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1、地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第1页第第3章章 柱下条形基础、筏形基础和箱形基础柱下条形基础、筏形基础和箱形基础n本章学习要求：本章学习要求：u理解：理解：u掌握掌握:地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第2页3.1 概述概述n基础形式基础形式u柱下条形基础柱下条形基础u筏形、箱形基础筏形、箱形基础：250mm250mm时，可做成坡时，可做成坡度度i i1:31:3的变厚翼板。的变厚翼板。地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第38页3.3.1柱下

2、条形基础的结构与构造柱下条形基础的结构与构造地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第39页条形基础的端部宜向外伸出，其长度宜条形基础的端部宜向外伸出，其长度宜为第一跨距的为第一跨距的0.250.25倍倍地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第40页3.3.1柱下条形基础的结构与构造柱下条形基础的结构与构造v现浇柱与条形基础梁的交接处现浇柱与条形基础梁的交接处，其平面尺寸不，其平面尺寸不应小于下图要求。应小于下图要求。地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第4

3、1页3.3.1柱下条形基础的结构与构造柱下条形基础的结构与构造n条形基础梁顶部和底部的纵向受力钢筋除满足条形基础梁顶部和底部的纵向受力钢筋除满足计算要求外，顶部钢筋按计算配筋全部贯通，计算要求外，顶部钢筋按计算配筋全部贯通，底部通长钢筋不应少于底部受力钢筋截面总面底部通长钢筋不应少于底部受力钢筋截面总面积的积的1/31/3地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第42页3.3.1柱下条形基础的结构与构造柱下条形基础的结构与构造n柱下条形基础的混凝土强度等级不应低于柱下条形基础的混凝土强度等级不应低于c20c20。n在软弱土地区的基础梁底面应设置厚度不

4、小于在软弱土地区的基础梁底面应设置厚度不小于100mm100mm的砂石垫层；若用素混凝土垫层，则一般的砂石垫层；若用素混凝土垫层，则一般强度等级为强度等级为c7.5c7.5，厚度不小于，厚度不小于75mm75mm。n当基础梁的混凝土强度等级小于柱混凝土强度当基础梁的混凝土强度等级小于柱混凝土强度等级时，尚应验算柱下基础梁顶面的局部受压等级时，尚应验算柱下基础梁顶面的局部受压荷载。荷载。地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第43页3.3.2柱下条形基础的设计计算柱下条形基础的设计计算u主要设计内容主要设计内容v确定基础底面尺寸：确定基础底面尺寸：按

5、照构造确定长度；按照构造确定长度；按地基承载力确定宽度；按地基承载力确定宽度；v翼板计算：翼板厚和配筋；翼板计算：翼板厚和配筋；按按抗剪抗剪确定翼板厚度；确定翼板厚度；按按抗弯抗弯计算横向配筋。计算横向配筋。v基础梁纵向内力分析；基础梁纵向内力分析；v构造设计。构造设计。翼板翼板肋梁肋梁地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第44页3.3.2 柱下条形基础内力计算方法柱下条形基础内力计算方法u1.倒梁法倒梁法u2. 文克尔地基上梁的计算文克尔地基上梁的计算u3.弹性半空间地基上梁的简化计算弹性半空间地基上梁的简化计算链杆法链杆法地基与基础工程地基与

6、基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第45页3.3.2.1倒梁法倒梁法u不考虑地基、基础及上部结构共同作用不考虑地基、基础及上部结构共同作用v假定：假定：上部结构刚性，上部结构刚性，柱脚无差异沉降柱脚无差异沉降；基础近乎刚性基础近乎刚性( (无整体弯曲无整体弯曲) )基底反力初始假定为基底反力初始假定为线性分布（线性分布（注注: :后续局后续局部调整部调整）v计算模型：计算模型：柱脚固定铰支座；柱脚固定铰支座；倒置多跨连续梁；倒置多跨连续梁；地基净反力地基净反力线性分布。线性分布。地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第

7、46页3.3.2.1倒梁法倒梁法v计算步骤计算步骤参见教材参见教材p106,图图3-18拟定基础尺寸，计算拟定基础尺寸，计算上部结构荷载上部结构荷载；计算计算地基净反力地基净反力（先按线性假设先按线性假设）；）；柱端柱端处理为处理为不动铰支座不动铰支座，绘，绘多跨连续梁多跨连续梁简图；简图；按连续梁按连续梁计算计算：弯矩、剪力、支座反力：弯矩、剪力、支座反力；消除消除支座不平衡力支座不平衡力（基底反力调整）；（基底反力调整）；叠加计算，直至得：叠加计算，直至得：梁的最终内力、基梁的最终内力、基底反力底反力. .地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程

