试述地基基础有哪些方案?设计中应论述税收优先权选择哪一种

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&&&&&&&&&&&&地基基础设计应该注意的问题
地基基础设计应该注意的问题
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1.独立柱基或条形基础基础过大,边长达五六米,宜改变基础形式。基础坡度太陡,不应大于1:3(垂直与水平之比),应注意矩形基础的短边。对边长较大的基础总的厚度应适当加大,以保证基础本身的刚度,减小基础受弯变形。2.独立基础或独立承台拉梁应该通到柱子上。基础拉梁的作用是加强基础刚度,平衡柱底弯矩。独立基础或承台较大时可能不需要借助于基础拉梁。但柱基或承台较小时,特别是单桩或两桩承台,需要借助于拉梁。此时拉梁在柱底受拉。应将拉梁纵向钢筋伸入柱内。3.地基承载力很大时,建议基础应增加抗剪承载力计算。地基规范第8.1.1条附注4:“基础底面处的平均压应力超过300kPa的混凝土基础,尚应进行抗剪计算”8.2.7条扩展基础的条文说明:“阶梯形独立柱基及锥形独立柱基其斜截面受剪的折算宽度,可按照本规范附录S确定”。对独立柱基,特别是非正方形独立柱基应验算抗剪承载力。抗剪验算时应注意考虑截面高度影响系数。4.地基的抗震验算注意地震作用组合下地基承载力的验算。地震组合作用下,竖向荷载加大,但地基承载力并非全部提高的足以满足要求。对地耐力150KPa以下的部分土,承载力调整系数只有1.0、1.1。按照非抗震考虑满足要求,并不能保证地震组合下满足要求。5.高层主楼基底标高高于裙房(车库)基底标高的情况,应尽量避免,必要时应设置结构架空层。确实避免不了时,应保证主楼基底标高不高于裙房地下室底层地面标高,并且主裙楼基底水平间距大于2~5倍基底标高差(按土质不同)。6.成片住宅小区,主楼之间设置地下车库时,可能出现地下车库基底标高低于主楼基底标高的情况。7.高层建筑基础埋深问题8.地基承载力修正问题与抗倾覆问题9.地基承载力修正应考虑折算荷载,折算是活荷载不应考虑。主楼四周不同时,可综合考虑或加权折算。但应有一定的富裕。10.抗倾覆应考虑最不利情况。基础埋深1/15,1/18。只有在地基为岩石时才可以不遵守此要求。但应验算倾覆与滑移(大震之下)。注意两面高差不同情况11.高层规程第12.1.7-2条规定,“当建筑物采用岩石地基或采取有效措施时,在满足承载力、稳定性和第12.1.6条的前提下,基础埋深可不受1/15的限制”。此时应注意验算在大震下建筑物的倾覆与滑移,以保证“大震不倒”的设计原则。12.高层建筑基底标高有可能高于相邻基础或河道。应保证有足够的安全距离。不宜小于3倍高差。结构设计时,基础埋置深度应严格按照规范要求取值,并充分考虑到周围建筑管沟等(如车库入口、地下广场)对埋置深度的不利影响。13.底板后浇带大样下部应低于底板底一定距离,以保证底板混凝土的有效高度。并且应配钢筋。14.采用片筏基础时,基础是否外挑,可参照《建筑设计技术细则》(北京院)第3.8.5条和《全国民用建筑工程设计技术措施》结构部分第3.8.5条第17款的要求。当片筏基础按照基底反力直线分布计算时,应将边跨跨中弯矩和第一内支座弯矩乘以1.2的系数(地基规范8.4.11条)。15.用于地基承载力修正的深度D,应该采用折算深度。即D=P/r,其中P为裙房地下室底面的平均压力(不是相应基础的基底压力),r为基底以上土的重度。16.采用桩基时,当桩端标高与探孔深度的关系,应注意钻孔深度是否符合勘察规范的要求,必要时应补勘。17.《岩土工程勘察规范》4.9.4条规定勘探孔的深度应符合下列规定:1)一般性勘探孔的深度应达到预计桩长以下3~5d(d为桩径),且不得小于3m;对大直径桩,不得小于5m;2)控制性勘探孔深度应满足下卧层验算要求;对需验算沉降的桩基,应超过地基变形计算深度;3)钻至预计深度遇软弱层时,应予加深;在预计勘探孔深度内遇稳定坚实岩土时,可适当减小;4)对可能有多种桩长方案时,应根据最长桩方案确定。