《建筑地基与结构》课件

建筑地基与结构本课程将带领学生了解建筑地基与结构的基本原理、设计方法和工程实践，掌握建筑稳固性的关键技术知识教学目标与学习内容掌握基础理论地基土性质与承载力设计能力培养基础结构设计计算工程实践施工技术与质量控制分析能力工程问题识别与解决地基与结构的基本概念地基基础上部结构支撑建筑的土体连接上部结构与地基承受各种荷载的主体传递荷载至坚固土层传递并分散集中荷载保证建筑功能实现地基的作用与重要性支撑作用承担并传递建筑全部荷载稳定作用确保建筑不发生倾斜位移安全保障影响整个建筑物使用寿命经济影响地基处理费用占总造价比重大土的分类与主要性质粗粒土细粒土特殊土砾石、卵石粉土膨胀土•••砂土黏土湿陷性黄土•••排水性好保水性强淤泥、淤泥质土•••土的工程性质指标密度含水量单位体积土的质量土中水与土颗粒重量比孔隙比孔隙体积与固体颗粒体积比压缩性塑性指数土在荷载下变形能力液限与塑限之差地基类型概述天然地基处理地基1利用原状土支撑建筑原土经加固改良后使用2复合地基人工地基43桩、土、垫层等组合形式置换或处理原土后形成天然地基与人工地基的比较比较项目天然地基人工地基适用条件原土承载力满足原土承载力不足工程费用较低较高施工周期短长稳定性取决于原土人为控制地基承载力的基本概念极限承载力地基破坏时的压力值容许承载力考虑安全系数后的设计值特征值具有保证率的承载力95%地基承载力是指地基能够承受的最大压力，是基础设计的关键参数确定承载力要考虑地质条件、荷载特性和安全要求地基沉降及其控制标准均匀沉降不均匀沉降沉降速率建筑物整体下沉造成建筑倾斜单位时间沉降量沉降量标准依据结构类型确定限值地基勘察方法简介工程地质调查收集区域地质资料现场踏勘勘探与取样钻探、探井原状土取样原位测试标准贯入试验静力触探室内试验与分析物理力学性质测定成果评价场地地质勘查的步骤初步勘察资料收集与现场踏勘详细勘察钻探与取样试验分析室内试验与原位测试成果整理勘察报告编制地基土采样与实验原状土取样保持土体原始结构样品保存密封防止含水量变化室内试验物理力学性质测定正确的土样采集与保存对试验结果准确性至关重要采样应避免扰动土体结构，保存过程需防止含水量变化，确保样品代表性土工试验常见方法通过多种标准化试验方法，可准确测定土体的物理力学特性，为工程设计提供可靠参数地基加固处理方法一览30%25%强夯法应用率灰土挤密桩适用于砂土、粉土软土地基常用方法20%15%桩应用注浆法CFG水泥粉煤灰碎石桩适用于砂土地基换填法与夯实法换填法夯实法适用范围表层软弱土适用范围松散砂土、素填土工作原理挖除软弱土层，回填优质材料工作原理动力冲击增加密实度优点简单可靠类型人工夯实、机械夯实、强夯法缺点深度受限优点效果明显、范围广注浆加固法水泥浆注浆化学浆液注浆高压喷射注浆适用于砂性土、砾石适用于细砂、粉土形成水泥土柱体振动加固法及其应用预压地基处理技术堆载预压真空预压袋装砂井堆放砂石等材料抽真空加速排水加速排水•••利用自重固结环保无污染缩短固结时间•••周期长适用于软土提高承载力•••地基施工常见问题与对策地下水问题降水措施井点、深井软弱夹层局部加固或穿透不均匀地层分区设计处理膨胀土防水、隔水、换填基础的分类综述按形式分类按埋置深度条形、独立、筏板、桩基浅基础、深基础按建筑类型按材料分类民用、工业建筑基础混凝土、钢筋混凝土、砖石条形基础设计要点截面尺寸确定根据墙体宽度和荷载计算埋深设计考虑冻土深度和地下水位配筋计算依据弯矩和剪力确定沉降缝设置防止不均匀沉降引起开裂独立基础与筏板基础独立基础筏板基础适用柱下荷载适用荷载大、地基弱优点节省材料优点整体性好缺点不适合软弱地基缺点材料用量大形式正方形、矩形、多边形形式平板式、梁板式、箱形桩基础类型与适用范围按成桩方法预制桩、灌注桩、复合桩按受力特性摩擦桩、端承桩、复合桩按材料分类混凝土桩、钢桩、木桩、复合桩按功能分类承重桩、摩擦桩、抗拔桩、抗震桩桩基施工技术流程施工准备测量放线、场地平整钻孔打桩/钻机就位、成孔钢筋笼安装吊装、定位混凝土浇筑导管法、泵送质量检验完整性检测、承载力检测地下室及深基础结构设