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[建筑結(jié)構(gòu)] 第九章 第三節(jié) 地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

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本帖最后由 gaocen 于 2013-2-27 10:05 編輯

    進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí),必須根據(jù)建筑物的用途和設(shè)計(jì)等級(jí)、建筑布置和上部結(jié)構(gòu)類(lèi)型,充分考慮建筑場(chǎng)地和地基巖土條件,結(jié)合施工條件以及工期、造價(jià)等各方面的要求,合理選擇地基基礎(chǔ)方案。常見(jiàn)的地基基礎(chǔ)方案有:天然地基或人工地基上的淺基礎(chǔ);深基礎(chǔ);深淺結(jié)合的基礎(chǔ)(如樁一筏、樁一箱基礎(chǔ)等)。一般而言,天然地基上的淺基礎(chǔ)便于施工、工期短、造價(jià)低,如能滿(mǎn)足地基的強(qiáng)度和變形要求,宜優(yōu)先選用。

一、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)原則
1 .對(duì)地基計(jì)算的要求
根據(jù)地基復(fù)雜程度、建筑物規(guī)模和功能特征以及由于地基問(wèn)題可能造成建筑物破壞或影響正常使用的程度, 《 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 將地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)分為三個(gè)設(shè)計(jì)等級(jí)
  
  
   
地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)
   
   
表3.0.1
   
  
  
  
  
   
設(shè)計(jì)等級(jí)
   
建筑和地基類(lèi)型
甲級(jí)
重要的工業(yè)與民用建筑物
   
30層以上的高層建筑
   
體型復(fù)雜,層數(shù)相差超過(guò)10層的高低層連成一體建筑物
   
大面積的多層地下建筑物(如地下車(chē)庫(kù),商場(chǎng).運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等)
   
對(duì)地基變形有特殊要求的建筑物
   
復(fù)雜地質(zhì)條件下的坡上建筑物(包括高邊坡)
   
對(duì)原有工程影響較大的新建建筑物
   
場(chǎng)地和地基條件復(fù)雜的一般建筑物
   
位于復(fù)雜地質(zhì)條件及軟土地區(qū)的二層及二層以上地下室的基坑工程
乙級(jí)
除甲級(jí),丙級(jí)以外的工業(yè)與民用建筑物
丙級(jí)
場(chǎng)地和地基條件簡(jiǎn)單,荷載分布均勻的七層及七層以下民用建筑及一般工業(yè)建筑物;次要的輕型建筑物
  
   

根據(jù)建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)及長(zhǎng)期荷載作用下地基變形對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響程度,地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定:
( 1 )所有建筑物的地基計(jì)算均應(yīng)滿(mǎn)足承載力計(jì)算的有關(guān)規(guī)定;
( 2 )設(shè)計(jì)等級(jí)為甲、乙級(jí)的建筑物,均應(yīng)按地基變形設(shè)計(jì);
( 3 ) 《 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 》中表 3 . 0 . 2 所列范圍內(nèi)設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)的建筑物可不作變形驗(yàn)算,如有下列情況之一時(shí),仍應(yīng)作變形驗(yàn)算:
l )地基承載力特征值小于 130kPa ,且體型復(fù)雜的建筑;
2 )在基礎(chǔ)上及其附近有地面堆載或相鄰基礎(chǔ)荷載差異較大,可能引起地基產(chǎn)生過(guò)大的不均勻沉降時(shí);
3 )軟弱地基上的建筑物存在偏心荷載時(shí);
4 )相鄰建筑距離過(guò)近,可能發(fā)生傾斜時(shí);
5 )地基內(nèi)有厚度較大或厚薄不勻的填土,其自重固結(jié)未完成時(shí)。
( 4 )對(duì)經(jīng)常受水平荷載作用的高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)和擋土墻等,以及建造在斜坡上或邊坡附近的建筑物和構(gòu)筑物,尚應(yīng)驗(yàn)算其穩(wěn)定性;
( 5 )基坑工程應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算;
( 6 )當(dāng)?shù)叵滤癫剌^淺,建筑地下室或地下構(gòu)筑物存在上浮問(wèn)題剛,尚應(yīng)進(jìn)行抗浮驗(yàn)算。

2 .關(guān)于荷載取值的規(guī)定
地基扣設(shè)計(jì)時(shí),所采用的荷載效應(yīng)最不利組合與相應(yīng)的抗力限值,應(yīng)按下列規(guī)定采用:
( 1 )按地基承載力確定基礎(chǔ)底面積及埋深時(shí),傳至基礎(chǔ)底面上的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合。相應(yīng)的抗力應(yīng)采用地基承載力特征值。
( 2 )計(jì)算地基變形時(shí),傳至基礎(chǔ)底面上的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)永久組合,不應(yīng)計(jì)人風(fēng)荷載地震作用。相應(yīng)的限值應(yīng)為地基變形允許值。
( 3 )計(jì)算擋土墻土壓力、地基和斜坡的穩(wěn)定滑坡推力時(shí),荷載效應(yīng)應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合,但其分項(xiàng)系數(shù)均為 1.0
( 4 )在確定基礎(chǔ)高度、支擋結(jié)構(gòu)截面、計(jì)算基礎(chǔ)或支擋結(jié)構(gòu)內(nèi)力、確定配筋和驗(yàn)算材料強(qiáng)度時(shí),上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載效應(yīng)組合和相應(yīng)的基底反力,應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合,采用相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)。
當(dāng)需要驗(yàn)算基礎(chǔ)裂縫寬度時(shí),應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合。
( 5 )由永久荷載效應(yīng)控制的基本組合值可取標(biāo)準(zhǔn)組合值的 1 .35 倍。

