六筏形和箱形基础有用梁板式筏板基础PPT课件.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 1 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 本节根据梁板式筏形基础的受力特点 说明梁板式筏形基础的设计要求 技术要点 使用条件及相关经济性指标 应特别注意框架结构的无地下室或一层地下室筏基的抗震设计要求 还应重视框架 核心筒结构 或荷重分布类似的结构 在核心筒四角下梁板式筏形基础的应力集中问题 要点 2 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 一 梁板式筏基的组成 梁板式筏基由地基梁和基础筏板组成 地基梁的布置与上部结构的柱网设置有关 地基梁一般仅沿柱网布置 底板为连续双向板 也可在柱网间增设次梁 把底板划分为较小的矩形板块 图6 2 1 图6 2 1梁板式筏基的肋梁布置 a 双向主肋 b 纵向主肋 横向次肋 c 横向主肋 纵向次肋 d 双向主次肋 3 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 一 梁板式筏基的组成 4 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 梁板式筏基具有 结构刚度大 混凝土用量少 当建筑的使用对地下室的防水要求很高时 可充分利用地基梁之间的 格子 空间采取必要的排水措施等优点 图6 2 2a 但同时存在筏基高度大 受地基梁板布置的影响 基础刚度变化不均匀 受力呈现明显的 跳跃 式 图6 2 2b 在中筒或荷载较大的柱底易形成受力及配筋的突变 梁板钢筋布置复杂 降水及基坑支护费用高 施工难度大等不足 一 梁板式筏基的组成 5 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 图6 2 2梁板式筏基的特点 a 梁格的利用 b 地基反力的突变 一 梁板式筏基的组成 防水要求比较高时 可以做成架空层 用于排水 6 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 由于梁板式筏基在技术经济上的明显不足 因此 近年来该基础的使用正逐步减少 一般仅用于柱网布置规则 荷载均匀的某些特定结构中 一 梁板式筏基的组成 7 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 筏形基础的设计方法也可分为三类 简化计算方法假定基底压力呈直线分布 适用于筏板相对地基刚度较大的情况 当上部结构刚度很大时可用倒梁法或倒楼盖法 当上部结构为柔性结构时可用静定分析法 考虑地基与基础共同工作的方法用地基上的梁板分析方法求解 一般用在地基比较复杂 上部结构刚度较差 或柱荷载及柱间距变化较大时 考虑地基 基础与上部结构三者共同作用的方法 二 梁板式筏基的计算要求 8 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 二 梁板式筏基的计算要求 筏形基础设计应遵循天然地基上浅基础没计原则 设计内容与钢筋混凝土单独基础基本相同 但又有其特点 9 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 二 梁板式筏基的计算要求 1 地基规范 第8 4 5条 箱筏规范 第5 3 2 5 3 3条 梁板式筏基底板除计算正截面受弯承载力外 其厚度尚应满足受冲切承载力 受剪切承载力的要求 10 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 二 梁板式筏基的计算要求 2 地基规范 第8 4 5条 梁板式筏基的底板受冲切承载力按式 6 2 1 计算 底板冲切力设计值 6 2 1 6 2 2 图6 2 3筏基底板冲切示意 11 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 当底板区格为矩形双向板时 底板受冲切所需的厚度 按式 6 2 3 计算 二 梁板式筏基的计算要求 6 2 3 计算板格的短边与长边的长度 相应于荷载基本组合的单位面积上平均净反力设计值 12 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 3 地基规范 第8 4 5条 梁板式筏基的底板受剪承载力按式 6 2 4 计算 二 梁板式筏基的计算要求 6 2 4 6 2 5 底板剪力设计值 即 距梁边缘h0处 作用在图4 2 4中阴影部分面积上的地基土平均净反力设计值 