筏形和箱形基础-4-6.5箱形基础.ppt

第六章 筏形和箱形基础 6.1 箱形及筏形基础设计的基本要求 6.2 梁板式筏形基础 6.3 平板式筏形基础 6.4 箱形基础 6.5 工程实例及实例分析 6.6 筏形及箱形基础的常见设计问题 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 【要点】 本节阐述箱形基础受力特点及结构设计基本要求，着重介绍 箱形基础的构造要求及简化计算方法，分析箱形基础基底反力的 分布规律。 箱形基础具有刚度大、承载力高等优点，同时也存在对使 用功能影响大、设计施工复杂、材料用量大、经济性较差等不 足，因此，箱形基础比较适宜于用作软弱地基上的面积较小、 平面形状简单的重型建筑物的基础，同时一般可用作有特殊要 求的人防地下室（图6.4.1）。 箱形基础和桩组合，又可以组成桩箱基础，详第七章第九节。 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 图6.4.1 箱形基础 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 一、箱基设计的相关的规定 1计算规定 1）嵌固部位的确定原则见本章第一节表 6.1.6； 2）（箱筏规范第 5.2.6 条）当符合构造要求第 4）条及 表 6.4.1 第 4、5 项要求时，上部结构传至箱基顶部的总弯矩设计 值、总剪力设计值可分别按受力方向的墙身弯曲刚度、剪切刚度 分配至各道墙上。 2构造要求 1）（混凝土高规第 12.3.1、12.3.2、12.3.3 条，箱筏 规范第 5.1.1、5.1.2、5.2.1、5.2.2、5.2.6 条）箱形基础各部位 截面要求见表 6.4.1。 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 一、箱基设计的相关的规定 箱形基础各部位截面要求 表6.4.1 序号情况截面要求 1平面尺寸应根据地基承载力和上部结构布置以及荷载大小等因 素确定。 2外墙以沿建筑物周边布置 3内墙沿上部结构的柱网或剪力墙位置纵横均匀布置 4墙体水平截面总面积不宜小于箱形基础外墙外包尺寸的 水平投影面积的1/10。 计算墙体水平截 面面积时 ，不扣 除洞口面积。 5对基础平面长宽 比大于4 的箱形基础 纵墙 水平截面面积不应小于箱形外 墙外包尺寸水平投影面积的1/18 6箱基的偏心距eq在荷载效应准永久组合下 7箱形基础的高度不易小于箱基长度的1/20，且不易小于3m，此处箱基 长度不包括底板悬挑部分。 8非人防时， 各部分截面 厚度（mm ） 基础底板应300mm 外墙应250mm 内墙应200mm 顶板应200mm 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 2）（混凝土高规第 12.3.7、12.3.8 条，箱筏规范第 5.2.6、 5.2.14 条）箱形基础各部位配筋要求见表 6.4.2。 一、箱基设计的相关的规定 箱形基础各部位配筋要求 表 6.4.2 序号情况配筋要求 1顶部、底板及墙体均采用双层双向配筋 2墙体的竖向和水平钢筋直径均不应小于10mm，间距均不应大于200mm 3 内、外墙的强顶（无上部剪力墙） 处 宜配置两根直径不小于20mm的通常构造钢筋 4上部结构底层柱 纵向钢筋伸入箱 形基础墙 体的 长度 柱下三面或四面有 箱形基础墙 的内 柱 除柱四角纵向钢筋直通到基底外，其余钢筋 可伸入顶板底面以下40倍纵向钢筋直径处 外柱、与剪力墙相 连的柱及其他内柱 纵向钢筋应 直通到基底 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 3）（混凝土高规第 12.3.6 条，箱筏规范第 5.2.7 条）箱形基 础的顶、底板可仅考虑局部弯曲计算的条件及构造要求见表 6.4.3。 一、箱基设计的相关的规定 箱形基础的顶、底板可仅考虑局部弯曲计算的条件及构造要求 表 6.4.3 项目内容 箱形基础的顶、底板仅考 虑局部弯曲的计算条件 地基压缩层 深度范围内的土层在竖向和水平方向皆较均匀 上部结构为平立面布置较规则 的框架、剪力墙、框架-剪力墙结 构 局部弯曲计算条件 底板反力应扣除板的自重及其上面层和填土的自重 顶板荷载按实际 考虑 顶板和底板钢 筋配置要求 纵横方向 支座钢筋 应有1/3至1/2的钢筋连通 且连通钢筋的配筋率分别不小于0.15%（纵向）、0.10%（横向 ） 跨中钢筋按实际 需要的配筋全部连通 钢筋接头宜采用机械连接 采用搭接接头时 ，搭接长度应按受拉刚接考虑 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 4）（箱筏规范第 5.1.4 条）当考虑上部结构嵌固在箱形基础 的顶板上或地下一层结构顶部时，箱基或地下一层结构顶板除满足正 截面受弯承载力和斜截面受剪承载力要求外，其厚度尚不应小于 200mm。