8、第47页3.3.2.1倒梁法倒梁法v倒梁法的计算技能（结构力学方法）倒梁法的计算技能（结构力学方法）参考教材参考教材p106-108，及例题，及例题3-1！地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第48页3.3.2.1倒梁法倒梁法v倒梁法的适用条件：倒梁法的适用条件：上部结构刚性较好，荷载分布均匀；各柱之上部结构刚性较好，荷载分布均匀；各柱之间没有差异沉降。地基分布均匀。基础梁刚间没有差异沉降。地基分布均匀。基础梁刚度足够大度足够大(梁高梁高柱距的柱距的1/6)时。时。地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工

9、程第49页3.3.2.2文克尔地基上梁的计算文克尔地基上梁的计算u考虑地基基础相互作用考虑地基基础相互作用v原理原理：qbpdxdvqdxbpdxdvvv0)(q梁顶线荷载；梁顶线荷载；kn/m ;p基底面荷载；基底面荷载；kn/m；b基础梁的底面宽度基础梁的底面宽度地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第50页22224422)()(dxmddxdvdxmddxdeimdxdei而3.3.2.2文克尔地基上梁的计算文克尔地基上梁的计算qbpdxdvbpqdxdeiqbpdxdei)()(4444即：）（地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地

10、基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第51页pksk bkqdxdei)(443.3.2.2文克尔地基上梁的计算文克尔地基上梁的计算00)(4444eibkdxdbkdxdei044eibkdxd地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第52页3.3 柱下条形基础柱下条形基础m m-1-1; ;m mxx1234e (c cos xc sin x)+e(c cos xc sin x) 04,44444dxdeibk则令地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第53页基于边界、荷载条件，求解微分方程；基于

11、边界、荷载条件，求解微分方程；导出：挠度、转角、弯矩、剪力等的计算式。导出：挠度、转角、弯矩、剪力等的计算式。3.3.2.2文克尔地基上梁的计算文克尔地基上梁的计算地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第54页3.3.2.2文克尔地基上梁的计算文克尔地基上梁的计算vwinkler弹性地基上的无限长梁弹性地基上的无限长梁受竖向集中力作用受竖向集中力作用边界条件：边界条件：x时时,0 x=0时时,d/dx=0 x=0时时,v+=-p0/2。xx1234e (c cos x c sin x)+e(c cos x c sin x) 地基与基础工程地基与基础

12、工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第55页3.3.2.2文克尔地基上梁的计算文克尔地基上梁的计算梁上不同位置的挠度：梁上不同位置的挠度：.200187.0,2;2043.0 ,;22 , 0,0000kpwxkpwxkpkbpwxkbk则引入集中基床系数地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第56页3.3.2.2文克尔地基上梁的计算文克尔地基上梁的计算梁的划分梁的划分注意：根据荷载作用点到梁段距离划分注意：根据荷载作用点到梁段距离划分无限长梁无限长梁：荷载作用点距梁的两端均大于：荷载作用点距梁的两端均大于/；半无限长梁半无

13、限长梁：荷载作用点距梁一端小于：荷载作用点距梁一端小于/，距另一，距另一端大于端大于/ ；地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第57页有限长梁有限长梁：荷载作用点距梁两端都小于：荷载作用点距梁两端都小于/，梁的长，梁的长度大于度大于/(4) ；短梁（或称刚性梁）短梁（或称刚性梁）：梁的长度小于：梁的长度小于/(4) 。注注 意意：刚性梁（亦称短梁）按一般独立基础，假刚性梁（亦称短梁）按一般独立基础，假定基底反力为直线分布，基础的内力按倒梁法或静定基底反力为直线分布，基础的内力按倒梁法或静定分析法计算定分析法计算。3.3.2.2文克尔地基上梁的计算

14、文克尔地基上梁的计算地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第58页挠度挠度转角转角弯矩弯矩m m剪力剪力v v3.3.2.2文克尔地基上梁的计算文克尔地基上梁的计算集中力（偶）作用下的无限长梁的内力：集中力（偶）作用下的无限长梁的内力：地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第59页关键在于有限长梁的求解关键在于有限长梁的求解vwinkler弹性地基上的有限长梁弹性地基上的有限长梁(p117)地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第60页有限长梁的求解过程有限

15、长梁的求解过程 基本步骤基本步骤:梁梁i视为无限长视为无限长(梁梁ii),求解荷载求解荷载f作用下作用下a、b点内力点内力(ma,va,mb,vb)；无限长梁的无限长梁的a、b点施加外载点施加外载(fa,ma,fb,mb) ，求该，求该荷载其在荷载其在a、b点诱发的内力点诱发的内力 ；当当fa,ma,fb,mb在在a、b点诱发的内力满足下式时点诱发的内力满足下式时 , 实质实质是使受是使受f作用的作用的“无限长梁无限长梁”变成了变成了“有限长有限长梁梁” ：在在f与与fa,ma,fb,mb共同作用下，求共同作用下，求无限长梁无限长梁iii上上ab段内力及变形段内力及变形，即为，即为有限长梁有限