计防水设计外防内贴、外防内排抗浮设计计算抗浮安全系数侧向支护土钉墙、排桩、地下连续墙地下室设计需充分考虑防水、抗浮和支护体系的协调设计，确保地下空间安全和实用地下水控制是设计的关键点地基与基础的防水、防腐措施柔性防水层刚性防水层防腐保护防水卷材、涂料防水混凝土、防水砂浆环氧涂层、牺牲阳极地基基础工程质量检测尺寸检测强度检测基础平面尺寸与高度回弹法、钻芯法承载力检测完整性检测静载试验、高应变超声波、低应变地基基础常见病害及修复病害类型主要表现修复方法不均匀沉降墙体裂缝加固地基、纠偏侧向位移基础倾斜设置挡土结构混凝土裂缝结构开裂灌浆、植筋防水失效渗漏水注浆堵漏典型地基基础工程案例分析超高层建筑基础普遍采用筏板桩基础组合形式，桩长通常超过米，筏板厚度米，混凝土一次性浇筑量巨大-603-6上部结构的定义与作用支撑作用承担使用荷载和自重保护作用抵抗自然环境侵害空间划分形成功能使用空间抗震抗风抵抗水平荷载作用上部结构体系综述高层结构体系框架、剪力墙、框架剪力墙-多层结构体系框架、砌体、排架低层结构体系砌体结构、木结构不同结构体系适用于不同高度和功能的建筑物，选择合适的结构体系可以提高建筑的安全性、经济性和适用性结构的基本受力形式压力垂直荷载引起构件缩短拉力构件延长变形弯矩构件弯曲变形剪力相对滑移变形扭矩构件绕轴线扭转常见结构材料介绍钢筋混凝土结构体系现浇结构装配式结构现场绑扎钢筋工厂预制••支模浇筑现场安装••整体性好施工速度快••装配整体式部分预制•现浇连接•综合优势•框架结构与剪力墙结构框架结构剪力墙结构梁柱连接形成墙板承重布置灵活侧向刚度大刚度相对较低空间限制大适用高度层适用高度层以下7-1030框架剪力墙结构设计-结构布置合理分配剪力墙位置刚度分配控制墙框刚度比连接设计3确保框架与墙体协同工作框架剪力墙结构综合了框架和剪力墙的优点，是高层建筑中应用最广泛的结构体系之一其设计要点在于合理配置墙体位-置，控制刚度分配，确保结构的整体性和协同工作能力框架核心筒结构-外围框架楼板连接辅助抵抗侧向力确保整体协同工作核心筒嵌固系统承担主要侧向力筒底增强区加固框架结构与砖混结构对比对比项目框架结构砖混结构适用高度多层及高层低层及多层空间灵活性高低抗震性能好较差施工难度较高较低造价较高较低钢结构体系与发展初期钢架构1简单钢骨架框架支撑+2提高侧向刚度筒体结构3提高整体性巨型结构4超高层应用组合结构5钢混凝土组合-大跨度空间结构实例大跨度空间结构常采用桁架、网壳、悬索、膜结构等形式，创造无柱大空间，满足特殊功能需求裙房结构与塔楼结构6-830+裙房层数塔楼层数商业、公共空间办公或住宅15m3-5m楼板跨度差异层高差异裙房常采用大跨度裙房层高通常更高建筑结构抗震设计基础抗震等级确定基于地震烈度和建筑重要性结构布置规则、对称、均匀地震作用计算反应谱法、时程分析构造措施加强节点连接、提高延性建筑结构的防灾与防火防火分区疏散通道限制火灾蔓延范围安全出口数量••防火墙、防火卷帘疏散楼梯宽度••限制最大分区面积最大疏散距离••耐火等级构件耐火极限•材料燃烧性能•防火保护层•新型绿色结构体系介绍现代木结构轻钢结构打印结构3D可再生材料，碳排放低材料可回收，施工快捷减少材料浪费，形式自由结构施工技术创新技术应用BIM智能施工设备虚拟施工模拟装配式建筑技术机器人焊接，自动化绑扎碰撞检查，精确定位工厂化预制，现场装配无人机监测，远程控制减少湿作业，提高效率地基与结构一体化设计共同作用整体分析考虑土结构相互作用建立完整有限元模型-安全评估优化配置43综合承载力与变形验算调整上下部结构刚度比国内外地基与结构发展趋势性能化设计从规范向性能化设计转变智能化材料自修复材料、可调节结构超高层技术超高层建筑关键技术突破可持续发展低碳、节能、环保结构体系建筑地基与结构综合复习创新与优化新材料、新技术应用施工与监测质量控制与安全保障设计与计算3结构布置与力学分析基础理论土力学与结构力学原理课程总结与展望知识体系建立掌握基础理论与应用技能实践能力培养案例分析与工程实践创新思维发展跨学科交叉与技术创新持续学习行业前沿追踪与自我提升。