建築物基礎構造設計規範
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4.1 淺基礎設計淺基礎之型式包含獨立基腳、聯合基腳、連續基腳及筏式基礎 ... 4.1.1 獨立基腳獨立基腳係用獨立基礎版將單柱之各種載重傳佈於基礎底面 ...
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法規資訊
法規名稱:
建築物基礎構造設計規範
時間:
中華民國090年10月02日
編章節條文
第四章淺基礎
4.1淺基礎設計
淺基礎之型式包含獨立基腳、聯合基腳、連續基腳及筏式基礎等,設
計時應視載重情況、地層條件及結構需求等選擇適用之基礎型式。
淺基礎應置於合適之承載地層上,以提供足夠之支承力,並使基礎不
致發生過大之沉陷、滑動與轉動,且避免受溫度、地層體積變化或沖
刷之影響,位於地震區則應考慮地震之影響。
4.1.1獨立基腳
獨立基腳係用獨立基礎版將單柱之各種載重傳佈於基礎底面之地層
。
獨立基腳之載重合力作用位置如通過基礎版中心時,柱載重可由基
礎版均勻傳佈於其下之地層,版下之壓力不得大於第4.3節規定
之容許支承力。
柱腳如無地梁連接時,柱之彎矩應由基礎版承受,並與垂直載重合
併計算,其合壓力應以實際承受壓力作用之面積計算之,且最大合
壓力不得大於第4.3節規定之容許支承力。
偏心較大之基腳,宜以繫梁連接至鄰柱,以承受彎矩及剪力。
4.1.2聯合基腳
聯合基腳係用一基礎版支承兩支或兩支以上之柱,使其載重傳佈於
基礎底面之地層。
聯合基腳之基礎版,除另以其他可靠方法分析外,可取柱為支點,
基礎版下壓力為載重,推算基礎版控制斷面之設計剪力及彎矩。
4.1.3連續基腳
連續基腳係用連續基礎版支承多支柱或牆,使其載重傳佈於基礎底
面之地層。
多柱或牆使用同一連續基礎版為基腳時,基礎版之中心應儘量與多
柱或牆之合力作用位置相合或相近,以避免太大之偏心。
基礎版之
設計,除另以其他可靠方法分析外,可取柱為支點,基礎版下壓力
為載重,依連續梁或連續構架分析推算基礎版之設計彎矩及剪力。
4.1.4筏式基礎
筏式基礎係用大型基礎版或結合地梁及地下室牆體,將建築物所有
柱或牆之各種載重傳佈於基礎底面之地層。
以基礎版承載建築物所有柱載重之筏式基礎,應核算由於偏心載重
所造成之不均勻壓力分佈。
筏式基礎應考慮其可撓性,其結構設計應視其與地層相對勁度之大
小,採用剛性基礎或柔性基礎方法分析設計之。
4.2淺基礎結構設計
基礎版底深度之設定須考慮地層受溫度、體積變化或沖刷之影響,如
有冰凍之地區,基礎版底之深度必須設在凍結線以下。
基礎版之結構分析,應檢核梁式剪應力,穿孔剪應力、彎矩、承壓應
力等,均不得超過容許值,其設計應符合建築構造編第六章之相關規
定。
4.3容許支承力
4.3.1極限支承力
淺基礎之極限支承力應根據第三章基地調查及土壤試驗之結果,依
下列公式估計之:
qw=cNcFc5FcdFci+Y2DfNqFqdFqi+0.5YiBNy
FrsFrdFn式(4.3-1)
式內
qw=極限支承力(tf/m2)
C=基礎版底面以下之土壤凝聚力(tf/m2)
Y1=基礎版底以下B深度範圍內之土壤平均單位重,在地下水
位以下者,應為其有效單位重(tf/m3)
Y2=基礎版底以上之土壤平均單位重,在地下水位以下者,應為
其有效單位重(tf/m3)
Df=基礎附近之最低地面至基礎版底面之深度,如鄰近有開挖,
須考慮其可能之影響(m)
B=矩形基腳之短邊長度,如屬圓形基腳則指其直徑(m)
L=矩形基腳之長邊長度(m)
β=載重方向與鉛直線之夾角(°)
NC,Nq,Nr=支承力因數,與土壤摩擦角之關係如表4.3-1
所示
Fcr,Fqs,Frs=形狀影響因素
Fcd,Fqd,Frd=埋置深度影響因素
Fci,Fqi,Fri=載重傾斜影響因素
上述各形狀、埋置深度及載重傾斜影響因素分如表4.3-2所示。
4.3.2偏心載重基礎
承受偏心載重之基礎,應根據偏心狀況及偏心量大小,對支承力估
計予以特殊之考慮。
長期載重情況之最大偏心量不得大於基礎版寬
度之六分之一,短期載重情況之最大偏心量不得大於基礎版寬度之
三分之一。
4.3.3斜坡與層狀地層上基礎
斜坡與層狀地層上之淺基礎,應根據斜坡狀況及層狀地層之分佈狀
況,對支承力估計予以特殊之考慮。
4.3.4載重試驗
基礎地層之容許支承力及地盤反力係數,得利用現場平鈑載重試驗
結果推求之,但應特別注意地層層次狀況及基礎規模效應之影響應
針對實際狀況作必要之修正。
4.3.5安全係數
基礎地層之容許支承力,應依使用條件及載重狀況按第4.3.1節
所列公式計算極限支承力扣除基礎底面以上荷重,而得淨極限支承
力後,除以安全係數後,再加上基礎底面以上荷重,且其沉陷量必