16、长梁i受受f作用的解作用的解。bbaavmvm,bbbbaaaavvmmvvmm;地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第61页winkler弹性地基梁的内力计算步骤：弹性地基梁的内力计算步骤：确定地基的确定地基的抗力系数抗力系数；计算梁的计算梁的值值；根据荷载作用点到梁端的距离根据荷载作用点到梁端的距离,判断判断梁的性质梁的性质（无限长？半无限长？有限长？（无限长？半无限长？有限长？) ；计算该荷载作用下计算该荷载作用下, 基础梁的挠度、弯距、剪基础梁的挠度、弯距、剪力、力、基底反力（和挠度有关）。基底反力（和挠度有关）。vwinkler弹性地基

17、梁内力的计算技能弹性地基梁内力的计算技能 参考教材参考教材p118，例，例3-2！44eibk地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第62页3.3.2.3 链杆法链杆法p119自学自学v原理原理：连续支撑连续支撑的地基梁的地基梁 有限个链杆支撑有限个链杆支撑的梁；的梁；无限个支点无限个支点的超静定的超静定 有限个支点有限个支点的超静定；的超静定；链杆传递竖向力，保证地基、基础位移连续；链杆传递竖向力，保证地基、基础位移连续；按结构力学法求解。按结构力学法求解。v链杆法的计算技能（结构力学方法）链杆法的计算技能（结构力学方法）v 参考教材参考教材p1

18、23，例，例3-3！地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第63页3.3.3柱下十字交叉基础柱下十字交叉基础u荷载传递特点荷载传递特点：上部结构荷载通过柱网作用在条形：上部结构荷载通过柱网作用在条形基础的交叉点上，进而传递给两个方向的条基。基础的交叉点上，进而传递给两个方向的条基。u计算原理计算原理：v先分配交叉点荷载先分配交叉点荷载：仅需分配竖向力仅需分配竖向力f；弯矩不分配弯矩不分配，作用于相应方向的梁上，不考，作用于相应方向的梁上，不考虑正交方向梁的扭转。虑正交方向梁的扭转。v再计算单向地基梁的内力再计算单向地基梁的内力(3.2)。地基与基础

19、工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第64页3.3.3柱下十字交叉基础柱下十字交叉基础u交叉点荷载的分配交叉点荷载的分配，满足以下条件：，满足以下条件：v静力平衡：静力平衡：v变形协调变形协调：v如考虑节点荷载对其它节点的影响如考虑节点荷载对其它节点的影响,计算极复杂！计算极复杂！iyixifffiyixww地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第65页3.3.3柱下十字交叉基础柱下十字交叉基础u交叉点荷载分配的简化算法交叉点荷载分配的简化算法：v思路：视为思路：视为“winkler地基梁地基梁”，忽略节点荷载

20、对其，忽略节点荷载对其它节点挠度的影响。它节点挠度的影响。v具体方法：具体方法：节点分为节点分为“l、 t、 十十”字型三种节点；字型三种节点；假定将节点荷载分为：假定将节点荷载分为：利用无限长、半无限长梁的已有解，分别计算荷利用无限长、半无限长梁的已有解，分别计算荷载作用下，诱发的交叉点挠度：载作用下，诱发的交叉点挠度：由由 ，求分配后的力。，求分配后的力。注意：注意：纵横梁相交部分的基底面积被重复计算，纵横梁相交部分的基底面积被重复计算，将影响计算结果，需做调整将影响计算结果，需做调整！(教材教材p132)yiixfffiyixwwiyiyixixwfwf;地基与基础工程地基与基础工程地基

21、与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第66页3.3.3柱下十字交叉基础柱下十字交叉基础v交叉面积计算简图交叉面积计算简图地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第67页3.3.3柱下十字交叉基础柱下十字交叉基础u基底面积重复计算之修正基底面积重复计算之修正：v基底计算面积基底计算面积大于实际大于实际，导致，导致基底反力基底反力小于小于实际实际！v处理方法：处理方法：面积重复时基底平均压力：面积重复时基底平均压力：实际基底平均压力：实际基底平均压力：需补偿的基底压力差值：需补偿的基底压力差值：补偿方式：补偿方式：增加节点竖向荷载增加节点

22、竖向荷载：niiniiaafp11/pafpnii/1aappppnii/1iiiyiyiiixixapfffapfffiyiyiyixixixffffff地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第68页规范要求的计算方法和验算内容规范要求的计算方法和验算内容地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第69页3.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与箱形基础n3.4.1类型与特点类型与特点u筏形基础筏形基础：置于地基上，具有一定厚度的，整体：置于地基上，具有一定厚度的，整体连续的钢筋混凝土基础板，简称筏基。连续的钢