18.《高层建筑勘察规范》4.2.3规定:对于端承型桩,当以可压缩地层(包括全风化和强风化岩)作为桩端持力层时,勘探孔深度应能满足沉降计算的要求,控制性勘探孔的深度应深入预计桩端持力层以下5一l0m或6d~l0d(d为桩身直径或方桩的换算直径,直径大的桩取小值,直径小的桩取大值),一般性勘探孔的深度应达到预计桩端下3—5m或3d~5d;4.2.4条规定:对于摩擦型桩,勘探孔的深度应符合下列规定:1)一般性勘探孔的深度应进入预计桩端持力层或预计最大桩端人土深度以下不小于3m;2)控制性勘探孔的深度应达群桩桩基(假想的实体基础)沉降计算深度以下1~2m,群桩桩基沉降计算深度宜取桩端平面以下附加应力为上覆土有效自重压力20%的深度,或按桩端平面以下(1~1.5)b(b为假想实体基础宽度)的深度考虑。桩身深度范围内存在液化土层时,应根据深度和标贯数值折减摩阻力,详桩基规范5.2.12条。宜对地质勘察报告中的折减系数进行复核。要求试桩时的承载力加上折减掉的承载力以及承台底面以上部分的摩阻力的极限值。大于600mm的灌注桩,配筋长度不应小于桩长的三分之二。有液化的地区应伸至液化土层底面以下。19.中间夹有软弱土层的情况20.设计桩筏基础时,应考虑布桩位置对筏板内力的影响。21.桩筏基础的桩的布置不能采取方格网布桩的形式,那样只能作到总体大平衡,未能作到局部平衡,且桩的承载总合力与作用力重心之间的偏心会增大,对桩的受力不利,对筏板的承载力要求太高。设计上如果实在避免不了时,一定要相当程度的增大筏板的刚度,否则将造成筏板剪弯破坏,所以一定要注意作到局部平衡。22.当桩围绕柱墙布置时,基本能保证桩群重心与结构重心一致。23.当桩的端承力大于桩承载力的50%时,即为端承桩或摩擦端承桩。桩身钢筋应有部分或全部通长。特别应注意在采用后压浆技术时,本来是摩擦为主有可能变成端承为主。对阶梯形承台和锥形承台,应注意抗剪计算宽度的取值。24.预应力混凝土管桩在以下条件不应使用:⑴对钢结构和混凝土有强腐蚀性的场地。⑵存在较厚中等或严重液化土层的场地。⑶建筑结构无地下室(半地下室),结构高度超过28m(10层以上)的建筑。⑷建筑结构有一层地下室,结构高度超过80m(25层以上)的建筑。⑸桩端持力层为中微风化岩、强风化岩、碎卵石层,且桩端持力层以上土层均为淤泥质土层、淤泥层等软弱土层。25.预应力管桩设计应综合考虑地质情况、建筑物荷载、层数、埋深、抗震、沉桩可能性、液化土层以及施工经验等综合考虑。虽然理论上多少层数都可以,但从实际构造、耐久性多方面考虑,24层以上应慎用。26.竖向增强体复合地基处理(以cfg桩为例)适用条件持力层经深宽修正后的承载力特征值考虑下卧层强度等,基本满足强度要求或稍差一点(相差约20~30%),地基土较均匀,持力层土较好,可采用复合地基设计。当强度基本满足要求或强度不是问题,而变形难于控制,高层建筑的倾斜较难控制时,可采用复合地基方案。此时所选择的竖向增强体桩旨在减小变形,防止倾斜方面发挥作用。将使地基与基础的造价下降较多,不失为经济合理的方案。复合地基处理以后,一定要选择整体性较好的基础方案,若上部结构传至基础的荷载不大时,也可采用独立基础,但应加强地梁的刚度。27.不能各种建筑均采用复合地基从公式上看,均可以采用,但应分场合。探讨:承载能力不足的25层以上的高层建筑不宜采用。桩端为沉降量很小的土层或岩层时不宜采用(作用机理)桩顶(上部)为液化土或很软的土,不宜采用(特别是散体桩)。28.增强体顶部应设褥垫层。褥垫层可采用中砂、粗砂、砾砂、碎石、卵石等散体材料,碎石、卵石宜掺入20%~30%的砂。褥垫层有以下作用:(1)一定厚度砂石垫层对竖向增强体顶部的约束起到极大作用,提高桩体顶的抗震能力。(2)砂石垫层对桩土协同工作起到调整作用。
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摘要:地基基础设计是建筑工程结构设计中的重中之重,其存在较多的问题多在地下部分,本文就地基基础设计的问题进行分析,并从多个方面探讨了地基基础设计问题的对策。
