工地基上的浅基础,只是采用后一种方案时,尚需对所选的地基处理方法(见第9章)进行设计,并处理好人工地基与浅基础的相互影响。

  1.1 浅基础设计的内容

  天然地基上浅基础的设计,包括下述各项内容:

  1.选择基础的材料、类型,进行基础平面布置。

  2.选择基础的埋置深度。

  3.确定地基承载力设计值。

  4.确定基础的底面尺寸。

  5.必要时进行地基变形与稳定性验算。

  6.进行基础结构设计(按基础布置进行内力分析、截面计算和满足构造要求)。

  7.绘制基础施工图,提出施工说明。

  基础施工图应清楚表明基础的布置、各部分的平面尺寸和剖面。注明设计地面或基础底面的标高。如果基础的中线与建筑物的轴线不一致,应加以标明。如建筑物在地下有暖气沟等设施,也应标示清楚。至于所用材料及其强度等级等方面的要求和规定,应在施工说明中提出。

  上述浅基础设计的各项内容是互相关联的。设计时可按上列顺序,首先选择基础材料、类型和埋深,然后逐步进行计算。如发现前面的选择不妥,则须修改设计,直至各项计算均符合要求且各数据前后一致为止。

  为了减轻不均匀沉降的危害,在进行基础设计的同时,尚需从整体上对建筑设计和结构设计采取相应的措施,并对施工提出具体要求。

  1.2 基础设计方法

  基础的上方为上部结构的墙、柱,而基础底面以下则为地基土体。基础承受上部结构的作用并对地基表面施加压力(基底压力),同时,地基表面对基础产生反力(地基反力)。两者大小相等,方向相反。基础所承受的上部荷载和地基反力应满足平衡条件。

  地基土体在基底压力作用下产生附加应力和变形,而基础在上部结构和地基反力的作用下则产生内力和位移,地基与基础互相影响、互相制约。进一步说,地基与基础之间,除了荷载的作用外,还与它们抵抗变形或位移的能力有着密切关系。而且,基础及地基也与上部结构的荷载和刚度有关。即:地基、基础和上部结构都是互相影响、互相制约的。

  它们原来互相连接或接触的部位,在各部分荷载、位移和刚度的综合影响下,一般仍然保持连接或接触,墙柱底端位移、该处基础的变位和地基表面的沉降相一致,满足变形协调条件。上述概念。可称为地基-基础-上部结构的相互作用。

  为了简化计算,在工程设计中,通常把上部结构、基础和地基三者分离开来,分别对三者进行计算:视上部结构底端为固定支座或固定铰支座,不考虑荷载作用下各墙柱端部的相对位移,并按此进行内力分析;而对基础与地基,则假定地基反力与基底压力呈直线分布,分别计算基础的内力与地基的沉降。

  这种传统的分析与设计方法,可称为常规设计法。

  在这些情况下,按常规设计法计算的结果,与进行地基-基础-上部结构相互作用分析的差别不大,可满足结构设计可靠度的要求,并已经过大量工程实践的检验。

  基底压力一般并非呈直线(或平面)分布,它与土的类别性质、基础尺寸和刚度以及荷载大小等因素有关。在地基软弱、基础平面尺寸大、上部结构的荷载分布不均等情况下,地基的沉降喝分力将受到基础和上部结构的影响,而基础和上部结构的内力和变位也将调整。

  如按常规方法计算,墙柱底端的位移、基础的挠曲和地基的沉降将各不相同,三者变形不协调,且不符合实际。而且,地基不均匀沉降所引起的上部结构附加内力和基础内力变化,未能在结构设计中加以考虑,因而也不安全。只有进行地基-基础-上部结构的相互作用分析,才能合理进行设计,做到既降低造价又能防止建筑物遭受损坏。

  目前,这方面的研究工作已取得进展,人们可以根据某些实测资料和借助电子计算机,进行某些结构类型、基础型式和地基条件的相互作用分析,并在工程实践中运用相互作用分析的成果或概念。

 

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