23、筋混凝土基础板，简称筏基。v桩桩筏基础：筏基桩基；筏基础：筏基桩基；u箱形基础箱形基础：置于地基上，由顶板、底板、外墙、：置于地基上，由顶板、底板、外墙、内隔墙构成的单层或多层钢筋混凝土箱形结构，内隔墙构成的单层或多层钢筋混凝土箱形结构，作为建筑物的基础，简称箱基。作为建筑物的基础，简称箱基。v箱桩基础：箱基桩基。箱桩基础：箱基桩基。地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第70页3.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与箱形基础地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第71页3.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与

24、箱形基础地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第72页3.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与箱形基础u筏基与箱基的特点：筏基与箱基的特点：v基础基础面积大面积大；v基础基础埋深大埋深大；v刚度大刚度大，整体性好；，整体性好；v便于和地下室结合，利用地下空间；便于和地下室结合，利用地下空间；v可与桩基联合使用，用于软土地基上高层建筑；可与桩基联合使用，用于软土地基上高层建筑；v基坑开挖基降水问题是关键；基坑开挖基降水问题是关键；v造价高，技术难度大。造价高，技术难度大。地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程

25、第73页3.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与箱形基础n3.4.2地基验算地基验算u1.持力层承载力验算持力层承载力验算v荷载组合：荷载组合：正常使用极限状态下的标准组合正常使用极限状态下的标准组合v验算公式验算公式：同一般浅基础；：同一般浅基础；akkkfagfp方向的偏心矩。分别是竖向荷载在两个与向的边长；分别是基础底面两个方与；且注：上式用于yxyxyyxxaykyxkxkkkkeelllelefwmwmagfp6/6/2 . 1minmax地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第74页3.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与箱形基础v尽量使基础形

26、心与建筑物荷载重心相重合；尽量使基础形心与建筑物荷载重心相重合；v如不能重合，荷载偏心矩应满足以下要求如不能重合，荷载偏心矩应满足以下要求：1）按荷载效应准永久组合：）按荷载效应准永久组合：2）考虑地震作用，对高宽比大于）考虑地震作用，对高宽比大于4的建筑：的建筑：3）其它建筑，允许基底出现小范围零应力）其它建筑，允许基底出现小范围零应力区，一般不超过基底面积的区，一般不超过基底面积的15%25%。参见参见“高层建筑箱形与筏形基础技术规范高层建筑箱形与筏形基础技术规范”u2.软弱下卧层承载力验算软弱下卧层承载力验算awe1.0)0(61minpawe即azczzfpp地基与基础工程地基与基础工

27、程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第75页3.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与箱形基础u3.地基变形验算地基变形验算当基底压力当基底压力原存自重应力时：原存自重应力时：基底附加压力基底附加压力（基底压力超过原存自重应（基底压力超过原存自重应力的部分）诱发土体产生力的部分）诱发土体产生压缩模量压缩模量地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第76页3.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与箱形基础.111101110平均附加应力系数层土体底面范围内、基底到第、层土体底面的距离；、基底到第、层土的压缩模量；第层土的再压缩模量；第；基底附

28、加压力标准值应力标准值；基础底面处土体自重沉降计算经验系数；计算经验系数；考虑回弹影响的沉降iiiizzieieppzzepepsiiiisisicsiiiinisissic地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第77页3.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与箱形基础.1001arctan建筑高度基础宽度（横向）、量；基础横向两端的沉降、hbsshbbssbaba下限度值。低烈度，土质较好时取弱取上限；度及以上烈度，土质软820011501hb地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第78页3.4 筏形基础与

29、箱形基础筏形基础与箱形基础n3.4.3筏形基础的布置、结构与构造筏形基础的布置、结构与构造u1.筏基埋深筏基埋深v满足一般浅基础的埋深要求；满足一般浅基础的埋深要求；v满足持力层、下卧层承载力要求；满足持力层、下卧层承载力要求；v满足满足地下室高度与结构地下室高度与结构要求；要求；v满足满足相邻建筑、地下管线与设施的安全要求相邻建筑、地下管线与设施的安全要求；v满足高层建筑及地基的满足高层建筑及地基的稳定性要求稳定性要求( h/15)。地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第79页3.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与箱形基础u2.筏基平面形状与面积

30、筏基平面形状与面积v平面形状平面形状:主要取决于主要取决于建筑平面建筑平面；形心与建筑形心与建筑重心尽量重合重心尽量重合；尽量对称、规整，便于设计。尽量对称、规整，便于设计。v基底面积：基底面积：满足承载力验算要求；满足承载力验算要求；基础形心建筑重心关系。基础形心建筑重心关系。地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第80页3.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与箱形基础u3.筏基厚度筏基厚度 1/20， 300；抗冲切抗冲切抗弯抗弯抗剪抗剪地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第81页3.4 筏形基础与箱