二、淺基礎(chǔ)
1 .淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)內(nèi)容
天然地基上淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì),包括下列各項(xiàng)內(nèi)容:
( 1 )選擇基礎(chǔ)的材料、類(lèi)型,進(jìn)行基礎(chǔ)平面布置;
( 2 )確定地基持力層和基礎(chǔ)埋置深度;
( 3 )確定地基承載力;
( 4 )確定基礎(chǔ)的底面尺寸,必要時(shí)進(jìn)行地基變形與穩(wěn)定性驗(yàn)算;
( 5 )進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行內(nèi)力分析、截面計(jì)算并滿(mǎn)足構(gòu)造要求) ;
( 6 )繪制基礎(chǔ)施工圖,提出施工說(shuō)明。
設(shè)計(jì)淺基礎(chǔ)時(shí)要充分掌握擬建場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件和地基勘察資料,地基勘察的詳細(xì)程度應(yīng)與地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)和場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件相適應(yīng)。
在仔細(xì)研究地基勘察資料的基礎(chǔ)上,結(jié)合考慮上部結(jié)構(gòu)的類(lèi)型、荷載的性質(zhì)及大小和分布、建筑布置和使用要求以及擬建基礎(chǔ)對(duì)周?chē)h(huán)境的影響,即可選擇基礎(chǔ)類(lèi)型和進(jìn)行基礎(chǔ)平面布置,并確定地基持力層和基礎(chǔ)埋置深度。
上述淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)內(nèi)容是互相關(guān)聯(lián)的。設(shè)計(jì)時(shí)可按上述順序逐項(xiàng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算,如發(fā)現(xiàn)前面的選擇不妥,則須修改設(shè)計(jì),直至各項(xiàng)計(jì)算均符合要求且各數(shù)據(jù)前后一致為止。對(duì)規(guī)模較大的基礎(chǔ)工程,還宜對(duì)若干可能的方案作出技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,然后擇優(yōu)采用。

2 .淺基礎(chǔ)的類(lèi)型
淺基礎(chǔ)根據(jù)結(jié)構(gòu)型式可分為擴(kuò)展基礎(chǔ)、聯(lián)合基礎(chǔ)、柱下條形基礎(chǔ)、柱下交叉條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)和殼體基礎(chǔ)等。根據(jù)基礎(chǔ)所用材料的性能可分為無(wú)筋基礎(chǔ)(剛性基礎(chǔ))和鋼筋混凝土基礎(chǔ)。
( 1 )擴(kuò)展基礎(chǔ)
墻下條形基礎(chǔ)和柱下獨(dú)立基礎(chǔ)(單獨(dú)基礎(chǔ))統(tǒng)稱(chēng)為擴(kuò)展基礎(chǔ)。擴(kuò)展基礎(chǔ)的作用是把墻或柱的荷載側(cè)向擴(kuò)展到土中,使之滿(mǎn)足地基承載力和變形的要求。擴(kuò)展基礎(chǔ)包括無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)和鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)。
1 )無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)。無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)系指由磚、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料組成的無(wú)需配置鋼筋的墻下條形基礎(chǔ)或柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。無(wú)筋基礎(chǔ)的材料都具有較好的抗壓性能,但抗拉、抗剪強(qiáng)度都不高,為了使基礎(chǔ)內(nèi)產(chǎn)生的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力不超過(guò)相應(yīng)的材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,設(shè)計(jì)時(shí)需要加大基礎(chǔ)的高度。因此,這種基礎(chǔ)幾乎不發(fā)生撓曲變形,故習(xí)慣上把無(wú)筋基礎(chǔ)稱(chēng)為剛性基礎(chǔ)。
        無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)適用于多層民用建筑和輕型廠房。無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)抗拉強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度較低,因此必須控制基礎(chǔ)內(nèi)的拉應(yīng)力剪應(yīng)力。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可以通過(guò)控制材料強(qiáng)度等級(jí)臺(tái)階寬高比(臺(tái)階的寬度與其高度之比)來(lái)確定基礎(chǔ)的截面尺寸,而無(wú)需進(jìn)行內(nèi)力分析截面強(qiáng)度計(jì)算。圖 9-3 所示為無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)構(gòu)造示意圖,要求基礎(chǔ)每個(gè)臺(tái)階的寬高比( b2: h )都不得超過(guò) 《 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 ( GB 50007-2002 )中表 8 . 1 . 2 中所列的臺(tái)階寬高比的允許值(可用圖中角度α的正切 tanα表示)。設(shè)計(jì)時(shí)一般先選擇適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)埋深和基礎(chǔ)底面尺寸,設(shè)基底寬度為 b ,則按上述要求,基礎(chǔ)高度應(yīng)滿(mǎn)足下列條件:


       由于臺(tái)階寬高比的限制,無(wú)筋擴(kuò)展基礎(chǔ)的高度一般都較大,但不應(yīng)大于基礎(chǔ)埋深,否則,應(yīng)加大基礎(chǔ)埋深或選擇剛性角較大的基礎(chǔ)類(lèi)型(如混凝土基礎(chǔ)),如仍不滿(mǎn)足,可采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)。
2 )鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)。鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)常簡(jiǎn)稱(chēng)為擴(kuò)展基礎(chǔ),系指墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)和柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)。這類(lèi)基礎(chǔ)的抗彎和抗剪性能良好,可在豎向荷載較大、地基承載力不高以及承受水平力和力矩荷載等情況下使用。無(wú)筋基礎(chǔ)相比,其基礎(chǔ)高度較小,因此更適宜基礎(chǔ)埋置深度較小時(shí)使用。可分為墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)和柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)。
( 2 )聯(lián)合基礎(chǔ)
        聯(lián)合基礎(chǔ)主要指同列相鄰二柱公共的鋼筋混凝土基礎(chǔ),即雙柱聯(lián)合基礎(chǔ),但其設(shè)計(jì)原則,可供其他型式的聯(lián)合基礎(chǔ)參考。
在為相鄰二柱分別配置獨(dú)立基礎(chǔ)時(shí),常因其中一柱靠近建筑界線(xiàn),或因二柱間距較小,而出現(xiàn)基底面積不足或荷載偏心過(guò)大等情況,此時(shí)可考慮采用聯(lián)合基礎(chǔ)。聯(lián)合基礎(chǔ)也可用于調(diào)整相鄰兩柱的沉降差,或防止兩者之間的相向傾斜等。