受剪切承载力截面高度影响系数 见表4 2 8 图6 2 4筏基底板剪切计算示意 13 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 4 地基规范 第8 4 10条 有抗震设防要求 当筏形基础的内力按基底反力直线分布进行计算 时 对无地下室且抗震等级为一 二级的框架结构 基础梁除满足抗震构造要求外 计算时尚应将柱根组合的弯矩设计值分别乘以1 5和1 25的增大系数 见图6 2 5 二 梁板式筏基的计算要求 14 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 5 地基规范 第8 4 11条 箱筏规范 第5 3 10条 当梁板式筏基满足表6 1 1的相关要求时 筏基的内力可按基底反力直线分布的连续梁计算 边跨跨中弯矩以及第一内支座的弯矩值宜乘以1 2的系数 图6 2 6 二 梁板式筏基的计算要求 15 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 6 地基规范 第8 4 10条 混凝土高规 第12 2 3条 箱筏规范 第5 3 9条 当梁板式筏基不满足表6 1 1的相关要求时 筏基的内力应按弹性地基梁板法进行分析计算 7 地基规范 第8 4 13条 箱筏规范 第5 3 3条 基础梁顶面的局部受压承载力计算梁板式筏基的基础梁除满足正截面受弯及斜截面受剪承载力外 尚应验算底层柱下基础梁顶面的局部受压承载力 按 混凝土规范 公式 7 8 1 1 计算 8 梁板式筏基计算要求汇总见表6 2 1 二 梁板式筏基的计算要求 16 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 二 梁板式筏基的计算要求 梁板式筏基计算要求汇总表表6 6 1 17 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 三 梁板式筏基的构造要求 1 地基规范 第8 4 5条 箱筏规范 第5 3 2条 梁板式筏基的底板厚度 图6 2 7 1 对12层以上建筑的梁板式筏基 其底板厚度与最大双向板格的短边净跨之比不应小于1 14 且板厚不应小于400mm 2 其他情况下的梁板式筏基 其底板厚度与最大双向板格的短边净跨之比不宜小于1 20 且板厚不应小于300mm 18 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 2 混凝土高规 第12 2 6条 地基规范 第8 4 10条 梁板式筏基的梁高取值应包括底板厚度在内 梁高不宜小于平均柱距的1 6 应综合考虑荷载大小 柱距 地质条件等因素 经计算满足承载力的要求 图6 2 8 3 地基规范 第8 4 11条 箱筏规范 第5 3 10条 按基底反力直线分布计算的梁板式筏基 其底板和基础梁的配筋除满足计算要求外 纵横方向的底部钢筋尚应有1 2 1 3贯通全跨 且其配筋率 指贯通钢筋的配筋率 编者注 不应小于0 15 顶部钢筋按计算配筋全部连通 图6 2 9及图6 2 10 三 梁板式筏基的构造要求 19 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 4 地基规范 第8 4 6条 箱筏规范 第5 3 4条 梁板式筏基的肋梁宽度不宜过大 在满足设计剪力 的条件下 当梁宽小于柱宽时 可将肋梁在柱边加腋以满足构造要求 图6 2 11 三 梁板式筏基的构造要求 20 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 1 柱 墙边缘至基础梁边缘的距离不应小于50mm 2 当交叉基础梁的宽度小于柱截面的边长时 交叉基础梁连接处应设置八字角 柱角与八字角之间的净距不宜小于50mm 3 单向基础梁与柱的连接 可按图6 2 11b采用 4 基础梁与剪力墙的连接时 基础梁边至剪力墙边的距离不宜小于50mm 图6 2 11c 5 墙 柱的纵向钢筋要贯通基础梁而插入筏板中 并且应从梁上皮起满足锚固长度的要求 图6 2 11c 三 梁板式筏基的构造要求 21 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 二 梁板式筏基的计算要求 22 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 四 理解与分析 1 梁板式筏基的底板的正截面受弯承载力按 混凝土规范 的相关要求计算 2 梁板式筏基可仅考虑局部弯曲作用的条件见表6 1 1 3 当无法按简化方法计算时 宜采用弹性地基梁板方法计算 4 关于梁板式筏基的抗震设计1 图6 2 