31、形基础筏形基础与箱形基础参见下页图参见下页图。计算高度筏板的有效高度周长平均值。冲切破坏椎体上下边力。斜截面上的冲切抵抗冲切荷载；)(7 . 0)2)(2( 000201huhufvphlhlpafvfvfmmthpenneclll地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第82页3.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与箱形基础地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第83页3.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与箱形基础u4.筏基与结构的连接筏基与结构的连接v与上部结构的连接：与上部结构的连接：满足：抗冲切、抗剪切

32、要求；满足：抗冲切、抗剪切要求；v与地下室外墙的连接：与地下室外墙的连接：外部水土压力的承载力要求；外部水土压力的承载力要求；变形、抗裂、防渗要求。变形、抗裂、防渗要求。v与地基土体的连接：与地基土体的连接：通常铺设约通常铺设约100mm的的地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第84页3.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与箱形基础地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第85页3.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与箱形基础u5.筏基配筋筏基配筋参考参考“高层建筑箱形与筏形基础高层建筑箱形与筏形基础技术规范技

33、术规范(jgj 6-99)”自学！自学！筏板条带的内力筏板条带的内力地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第86页3.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与箱形基础n3.4.4筏形基础的基底反力和基础内力计算筏形基础的基底反力和基础内力计算u3.4.4.1 基底反力基底反力v计算方法选择：计算方法选择：柱距柱距相同、相同、相邻柱荷载相邻柱荷载差异不超过差异不超过20，地地基土质基土质均匀且压缩性大，建筑结构及基础均匀且压缩性大，建筑结构及基础总总体刚度体刚度足够大时，可不考虑基础地基的共同足够大时，可不考虑基础地基的共同作用，作用，基底压力按线性分布计算

34、基底压力按线性分布计算(采用条带采用条带法或倒楼盖法法或倒楼盖法)；如不满足上述条件，需考虑基础与地基的相如不满足上述条件，需考虑基础与地基的相互作用，互作用，按弹性地基上的梁板计算按弹性地基上的梁板计算。地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第87页3.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与箱形基础v3.4.4.1.1 按线性分布计算方法按线性分布计算方法条带法条带法(静定分析法静定分析法)假定假定:筏板刚性筏板刚性,基底始终保持平面基底始终保持平面;基底基底净反力净反力算式算式:计算要点计算要点(见见p141)(i) 内力计算时内力计算时,f、m采用

35、采用承载能力极限状态下承载能力极限状态下荷荷载效应的基本组合载效应的基本组合（和承载力验算不同！（和承载力验算不同！）(ii)采用采用基底净反力基底净反力计算，基础及土重不计入计算，基础及土重不计入;(iii)纵或横条带荷载，均采用全部柱荷载；纵或横条带荷载，均采用全部柱荷载；(iv)板条按板条按静定结构静定结构分析分析(柱荷载、地基反力柱荷载、地基反力)。yyxxwmwmafyxp),(地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第88页3.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与箱形基础地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地

36、基与基础工程第89页3.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与箱形基础倒楼盖法倒楼盖法（超静定分析）超静定分析）原理原理：筏基视为：筏基视为以顶部柱或墙底端为支座以顶部柱或墙底端为支座的的多多跨连续板跨连续板（单向或双向板），（单向或双向板），基底压力为外荷基底压力为外荷载载，按，按超静定结构超静定结构进行力学分析。进行力学分析。计算步骤：计算步骤：(i) 计算基底计算基底净反力净反力；(ii) 计算计算板的内力板的内力；(iii)计算计算梁的荷载梁的荷载（板荷载的分区分配）（板荷载的分区分配）;(iv)计算计算梁的内力梁的内力（倒梁法倒梁法）。）。(v) 梁、板的梁、板的配筋配筋设计。设计。地基与

37、基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第90页3.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与箱形基础注意注意:边界支撑！边界支撑！地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第91页3.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与箱形基础v3.4.4.1.1 考虑基础地基共同作用的计算法考虑基础地基共同作用的计算法计算步骤：计算步骤：(i) 选择地基的力学模型；选择地基的力学模型；(ii)按弹性地基上的梁板计算基底反力按弹性地基上的梁板计算基底反力 (非线性分布非线性分布) ；详细的简化计算方法介绍见教材详细的简化计算方法介绍见教材p1

38、42-143!(iii)按结构力学方法，计算筏板内力按结构力学方法，计算筏板内力;(vi)筏板配筋设计筏板配筋设计.地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第92页3.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与箱形基础地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第93页3.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与箱形基础n3.4.5箱形基础的布置、结构与构造箱形基础的布置、结构与构造u1.基础高度基础高度：箱基底板底面顶板顶面距离：箱基底板底面顶板顶面距离v一般为一般为建筑高度的建筑高度的1/81/12;v不宜小于基础长度不宜小