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本帖最后由 gaocen 于 2013-2-27 10:27 編輯

( 3 )柱下條形基礎(chǔ)
當(dāng)地基較為軟弱、柱荷載地基壓縮性分布不均勻,以至于采用擴(kuò)展基礎(chǔ)可能產(chǎn)生較大的不均勻沉降時(shí),常將同一方向(或同一軸線(xiàn))上若干柱子的基礎(chǔ)連成一體而形成柱下條形基礎(chǔ)。這種基礎(chǔ)的抗彎剛度較大,因而具有調(diào)整不均勻沉降能力,并能將所承受的集中柱荷載較均勻地分布到整個(gè)基底面積上。柱下條形基礎(chǔ)常用于軟弱地基上框架排架結(jié)構(gòu)的一種基礎(chǔ)形式。
( 4 )柱下交叉條形基礎(chǔ)。
如果地基軟弱且在兩個(gè)方向分布不均,需要基礎(chǔ)在兩方向淵懼有一定的剛度來(lái)調(diào)整不均勻沉降,則可在柱網(wǎng)下沿縱橫兩向分別設(shè)置鋼筋混凝土條形基礎(chǔ),從而形成柱下交叉條形剪。
( 5 )筏形基礎(chǔ)。
       當(dāng)柱下交叉條形基礎(chǔ)底面積占建筑物平面面積的比例較大,或者建筑物在使用上有要求時(shí),可以在建筑物的柱、墻下方做成一塊滿(mǎn)堂的基礎(chǔ),即筏形(片筏)基礎(chǔ)。筏形基礎(chǔ)由于其底面積大,故可減小基底壓力,同時(shí)也可提高地基土的承載力,并能更有效地增強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性,調(diào)整不均勻沉降。
( 6 )箱形基礎(chǔ)
        箱形基礎(chǔ)是由鋼筋混凝土的底板、頂板、外墻和內(nèi)隔墻組成的有一定高度的整體空間結(jié)構(gòu),適用于軟弱地基上的高層、重型或?qū)Σ痪鶆虺两?/font>有嚴(yán)格要求的建筑物。與筏形基礎(chǔ)相比,箱形基礎(chǔ)具有更大的抗彎剛度,只能產(chǎn)生大致均勻的沉降或整體傾斜,從而基本上消除了因地基變形而使建筑物開(kāi)裂的可能性。箱基埋深較大,基礎(chǔ)中空,從而使開(kāi)挖卸去的土重部分抵償了上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載(補(bǔ)償效應(yīng)),因此,與一般實(shí)體基礎(chǔ)相比,它能顯著減小基底壓力、降低基礎(chǔ)沉降量。此外,箱基的抗震性能較好。
箱基的鋼筋水泥用量很大,工期長(zhǎng),造價(jià)高,施工技術(shù)比較復(fù)雜,在進(jìn)行深基坑開(kāi)挖時(shí),還需考慮降低地下水位、坑壁支護(hù)及對(duì)周邊環(huán)境的影響等問(wèn)題。因此,箱基的采用與否,應(yīng)在與其他可能的地基基礎(chǔ)方案做技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較之后再確定。
( 7 )殼體基礎(chǔ)。
       為了發(fā)揮混凝土抗壓性能好的特性,可以將基礎(chǔ)的形式做成殼體。殼體基礎(chǔ)可用作柱基礎(chǔ)筒形構(gòu)筑物(如煙囪、水塔、料倉(cāng)、中小型高爐等)的基礎(chǔ)。
      殼體基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)是材料省、造價(jià)低。不過(guò),由于較難實(shí)行機(jī)械化施工,因此施工工期長(zhǎng),同時(shí)施工工作量大,技術(shù)要求高。


