基础工程-连续基础部分(史上最全面).ppt

第3章 连续基础部分,本章教学目标 1了解连续基础的特点。 2熟悉地基、基础与上部结构相互作 用的概念。 3熟悉常用地基计算模型。 柱 4熟悉文克勒地基上梁的计算。 5掌握常用基础（柱下条形基础、下交叉条形基础、筏基等）结构设计与计算方法。,3.1 概述,1、连续基础的特点 1）基础底面大，能承受荷载较大，易满足承载力要求。 2）可加大建筑整体刚度，减小不均匀沉降，提高抗震性能。 3）箱基或设置了地下室的筏基础，以挖去土重量补偿建筑的部分重量。 连续基础可看成是地基上的受弯构件，它挠曲特征、基底反力和截面内力都与地基基础及上部结构的相对刚度有关。应从三者相互作用观点出发，采用适当的方法进行计算。地基模型选择尤为重要。,3.2 地基基础与上部结构相互作用的概念,32.1 地基与基础的相互作用 1、基底反力的分布规律 仅考虑基础本身刚度影响。 1）柔性基础 抗弯刚度很小的基础，随着地基变形任意弯曲，不能扩散应力，因此基底反力分布与作用于基础上的荷载分布完全一致。沉降呈碟形，若要使柔性基础的沉降趋于均匀，就必须增大基础边缘的荷载。,柔性基础,2）刚性基础 抗弯刚度极大，原来是平面的基底，沉降后依然保持平面。基底反力呈马鞍形。 架越作用：刚性基础能跨越基底中部，将所承担荷载相对集中地传至基底边缘，这种现象称基础的“架越作用”。,刚性基础,3）基础相对地基刚度影响 基础相对地基的刚度越强沉降越均匀，但内力增大，局部软硬变化时，采用连续基础。 当地基为岩石或压缩性很低的土层时，优先考虑采用扩展基础。,4）临近荷载影响 受影响一侧沉降加大，引起反力卸载，反力向基础中部转移。 2. 地基非均质性影响 同样荷载在不同地基上，情况不同。 荷载分布不同，地基相同情况不同，注意功能布置。,3.2.2 地基变形对上部结构影响,上部结构刚度：上部结构对基础不均匀沉降抵抗能力称为上部结构刚度。 分为柔性、敏感性、刚性三类。 排架结构、柔性，基础沉降不会对结构内力产生大附加应力，围护结构开裂。 砌体结构、框架结构，属敏感结构，基础沉降会引起较大附加内力。 烟囱、水塔、剪力墙,刚性结构,只发生倾斜、不会挠曲。,3.2.3 上部结构刚度对基础受力状况影响,绝对刚性上部结构,上部柱可视为铰支座。 完全柔性上部结构,上部不参与工作。 绝大多数建筑介于二者之间。 现在不能定量判断，只能定性判断。 剪力墙体系和筒体结构 刚性 排架 柔性 地基压缩性低 沉降小 考虑三者作用不大，起主导作用是地基。,3.3 地基计算模型,进行地基上梁和板分析时，必须解决基地压力分布和沉降计算问题，它涉及土应力应变关系，表达这种关系模式称为地基模型。 3.3.1 文克勒地基模型 1、捷克工程师，提出如下假设。 p=kS,1）把地基划分许多竖直土柱，每条土柱可由一根弹簧代替。 2）基底反力图形与竖向位移相似，如刚度大（基础）受荷后基础底面仍保持平面，基底反力图形按直线规律变化。 简化计算法 依据模式,2、下列情况运用 1）地基主要受力层为软土。 2）薄压缩层，hb/2 3）塑性区较大 4）支承在桩上的连续基础，可以用弹簧体系代替群桩。,3.3.2 弹性半空间地基模型,1、假定将地基视为均质的线性变形半空间，用弹性力学求解地基附加应力或位移，地基上任意点沉降与整个基底反力及相邻荷载分布有关。 1）作用P时距r表面沉降s为 2）均荷作用下，矩形中心点沉降，可对上式积分 (LIn(b+ +bIn( p0,基底平面,即对于整个基础,优点： 1）能扩散应力和变形，可以反应临近荷载的影响。 2）扩散能力超过地基实际情况。 3）计算沉降量和地表的沉降范围较实测大。 未考虑地基成层性，非均质性，土体应力应变关系的非线性等因素。,3.3.3 有限压缩层地基模型,把计算沉降的分层总和法应用于地基上梁和板的分析，地基沉降等于各计算分层在侧限 条件下压缩量之和。 tij第i个棱柱体中第t分层由P=1/f引起的竖向附加应力的平均值(取中点),3.3.4 相互作用基本条件,两个条件 1）静力平衡 外荷载和基底反力作用下满足 2）变形协调 挠度=沉降量,3.4 文克勒地基上梁计算,3.4.1 无限长梁的解答,挠曲微分方程式,柔度特征值,无限长梁,3.4.2有限长梁,3.4.3柔度指数,按载荷试验成果确定,3.5 地基上梁的数值分析,当用文克勒计算方法求梁的解析解时，K沿梁长方向不是常量，或采用了非文克勒地基模型，那么无法求解析解，只能求近似的数值解。,分析方法很多，常用有限元 法,有限元法,3.6 柱下条形基,适用条件： 地基软弱，承载力较低，荷载较大，地基压缩不均匀时。 荷载分布不均匀，有可能有不均匀沉降时。 上部为敏感性建筑,3.6.1 构造要求,柱下条基除满足钢筋混凝土独立基础构造要求外，应满足： 1、采用倒T形截面，由肋梁和翼板组成 2、肋深高度 1/41/8柱矩，并满足受剪要求，当柱荷载加大时可加腋。 