关键词:地基基础;重要性;问题;处理方法
&&&&&&& 一、地基基础在设计中的重要性
&&&&&&& 地基基础一般都要在底下很深的距离,才能保证有好的地基基础,地基深,土质就比较复杂,情况就会变得很多样,同时地下水的存在更是增加地基的难度,使得再设计中要充分考虑其中的不确定性,同时也会对地基的造价受很大的影响,使得整个工程的造价大大增加。地基基础是建筑的重要基础,在设计中,要花大量的时间去研究设计,把握好地理位置,土质情况,对于地质相当复杂的地基,要采用特殊的方法,保证施工中的质量。通过对地基基础的优化来节省造价,减少钢筋、水泥、砂子、混凝土的使用量,对地基的设计采用多种设计方案,选择最佳的设计方案来施工,对于设计中出现的质量问题要及时解决,技设计人员要增强专业技能和责任心,严格把关施工中地基基础的出现的问题,保障有很坚固的地基基础,建造起高要求高质量的建筑物。
&&&&&&& 二、地基基础设计中的问题分析
&&&&&&& 1、地基基础设计中的问题
&&&&&&& (1)地下渗水,土坡滑动,地基不稳或变形
&&&&&&& 地下水的流动与冲击,或是地基渗水,致使建筑土坡滑动,造成地基不稳固,甚至可能存在倾斜现象,地基一旦变形,为后期施工带来极大难题,造成不可估量的重大影响。
&&&&&&& (2)特殊土地加固措施不完善
&&&&&&& 我国东部和南方很多建筑工程都是在软土等特殊土体上进行的,在地基的施工过程中,由于对土体没有进行特殊的加固处理,很容易导致地基基础问题。
&&&&&&& 2、地基基础设计中问题存在的原因
&&&&&&& (1)缺乏对地质情况的全面了解
&&&&&&& 建筑工程要因地制宜,施工前对建筑地形和施工场地进行深入的勘测与分析,是一切建筑工作顺利进行的前提与重点所在。在地基基础中存在的很多问题,都是工程前期勘查工作不到位引起的,比如:施工前的工程勘测和地址勘察不到位,没有按照相关要求和规定进行合理科学的勘察,由于地质条件相对复杂恶劣没有进行深入的探讨和研究。在以往的建筑工程中,由于对地质情况缺乏全面了解和深入研究导致的地基基础问题,其教训是惨痛的。
&&&&&&& (2)地基基础设计方案不合
&&&&&&& 设计方案不合理,存在两种情况。一种是设计人员在进行数据的计算中产生失误,如低估建筑工程的实际荷载量,实际建设中地基承重能力无法满足施工要求,或是地基的沉降计算不合理,地基沉降过大,地基基础建设失控,导致工程事故和地基基础问题。另外一种情况就是设计人员没有根据建筑物地基基础的承重能力、建筑物高度、平面布置以及施工场地的地质条件要求选择适用的地基基础形式,使得地基基础建设存在问题。
&&&&&&& (3)施工质量和环境变化对地基产生的影响
&&&&&&& 在设计方案的施工过程中,在建设过程中偷工减料,施工标准经验收之后不达标或是不服从施工质量监理的管理,都会为施工质量带来很大问题。另外,如果没有按照图纸进行规范化施工,基础平面的位置与尺寸等参数出现误差,很容易产生地基基础的问题。
&&&&&&& 三、如何加强地基基础设计
&&&&&&& 对地质进行勘探,做好地基基础设计方案
&&&&&&& 岩石与土体在长期的形成过程中,经历了很多复杂的地质作用,地质构成和地质条件都发生了很大的变化,不同区域内的建筑工程地下土质存在着很大的差异,我国地域面积广阔,每个地区受气候与地形的影响,存在很多特殊地质,如软土、冻土等。
&&&&&&& 做好地基基础设计,避免问题的发生,首要的是在进行设计方案的制定之前,对地基所在的地形与地质构成进行勘探,避免将已有的地质报告作为唯一的参考依据,还需要将理论与当地的实际相结合,避免盲目设计和弄虚作假。根据建筑场地的特点,确定工程勘探的目标与任务,对建筑工程的水文条件与地质条件进行全面了解;之后根据对场地地形地质了解的基础之上,进行地基基础的设计。
&&&&&&& 进行地基基础方案的设计时要考虑以下几个方面的因素:科学、客观地估量地基沉降的范围,测算地下室底板受力,对高层建筑的沉降进行控制,重视地基沉降计算的范围与要求,充分利用复合地基对地基进行加固,并考虑静压柱的适用性。