3 .基礎(chǔ)埋置深度的選擇
      基礎(chǔ)埋置深度(簡(jiǎn)稱(chēng)埋深)是指基礎(chǔ)底面天然地面的距離。影響基礎(chǔ)埋深選擇的主要因素可歸納為如下 5 個(gè)方面:
( 1 )與建筑物有關(guān)的條件。
確定基礎(chǔ)的埋深時(shí),首先要考慮的是建筑物在使用功能和用途方面的要求,例如必須設(shè)置地下室、帶有地下設(shè)施、屬于半埋式結(jié)構(gòu)物等。
( 2 )工程地質(zhì)條件。
       直接支承基礎(chǔ)的土層稱(chēng)為持力層,其下的各土層稱(chēng)為下臥層。為了滿(mǎn)足建筑物對(duì)地基承載力和地基變形的要求,基礎(chǔ)應(yīng)盡可能埋置在良好的持力層上。當(dāng)?shù)鼗芰樱ɑ虺两涤?jì)算深度)范圍內(nèi)存在軟弱下臥層時(shí),軟弱下臥層承載力地基變形也應(yīng)滿(mǎn)足要求
( 3 )水文地質(zhì)條件。
有地下水存在時(shí),基礎(chǔ)盡量埋置在地下水位以上。對(duì)底面低于地下水位的基礎(chǔ),應(yīng)考慮施工期間的基坑降水、坑壁圍護(hù)、是否可能產(chǎn)生流砂、涌土等問(wèn)題,并采取保護(hù)地基土不受擾動(dòng)的措施。對(duì)于具有侵蝕性的地下水,應(yīng)采用抗侵蝕的水泥品種和相應(yīng)的措施(詳見(jiàn)有關(guān)勘察規(guī)范)。此外,設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)該考慮由于地下水的浮托力而引起的基礎(chǔ)底板內(nèi)力的變化、地下室或地下貯罐上浮的可能性以及地下室的防滲問(wèn)題。
( 4 )地基凍融條件
《 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 根據(jù)凍脹對(duì)建筑物的危害程度,把地基土的凍脹性分為不凍脹、弱凍脹凍脹、強(qiáng)凍脹特強(qiáng)凍脹5 類(lèi)。
不凍脹土的基礎(chǔ)埋深可不考慮凍結(jié)深度。對(duì)于埋置于可凍脹土中的基礎(chǔ),其最小埋深dmin可按下式確定:
式中zd(設(shè)計(jì)凍深)和 hmax(基底下允許殘留凍土層的最大厚度)可按 《 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 的有關(guān)規(guī)定確定。對(duì)于凍脹、強(qiáng)凍脹和特強(qiáng)凍脹地基上的建筑物,尚應(yīng)采取相應(yīng)的防凍害措施。
( 5 )場(chǎng)地的環(huán)境條件。
       氣候變化、樹(shù)木生長(zhǎng)及生物活動(dòng)會(huì)對(duì)基礎(chǔ)帶來(lái)不利影響,因此,基礎(chǔ)應(yīng)埋置于地表以下,其埋深不宜小于 0.5m巖石地基除外);基礎(chǔ)頂面一般應(yīng)至少低于設(shè)計(jì)地面 0.1m
       靠近原有建筑物修建新基礎(chǔ)時(shí),新基礎(chǔ)的埋深不宜超過(guò)原有基礎(chǔ)的底面,否則新、舊基礎(chǔ)間應(yīng)保持一定的凈距,其值不宜小于兩基礎(chǔ)底面高差 1~2 倍(土質(zhì)好時(shí)可取低值) , 如圖 9-4 所示。如不能滿(mǎn)足這一要求,則在基礎(chǔ)施工期間應(yīng)采取有效措施以保證鄰近原有建筑物的安全。
    如果在基側(cè)影響范圍內(nèi)有管道或溝、坑等地下設(shè)施通過(guò)時(shí),基礎(chǔ)底面一般應(yīng)低于這些設(shè)施的底面,否則應(yīng)采取有效措施,消除基礎(chǔ)對(duì)地下設(shè)施的不利影響。
在河流、湖泊等水體旁建造的建筑物基礎(chǔ),如可能受到流水或波浪沖刷的影響,其底面應(yīng)位于沖刷線(xiàn)之下。

