柱下钢筋混凝土条形基础设计与减轻不均匀沉降损害的措施.ppt

柱下钢筋混凝土条形基础设计与减轻不均匀沉降损害的措施 一 柱下混凝土条形基础的设计 1 地基基础与上部结构相互作用的概念 1 传统计算原理认为 上部结构 基础 地基三者是彼此独立的实际情况 地基 基础 上部结构是相互联系的 三者之间按各自的刚度对变形产生相互制约的作用 2 相对刚度的影响相对刚度 上部结构 基础与地基之间的刚度比 柔性结构 刚性结构 弹性结构 2 柱下钢筋混凝土条形基础设计 1 条形基础的受力简图 2 设计前的准备工作 确定合理的基础长度基础的纵向地基净反力为 式中 Pjmax Pjmin 基础纵向边缘处最大和最小净反力设计值 Fi 作用于基础上各竖向荷载合力设计值 不包括基础自重和其上覆土重 但包括其它局部均布qi M 作用于基础上各竖向荷载 Fi qi 纵向弯矩 Mi 对基础底板纵向中点产生的总弯矩设计值 L 基础长度 如上述 B 基础底板宽度 先假定 后按第2条文验算 当Pjmax与Pjmin相差不大于10 可近似地取其平均值作为均布地基反力 直接定出基础悬臂长度a1 a2 按构造要求为第一跨距的1 4 1 3 很方便就确定了合理的基础长度L 如果Pjmax与Pjmin相差较大时 常通过调整一端悬臂长度a1或a2 使合力 Fi的重心恰为基础的形心 从而使 M为零 反力从梯形分布变为均布 求a1和a2的过程如下 先求合力的作用点距左起第一柱的距离 式中 Mi 作用于基础上各纵向弯矩设计值之和 xi 各竖向荷载Fi距F1的距离 当x a 2时 基础长度L 2 X a1 a2 L a a1 当x a 2时 基础长度L 2 a X a2 a1 L a a2 按上述确定a1和a2后 使偏心地基净反力变为均布地基净反力 其值为 式中 pj 均布地基净反力设计值 确定基础底板宽度b 由于 M 0 即地基反力为均布时 则按下式验算 很快就可确定基础底板宽度b 式中 p 均布地基反力设计值 a a 求基础梁处翼板高度并计算其配筋 基础底板横向边缘处地基净反力 基础梁边处翼板地基净反力 计算在单位长度基础底板内产生的最大弯矩和剪力 根据基础底板内最大剪力计算基础底板厚度 基础梁边处翼板截面配筋 3 条形基础的内力计算 采用净力平衡法和倒梁法分析基础梁内力 应注意以下几个问题 第一 由于基础自重和其上覆土重将与它产生的地基反力直接抵消 不会引起基础梁内力 故基础梁的内力分析用的是地基净反力 第二 对a1和a2悬臂段的截面弯矩可按以下两种方法处理 1 考虑悬臂段的弯矩对各连续跨的影响 然后两者叠加得最后弯矩 2 倒梁法中可将悬臂段在地基净反力作用下的弯矩 全由悬臂段承受 不传给其它跨 第四 由于建筑物实际多半发生盆形沉降 导至柱荷载和地基反力重新分布 研究表明 端柱和端部地基反力均会加大 为此 宜在边跨增加受力纵筋面积 并上下均匀配置 第五 为增大底面积及调整其形心位置使基底反力分布合理 基础的端部应向外伸出 即应有悬臂段 第六 一般计算基础梁时可不考虑翼板作用 3 条形基础的内力计算 一 静力平衡法理论假定 静力平衡法是假定地基反力按直线分布不考虑上部结构刚度的影响根据基础上所有的作用力按静定梁计算基础梁内力的简化计算方法适用条件 上部结构为柔性结构 且自身刚度较大的条形地基以及联合基础 基础高度大于柱距的1 6 静力平衡法具体步骤 先确定基础梁纵向每米长度上地基净反力设计值 其最大值为pjmax b 最小值为pjmin b 若地基净反力为均布则为pj b 如图中虚线所示 对基础梁从左至右取分离体 列出分离体上竖向力平衡方程和弯矩平衡方程 求解梁纵向任意截面处的弯矩MS和剪力VS 一般设计只求出梁各跨最大弯矩和各支座弯矩及剪力即可 二 倒梁法理论假定 基础板与地基土相比为绝对刚性 基础的弯曲挠度不致改变地基压力 地基压力分布呈直线 期重心与作用于板上的荷载合力作用线重合 适用条件 地基压缩性和基础荷载分布都比较均匀 基础高度大于柱距的1 6 且上部结构刚度较好时的柱下条形基础 可按倒梁法计算 倒梁法具体步骤 先用弯矩分配法或弯矩系数法计算出梁各跨的初始弯矩和剪力 弯矩系数法比弯矩分配法简便 但它只适用于梁各跨度相等且其上作用均布荷载的情况 它的计算内力表达式为 M 弯矩系数 pj b l2 V 剪力系数 pj b lpj b即是基础梁纵向每米长度上地基净反力设计值 调整不平衡力 由于倒梁法中的假设不能满足支座处静力平衡条件 因此应通过逐次调整消除不平衡力 首先 由支座处柱荷载Fi和求得的支座反力Ri计算不平衡力 Ri Ri Fi Ri Ri V左i V右i式中 Ri 支座i处不平衡力 V左i V右i 支座i处梁截面左 右边剪力 其次 将各支座不平衡力均匀分布在相邻两跨的各1 3跨度范围内 如图 实际上是调整地基反力使其成阶梯形分布 更趋于实际情况 这样各支座上的不平衡力自然也就得到了消除 qi按下式计算 对于边跨支座 qi Ri ai li 3 对于中间支座 qi Ri li 1 3 li 3 式中 qi 支座i处不平衡均布力 li 1 li 支座i左右跨长度 继续用弯矩分配法或弯矩系数法计算出此情况的弯矩和剪力 并求出其支座反力与原支座反力叠加 得到新的支座反力 重复步骤 直至不平衡力在计算容许精度范围内 一般经过一次调整就基本上能满足所需精度要求了 不平衡力控制在不超过20 将逐次计算结果叠加即可得到最终弯矩和剪力 三 弹性地基梁法基床系数法 假定 地基上任一点所受的压力强度与该点的地基沉降成正比 P k s半无限空间法假定 地基为半无限弹性体 将基础看作放在半无限弹性体上的梁 二 减轻不均匀沉降的措施 单纯从地基基础的角度考虑 可采用以下措施 1 采用整体性好的基础2 采用深基础3 采用人工基础 1 建筑措施 1 建筑物体型力求简单 平面形状简单 立面体型变化不宜过大 2 控制建筑物长高比及合理布置纵横墙 3 合理设置沉降缝 平面形状复杂的建筑物的转折部位 建筑物的高度或荷载突变部位 长高比比较大的建筑物适当部位 地基土压缩性显著变化处 建筑结构类型不同处 分期建造房屋的交