&&&&&&& 2、特殊地基的加固处理方法
&&&&&&& (1)换填土处理法
&&&&&&& 换填土处理法,就是当地基无法满足所应有的承载力和稳定性,而且软土层的厚度不大情况下,对软土层进行采挖,然后根据实际需要分层填充稳定性较好的材质,如砂石、灰土、炉渣、粉煤灰等,并进行强夯打压,加大地基的密度,提高地基承载力,降低沉降量,加快软土地基的排水固结,使原来的软土地基在改造后符合建筑施工的设计要求,从而保证工程施工的安全性。换填土处理方法依据的原理是土层的附加应力分布规律。这种方法,主要适用于土质不均匀、排水较差的软土地基。
&&&&&&& 在软土等特殊的土层中,用物理硬度较好的岩石或土体材料对地基中的不良土体进行替换,形成双层或是多重地基,目的在于提高地基的荷载能力,在建筑施工中尽可能减少沉降,进行置换填充的具体方法有振冲置换法、褥垫法、换土垫层法等。
&&&&&&& 动力固结或强夯法
&&&&&&& 动力软土地基加固法又称强夯法,一般采用8吨~30吨的重锤,在8-20米的高空对地基进行强夯打压加密,实现加固地基、提高地基强度、减少压缩性能、改善砂土抗液化条件,进而达到提高地基承载力的最终目的。
&&&&&&& 动力固结法适用于饱和性粘土地基,延伸了传统的动力固结置换方式,利用外部夯打力,将强度较高的材料打入地基,在施工地基中形成碎石墩,与原有地基形成新的承载力强调的复合地基,在很大程度上提高了地基的承载能力。
&&&&&&& (3)灌入浆料固化物
&&&&&&& 通过向土体灌入泥浆、水泥、石灰以及其它的固化浆料这种方式,来增强地基基础的强度,可以提高其稳定性,降低沉降数值。灌入固化物的主要操作方法有水泥土搅拌法、高压喷射灌注法、挤密灌注加固法等。
&&&&&&& 水泥土搅拌法又称作深层搅拌法,将水泥等材质混入淤泥、粘土等软弱地基中,通过机械搅拌,提高整个地基的强度,降低含水量,增强地基的承载能力。
&&&&&&& 高压喷射注浆法,与动力固结方法,有某些相似性。这种方式利用高压喷射机械,将水泥、粉煤灰等强度和固结性较好的材料向软弱地基深层,进行注浆,以此来提高整个地基的强度。目前,高压喷射注浆法适用于淤泥、粘土、粉土等含水量较多的软弱地基中。
&&&&&&& (4)排水挤密固结法
&&&&&&& 排水挤密法主要适用于含水量较高的沼泽、江河湖海等周边的软土地基,通过特殊方式进行排水吸水,指对土体进行水分排挤,提高土体的密度与强度,进行土体固结,以增强地基基础的承重能力,降低沉降范围。
&&&&&&& 比如用机械将塑料排水板插入软土层中,经过预压负荷,使水分沿塑料板上渗到砂垫层中,以此来加固软土地基的承载能力。排水挤密加固法,从另一个角度进行软土地基的加固,是一种新技术和新工艺,加固处理效果好,施工简单,在当前工程建设中的应用越来越广
&&&&&&& (5)加筋法
&&&&&&& 加筋处理技术是在人工填土的路堤或是挡墙内铺设土工合成材料,或者在边坡打入土钉、碎石桩等,以此提高软弱地基的承载力,增强地基的密实度和稳定性。
&&&&&&& 结论
&&&&&&& 地基基础设计对建筑施工作用重大,在设计前期和施工过程中加强对地基问题的处理,增强地基的承载能力,降低地基沉降范围。
参考文献:
[1]孙学礼.地基基础设计中一些问题的分析[J].房材与应用,2004.
[2]贾卫超,梁鹏虎.地基基础设计中的若干问题探讨[J].产业与科技论坛,2010.
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2、基础设计时,合理分析方法与常规分析方法的主要区别是什么?
3、什么叫基础的“架越作用”?其影响因素是什么?
4、考虑上部结构刚度的影响,将建筑结构分几类?
5、简述无筋扩展基础(刚性基础)的特点。
6、什么是地基、基础?什么叫天然地基?
7、验算建筑物沉降是否在容许范围内,为什么首先要区分变形特征?
8、当拟建相邻建筑物之间轻(低)重(高)悬殊时,应采取怎样的施工顺序?为什么?
9、设计刚性基础时,地基承载力越大,刚性角是越大还是越小?为什么?