5的柱根组合弯矩放大的条件是 1 无地下室的梁板式筏基 其内力按基底反力直线分布的假定进行计算时 2 抗震等级为一 二级的框架结构的框架柱 3 柱根的组合弯矩设计值 就是按 抗震规范 第6 2 3条或 混凝土高规 第6 2 2条规定调整完毕的设计值 23 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 2 基础设计中一般采用荷载效应的基本组合的柱底内力设计值 而对无地下室的一 二级抗震等级的框架结构 其基础梁设计中 柱底内力设计值除按荷载效应的基本组合值计算外 还需考虑地震作用下经放大后的组合弯矩设计值 3 对于有地下室的筏基 受地下室的影响 筏基所承担的地震作用不大 文献 11 第11 0 2条规定 6度区 7度区地下室层数不少于一层及8度区地下室层数不少于两层时 在地震作用下可不验算基础的水平承载力 4 地基规范 第8 4 10条的抗震设计要求与 地基规范 第8 4 12条对平板式筏基的要求 见本章第三节 不同 四 理解与分析 24 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 5 公式 6 2 4 的意义在于将图6 2 4中阴影面积的全部剪力由梯形底边截面来承担 验算的是底边截面承担的总剪力 6 当满足表6 1 1条件 按基底反力直线分布假定的简化方法进行筏基内力计算时 规范采取了内力放大和加强通长钢筋配置等相应的构造措施 其根本目的在于弥补简化计算方法未考虑整体弯曲的不足 比较可以发现 当采用弹性地基梁板法设计时 规范无相似的要求 四 理解与分析 25 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 1 地基规范 第8 4 10条中对柱根弯矩放大的要求 图6 2 5 是适用于所有梁板式筏基的基础梁 还是仅用于按基底反力直线分布计算的梁板式筏基中的基础梁 规范对此未表述清晰 五 结构设计的相关问题 26 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 五 结构设计的相关问题 2 在框架 核心筒结构中 核心筒面积一般在楼层总面积的20 以下 在此范围内剪力墙集中布置 同时还承担了接近1 2的楼层重量 核心筒下地基反力大大高于外框架柱下的地基反力 常出现筒体角部外侧基础梁受力过于集中的现象 导致基础梁超筋 图6 2 12 27 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 3 图6 2 8中梁高不区分楼层数量 荷载情况等 统一要求h l 6 对于层数不多 荷载不大的特定建筑欠合理 四 理解与分析 28 第二节梁板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 1 地基规范 第8 4 10条中对柱根弯矩放大的要求 可将其用于所有梁板式筏基的基础梁 由于结构计算中上部结构与基础多采取分离式计算 因此基础计算中尤其应注意规范的上述要求 避免遗漏 2 公式 6 2 1 也宜按公式 6 3 4 考虑冲切临界截面周长影响系数 取 1 25 3 一般不宜在框架 核心筒结构 或剪力墙在中部集中布置的框架 剪力墙结构 等上部荷载分布不均匀的结构中采用梁板式筏基 必须采用时应采取内筒角部基础梁加强措施 避免局部应力集中给设计带来困难 六 设计建议 29 第三节平板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 要点 本节说明平板式筏基和梁板式筏基的异同 阐述规范对平板式筏基设计的相关要求 对柱下变厚度板设计提出建议 指出变厚度平板式筏基与独基加防水板基础的不同点 应重视无地下室或单层地下室的平板式筏基的抗震设计要求 平板式筏基对框架 核心筒结构 或荷重分布类似的结构 在核心筒四角下筏形基础的荷载集中现象具有较好的适应性 30 第三节平板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 平板式筏基由大厚板基础组成 常用的基础形式有 等厚筏板基础 局部加厚的筏板基础 变厚度的筏板基础等 图6 3 1 厚筏板基础和桩结合 又可组成桩筏基础 详第七章第九节 图6 3 1平板式筏基 a 等厚筏板基础 b 局部加厚的筏板基础 c 变厚度的筏板基础 31 第三节平板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 适合于复杂柱网结构 具有基础刚度大 受力均匀等特点 在中筒或荷载较大的柱底易通过改变筏板的截面高度和调整配筋来满足设计要求 同时板钢筋布置简单 降水及支护费用相对较低 