【土木建筑】第二章 天然地基上的浅基础 8-12节.ppt
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1、,基 础 工 程,董 云 (Tel:13905236279 E-mail: QQ:944194836 Office Add:3119) 淮阴工学院建筑工程系,第二章 天然地基上的浅基础,连续基础设计 浅基础施工要点 减轻地基不均匀沉降的措施,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,2.8 地基基础与上部结构相互作用,建筑结构设计通常将上部结构、基础、地基三部分独立进行力学分析,虽然满足静力平衡,但没有考虑三者之间受力前后变形的连续性。,三者分离后的受力与变形分析,图例。 事实上,三者按各自的刚度对变形产生相互制约作用,从而使整个结构的内力和变形发生了变化。,按地基、基础和上部结构共同作
2、用的分析方法相当复杂,包括: 1)全面反应结构影响的分析理论; 2)便于借助计算机的有效计算方法; 3)合理反映土的变形特征的地基计算模型及参数。,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,在上部结构、基础与地基的共同作用中,通常将“上部结构+基础”与地基之间的刚度比称为“相对刚度”。,2.8.2 相对刚度的影响,结构相对刚度为零,即结构绝对柔性时,上部结构不会对地基变形产生影响。地基的变形与弯矩呈同一趋势,即所谓的正向挠曲或整体弯曲。,(a)结构绝对柔性 (b)结构绝对刚性 (c)结构相对刚性 图2.41 相对刚度的影响,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,结构相对刚度趋于
3、无穷大时,即结构绝对刚性,上部结构和基础受力后总体没有弯曲的趋势,但在柱间因的地基反力作用,产生了类似于连续梁的弯曲。即所谓的局部弯曲。 建筑中常见的砌体结构和钢筋混凝土框架结构属有限刚度,对地基的不均匀沉降反应敏感,一方面可以调整地基的不均匀沉降,同时在结构内部产生附加应力,并导致结构的变形乃至开裂,称之为敏感性结构,其内力和变形可视为整体弯曲与局部弯曲的叠加(见前页图) 。,2.8.2 相对刚度的影响,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,2.8.3 工程处理中的规定,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,(1)不考虑共同作用分析法,2.8.4 基础的分析方法分类,图2
4、.42 不考虑共同作用的分析方法示意,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,(2)考虑基础地基共同作用分析法,2.8.4 基础的分析方法分类,图2.43 考虑共同作用的分析方法示意,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,(3)考虑上部结构-基础-地基共同作用分析法,2.8.4 基础的分析方法分类,基底任一点的位移wi与该点的地基变形si也相一致:,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,2.9.1 柱下钢筋混凝土条形基础的构造要求,2.9 柱下钢筋混凝土条形基础设计,图2.44 柱下条形基础的构造,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,2.9 柱下钢筋混凝
5、土条形基础设计,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,(1)基础底面尺寸的确定,2.9.2 柱下钢筋混凝土条形基础简化计算方法,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,2.9.2 柱下钢筋混凝土条形基础简化计算方法,图2.45 简化计算法的基底反力分布,如果荷载合力不可能调到与基底形心重合,或者偏心距超过基础长度的3%,基底反力按梯形分布(见图2.45(b),并按下式计算:,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,2.9.2 柱下钢筋混凝土条形基础简化计算方法,(2)翼板的计算,基底宽度b方向的净反力为:,计算弯矩和剪力,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系
6、,2.9.2 柱下钢筋混凝土条形基础简化计算方法,(3)内力分析方法 实用中有两种简化的内力计算方法倒梁法和静力平衡法(静定分析方法) 1)静力平衡法 用基础各截面的静力平衡条件求解内力的方法称静力平衡法。,图2.47 静力平衡法示意,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,2.9.2 柱下钢筋混凝土条形基础简化计算方法,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,P60例题,图2.48 例2.5图,图2.48 例2.5图,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,2)倒梁法,(3)内力分析方法,图2.49 倒梁法计算简图,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,P6
7、2例题,图2.50 例2.6图,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,2.9.3 弹性地基梁方法(自学) 基床系数法(又称“文克勒法”,E.WinKLer,1867年)。 (1)基本假定 文克勒地基模型假定地基上任一点所受的压力强度p与该点的地基沉降s成正比,即: (2)挠曲微分方程及其通解,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,图2.52 文克尔地基模型,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,图2.53 弹性地基梁受力计算简图 根据文克尔假设,上式可写成,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,(3)无限长梁和半无限长梁的解 1)无限长梁受集中荷载 (a