10、天然地基上浅基础有哪些类型?
11、什么叫地基土的冻胀性?冻胀对建筑物有什么危害?地基土冻胀性分类所考虑的因素是什么?确定基础埋深则,是否必须把基础底面放到冰冻深度之下?
12、基础平均压力、基底平均附加压力、基底平均净反力在基础工程设计中各用在什么情况?
13、地下水位变化对浅基础工程有何影响?
14、什么是地基承载力特征值?
15、什么是地基土的标准冻深?
16、试述刚性基础和柔性基础的区别。
17、何谓基础的埋置深度?影响基础埋深的因素有哪些?
18、何谓补偿基础?
19、确定地基承载力的方法有哪些?
20、何谓软弱下卧层?试述验算软弱下卧层强度的要点。
21、什么情况下需进行地基变形验算?变形控制特征有哪些?
22、何谓上部结构与地基基础的共同作用?
23、由于地基不均匀变形引起的建筑物裂缝有什么规律?
24、减轻建筑物不均匀沉降危害的措施有哪些?
(1)在防止地基土体剪切破坏和丧失稳定性方面,应有足够的安全度。(2)控制地基的特征变形量不超过规范允许值,(3)满足基础结构的强度、刚度和耐久性。
常规分析方法仅考虑了地基、基础和上部结构之间满足静力平衡条件,忽略了彼此之间的变形协调条件;而合理的分析方法以三者同时满足静力平衡和变形协调两个条件为前提。
刚性基础能跨越基础底中部,将所承担的荷载相对集中地传至基底边缘的现象叫作基础的“架越作用”。其影响因素为基础与地基的相对刚度、土的压缩性以及基底下的塑性区大小。
( 1 )柔性结构:以屋架一柱一基础为承重体系的木结构和排架结构,它对基础的不均匀沉降有很大顺从性,沉降差一般不会引起主体结构的附加应力。 ( 2 )敏感性结构:砖石砌体承重的结构和钢筋混凝土框架结构,对基础不均匀沉降反应很敏感,它们在调整地基不均匀沉降的同时,会引起结构中的次应力,甚至会在构件、墙体中产生裂缝。 ( 3 )刚性结构:烟囱、水塔等高耸结构物之下,整体配置的独立基础与上部结构浑然一体,使整个结构体系有很大刚度,当地基不均匀沉降时,基础转动倾斜,但几乎不会发生相对挠曲;此外,体形简单、长高比很小,通常采用框架剪力墙或筒体结构的高层建筑,其下常配置相对挠曲很小的箱形基础、桩基及其他形式的深基础,也可作为刚性结构考虑。
无筋扩展基础采用的材料一般有混凝土、砖、毛石、灰土、三合土等,具有较好的抗压性能.但抗拉、抗剪强度不高;设计时通过对基础构造的限制.即限制刚性角来保证基础内应力和剪应力不超过相应的材料强度.基础的相对高度较大,几乎不发生挠曲变形。
地基是为支承基础的土体或岩体,基础是将结构所承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分,天然地基是在基础建造时未经加固处理的天然土层。
由于不同类型的建筑物对地基变形的适应性不同,所以在验算地基变形时,要考虑对不同建筑物采用不同的地基变形特征来进行比较控制。
先重(高)后轻(低)施工顺序。以防止重的建筑物对轻的建筑物产生附加沉降。
设计刚性基础时,地基承载力越大,刚性角越小。因为地基承载力大,则基底反力大,在基础内产生的内力大,所以,减小基底尺寸,可减小内力,防止开裂,故刚性角小。
单独基础、条形基础、柱下十字形基础、片筏基础、箱形基础等.
(1)当地层温度降至0℃ 以下时,土体孔隙中的水分开始冻结,体积增大,形成冰晶体,未冻结区水分的迁移使冰晶体进一步增大,形成冻胀。(2)危害:如冻胀产生的上抬力大于作用在基底的竖向力,会引起建筑物开裂至破坏;当土层解冻时,冰晶体融化,土体下陷,会出现融陷现象,这会引起地基的不均匀沉降,降低土体承载力。(3)地基土冻胀分类要考虑土的种类和颗粒级配、冻前天然含水量、冻结期间地下水位距冻结面的最小距离、平均冻胀率等因素;(4)基础不一定埋在冰冻深度以下,基底下允许冻土层厚度满足规范要求.