4 .淺甚礎(chǔ)的地基承載力
地基承載力是地基承受荷載的能力。保證地基穩(wěn)定的條件,使建筑物的沉降量不超過(guò)允許值的地基承載力稱(chēng)為地基承載力特征值( fa )。地基承載力特征值可以表達(dá)為:
確定地基承載力特征值的方法主要有 4 類(lèi): ① 根據(jù)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)以理論公式計(jì)算; ② 由現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)的 p-s曲線(xiàn)確定; ③ 按規(guī)范提供的承載力表確定; ④ 在土質(zhì)基本相同的情況下,參照鄰近建筑物的工程經(jīng)驗(yàn)確定。在具體工程中,應(yīng)根據(jù)地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)等級(jí)、地基巖土條件并結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗(yàn)選擇確定地基承載力的適當(dāng)方法,必要時(shí)可以按多種方法綜合確定。
( 1 )按土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定。
1 )地基極限承載力理論公式。根據(jù)地基極限承載力計(jì)算地基承載力特征值的公式如下:
確定地基極限承載力的理論公式有多種,如斯肯普頓公式、太沙基公式、魏錫克公式和漢森公式等,其中魏錫克公式(或漢森公式)可以考慮的影響因素最多。
2 )規(guī)范推薦的理論公式。當(dāng)荷載偏心距e≤l / 30( l 為偏心方向基礎(chǔ)邊長(zhǎng))時(shí),可以采用 《 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》 推薦的、以地基臨界荷載 Pl/4。為基礎(chǔ)的理論公式來(lái)計(jì)算地基承載力特征值,計(jì)算公式如下:
注意:上式與 Pl/4公式稍有差別。砂土當(dāng)φk≥240 時(shí),表中Mb為經(jīng)驗(yàn)值,比 Pl/4理論值大(根據(jù)載荷試驗(yàn)資料修正)。
( 2 )按地基載荷試驗(yàn)確定。
載荷試驗(yàn)包括淺層平板載荷試驗(yàn)、深層平板試驗(yàn)及螺旋板載荷試驗(yàn)。前者適用于淺層地基,后兩者適用于深層地基
。載荷試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是壓力的影響深度可達(dá) 1 . 5~2 倍承壓板寬度,故能較好地反映天然土體的壓縮性。對(duì)于成分或結(jié)構(gòu)很不均勻的土層,如雜填土、裂隙土、風(fēng)化巖等,它則顯出用別的方法所難以代替的作用。其缺點(diǎn)是試驗(yàn)工作量和費(fèi)用較大,時(shí)間較長(zhǎng)。
( 3 )按規(guī)范承載力表確定。
我國(guó)各地區(qū)規(guī)范給出了按野外鑒別結(jié)果、室內(nèi)物理、力學(xué)指標(biāo),或現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力觸探試驗(yàn)錘擊數(shù)查取地基承載力特征值幾的表格,這些表格是將各地區(qū)載荷試驗(yàn)資料經(jīng)回歸分析并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)編制的。表 9-10 給出的是砂土按標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù) N 查取承載力特征值的表格。
    當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于 3m 或埋置深度大于 0 .5m 時(shí),從載荷試驗(yàn)或其他原位測(cè)試、規(guī)范表格等方法確定的地基承載力特征值,應(yīng)按下式進(jìn)行修正:
( 4 )按建筑經(jīng)驗(yàn)確定。
在擬建場(chǎng)地附近,常有不同時(shí)期建造的各類(lèi)建筑物。調(diào)查這些建筑物的結(jié)構(gòu)類(lèi)型、基礎(chǔ)形式、地基條件和使用現(xiàn)狀,對(duì)于確定擬建場(chǎng)地的地基承載力具有一定的參考價(jià)值。
板凳
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5 .地基變形驗(yàn)算
地基變形驗(yàn)算的要求是:建筑物的地基變形計(jì)算值 △ 應(yīng)不大于地基變形允許值 [△],即要求滿(mǎn)足下列條件:
地基變形按其特征可分為 4
沉降量 ― 獨(dú)立基礎(chǔ)中心點(diǎn)的沉降值整幢建筑物基礎(chǔ)的平均沉降值;
沉降差 ― 相鄰兩個(gè)柱基的沉降量之差;
傾斜 ― 基礎(chǔ)傾斜方向兩端點(diǎn)的沉降差其距離比值;
局部?jī)A斜 ― 砌體承重結(jié)構(gòu)沿縱向 6~10m 內(nèi)基礎(chǔ)兩點(diǎn)的沉降差其距離比值。
《 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 綜合分析了國(guó)內(nèi)外各類(lèi)建筑物的有關(guān)資料,提出了建筑物地基變形允許值(參見(jiàn) 《 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 》)中表 5 . 3 . 4 )。對(duì)表中未包括的其他建筑物的地基變形允許值,可根據(jù)上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基變形特征的適應(yīng)能力和使用上的要求確定。
砌體承重結(jié)構(gòu)對(duì)地基的不均勻沉降很敏感,地基變形局部?jī)A斜控制。
框架結(jié)構(gòu)單屋排架結(jié)構(gòu)主要因相鄰柱基的沉降差使構(gòu)件受剪扭曲而損壞,其地基變形由沉降差控制。
高聳結(jié)構(gòu)高層建筑的整體剛度很大,可近似視為剛性結(jié)構(gòu),其地基變形應(yīng)由建筑物的整體傾斜控制,必要時(shí)應(yīng)控制平均沉降量
       必須指出,目前的地基沉降計(jì)算方法還比較粗糙,因此,對(duì)于重要的或體型復(fù)雜的建筑物,或使用上對(duì)不均勻沉降有嚴(yán)格要求的建筑物,應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)的地基沉降觀測(cè)。通過(guò)對(duì)觀測(cè)結(jié)果的分析,一方面可以對(duì)計(jì)算方法進(jìn)行驗(yàn)證,修正土的參數(shù)取值;另一方面可以預(yù)測(cè)沉降發(fā)展的趨勢(shì),如果最終沉降可能超出允許范圍,則應(yīng)及時(shí)采取處理措施。
如△>[△] ,則可采取以下措施:
( 1 )考慮適當(dāng)調(diào)整基礎(chǔ)底面尺寸(如增大基底面積或調(diào)整基底形心位置)埋深;
( 2 )考慮是否可從建筑、結(jié)構(gòu)、施工諸方面采取有效措施,防止不均勻沉降對(duì)建筑物的損害;
( 3 )改用其他地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案。

6 .基礎(chǔ)底面尺寸的確定
在初步選擇基礎(chǔ)類(lèi)型和埋置深度后,就可以根據(jù)持力層的承載力特征值計(jì)算基礎(chǔ)底面尺寸。如果地基受力層范圍內(nèi)存在著承載力明顯低于持力層的下臥層,則所選擇的基底尺寸尚須滿(mǎn)足對(duì)軟弱下臥層驗(yàn)算的要求。此外,必要時(shí)還應(yīng)對(duì)地基變形或地基穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。


7 .減輕不均勻沉降危害的措施
地基的過(guò)量變形將使建筑物損壞或影響其使用功能。特別是高壓縮性土、膨脹土、濕陷性黃土以及軟硬不均等不良地基上的建筑物,由于總沉降量大,相應(yīng)的不均勻沉降也較大,因此,如果設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周,就更易因不均勻沉降而開(kāi)裂損壞。
( 1 )建筑措施
1 )建筑物的體型應(yīng)力求簡(jiǎn)單;
2 )控制建筑物的長(zhǎng)高比,合理布置墻體;
3 )設(shè)置沉降縫;
4 )相鄰建筑物基礎(chǔ)間保持一定的凈距;
5 預(yù)抬高。
( 2 )結(jié)構(gòu)措施
l )減輕建筑物的自重;
2 )設(shè)置圈梁;
3 )設(shè)置基礎(chǔ)梁(地梁)——對(duì)采用單獨(dú)柱基的框架結(jié)構(gòu)效果好
4 減小或調(diào)整基底附加壓力(對(duì)非實(shí)體基礎(chǔ),可設(shè)(半)地下室,對(duì)實(shí)體基礎(chǔ),可調(diào)整基底尺寸;
5 )采用對(duì)不均勻沉降欠敏感的結(jié)構(gòu)型式(如對(duì)油罐等結(jié)構(gòu)物,可設(shè)鋼板柔性底板)。
( 3 )施工措施:
1 )遵照先重(高)后輕(低)的施工程序;
2 )注意堆載、沉樁和降水等對(duì)鄰近建筑物的影響;
3 )注意保護(hù)坑底士體。