須小於容許沉陷量而得之。
建築物基礎支承長期載重之安全係數不
得小於3,考慮短期性載重如地震、風力及積雪等,容許支承力得
予提高百分之五十。
4.4沉陷量
4.4.1一般說明
建築物基礎之沉陷現象係因基礎以下之地層受建築物載重、地下水
位變化、地下空穴或環境變化等影響所致。
一般狀況下,基礎承受
建築物載重所致之沉陷量,得依本節規定計算之,至於其他因素所
造成之沉陷,應依基地條件適度考量之。
4.4.2沉陷量分析之基礎載重
計算淺基礎之沉陷量時,作用於基礎底面之載重,以靜載重加上活
載重合併計算之,其中活載重應依建築構造編第二十五條計算並折
減之。
4.4.3地層應力增量計算
地層因受基礎載重影響而增加之應力,原則上可依載重情況按彈性
力學公式計算之,惟應綜合考慮基礎形狀及地層變化等因素,而作
適當之修正。
4.4.4沉陷類別
基礎載重所引致之沉陷量包含瞬時沉陷、壓密沉陷及次壓縮沉陷,
以及塑性流潛移等造成之沉陷。
砂性土壤以瞬時沉陷為主,黏性土
壤則以壓密沉陷及次要壓縮沉陷量為主,特殊軟弱土壤如極軟弱黏
土、腐植土及有機土等應另加考慮塑性流及潛移導致之沉陷。
4.4.5瞬時沉陷
地層承受基礎載重之瞬時沉陷量計算,得視地層為均質體以彈性力
學理論推估之。
4.4.6壓密沉陷
黏性土層之單向度壓密沉陷量,原則上可由壓密前後之孔隙比變化
,依下式推估之:
neaf-efi
Hc=─────式(4.4-1)
i=11+eai
式內
Hc=壓密沉陷量(cm)
eai=第層土壤初始正向應力為時之孔隙比
efi=第層土壤正向應力增加為時之孔隙比
σai=第層中央點之初始正向有效垂直應力(tf/m2)
σfi=第層中央點之最終正向有效垂直應力(tf/m2)
Hi=第層之厚度(cm)
4.4.7次壓縮沉陷
次壓縮沉陷量可利用該壓縮性地層中所取得不擾動土樣之單向度壓
密試驗結果推估之。
4.4.8容許沉陷量
建築物之容許沉陷應視地層狀況、基礎型式、載重大小、構造種類
、使用條件及環境因素而定,基礎沉陷所導致之角變量及總沉陷量
,應不得使建築物發生有害之裂縫,或影響其使用功能。
4.5接觸壓力
接觸壓力係指基礎版承受載重時作用於基礎地層之應力值,其分佈隨
基礎與地層間之相對剛性而異。
在任何情況下,基礎之最大接觸壓力
均不得超過第4.3節規定之土壤容許支承力值。
4.6承受水平力之淺基礎
4.6.1安全係數
淺基礎之容許水平支承力,一般情況下可依下節式(4.6-1)及式
(4.6-2)之和計算其水平極限支承力,並除以安全係數得之。
構
造物基礎承受長期性水平載重之安全係數不得小於15,考慮短期
性載重時,如地震、風力及積雪等,其安全係數不得小於1.2。
4.6.2基礎版底面之摩擦阻力
基礎版底面之摩擦阻力得依下式計算之。
Rf=Ntanδ+ACa式(4.6-1)
式內:Rf基礎版底面之摩擦阻力(tf)
N=作用於基礎版底面之有效鉛直載重(tf)
δ=基礎版底面混凝土與地層間之摩擦角(°)
(1)支承層為土壤或軟岩時取2/3至。
(2)支承層為硬岩時取30°至45°。
φ'=地層之有效內摩擦角(°)
A=基礎版底面之有效接觸面積(m2)
Ca=基礎版底面與地層之有效附著力(tf/m2)
4.6.3基礎版前側之側向抵抗力
基礎版前之側向抵抗力如圖4.6-1所示,得依下式計算之:
Rp=aL(σp△h)-L(σi△h)式(4.6-2)
式內:
Rp=淺基礎版前側之側向抵抗力(tf)
=1.0+0.4(Df/L)≦2.0,為形狀係數,依基礎之入土深度
與基礎寬度之比值而定。
L=基礎版前側承受側向抵抗力之版寬度(m)
σr=被動土壓力(tf/m2)
σi=主動土壓力(tf/m2)
Kp=被動土壓力係數,原則上採表4.6-1值
Ka=主動土壓力係數,原則上採表4.6-1值
Y=地層之平均有效單位重量(tf/m3)
Df=地表至基礎版底之深度(m)
△h=基礎版厚度(m)
he=地表至基礎版中心點之深度(m)
表4.6-1地層土壓力係數kp及KA值
┌────┬──┬──┬──┬──┬──┬──┐
│φ(度)│0│10│20│30│40│45│
├────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┤
│Kp│1.0│1.4│2.0│3.0│4.6│5.8│
├────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┤
│Ka│1.0│0.71│0.5│0.33│0.22│0.17│
└────┴──┴──┴──┴──┴──┴──┘
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