基底平均压力用于进行地基承载力计算;平均附加压力用于进行地基沉降计算;平均净反力用于计算基础内力及配筋。
13、答(1)当地下水位变化在基础底面以上时,影响不大,(2)地下水位在基础底面以下压缩层范围内变化时,可直接影响建筑物安全。水位上升,使土体强度降低,建筑物产生较大沉降和不均匀沉降,对于湿陷性黄土、膨胀土,则更为严重;水位下降,会增加土自重应力,引起基础附加沉降和不均匀沉降;在开挖基坑时,尤其应注意降水对邻近建筑物的影响; (3)在有地下结构物建筑工程中,地下水的上升必将对结构物产生浮托作用,使结构物整体上浮或底板开裂,甚至破坏。另外对地下结构物的防潮、防湿不利;
(4)地下水位变化会直接影响到河谷、岸边或边坡岩土体的稳定;(5)地基土的冻胀、融陷,使建筑物发生过大沉降及不均匀沉降,危及建筑物安全和正常使用。
地基承载力特征值是指由荷载试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值,其最大值为比例界限值。
地基土的标准冻深是指在地面平坦、裸露、城市之外的空旷场地中不少于 10 年的实测最大冻深的平均值。
刚性基础通常是指基础材料(砖、块石、毛石、素混凝土、三合土和灰土等)具有较好的抗压性能,但抗拉、抗剪强度却不高.基础的外伸宽度和高度的比值在一定限度内足以避免发生在基础内的拉应力和剪应力超过其材料强度设计值;基础几乎不会发生弯曲变形。柔性基础主要是指钢筋混凝土基础,不仅具有较好的抗剪能力,面且具有较好的抗弯能力。
基础的埋置深度是指基础底面到天然地面的垂直距离。影响基础埋深的因素很多,主要有:建筑物的用途类型及荷载大小性质、工程地质和水文地质、相邻建筑物基础埋深、地基土冻胀和融陷及是否需要补偿等,应综合考虑以上因素后加以确定。
补偿基础是指用挖去基坑内的土体以减小基底附加应力的方法降低拟建建筑物的沉降量。若作用在基础底面的附加压力等于零,即建筑物的重力等于基坑挖去的总土重,这样的基础称为全补偿基础;若基底附加应力大于零,即建筑物的重力大于基坑挖去的总土重,则称为部分补偿基础;以上二者统称为补偿基础.
根据对荷载效应和地基承载力的取值方法不同.主要有容许承载力方法、安全系数方法和分项系数方法。
在持力层以下受力层范围内存在软土层,其承载力比持力层承载力小得多,该软土层称为软弱下卧层。验算软弱下卧层的强度时,要求传递到软弱下卧层顶面处的附加应力和土的自重应力之和不超过软弱下卧层的承载力设计值。
一级建筑物及部分二级建筑物需要进行地基变形验算,这里,一级建筑物是指重要的工业与民用建筑、 20 层以上的高层建筑、体形复杂的 14 层以上的高层建筑、对地基变形有特殊要求的建筑物和单桩承受的荷载在 4000kN 以上的建筑物;二级建筑物是指二般的工业与民用建筑。变形控制特征有:沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜、平均沉降和相对弯曲。
将地基、基础和上部结构三者作为一个整体,在计算其内力和变形时考虑接触部位的变形协调作用,称为上部结构与地基基础共同作用。
如果基础的中部沉降大,墙体发生正向弯曲,裂缝与主拉应力垂直,裂缝呈正八字形开展;反之,两端沉降大,墙体反向弯曲,则裂缝呈倒八字形.裂缝首先在墙体刚度削弱的窗角发生,而窗洞就是裂缝的组成部分.
减轻建筑物不均匀沉降危害的措施通常有:采用桩基础或其他深基础,以减轻地基总沉降量.对地基进行处理,以提高地基的承载力和压缩模量。在建筑、结构和施工中采取措施.具体说来,建筑措施主要有:建筑物的体形力求简单、增强结构的整体刚度、设置沉降缝、与相邻建筑物基础保持合适的净距、调整某些设计标高以防止过大的建筑物沉降影响建筑物的使用功能等.结构措施主要有.设置圈梁.选用合适的
结构形式,减轻建筑物和基础的自重,减小或调整基底附加压力,加强基础刚度。施工措施主要有:先建重(高)建筑、后建轻(低 〕 建筑的程序.建筑物施工前使地基预先沉降,注意沉桩、降水对邻近建筑物的影响,基坑开挖坑底土的保护。
1、地基反力分布假设有哪些?其适用条件各是什么?