地板
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三、樁基礎(chǔ)
1 .概述
深基礎(chǔ)是埋深較大,以下部堅(jiān)實(shí)土層或巖層作為持力層的基礎(chǔ),其作用是把所承受的荷載相對(duì)集中的傳遞到地基的土層。因此,當(dāng)建筑場(chǎng)地的淺層土質(zhì)不能滿(mǎn)足建筑物對(duì)地基承載力和變形的要求,而又不適宜采取地基處理措施時(shí),就要考慮采用深基礎(chǔ)方案了。深基礎(chǔ)主要有樁基礎(chǔ)、地下連續(xù)墻和沉井等幾種類(lèi)型,其中樁基礎(chǔ)是一種最為古老且應(yīng)用最為廣泛的基礎(chǔ)形式。
樁是設(shè)置于土中的豎直或傾斜的柱型基礎(chǔ)構(gòu)件,其橫截面尺寸比長(zhǎng)度小得多,它與連接樁頂和承接上部結(jié)構(gòu)的承臺(tái)組成深基礎(chǔ),簡(jiǎn)稱(chēng)樁基。承臺(tái)將各樁聯(lián)成一整體,把上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載轉(zhuǎn)換、調(diào)整分配于各樁,由穿過(guò)軟弱土層或水的樁傳遞到深部較堅(jiān)硬的、壓縮性小的土層或巖層。樁所承受的軸向荷載是通過(guò)作用于樁周土層的樁側(cè)摩阻力和樁端地層的樁端阻力來(lái)支承的;而水平荷載則依靠樁側(cè)土層側(cè)向阻力來(lái)支承。
一般說(shuō)來(lái),下列情況可考慮采用樁基礎(chǔ)方案:
( 1 )天然地基承載力和變形不能滿(mǎn)足要求的高重建筑物;
( 2 )天然地基承載力基本滿(mǎn)足要求,但沉降量過(guò)大,需利用樁基減少沉降的建筑物,如軟土地基上的多層住宅建筑,或在使用上、生產(chǎn)上對(duì)沉降限制嚴(yán)格的建筑物;
( 3 )重型工業(yè)廠房和荷載很大的建筑物,如倉(cāng)庫(kù)、料倉(cāng)等;
( 4 )軟弱地基或某些特殊性土上的各類(lèi)永久性建筑物;
( 5 )作用有較大水平力和力矩的高聳結(jié)構(gòu)物(如煙囪、水塔等)的基礎(chǔ),或需以樁承受水平力或上拔力的其他情況;
( 6 )需要減弱其振動(dòng)影響的動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ),或以樁基作為地震區(qū)建筑物的抗震措施;
( 7 )地基土有可能被水流沖刷的橋梁基礎(chǔ);
( 8 )需穿越水體和軟弱地層的港灣與海洋構(gòu)筑物基礎(chǔ),如棧橋、碼頭、海上采油平臺(tái)及輸油、輸氣管道支架等。
樁基礎(chǔ)可分為低承臺(tái)樁基和高承臺(tái)樁基兩種。低承臺(tái)樁基的承臺(tái)底面位于地面以下,而高承臺(tái)樁基的承臺(tái)底面則高出地面以上。
樁基是由樁、土和承臺(tái)共同組成的基礎(chǔ),設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)考慮樁、土、承臺(tái)的共同作用。大多數(shù)樁基的首要問(wèn)題是在于控制其沉降量。因此,樁基設(shè)計(jì)應(yīng)按變形控制設(shè)計(jì)。
樁基設(shè)計(jì)時(shí),上部結(jié)構(gòu)傳至承臺(tái)上的荷載效應(yīng)組合與淺基礎(chǔ)相同。
樁基設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足下列基本條件:
( 1 )樁承受的豎向荷載不宜超過(guò)單樁豎向承載力特征值;
( 2 )基礎(chǔ)的沉降不得超過(guò)建筑物的沉降允許值;
( 3 )位于坡地岸邊樁基應(yīng)進(jìn)行樁基穩(wěn)定性驗(yàn)算
此外,對(duì)于軟土、濕陷性黃土、膨脹土、季節(jié)性?xún)鐾梁蛶r溶等地區(qū)的樁基,應(yīng)按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定考慮特殊性土對(duì)樁基的影響,并在樁基設(shè)計(jì)中采取有效措施。
對(duì)于軟土地基上的多層建筑,如果鄰近地表的地層具有一定厚度的所謂“硬殼層” , 由于采用淺基礎(chǔ)時(shí)的地基變形過(guò)大,因而需采用樁基來(lái)限制沉降量。在這種情況下,樁是作為減少沉降的措施而設(shè)置的,這種當(dāng)天然地基承載力基本滿(mǎn)足建筑物荷載要求而以減少沉降為目的設(shè)置的樁,特稱(chēng)為“減沉樁”。減沉樁的用柱數(shù)量是根據(jù)沉降控制條件(即允許沉降量)計(jì)算確定的。