8、)受集中荷载作用 (b)受力偶作用 图2.54 无限长梁,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,图2.55 F1(x)、F2(x)、F3(x)、F4(x)与x之间关系图,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,2)无限长梁受力偶作用,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,3)无限长梁受均布载荷 图2.56 无限长梁受均布荷载作用,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,4)半无限长梁受集中力作用,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,图2.57 半无限长梁,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,5)半无限长梁受力偶作用 图2.58 有限长
9、梁,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,6)有限长梁 解析解 叠加法,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,图2.59 弹性地基梁,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,2.10 十字交叉条形基础 当上部结构荷载较大而地基承载力又较低时,为了扩大基础的底面积和增强基础的刚性,常采用由纵向、横向条形基础组成的十字交叉条形基础。 2.10.1 构造要求 2.10.2 节点荷载分配 2.60 十字交叉条形基础节点荷载分配,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,(1)静力平衡条件 分配在x,y方向的竖向荷载之和应
10、等于节点处荷载,即: (2)节点变形协调条件 x和y方向基础在交叉处的沉降相等。即:,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,2.10.3 节点荷载的简化计算公式 节点类型如图2.61所示。 图2.61 交叉条形基础节点类型,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,(1)内柱节点 x向基础在Pix作用下i节点产生的沉降为 同理可得y向基础在Piy作用下节点I的沉降为 (2)边柱节点,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,(3)角柱节点 2.10.4 节点分配荷载的调整 设调整前的地基平均反力为,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,调整后地基平均反力为 分配
11、荷载增量为:,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,图2.62 例2.7图,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,于是,调整后节点荷载在x、y两向的分配荷载分别为 2.11 筏板基础设计 2.11.1 构造要求 筏板基础的底面形状和尺寸应考虑使上部结构荷载的合力点接近基础底面的形心。 梁板式筏基底板的板格应满足冲切承载力的要求。 筏基础配筋要满足计算和构造要求。 地下室底层柱、剪力墙与梁板式筏基的基础梁连接的构造要求,柱、墙的边缘至基础梁边缘的距离不应小于50mm,如图2.64所示。,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,图2.63 筏基础角部配筋构造,2019年
12、7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,图2.64 地下室底层柱或剪力墙与基础梁连接的构造要求,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,2.11.2 设计原则 (1)地基承载力验算 则基底反力可按式(2.124)计算: 对于矩形筏板基础,基底反力可按下列偏心受压公式进行简化计算(图2.65):,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,图2.65 矩形筏板基础,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,表2.23 地基土抗震承载力调整系数s 注:fak为地基土承载力的特征值。 (2)地基变形计算 最终沉降,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,当采用土的变形模量计算
13、箱形和筏形基础的最终沉降量s时,可按式(2.135)计算 沉降计算深度zn,,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,(3)整体倾斜 横向整体倾斜计算值T (4)筏基抗冲切验算 最大剪应力max,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,图2.66 内柱冲切临界截面示意图 图2.67 刚性板条法,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,2.11.3 筏板基础的内力分析 (1)倒楼盖法 (2)刚性板条法 以图2.67(a)中的ABCH板条为例。 柱荷载总和为: 基底的净平均值为:,2019年7月7日星期日,淮阴工学院建筑工程系,柱荷载的修正系数为: 修正的基底平均净反力可按
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