土木工程专业基础工程 第二章1-4节 刚性基础与扩展基础
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刚性基础和扩展基础的概念刚性基础和扩展基础是建筑工程中常见的两种基础形式,它们在设计和施工中起到了重要的作用。
下面将分别对刚性基础和扩展基础的概念进行详细阐述。
一、刚性基础的概念刚性基础是一种采用刚性材料构成的基础结构,可用于承受或分散建筑物荷载的基础形式。
刚性基础一般由混凝土、钢筋等材料构成,具有较高的强度和刚度,能够有效地将荷载传递到地基中。
刚性基础常见的形式包括承台、承台基础、连续墙基础等。
刚性基础的特点:1、刚性强:刚性基础由刚性材料构成,具有较高强度和刚度,在承受荷载时不易发生变形和位移。
2、稳定性好:刚性基础能够稳定地将建筑物的荷载传递到地基中,避免发生基础沉降和变形。
3、施工简单:刚性基础通常采用常见的建筑材料,在施工时较为简单,且具有较高的稳定性和可靠性。
刚性基础的应用范围:刚性基础适用于土质较好、地基较坚实的情况,一般适用于一些大型建筑物的基础设计,如高层建筑、大型厂房等。
刚性基础具有较高的承载能力和稳定性,能够满足大型建筑物的需要。
二、扩展基础的概念扩展基础是一种适用于地基条件较差、荷载较大的基础形式,通过增加基础底面的面积来增加基础的承载能力,以保证建筑物的安全稳定。
扩展基础一般由地下连续墙、斜拉桩、沉井等形式构成。
扩展基础的特点:1、增加承载能力:扩展基础通过增加基础的底面面积来增加承载能力,弥补了地基条件较差的不足。
2、防止沉降:扩展基础通过分散和减小单个基础的荷载压力,降低了地基压力,从而降低了基础的沉降。
3、适应性强:扩展基础具有较好的适应性,可以根据地基条件和建筑物荷载的大小进行设计和施工。
扩展基础的应用范围:扩展基础适用于地基条件较差、地基承载力不足的情况,一般适用于软土地区、高地下水位地区以及地震带等特殊地域。
扩展基础能够通过增加基础底面的面积来分散地基压力,提高整体的稳定性,保证建筑物的安全性。
总结:刚性基础是一种由刚性材料构成的基础结构,适用于土质较好、地基较坚实的情况,具有较高的强度和稳定性。
刚性基础与扩展基础的设计计算刚性基础与扩展基础的设计计算2010-04-1909:242-4-1地基承载力验算如前所述直接支承基础的地基土层称为持力层在持力层下面的各土层称为下卧层若某下卧层承载力较持力层承载力低则称为软弱下卧层。
地基承载力的验算应进行持力层的验算和软弱下卧层的验算。
下面首先介绍持力层的验算。
1.中心受荷基础各级各类建筑物浅基础的地基承载力验算均应满足式2.5的要求。
即基础底面的平均压力不得大于修正后的地基承载力特征值。
如图2.9示一单独基础其埋深为d承受作用于基础顶面且通过基础底面中心的竖向荷载Fk基础底面积为A基底平均压力表示为: 2-16 式中Fk-相应于荷载效应标准组合时上部结构传至基础顶面的竖向力值Gk-基础自重和基础上的土重。
对一般实体基础可近似地取GkγGAdγG为基础及回填土的平均重度可取γG20kN/m3但在地下水位以下部分应扣去浮托力。
将Gk代入式2-16并满足pk≤fa可得: 2-17 对墙下条形基础通常沿墙长度方向取1m进行计算此时可得基础宽度为: 2-18 式2-18中的Fk为基础每米长度上的外荷载kN/m。
2.偏心受荷基础工程实践中有时基础不仅承受竖向荷载还可能承受柱、墩传来的弯矩及水平力作用例如建筑物框架柱可能承受单向弯矩及剪力、也可能承受双向弯矩和剪力河流中的漂流物如木筏、大的冰块等对桥墩横桥向产生的弯矩及剪力曲线上修筑的弯桥除顺桥向引起力矩外尚有离心力横桥向水平力在横桥向产生力矩。
此时基底反力将呈梯形或三角形分布如图2-10所示。
略2-4-2软弱下卧层验算建筑场地土大多数是成层的一般土层的强度随深度而增加而外荷载引起的附加应力则随深度而减小因此只要基础底面持力层承载力满足设计要求即可。
但是也有不少情况持力层不厚在持力层以下受力层范围内存在软弱土层其承载力很低如我国沿海地区表层土较硬在其下有很厚一层较软的淤泥、淤泥质土层此时仅满足持力层的要求是不够的还需验算软弱下卧层的强度要求传递到软弱下卧层顶面处土体的附加应力与自重应力之和不超过软弱下卧层的承载力即pzpcz≤faz2-22 式中pz-相应于荷载效应标准组合时软弱下卧层顶面处的附加应力值pcz-软弱下卧层顶面处土的自重压力值faz-软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值。
第2章刚性基础与扩展基础§2-1 概述2-1-1 刚性基础的构造要求工程实践中,常采用素混凝土、砖、毛石等材料修筑基础,上述材料的共同特点是具有较大的抗压强度,而抗弯、抗剪强度较低。
当基础在外力作用下,基础底面将承受地基的反力,工作条件象个倒置的两边外伸的悬臂,这种结构受力后,在靠近柱、墙边或断面高度突然变化的台阶边缘处容易产生弯曲破坏或剪切破坏,因此,设计时必须保证发生在基础的拉应力和剪应力不超过相应的材料强度设计值。
这种保证通常是对基础构造的限制来实现的,这种限制通常保证基础每个台阶的宽度与其高度之比都不超过相应的允许值。
每个台阶的宽度与其高度的比值为图2-1中所示α角的正切值,台阶宽度与其高度比值的允许值所对应的角度α称之为刚性角。
不同材料基础台阶的允许宽高比见表2-1,其值与基础材料及基底反力大小有关。
在这样的限制下,基础的高度相对都比较大,几乎不发生挠曲变形,这种由素混凝土、砖、毛石等材料砌筑、其高度由刚性角控制的基础称之为刚性基础,或称无筋扩展基础。
刚性基础除了有以上所述刚性角的限制之外,在砌筑材料方面也有一定要求。
1.砖和砂浆砖和砂浆砌筑基础所用砖和砂浆的强度等级,根据地基土的潮湿程度和地区的严寒程度而要求不同。
地面以下或防潮层以下的砖砌体,所用材料强度等级不得低于表2-2所规定的数值。
(a) (b)图2-1无筋扩展基础构造示意d—柱中纵向钢筋直径表2-1无筋扩展基础台阶宽高比的允许值注:1、k为荷载效应标准组合时基础底面处的平均压力值(kPa);2、阶梯形毛石基础的每阶伸出宽度,不宜大于200mm;3、当基础由不同材料叠合组成时,应对接触部分作抗压验算;4、对混凝土基础当基础底面处的平均压力值超过300kPa时,沿应进行抗剪验算。
2.石料料石(经过加工,形状规则的块石)、毛石和大漂石有相当高的抗压强度和抗冻性,是基础的良好材料。
特别在山区,石料可以就地取材,应该充分利用。