39、于基础长度(不含外挑部分不含外挑部分)的的1/20，且不小于且不小于3m（净高不宜小于（净高不宜小于2.2m）；）；v满足满足地下空间使用地下空间使用的需要。的需要。u2.基础埋深基础埋深v地震设防区，地震设防区，不小于建筑高度的不小于建筑高度的1/15。地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第94页3.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与箱形基础u3.基础平面布置与面积基础平面布置与面积v平面形状平面形状简单、对称，便于计算；简单、对称，便于计算；v形心形心与建筑重心尽量重合；与建筑重心尽量重合；v底面积底面积满足持力层、软弱下卧层承载力要求。满足持

40、力层、软弱下卧层承载力要求。u4.箱基顶、底板设计箱基顶、底板设计v满足整体、局部满足整体、局部抗弯刚度抗弯刚度要求；要求；v做正截面抗弯、斜截面抗剪、抗冲切做正截面抗弯、斜截面抗剪、抗冲切验算验算；v底板底板需具有较大刚度及良好的防水性能。需具有较大刚度及良好的防水性能。u5.其余构造要求其余构造要求：参看规范自学！：参看规范自学！地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第95页3.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与箱形基础n3.4.6箱形基础的基底反力计算箱形基础的基底反力计算u基底反力分布特点基底反力分布特点v箱基刚度大，挠度小；箱基刚度大，挠度

41、小；基底反力分布介于文克尔基底反力分布介于文克尔地基模型、弹性半无限空间地基模型之间地基模型、弹性半无限空间地基模型之间（多属（多属马鞍形分布）；马鞍形分布）；u基底反力计算方法基底反力计算方法v高层建筑箱型与筏形基础技术规范高层建筑箱型与筏形基础技术规范中箱基底中箱基底面反力分布图表；面反力分布图表；v首先计算首先计算平均基底反力平均基底反力；v查表得到箱基底面不同区域的查表得到箱基底面不同区域的基底反力系数基底反力系数；v该区域该区域基底反力平均基底反力基底反力平均基底反力基底反力系数基底反力系数地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第96页3

42、.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与箱形基础地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第97页3.4 筏形基础与箱形基础筏形基础与箱形基础n3.4.6箱形基础的基础内力计算箱形基础的基础内力计算u刚性地基或刚性上部结构：刚性地基或刚性上部结构：v基础基础基本无整体弯曲基本无整体弯曲；v顶、底板设计顶、底板设计仅考虑局部弯曲仅考虑局部弯曲；v顶板外载顶板外载上部结构传递的上部结构传递的实际荷载实际荷载；v底板外载底板外载基底净反力基底净反力(简化为简化为均匀分布均匀分布)。u一般地基上一般地基上12层以下框架体系或基础刚度较差时：层以下框架体系或基础刚度较

43、差时：v基础基础既有局部弯曲亦有整体弯曲既有局部弯曲亦有整体弯曲；v基础内力计算、配筋设计时需予以考虑。基础内力计算、配筋设计时需予以考虑。地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第98页课后作业课后作业n通过网络通过网络( (如如cnkicnki），检索、阅读以下方面的），检索、阅读以下方面的论文各论文各1212篇，加深对本章内容的理解：篇，加深对本章内容的理解：u柱下条形基础内力计算方法比较分析以及柱下条形基础内力计算方法比较分析以及工程设计实例；工程设计实例；u筏形基础工程设计实例；筏形基础工程设计实例；u箱形基础工程设计实例。箱形基础工程设计

44、实例。地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第99页本章回顾本章回顾n主要内容：主要内容：u地基基础上部结构相互作用的概念；地基基础上部结构相互作用的概念；u地基的三类模型、基础分析的三类方法；地基的三类模型、基础分析的三类方法；u柱下条形基础的内力计算方法；柱下条形基础的内力计算方法；u筏形与箱形基础地基承载力、变形验算；筏形与箱形基础地基承载力、变形验算；u筏形与箱形基础的基底反力、基础内力计筏形与箱形基础的基底反力、基础内力计算方法。算方法。地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第100页本章回顾

45、本章回顾n重点掌握：重点掌握：u地基基础上部结构相互作用概念对基地基基础上部结构相互作用概念对基础工程设计的意义：础工程设计的意义：v何时需何时需/ /不需考虑相互作用？不需考虑相互作用？v如不考虑相互作用，对基底反力、基础如不考虑相互作用，对基底反力、基础内力分析有何影响？内力分析有何影响？v如何考虑相互作用进行基础工程设计？如何考虑相互作用进行基础工程设计？地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第101页本章回顾本章回顾u柱下条形基础的内力计算方法：柱下条形基础的内力计算方法：v不考虑相互作用分析法不考虑相互作用分析法静定分析法静定分析法基底反