2、简述基础结构设计的主要内容。
3、试比较刚性基础、墙下条形基础与柱下条形基础在截面高度确定方法上的区别。
4、试述倒梁法计算柱下条形基础的过程和适用条件。
5、如何区分无限长梁和有限长梁?文克勒地基上无限长梁和有限长梁的内力是如何
6、简述用有限单元法计算弹性地基梁与弹性地基板内力与变形的主要步骤。
7、为什么倒梁法计算肋梁内力时,“支座”反力与柱轴向力不等?
8、十字交叉基础轴力分配和弯矩分配的原则是什么?
9、试述地基基础设计的一般步骤。
10、常用的地基计算模型有哪几种?分别说明各自的原理。
地基反力分布应根据基础形式和地基条件等确定。主要有直线分布法和弹性地基梁法,对墙下条形基础和柱下独立基础,地基反力通常采用直线分布;对柱下条形基础和筏板基础等,当持力层土质均匀、上部结构刚度较好、各柱距相差不大、柱荷载分布较均匀时,地基反力可认为符合直线分布,基础梁的内力可按直线分布法计算;当不满足上述条件时,宜按弹性地基梁法计算。
根据浅基础的建造材料不同,其结构设计的内容也不同。由砖、石、素混凝土等材料建造的刚性基础,在进行设计时,采用控制基础宽高比的方法使基础主要承受压应力,并保证基础内产生的拉应力和剪应力都不超过材料强度的设计值。由混凝土材料建造的扩展基础,截面设计的内容主要包括基础底面尺寸、截面高度和截面配筋等。
刚性基础的高度由基础的高宽比确定;墙下条形基础的高度由混凝土的抗剪切条件确定。而柱下条形基础的截面高度由馄凝土的抗冲切和抗弯条件确定。
倒梁法是将基础梁视作倒置的多跨连续梁,以地基净反力及柱角处的弯矩当作基础梁上的荷载,用弯矩系数法来计算其内力,然后通过逐次调整支座反力与柱子的作用力的差值来消除这种不平衡力,再用弯矩分配法或弯矩系数法计算调整荷载引起的内力和支座反力,并重复计算不平衡力,直至其小于计算容许的最小值,将逐次计算的结果叠加即为最终的内力计算结果。倒梁法适用于上部结构刚度很大、各柱之间沉降差异很小的情况。
无限长梁与有限长梁的区分由柔性指数确定,当基础梁的柔性指数大于或等于二时为无限长梁;当柔性指数在π/4到π之间时为有限长梁。
文克勒地基上无限长梁和有限长梁的内力是先假定地基每单位面积上所受的压力与其相应的沉降量成正比,而地基是由许多互不联系的弹簧所组成,某点的地基沉降仅由该点上作用的荷载所产生,再通过求解弹性地基梁的挠曲微分方程得出计算内力值。
( l )将梁以若干节点分成等长度的若干个梁单元,每个节点有挠度和转角两个自由度,相应的节点力为剪力和弯矩;设各子域的地基反力为均匀分布,则可得每个单元上的地基反力的合力,并将其以集中反力的形式作用于节点上。(2)建立联系节点力与节点位移的单元刚度矩阵;(3)建立梁单元节点力与结点位移之间的关系;(4)把所有的单元刚度矩阵根据对号人座的方法集合成梁的整体刚度矩阵,将单元列向量集合成总荷载列向量,将单元节点位移集合成位移列向量,建立梁的整体平衡方程; (5)引人基床系数假定,并考虑地基沉降与基础挠度之间的位移连续性条件,将单元节点处地基沉降集合成沉降列向量;(6)求解整体平衡方程,可得任意截面处的挠度和转角,从而可计算出相应的弯矩和剪力分布。
地基反力的直线分布假定和视柱端为铰支座假定与实际不符.柱轴向力计算没有考虑建筑物(包括基础)的整体刚度以及地基的可压缩性。
十字交叉基础的突出特点是它在两个方向上都由连续梁来承担柱荷载,工程设计中是按变形协调原则将柱的竖向荷载沿两个方向进行分配或按刚度分配原则进行分配,力矩荷载不再分配,仍由作用方向上的梁承受。然后,将它们分为相互独立的条形基础,按柱下条形基础的内力计算方法分别计算内力。
地基基础设计的一般步骤如下:(1)充分掌握拟建场地的工程地质条件和地质勘察资料。(2)综合考虑选择基础类型和平面布置方案;(3)确定地基持力层和基础埋深,(4)确定地基承载力特征值;(5)按地基承载力特征值确定基础底面尺寸(持力层和下卧层承载力验算) , (6)进行必要的地基稳定性和变形特
征验算;(7)进行基础的结构设计。
常用的地基计算模型有三种:文克勒地基模型、弹性半空间地基模型、分层地基模型。(1)文克勒地基模型原理:假定地基上任一点所受的压力强度 p 仅与该点的地基沉降 S 成正比,而与其他点上的压力无关。 P=ks(k为基床系数)。(2)弹性半空间地基模型原理:以均质弹性半空间的应力或位移解答为基础,用于分层总和法的地基模型。(3)分层地基模型原理:即我国规范中用以计算地基沉降的分层总和法,地基沉降等于压缩层范围内各计算分层在完全侧限条件下的压缩量之和。
1、桩侧极限摩阻力和桩端极限摩阻力均随深度线性增加,此说法是否正确?