3、梁沿纵向取等截面，梁比柱至少宽出50mm，柱长400mm时肋加宽。 4、翼板厚度不小于200mm,200250时用等厚度 翼板250变厚度翼板，其坡度小于等于1:3,5、端部外伸长度为跨跨距的0.25倍。 6、梁顶底纵向受力钢筋除应满足计算要求外，顶部受力钢筋全部贯通，底面通常钢筋面积不少于底面受力钢筋总面积的1/3。（可能出现整体弯曲，内力分析不准） 7、h450mm时，在梁的两侧面应沿高度配置纵向构造钢筋，不小于截面0.1%，间距200，拉筋连接，直径同箍筋，500700，箍筋通常612；h800时，直径不宜小于8mm，宽350，采用双肢箍筋；宽800时，采用六肢箍筋。 翼板横向受力钢筋由计算确定，直径不应小于10mm，间距100200mm。分布筋810mm，间距不大于300mm。,构造,构造,3.6.2内力计算,1、简化计算法假定基底反力为直线分布，有足够刚度,1/为文克勒地基上梁的特征长度，条形基础的高度不小于平均柱矩的1/6,1）上部结构刚度很小时采用静定法，先按直线分布假定求出基底净反力，柱荷载作用在梁上。按静力平衡求出任一点M,V，上部结构均为柔性，梁产生整体弯曲的结果偏大。 2）倒梁法：假定上部结构为绝对刚性。柱为条基铰支座。按倒置的连续梁计算。 3）地基均匀，上部结构刚度好，h1/6L，基底按直线分布。相对刚度较大时，由于基础架越作用，两边边跨基底反力增大，两边跨中及第一支座乘1.2，当荷载大时，土压缩性高时，架越作用弱，反力从端内移。,2、计算步骤,1）基础底面尺寸 确定伸出边柱长度，尽量使荷载作用点与基底面形心重合。求L 轴心荷载 偏心荷载,2）基础底板计算 与墙下钢筋混凝土条形基础相同，沿纵向各跨净反力不同，本跨认为相同。 3）基础梁内力计算 计算基底净反力设计值，沿基础纵向分布,内力计算 当上部结构刚度很小时，静定分析；当上部结构刚度很大时，倒梁法 求得反力与支座力不符（20%），采用基底反力调整法，将基底反力与柱轴力差分布在支座两侧各三分之一跨度范围内。 肋梁配筋：对跨中按T形、对支座按矩形截面计算。有扭力时，计算按抗扭。两种计算方法极端情况，前提条件，结合实际调整配筋。,2、弹性地基梁法 1)当不满足简化计算方法时采用。 2）基础宽度满足情况1）要求沿纵向压缩性不均匀，可按纵向将地基划分若干段按文克 勒数值分析（有限元）计算。 3）邻进堆荷载影响用非文克勒数值分析迭代。,3.7 柱下交叉条形基础,1、组成：纵横两个方向柱下条基组成的一种空间结构，柱位于交叉节点处。 2、作用：可以进一步扩大基础底面，利用巨大的空间刚度以调整不均匀沉降。 3、适用于：软弱地基上框架结构，构造同柱下条形基础。 4、计算方法：将基础作为二方向连续梁来对待，把交叉结点处柱荷载分到纵横两方向梁上，按两方向柱下条基计算。,1）满足简化计算方法条件，当上部结构刚度大时两组连续梁按倒梁法计算。 2）满足简化计算方法条件，当上部结构刚度小时两组连续梁按静定分析法计算。 3）不满足简化计算方法条件，两组连续梁按弹性地基梁计算。,4）简化计算假定 a设结点处纵横梁为铰接，当一个方向梁有转角时，另一方向梁内不产生扭矩。 b两方向弯矩由同向的基础梁承担，忽略了梁的扭转。 c构造上保证，柱位配封闭抗扭箍筋(用1012)，并适当增加基础梁的纵向配筋量 5）满足两个条件 a静力平衡条件 b变形协调条件,6）力的分配,按文克勒地基上梁的分析方法，忽略相邻荷载的影响。 外伸的半无限长梁，i点竖向位移,角柱节点,y方向为无限,c内柱结点 两方向无限长,7）结点荷载调整 两方向分别计算时，两方向面积在结点处重叠，较大时，偏不安全，加大结点荷载方法 调整原结点力,筏基与箱基,1、用于高层建筑，执行高层建筑箱筏技术规范。 2、设计内容： 地基计算抗震区执行抗震规范,2）高层建筑箱基、筏基深度较大，应将地基回弹再压缩变形考虑在内。,3）横向整体倾斜允许沉降和整体倾斜值，根据建筑使用要求，及对相邻建筑造成影响按地区经验确定，但横向整体倾斜的计算值,3.8.1 筏形基础,1、构造要求 1）板厚由冲切和受剪承受力确定。平板式筏基的最小板厚不宜小于400mm。当柱荷载较大时，局部加厚，抗冲切箍筋。12层以上，不应小于400mm，板厚与短边板净跨之比不小于1/14,外伸长度不大于1.5m。 2）梁板式 肋梁应满足正截面受弯及斜截面受剪和 顶面局压。 3）考虑整体弯曲影响 梁板：支座1/21/3贯通，配筋率0.15，跨中配筋全通 柱下板带和跨中板带的底部钢筋应有1/21/3贯通全跨。配筋率不应小0.15% 4）当筏板厚度大于2000mm时，设置直径不小于12mm、间距不大于300mm 5）高层混凝土强度等级不应低于C30 底板肋梁其抗渗等级不应小于0.6MPa,构造,构造,2、内力计算 1）简化计算法 2）弹性地基板法,3.8.3 地下室设计施