46、力线性，静定基底反力线性，静定倒梁法倒梁法基底反力线性，超静定基底反力线性，超静定v部分相互作用部分相互作用( (地基基础地基基础) )分析法分析法文克尔地基梁法文克尔地基梁法文克尔地基文克尔地基, ,超静定超静定链杆法链杆法弹性半无限空间地基弹性半无限空间地基, ,超静定超静定v重点掌握：上述方法的异同、基本假设、适重点掌握：上述方法的异同、基本假设、适用条件、基本分析步骤用条件、基本分析步骤. .地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第102页本章回顾本章回顾u柱下十字交叉基础的内力计算：柱下十字交叉基础的内力计算：v节点荷载的分配原则；节点荷

47、载的分配原则；v节点荷载分配之计算、修正方法。节点荷载分配之计算、修正方法。u筏基与箱基地基沉降验算方法筏基与箱基地基沉降验算方法v与一般浅基础验算的不同之处。与一般浅基础验算的不同之处。地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第103页第第3章章 柱下条形基础、筏形基础和箱形基础柱下条形基础、筏形基础和箱形基础n本章学习要求：本章学习要求：u理解：理解：u掌握掌握:地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第104页3.3 柱下条形基础柱下条形基础n3.3.1柱下条形基础的结构与构造柱下条形基础的结构与构造

48、n3.3.2 柱下条形基础内力计算柱下条形基础内力计算u1.倒梁法倒梁法u2. 文克尔地基上梁的计算文克尔地基上梁的计算u3.弹性半空间地基上梁的简化计算弹性半空间地基上梁的简化计算链杆法链杆法n3.3.3 柱下十字交叉基础柱下十字交叉基础地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第105页3.3.2.1倒梁法倒梁法结构力学法结构力学法v倒梁法的适用条件：倒梁法的适用条件：上部结构刚性较好，荷载分布均匀；各柱之上部结构刚性较好，荷载分布均匀；各柱之间没有差异沉降。间没有差异沉降。地基分布均匀。基础梁刚度足够大地基分布均匀。基础梁刚度足够大(梁高梁高柱柱

49、距的距的1/6)时。时。地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第106页3.3.2.2文克尔地基上梁的计算文克尔地基上梁的计算u考虑地基基础相互作用考虑地基基础相互作用v原理原理：qbpdxdvqdxbpdxdvvv0)(q梁顶线荷载；梁顶线荷载；kn/m ;p基底面荷载；基底面荷载；kn/m；b基础梁的底面宽度基础梁的底面宽度地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第107页22224422)()(dxmddxdvdxmddxdeimdxdei而3.3.2.2文克尔地基上梁的计算文克尔地基上梁的计算qb

50、pdxdvbpqdxdeiqbpdxdei)()(4444即：）（地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第108页pksk bkqdxdei)(443.3.2.2文克尔地基上梁的计算文克尔地基上梁的计算00)(4444eibkdxdbkdxdei044eibkdxd地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第109页3.3 柱下条形基础柱下条形基础m m-1-1; ;m mxx1234e (c cos xc sin x)+e(c cos xc sin x) 04,44444dxdeibk则令地基与基础工程地

51、基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第110页基于边界、荷载条件，求解微分方程；基于边界、荷载条件，求解微分方程；导出：挠度、转角、弯矩、剪力等的计算式。导出：挠度、转角、弯矩、剪力等的计算式。3.3.2.2文克尔地基上梁的计算文克尔地基上梁的计算地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第111页3.3.2.2文克尔地基上梁的计算文克尔地基上梁的计算vwinkler弹性地基上的无限长梁弹性地基上的无限长梁受竖向集中力作用受竖向集中力作用将边界条件：将边界条件：x时时,0 x=0时时,d/dx=0 x=0时时,v+=-p

52、0/2。u代入通解代入通解u可得无限长梁挠度可得无限长梁挠度、转角转角、弯矩、弯矩m和剪力和剪力vxx1234e (c cos xc sin x)+e(c cos xc sin x) 地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第112页3.3.2.2文克尔地基上梁的计算文克尔地基上梁的计算梁上不同位置的挠度：梁上不同位置的挠度：.200187.0,2;2043.0 ,;22 , 0,0000kpwxkpwxkpkbpwxkbk则引入集中基床系数地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第113页3.3.2.2文

53、克尔地基上梁的计算文克尔地基上梁的计算梁的划分梁的划分注意：根据荷载作用点到梁段距离划分注意：根据荷载作用点到梁段距离划分无限长梁无限长梁：荷载作用点距梁的两端均大于：荷载作用点距梁的两端均大于/；半无限长梁半无限长梁：荷载作用点距梁一端小于：荷载作用点距梁一端小于/，距另一，距另一端大于端大于/ ；地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第114页有限长梁有限长梁：荷载作用点距梁两端都小于：荷载作用点距梁两端都小于/，梁的长，梁的长度大于度大于/(4) ；短梁（或称刚性梁）短梁（或称刚性梁）：梁的长度小于：梁的长度小于/(4) 。注注 意意：刚性梁