2 .樁基礎(chǔ)的類(lèi)型
( 1 )端承型樁摩擦型樁。
按樁的性狀和豎向受力情況,可分為端承型樁和摩擦型樁兩大類(lèi)(圖 9 -5 )。
l )端承型樁。端承型樁是指樁頂豎向荷載由樁側(cè)阻力和樁端阻力共同承受,但樁端阻力分擔(dān)荷載較多的樁。
當(dāng)樁的長(zhǎng)徑比較。ㄒ话 l / d≤10 ) ,樁身穿越軟弱土層,樁端設(shè)置在密實(shí)砂類(lèi)、碎石類(lèi)土層中或位于中等風(fēng)化、微風(fēng)化及未風(fēng)化硬質(zhì)巖石頂面(即人巖深度 hr≤0.5d ) ,樁頂豎向荷載絕大部分由樁端阻力承受,而樁側(cè)阻力很小可以忽略不計(jì)時(shí),稱(chēng)為端承樁。
當(dāng)樁頂嵌人完整和較完整的中等風(fēng)化、微風(fēng)化及未風(fēng)化硬質(zhì)巖石一定深度以上(hr>0.5d )時(shí),稱(chēng)為嵌巖樁。嵌巖樁的樁側(cè)與樁端荷載分擔(dān)比與孔底沉渣及進(jìn)人基巖深度有關(guān),樁的長(zhǎng)徑比不是制約荷載分擔(dān)的惟一因素。
2 )摩擦型樁。摩擦型樁是指樁頂豎向荷載由樁側(cè)阻力和樁端阻力共同承受,但樁側(cè)阻力分擔(dān)荷載較多的樁。一般摩擦型樁的樁端持力層多為較堅(jiān)實(shí)的勃性土、粉土和砂類(lèi)土,且樁的長(zhǎng)徑比不是很大。
當(dāng)樁頂豎向荷載絕大部分由樁側(cè)阻力承受,而樁端阻力很小可以忽略不計(jì)時(shí),稱(chēng)為摩擦樁。例如: ① 樁的長(zhǎng)徑比很大,樁頂荷載只通過(guò)樁身壓縮產(chǎn)生的樁側(cè)阻力傳遞給樁周土,因而不管樁端下土層堅(jiān)實(shí)與否,其分擔(dān)的荷載都很。虎 樁端下無(wú)較堅(jiān)實(shí)的持力層; ③ 樁底殘留虛土或殘?jiān)^厚的灌注樁; ④ 打人鄰樁使先前設(shè)置的樁上抬,甚至樁端脫空等情況。

( 2 )預(yù)制樁和灌注樁。
根據(jù)施工方法的不同,可分為預(yù)制樁灌注樁兩大類(lèi)。
l )預(yù)制樁。根據(jù)所用材料的不同,預(yù)制樁可分為混凝土預(yù)制樁、鋼樁木樁三類(lèi)。
預(yù)制樁的沉樁方式主要有:錘擊法、振動(dòng)法靜壓法等。
① 錘擊法沉樁。錘擊法沉樁是用樁錘(或輔以高壓射水)將樁擊人地基中的施工方法,適用于地基土為松散的碎石土(不含大卵石或漂石)、砂土、粉土以及可塑赫性土的情況。錘擊法沉樁伴有噪聲、振動(dòng)和地層擾動(dòng)等問(wèn)題,在城市建設(shè)中應(yīng)考慮其對(duì)環(huán)境的影響。
② 振動(dòng)法沉樁。振動(dòng)法沉樁是采用振動(dòng)錘進(jìn)行沉樁的施工方法,適用于可塑狀勃性土砂土,對(duì)受振動(dòng)時(shí)土的抗剪強(qiáng)度有較大降低的砂土地基自重不大的鋼樁,沉樁效果更好
③ 靜壓法沉樁。靜壓法沉樁是采用靜力壓樁機(jī)將預(yù)制樁壓入地基中的施工方法。靜壓法沉樁具有無(wú)噪聲、無(wú)振動(dòng)、無(wú)沖擊力、施工應(yīng)力小、樁頂不易損壞和沉樁精度較高等特點(diǎn)。但較長(zhǎng)樁分節(jié)壓入時(shí),接頭較多會(huì)影響壓樁的效率。
2 )灌注樁。灌注樁是直接在所設(shè)計(jì)樁位處成孔,然后在孔內(nèi)加放鋼筋籠(也有省去鋼筋的)再澆灌混凝土而成。灌注樁的橫截面呈圓形,可以做成大直徑和擴(kuò)底樁,灌注樁可適用于各種類(lèi)型的地基土。
灌注樁可分為沉管灌注樁、(沖、磨)灌注樁、挖孔灌注樁爆擴(kuò)灌注樁幾大類(lèi)。同一類(lèi)樁還可按施工機(jī)械和施工方法以及直徑的不同予以細(xì)分。