对框筒或筒中筒结构，箱基或地下一层结构顶板与外墙连接 处的截面，尚应符合公式（6.4.1、.4.2）要求（图 6.4.2）： 一、箱基设计的相关的规定 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 一、箱基设计的相关的规定 非抗震设计 （6.4.1） 抗震设计 （6.4.2） 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 5）（“箱筏规范”第 5.2.3 条）高层建筑同一结构单元内，箱形基础 的埋置深度宜一致，且不得局部采用箱形基础。 一、箱基设计的相关的规定 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 6）（箱筏规范第 5.2.8 条）对不符合表 6.4.3 要求的箱形 基础，应同时考虑局部弯曲及整体弯曲的作用。矩形平面箱形基础 的地基反力可按表 6.4.46.4.6 确定（复杂平面可按箱筏规范的 附录 C 确定）；底板局部弯曲产生的弯矩应乘以 0.8 折减系数；计 算整体弯曲时应考虑上部结构与箱形基础的共同作用；对框架结构 ，箱形基础的自重应按均布荷载处理。箱形基础承受的整体弯矩可 按公式（6.4.3、6.4.4）计算（图 6.4.3）： 一、箱基设计的相关的规定 （6.4.3） （6.4.4） 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 公式（6.4.4）用于等柱距的框架结构。对柱距相差不超过 20% 的框架结构也可适用，此时，l 取柱距的平均值。 在箱形基础顶、底板配筋时， 应综合考虑承受整体弯曲的 钢筋与局部弯曲的钢筋的配 置部位，以充分发挥各截面 钢筋的作用。 一、箱基设计的相关的规定 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 一、箱基设计的相关的规定 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 7）（箱筏规范第 5.2.9 条）箱形基础的内、外墙，除与 剪力墙连接者外，由柱根传给各片墙的竖向剪力设计值，可按相交 于该柱下各片墙的刚度进行分配。墙身的受剪截面应符合下式要求 ： 一、箱基设计的相关的规定 （6.4.5） 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 8）（箱筏规范第 5.2.10 条，混凝土高规第 12.3.5 条 ）门洞宜设在柱间居中部位，洞边至上层柱中心的水平距离不宜小 于 1.2m，洞口上过梁的高度不宜小于层高的 1/5，洞口面积不宜 大于柱距与箱形基础全高乘积的 1/6（图 6.4.4）。墙体洞口周围 应设置加强钢筋，洞口四周附加钢筋面积不应小于洞口内被切断钢 筋面积的一半，且不少于两根直径为 16mm 的钢筋，此钢筋应从 洞口边缘处延长 40 倍钢筋直径。 一、箱基设计的相关的规定 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 9）（箱筏规范第 5.2.11 条，混凝土高规第 12.3.5 条 ）单层箱基洞口上、下过梁的受剪截面应分别符合公式（ 5.1.65.1.12）的要求。 10）（箱筏规范第 5.2.13 条）底层柱与箱形基础交接处 ，柱边和墙边或柱角和八字角之间的净距不宜小于 50mm，并应 验算底层柱下墙体的局部受压承载力；当不能满足时，应增加墙体 的承压面积或采取其他有效措施。 11）（箱筏规范第 5.2.15 条）当箱基的外墙设有窗井时 ，窗井的分隔墙应与内墙连成整体。窗井分隔墙可视作由箱形基础 内墙伸出的挑梁。窗井底板应按支承在箱基外墙、窗井外墙和分隔 墙上的单向板或双向板计算。 12）（箱筏规范第 5.2.16 条）与高层建筑相连的门厅等 低矮单元基础，可采用从箱形基础挑出的基础梁方案（图 6.4.5） 。挑出长度不宜大于 0.15 倍箱基宽度，并应考虑挑梁对箱基产生 的偏心荷载的影响。挑出部分下面应填充一定厚度的松散材料，或 采取其它能保证挑梁自由下沉的措施。 一、箱基设计的相关的规定 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 一、箱基设计的相关的规定 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 二、理解与分析 1箱形基础底板的斜截面受剪承载力及受冲切承载力计算要求同筏基。 2相关理解见图 6.4.66.4.12。 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 1箱形基础底板的斜截面受剪承载力及受冲切承载力计算要求同筏基。 