54、（亦称短梁）按一般独立基础，假刚性梁（亦称短梁）按一般独立基础，假定基底反力为直线分布，基础的内力按倒梁法或静定基底反力为直线分布，基础的内力按倒梁法或静定分析法计算定分析法计算。3.3.2.2文克尔地基上梁的计算文克尔地基上梁的计算地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第115页挠度挠度转角转角弯矩弯矩m m剪力剪力v v3.3.2.2文克尔地基上梁的计算文克尔地基上梁的计算集中力（偶）作用下的无限长梁的内力：集中力（偶）作用下的无限长梁的内力：地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第116页关键在于

55、有限长梁的求解关键在于有限长梁的求解vwinkler弹性地基上的有限长梁弹性地基上的有限长梁(p117)地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第117页有限长梁的求解过程有限长梁的求解过程基本步骤基本步骤(p117):梁梁i视为无限长视为无限长(梁梁ii),求解荷载求解荷载f作用下作用下a、b点内力点内力(ma,va,mb,vb)；无限长梁的无限长梁的a、b点施加外载点施加外载(fa,ma,fb,mb) ，求该荷，求该荷载其在载其在a、b点诱发的内力点诱发的内力 ；当当fa,ma,fb,mb在在a、b点诱发的内力满足下式时点诱发的内力满足下式时 ,

56、 实质实质是使受是使受f作用的作用的“无限长梁无限长梁”变成了变成了“有限长梁有限长梁” ：在在f与与fa,ma,fb,mb共同作用下，求共同作用下，求无限长梁无限长梁iii上上ab段内力及变形段内力及变形，即为，即为有限长梁有限长梁i受受f作用的解作用的解。bbaavmvm,bbbbaaaavvmmvvmm;地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第118页winkler弹性地基梁的内力计算步骤：弹性地基梁的内力计算步骤：确定地基的确定地基的抗力系数抗力系数k；计算梁的计算梁的值值；根据荷载作用点到梁端的距离根据荷载作用点到梁端的距离,判断判断梁的

57、性质梁的性质（无限长？半无限长？有限长？（无限长？半无限长？有限长？) ；计算该荷载作用下计算该荷载作用下, 基础梁的挠度、弯距、剪基础梁的挠度、弯距、剪力、力、基底反力（和挠度有关）。基底反力（和挠度有关）。vwinkler弹性地基梁内力的计算技能弹性地基梁内力的计算技能 参考教材参考教材p118，例，例3-2！44eibk地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第119页3.3.2.3 链杆法链杆法p119自学自学v原理原理：连续支撑连续支撑的地基梁的地基梁 有限个链杆支撑有限个链杆支撑的梁；的梁；无限个支点无限个支点的超静定的超静定 有限个支点

58、有限个支点的超静定；的超静定；链杆传递竖向力，保证地基、基础位移连续；链杆传递竖向力，保证地基、基础位移连续；按结构力学法求解。按结构力学法求解。v链杆法的计算技能（结构力学方法）链杆法的计算技能（结构力学方法）v 参考教材参考教材p123，例，例3-3！地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第120页3.3.3柱下十字交叉基础柱下十字交叉基础u荷载传递特点荷载传递特点：v上部结构上部结构荷载荷载通过通过柱柱网网作用在条形基础的作用在条形基础的交叉点交叉点上，进而传递上，进而传递给给两个方向的条基两个方向的条基。u计算原理计算原理：v先分配交叉点荷

59、载先分配交叉点荷载：仅需分配竖向力仅需分配竖向力f；弯矩不分配弯矩不分配，作用于相应方向的梁上，不考虑正，作用于相应方向的梁上，不考虑正交方向梁的扭转。交方向梁的扭转。v再计算单向地基梁的内力再计算单向地基梁的内力(3.2)。地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第121页3.3.3柱下十字交叉基础柱下十字交叉基础u交叉点荷载的分配交叉点荷载的分配，满足以下条件：，满足以下条件：v静力平衡：静力平衡：v变形协调变形协调：v如考虑节点荷载对其它节点的影响如考虑节点荷载对其它节点的影响,计算极复杂！计算极复杂！iyixifffiyixww地基与基础工程

60、地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程地基与基础工程第122页3.3.3柱下十字交叉基础柱下十字交叉基础u交叉点荷载分配的简化算法交叉点荷载分配的简化算法：v思路：视为思路：视为“winkler地基梁地基梁”，忽略节点荷载对其，忽略节点荷载对其它节点挠度的影响。它节点挠度的影响。v具体方法：具体方法：节点分为节点分为“l、 t、 十十”字型三种节点；字型三种节点；假定将节点荷载分为：假定将节点荷载分为：利用无限长、半无限长梁的已有解，分别计算荷利用无限长、半无限长梁的已有解，分别计算荷载作用下，诱发的交叉点挠度：载作用下，诱发的交叉点挠度：由由 ，求分配后的力。，求分配后的力