施工难度小 超厚度板施工的温度控制除外 等优点 但也存在 超厚度板混凝土的施工温度控制要求高 混凝土用量大等不足 由于平板式筏基的良好的受力特点和明显的施工优势 目前在高层和超高层建筑中应用相当普遍 32 第三节平板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 一 计算规定 1 地基规范 第8 4 7条 箱筏规范 第5 3 5条 平板式筏基柱下的板厚受冲切承载力计算 1 平板式筏基的板厚应满足受冲切承载力的要求 计算时应考虑作用在冲切临界面重心上的不平衡弯矩产生的附加剪力 距柱边 处冲切临界面的最大剪应力 应按下列公式计算 6 3 1 6 3 2 6 3 3 33 第三节平板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 1 地基规范 第8 4 7条 箱筏规范 第5 3 5条 平板式筏基柱下的板厚受冲切承载力计算 相应于荷载效应基本组合时的集中力设计值 为柱轴力设计值 相应于荷载效应基本组合的地基土净反力设计值 为筏板冲切破坏锥体的底面面积 对于内柱 筏板冲切临界截面范围内的底面面积 对于边柱和角柱 作用在冲切临界截面重心上的不平衡弯矩设计值 一 计算规定 34 第三节平板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 一 计算规定 1 地基规范 第8 4 7条 箱筏规范 第5 3 5条 平板式筏基柱下的板厚受冲切承载力计算 35 第三节平板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 1 地基规范 第8 4 7条 箱筏规范 第5 3 5条 平板式筏基柱下的板厚受冲切承载力计算 2 当柱荷载较大 等厚板筏板的受冲切承载力不能满足要求时 可采取下列措施提高受冲切承载力 1 可在筏板上面增设柱墩 2 可在筏板下局部增加板厚 3 可采用抗冲切箍筋 一 计算规定 36 第三节平板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 2 地基规范 第8 4 8条 箱筏规范 第5 3 6条 平板式筏基内筒下的板厚受冲切承载力计算 1 平板式筏基内筒下的板厚应满足受冲切承载力的要求 按式 6 3 4 计算 6 3 4 一 计算规定 图6 3 3筏板受内筒冲切的临界截面位置 2 当需要考虑内筒根部弯矩的影响时 距内筒外表面 处冲切临界截面的最大剪应力 按式 6 3 1 计算 且应满足 6 3 1 37 第三节平板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 3 地基规范 第8 4 9条 箱筏规范 第5 3 7条 平板式筏基内筒边缘或柱边缘的受剪承载力验算 平板式筏板除满足受冲切承载力外 尚应验算距内筒边缘或柱边缘 处筏板的受剪承载力 可按式 6 3 5 计算 6 3 5 一 计算规定 38 第三节平板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 4 地基规范 第8 4 9条 当筏板变厚度时 还应验算变厚度处筏板的受剪承载力 图6 3 4 5 平板式筏基底层柱下的局部受压承载力验算 平板式筏基底层柱下的局部受压承载力一般情况下无需验算 但当柱子的混凝土强度等级大大高于筏板的混凝土强度等级时 仍应验算柱底筏板顶面的局部受压承载力 一 计算规定 39 第三节平板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 6 地基规范 第8 4 10条 箱筏规范 第5 3 9条 混凝土高规 第12 2 3条 满足表6 1 1条件的平板式筏基 可仅考虑局部弯曲作用 筏板内力按基底反力直线分布的假定进行计算 7 地基规范 第8 4 12条 箱筏规范 第5 3 11条 按基底反力直线分布计算的平板式筏基 可按柱下板带和跨中板带分别进行内力分析 柱下板带中 柱宽及其两侧各0 5倍板厚且不大于1 4板跨的有效宽度范围内 其钢筋配置量不应小于柱下板带钢筋数量的一半 且应能承受部分不平衡弯矩 图6 3 5 不平衡弯矩通过弯曲来传递的分配系数 按公式 6 3 3 计算 一 计算规定 40 第三节平板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 一 计算规定 41 第三节平板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 二 构造要求 1 地基规范 第8 4 9条 当筏板的厚度大于2000mm时 宜在板厚中间部位设置直径不小于12mm 