《地基与基础工程》课件第2章天然地基上浅基础设计

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1、第2章天然地基上浅基础的设计本章学习要求理解：概率极限状态设计法的原理；荷载及代表值、荷载组合值及组合系数、荷载效应及效应系数、分项系数等概念。掌握：浅基础的类型及相关概念；浅基础设计的基本步骤；地基承载力的确定方法；浅基础的设计计算或验算内容与方法；减轻建筑物不均匀沉降危害的措施。1《地基与基础工程》§2.1概述2.1.1基本概念地基天然地基：未经处理的天然土层人工地基：人工加固处理的土层基础浅基础：埋置深度小于5m，小于基础宽度深基础：考虑侧面摩擦力2.1.2地基基础类型选择依据建筑物的重要性、结构形式、荷载性质及大小；地基的工程与水文地质状况

2、。2《地基与基础工程》§2.2浅基础的设计方法及步骤2.2.1地基基础的允许承载力设计方法地基允许承载力：满足以下要求的最大压力基底压力≤地基极限承载力；地基变形≤地基允许变形值。设计方法：根据地基的允许承载力计算确定基底面积：S——上部结构总荷载与基础自重之和；[R]——地基允许承载力。特点：允许承载力多按经验确定；安全度未知。应用：《工业与民用建筑地基基础设计规范》TJ7-743《地基与基础工程》2.2.2地基基础的极限状态设计方法承载能力极限状态(稳定极限状态)Pu——地基极限承载力;Fs——安全系数.正常使用极限状态(变形极限状态)设计方法

3、：先变形验算;再稳定性验算.特点：变形验算时控制基底压力不超过临塑或临界荷载，故通常不需做稳定极限状态验算.§2.2浅基础的设计方法及步骤4《地基与基础工程》2.2.3地基基础的可靠度设计方法(概率极限状态设计方法)定义：以概率理论为基础，以极限状态为分析方法，以可靠指标为安全标准的设计方法。安全系数与失效概率以概率表示系统的安全程度安全度与安全系数关系极限状态区分工程状态的标志可靠指标可靠度、可靠指标§2.2浅基础的设计方法及步骤5《地基与基础工程》2.2.3地基基础的可靠度设计方法(概率极限状态设计方法)可靠度设计的原理结构工作状态的表达式：Z

4、——表征结构工作状态的功能函数;R——结构抗力(多为正态分布随机变量);S——结构荷载效应(多正态分布随机变量)。§2.2浅基础的设计方法及步骤SZ>0Z<0RZ=0Z=R-S6《地基与基础工程》§2.2浅基础的设计方法及步骤功能函数Z的概率密度函数为f(Z)，结构可靠度：结构在规定时间、条件下完成预定功能的概率.失效概率：Pf（Z<0），按下式计算——困难！Zf(Z)0Pf7《地基与基础工程》转换成标准正态分布：可靠指标：ββ的意义：表征失效概率；β越大，失效概率越低，可靠度越高。0PfβPf§2.2浅基础的设计方法及步骤8《地基与基础工程》概率

5、极限状态设计的实用方法：极限状态表达式写成分项系数形式结构重要性系数永久荷载标准值效应分项系数控制可变荷载标准值效应分项系数可变荷载标准值效应分项系数可变荷载组合值系数结构抗力分项系数材料性能标准值几何参数标准值§2.2浅基础的设计方法及步骤9《地基与基础工程》建筑结构荷载分类永久荷载：使用期内不随时间变化或变化可忽略结构自重、设备的重量等可变荷载：使用期内随时间变化且变化不可忽略一般活荷载，雪荷载等偶然荷载：使用期内未必出现，出现时数值很大…地震荷载说明：上述不同荷载未必同时出现；计算荷载效应(荷载引起的结构内力与变形)时，通过荷载组合系数，提高

6、取值的合理性。§2.2浅基础的设计方法及步骤10《地基与基础工程》建筑结构荷载的代表值标准值荷载的基本代表值。相当于设计基准期内年最大荷载统计分布的特征值，可取均值或某分位值。准永久值对于可变荷载，在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值。荷载间歇性和分布不均匀性的折减标准值乘以准永久值系数§2.2浅基础的设计方法及步骤11《地基与基础工程》组合值:对可变荷载，使组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率，能与该荷载单独出现的概率趋于一致的荷载值；或者，使组合后的结构具有统一规定的可靠指标的荷载值。标准值乘以组合值系数设计值:荷载代表

7、值与荷载分项系数的乘积。§2.2浅基础的设计方法及步骤12《地基与基础工程》建筑结构荷载组合基本组合承载能力极限状态计算时最常用的组合；包括永久荷载效应和可变荷载效应共同作用组合.§2.2浅基础的设计方法及步骤13《地基与基础工程》§2.2浅基础的设计方法及步骤14《地基与基础工程》标准组合正常使用极限状态计算时常用的组合；准永久组合地基变形计算中常用的荷载组合；可变荷载间断作用，不易引起充分固结；将组合值系数替换为准永久值系数：§2.2浅基础的设计方法及步骤15《地基与基础工程》荷载的各种系数结构重要性系数：荷载效应的分项系数：与荷载概率分布特征

8、有关，统计分析系数荷载效应系数：单位荷载引起的荷载效应值。荷载组合系数可变荷载组合。§2.2浅基础的设计方法及步骤16《地