2相关理解见图 6.4.66.4.12。 图 6.4.8 箱形基础的最小截面尺寸要求 二、理解与分析 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 1箱形基础底板的斜截面受剪承载力及受冲切承载力计算要求同筏基。 2相关理解见图 6.4.66.4.12。 图 6.4.9 箱形基础悬挑部位的常见做法 图 6.4.10 考虑局部弯曲计算时箱形基础 顶底板的最小配筋要求 二、理解与分析 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 1箱形基础底板的斜截面受剪承载力及受冲切承载力计算要求同筏基。 2相关理解见图 6.4.66.4.12。 二、理解与分析 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 3关于箱形基础的地基反力系数问题 1）适用条件 （1）上部结构与荷载比较均匀的框架结构； （2）地基土比较均匀； （3）底板悬挑部分不宜超过 0.8m； （4）不考虑相邻建筑物的影响； （5）满足箱筏规范构造规定的单栋建筑物的箱形基础； （6）基底为均布荷载、基础刚度完全一致、未考虑 L 及 B 以外的 其他因素。 2）矩形基础下粘性土地基的反力系数见表 6.4.4 二、理解与分析 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 二、理解与分析 由表 6.4.4 可以看出，粘性土地基，其地基反力分布为“锅形”，即中间 小、四角最大。L / B增加（即基础由方形变成长条形）时，中部反力变大 ，角部反力变小，反力抛物线趋于平缓。反力分布图形见 6.4.13a。 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 由表 6.4.5 可以看出，砂土地基，其地基反力分布也为“锅形“，即中间 小、四角最大。但反力变化的幅度较粘性土地基明显增加， L/ B增加（即 基础由方形变成长条形）时，中部反力变大，角部反力变小，反力抛物线 趋于平缓。反力分布图形见 6.4.13b。 二、理解与分析 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 4）矩形基础下软土地基的反力系数见表 6.4.6 由表 6.4.6 可以看出，软土地基，其地基反力分布不同于粘性土及砂 土，而呈明显的复杂分布规律，中间较大、四角较小，最大反力不出现在 中部也不出现在边角部，而出现在基础纵向对称轴的边缘内部部位。反力 变化的幅度较粘性土及砂土地基明显减小，受 L/B 的影响不大，反力分布 图形见 6.4.14。 二、理解与分析 图6.4.14 箱基下软土地基的反力分布规律 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 三、结构设计的相关问题 2公式（6.4.3、6.4.4）为箱基估算公式，由于计算机及计算 程序的普及和应用，实际手算的机会很少。但手算基本概念清晰 ，有条件时，可适当加强手算，以巩固结构设计概念、校核电算 结果。 3受使用功能的限制，箱形基础的使用正逐步减少。 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 2关于箱基电算程序 目前采用的箱形基础计算程序均遵照或参照箱基规范进行 编制的，如箱形基础计算机辅助设计软件等。现介绍这类软件的 计算模型及主要假定，供择用时参考。 四、设计建议 1）程序的计算模型及主要假定 （1）箱形基础采用刚性假定； （2）地基可选用分层总和法模型和文克勒模型； （3）考虑上部结构与箱基共同作用的影响，竖向荷载作用下 算得的整体弯矩乘以下列折减系数： 大于 8 层的框架结构 0.9； 大于 8 层的框-剪结构 0.8； 现浇剪力墙结构不考虑整体弯曲； （4）计算箱基底板的局部弯曲时，当上部为框架结构及框- 剪结构时，局部弯曲的弯矩折减系数取 0.8。 第四节箱形基础 第六章 筏形和箱形基础 2）程序的主要计算功能 （1）箱基结构可选用假定为刚性底板的模型，以及由梁单 元组成的弹性地基交叉梁模型，该梁为由箱基顶板、底板及隔墙 组成的工字形截面梁； （2）地基模型可选用分层总和法模型，以及带摩擦桩的复 合地基模型。对桩取用独立的弹簧刚度，即在桩身段内不考虑地 基压力的扩散，在桩端下采用分层总和法模型考虑地基压力的扩 散。因此，复合地基模型的柔度矩阵是两部分之和； （3）程序还提供可选用箱筏规范附录 C 的基底反力系 数计算基底反力的方法； （4）箱基整体弯矩考虑上部结构的刚度影响时，按箱基 规范的规定，对上部结构为框架结构的箱形基础的整体弯矩， 可根据箱基刚度 EF IF 与框架结构的总刚度EB