间距不大于300mm的双向钢筋网 图6 3 6 2 地基规范 第8 4 12条 箱筏规范 第5 3 11条 按基底反力直线分布计算的平板式筏基 应满足下列要求 1 平板式筏基柱下板带和跨中板带的底部钢筋应有1 2 1 3贯通全跨 且其配筋率 指贯通钢筋的配筋率 编者注 不应小于0 15 顶部钢筋应按计算配筋全部连通 图6 3 7 42 第三节平板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 2 对有抗震设防要求的无地下室或单层地下室平板式筏基 计算柱下板带截面受弯承载力时 柱内力应按地震作用不利组合计算 图6 3 8 二 构造要求 43 第三节平板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 三 理解与分析 1 一般情况下 内筒下地基反力值均大于筏板的平均地基反力 有可靠依据时 可按内筒下筏板破坏锥底面积范围内地基土的实际净反力计算 否则 可偏于安全地取地基土平均净反力设计值 2 试验表明 混凝土抗冲切承载力随比值 的增加而降低 由于使用功能的要求内筒往往占有相当大的面积 相应的 值也很大 在 保持不变的情况下 内筒下筏板的受冲切承载力实际是降低了 故需引入内筒冲切临界截面周长影响系数 3 距内筒边缘 处筏板的受剪承载力计算中 按式 6 3 7 计算 6 3 7 44 第三节平板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 5 筏板变厚度处应按较小板厚度 按公式 6 3 5 验算筏板的受剪承载力 见图6 3 4 三 理解与分析 45 第三节平板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 5 筏板变厚度处应按较小板厚度 按公式 6 3 5 验算筏板的受剪承载力 见图6 3 4 6 比较本节和第二节相关规定 可以发现 当基底反力按直线分布假定计算时 无论是梁板式筏基还是平板式筏基 也无论是对基础梁还是对基础底板 或平板 考虑整体弯曲对梁 板 影响的构造措施 其本质是相同的 比较图6 2 9 6 2 10和6 3 7 三 理解与分析 46 第三节平板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 7 关于平板式筏基的抗震设计 1 需要按图6 3 8对柱根内力设计值考虑地震作用不利组合的条件是 1 无地下室或单层地下室的平板式筏基 2 有抗震设防要求 且按基底反力直线分布的假定计算柱下板带的截面受弯承载力时 2 基础设计中一般采用荷载效应基本组合的柱底内力设计值 而对无地下室或单层地下室的平板式基础设计中 柱底内力设计值除按荷载效应的基本组合值计算外 还需考虑地震作用下的组合内力设计值 注意 与梁板式筏板基础不同 此处 地基规范 未明确规定柱根组合弯矩设计值的放大要求 编者建议可按 地基规范 对筏板基础要求设计 即柱根的内力取按 抗震规范 第6 2 3条或 混凝土高规 第6 2 2条规定调整完毕的设计值 三 理解与分析 47 第三节平板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 7 关于平板式筏基的抗震设计 3 对于有地下室的筏基 受地下室的影响 筏基所承担的地震作用不大 文献 11 第11 0 2条规定 6度区 7度区地下室层数不少于一层及8度区地下室层数不少于两层时 在地震作用下可不验算基础的水平承载力 4 地基规范 第8 4 12条的抗震设计要求与其对梁板式筏基的抗震设计要求 见本章第二节 不同 8 对于满足表6 1 1条件 按基底反力直线分布假定的简化方法进行平板式筏基内力计算时 规范采取了加强通长钢筋配置等相应的构造措施 其根本目的在于弥补简化计算方法未考虑整体弯曲的不足 比较可以发现 当采用弹性地基板法设计时 规范无相似的要求 三 理解与分析 48 第三节平板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础 五 设计建议 1 有条件时 可对所有平板式筏基 不仅对地基反力按直线分布假定计算的平板式筏基 均采取 地基规范 第8 4 12条 图6 3 5 措施 2 地基规范 第8 4 12条中 对有抗震设防要求的无地下室或单层地下室平板式筏基的计算要求 应理解为对所有平板式筏基 不仅适用于地基反力按直线分布假定计算的平板式筏基 的要求 3 对厚筏板基础 可结合工程的具体情况采用设置暗梁等做法 实现规范对厚板中部钢筋的设置要求 同时又有利于基础底板的抗剪和钢筋的架立等 图6 3 10 49 第三节平板式筏形基础 第六章筏形和箱形基础