3 .單樁豎向承載力的確定
        單樁豎向承載力的確定,取決于兩方面:其一,樁身的材料強(qiáng)度;其二,地層的支承力。設(shè)計(jì)時(shí)分別按這兩方面確定后取其中的小值。如按樁的載荷試驗(yàn)確定,則已兼顧到這兩方面。
按材料強(qiáng)度計(jì)算低承臺(tái)樁基的單樁承載力時(shí),可把樁視作軸心受壓桿件,而且不考慮縱向壓屈的影響(取縱向彎曲系數(shù)為 1 ),這是由于樁周存在土的約束作用之故。對(duì)于通過(guò)很厚的軟戮土層而支承在巖層上的端承型樁或承臺(tái)底面以下存在可液化土層的樁以及高承臺(tái)樁基,則應(yīng)考慮壓屈影響。
        單樁豎向極限承載力 Qu由樁側(cè)總極限摩阻力Qsu和樁端總極限阻力Qbu組成,忽略二者間的相互影響,可表示為:
通常取安全系數(shù) K=2 。前已提及,由于側(cè)阻與端阻呈異步發(fā)揮,工作荷載(相當(dāng)于容許承載力)下,側(cè)阻可能已發(fā)揮出大部分,而端阻只發(fā)揮了很小一部分。因此,一般情況下 Ks < Kp ,對(duì)于短粗的支承于基巖的樁, Ks> Kp 。分項(xiàng)安全系數(shù) Ks 、 Kp的大小同樁型、樁側(cè)與樁端土的性質(zhì)、樁的長(zhǎng)徑比、成樁工藝與質(zhì)量等諸多種因素有關(guān)。雖然采用分項(xiàng)安全系數(shù)確定單樁容許承載力要比采用單一安全系數(shù)更符合樁的實(shí)際工作性狀,但要付諸應(yīng)用,還有待于積累更多的資料。因此,現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 GB 50007-2002 仍采用單一安全系數(shù)K 來(lái)確定單樁豎向承載力。
靜載荷試驗(yàn)評(píng)價(jià)單樁承載力諸法中可靠性較高的一種方法。
《 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 規(guī)定,單樁豎向承載力特征值應(yīng)通過(guò)單樁豎向靜載荷試驗(yàn)確定,對(duì)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)的建筑物,可采用靜力觸探標(biāo)貫試驗(yàn)方法確定。初步設(shè)計(jì)時(shí),單樁豎向承載力特征值可按下式估算:
    式中qpa為樁端巖石承載力特征值,可按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50007 附錄 H 用巖基載荷試驗(yàn)方法確定,或根據(jù)室內(nèi)巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算:
    上述折減系數(shù)值未考慮施工因素及建筑物使用后風(fēng)化作用的繼續(xù),對(duì)于黏土質(zhì)巖,在確保施工期及使用期不致遭水浸泡時(shí),也可采用天然濕度的試樣,不進(jìn)行飽和處理。
5#
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四、高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
1 .高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求
高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì),應(yīng)考慮下列要求:
( 1 )基底壓力不超過(guò)地基承載力或樁基承載力;不產(chǎn)生過(guò)大變形,更不能產(chǎn)生塑性流動(dòng)。
( 2 )基礎(chǔ)的總沉降量和差異沉降應(yīng)在許可范圍內(nèi)。
( 3 )基礎(chǔ)底板,側(cè)墻和沉降縫的構(gòu)造,都應(yīng)滿(mǎn)足地下室防水的要求。
( 4 )在鄰近已有建筑物時(shí),進(jìn)行基礎(chǔ)施工時(shí),應(yīng)采取有效措施防止毗鄰房屋產(chǎn)生的影響,防止施工中因土體擾動(dòng)使已建房屋下沉、傾斜和裂縫。
( 5 )基礎(chǔ)選型時(shí)要綜合考慮安全可靠技術(shù)先進(jìn),經(jīng)濟(jì)合理,使用要求和施工條件等因素。
2 .基礎(chǔ)選型和埋置深度
( 1 )基礎(chǔ)的選型主要考慮以下因素:
1 )上部結(jié)構(gòu)的層數(shù)高度和結(jié)構(gòu)類(lèi)型。
2 )地基土質(zhì)條件。
3 )抗震設(shè)計(jì)的要求,水平力作用的大小。
4 )施工條件和場(chǎng)地環(huán)境。
一般說(shuō)來(lái),應(yīng)優(yōu)先采用有利于高層建筑整體穩(wěn)定、剛度較大能抵抗差異沉降,底面積較大,有利于分散土壓力的整體式基礎(chǔ),如:箱基和筏基。在層數(shù)較少的情況下或在裙房部分,可采用交叉梁式基礎(chǔ)。
單獨(dú)基礎(chǔ)和條件基礎(chǔ)整體性差,剛度小,難以調(diào)整各部分差異沉降,除非基礎(chǔ)直接支承在微風(fēng)化或未風(fēng)化巖層上,一般不宜在高層建筑中應(yīng)用。在裙房中應(yīng)用時(shí),必須在單獨(dú)柱基的兩個(gè)方向上加拉梁。
當(dāng)?shù)叵率铱梢栽O(shè)置較多的鋼筋混凝土墻體時(shí),則宜按箱基進(jìn)行設(shè)計(jì)比較有利;當(dāng)?shù)叵率易鳛檐?chē)庫(kù)、商店需要有較大空間時(shí),則只能按筏形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。
當(dāng)采用樁基時(shí),宜盡量采用大直徑樁,使上部荷載直接由柱、墻傳給樁頂,這樣可使基礎(chǔ)底板受力很小,因此板的厚度較小,可節(jié)省大量鋼筋和水泥。

( 2 )基礎(chǔ)的埋置深度:
1 )保證高層建筑在風(fēng)力和地震力作用下的穩(wěn)定性,防止建筑物產(chǎn)生滑移和傾覆。
2 )增加埋深可以提高地基承載力,減少建筑物的沉降。
3 )設(shè)置多層地下室有利于建筑物抗震。
7~9 度時(shí),天然地基時(shí),基礎(chǔ)埋置深度不宜小于建筑物高度的 1 / 15 ;樁基時(shí),不宜小于 1 / 18 。樁基的埋深指承臺(tái)底標(biāo)高,樁長(zhǎng)不計(jì)在內(nèi)。 6 度還可適當(dāng)減小。基礎(chǔ)放在基巖上時(shí),可不考慮埋深的要求,但要有可靠的錨固措施。
6#
發(fā)表于 2013-3-19 21:55:05 | 只看該作者
拿分走人呵呵,樓下繼續(xù)!
7#
發(fā)表于 2013-3-26 10:15:22 | 只看該作者
我的啦嘿嘿  
8#
發(fā)表于 2013-4-4 10:43:40 | 只看該作者
我?guī)湍?喝喝  
9#
發(fā)表于 2013-4-19 22:07:56 | 只看該作者
長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)來(lái)看了 ~~  
10#
發(fā)表于 2013-4-21 14:35:58 | 只看該作者
嚴(yán)重支持!

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