2、单桩受荷过程中,桩端阻力与桩侧阻力同时发挥作用,此说法是否正确?
3、说明单桩静载试验曲线的形式。
4、什么是高承台桩?什么是低承台桩?各自的适用条件是什么?
5、单桩的破坏模式有几种?
6、轴向荷载作用下的竖直单桩,按荷载传递方式不同,可分为几类?
7、什么是桩侧负摩阻力?其产生条件是什么?
8、什么是桩侧阻的时效性?说明粘性土和砂土的时效有何差异,为什么?
9、桩身中性点深度的影响因素是什么?
10、决定单桩竖向承载力的因素是什么?
11、在什么情况下会出现承台底面脱地情况?
12、什么是复合桩基?
否。在一定深度范围内,桩的侧阻和端阻随深度线形增加.深度达到某一临界时不再增加,侧阻与端阻的临界深度之比可变动于0.3-1.0之间,这叫做侧阻和端阻的深度效应。
否。单桩受荷过程中,桩端阻力发挥滞后于桩侧阻力,且其充分发挥所需的桩底位移值比桩侧摩阻力到达极限所需的桩身截面位移值大得多。
单桩静载试验曲线有陡降和缓变两类形式。当桩底持力层不坚实,桩径不大,破坏时桩端刺入持力层的桩,荷载一沉降试验曲线为陡降型,有明显的破坏特征点,据之可确定单桩极限承载力,对桩底为非密实砂类土或粉土,清孔不净残留虚土,桩底面积大,桩底塑性区随荷载增长逐渐扩展的桩,荷载一沉降试验曲线为缓变型,无明显特征点,极限承载力根据建筑物所能承受的最大沉降确定。
桩基础由桩和承台两部分组成。当桩承台底面位于地基中时,称低承台桩基;当桩承台底面高出土面以上时,称高承台桩基。低承台桩基常用于一般的房屋建筑物中,高承台桩基常用于港口、码头、海洋工程及桥梁工程中。
单桩破坏模式有五种;桩身材料屈服(压曲);持力层整体剪切破坏;刺人剪切破坏;沿桩身侧面纯剪切破坏;在上拔力作用下沿桩身侧面纯剪切破坏。
(1)端承型桩:
端承桩:桩顶极限荷载大部分由桩端阻力承担,桩侧阻力忽略不计。
摩擦端承桩:桩顶极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担,但桩端阻力分担荷载较大。
(2)摩擦型桩:
摩擦桩:桩顶极限荷载大部分由桩侧阻力承担,桩端阻力忽略不计。
端承摩擦桩:桩顶极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担,但桩侧阻力分担荷载较大。
(1)在土层相对于桩侧向下位移时,产生于桩侧的向下的摩阻力称为负摩阻力。(2)产生条件:位于桩周欠固结的软粘土或新填土在重力作用下产生固结;大面积堆载使桩周土层压密;在正常固结或弱超固结的软粘土地区,由于地下水位全面降低,致使有效应力增加,引起大面积沉降;自重湿陷性黄土浸水后产生湿陷;打桩时,使已设置的邻桩抬起。
桩的侧阻大小与搁置时间有关,并非固定不变,即为侧阻的时效性。(2)粘性土在打桩时,由于结构扰动和孔隙水压力升高,将使桩间土强度降低;打桩停止后.经过一段时间,随着孔隙水压力的逐渐消散,土体不断固结,再加上触变作用使土的结构得到恢复,使桩周附近土的强度回复甚至超过土的原有强度。即在粘性土中,打桩过程对侧阻的影响是先降低后提高。在砂土中打桩,主要使桩周土挤密,侧阻提高;打桩停止后,靠近桩表面的土的挤密效应会由于应力调整而部分丧失,故侧阻先增加,后降低。
中性点深度与桩周土的压缩性和变形条件以及桩和持力层的刚度等因素有关,例如:桩尖沉降越小,中性

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