高层基础习题及解答

高层建筑基础设计课后习题第一章：绪论1、高层建筑常采用的基础型式有哪些？筏形基础、箱形基础、桩基础、桩筏（箱）基础。2、什么是地基-基础-上部结构共同作用？就是把三者作为一个整体考虑，并要满足三者连接部位的变形协调条件，达到静力平衡。3、共同作用分析的难点有哪些？反映结构刚度的分析理论、反映土的变形特性的地基计算模型及其参数、高维与无穷维的超静定问题。4、高层建筑基础分析与设计方法发展阶段及各阶段计算分析理论？一、基本不考虑共同作用阶段：反力直线分布，倒梁法；二、仅考虑基础与地基共同作用阶段：弹塑性地基上的梁和板的理论；三、全面考虑上部结构-基础-地基共同作用阶段：筏基的分析和箱形基础的计算理论。第二章：地基的计算模型1、什么是文克尔地基模型，其适用条件，什么是文克尔地基梁？文克尔地基模型即假定地基界面任一点的沉降与该点单位面积所受的压力强度成正比，而与其它点上的压力无关。适用于无粘性土，抗剪强度很低的半液态（如淤泥、软粘土等）地基或基底下塑性区相对较大的地基。2、利夫金模型相对于文克尔模型，其优点为？弥补了文克尔地基模型不能扩散应力和变形的缺陷。3、弹性半无限地基模型及有限压缩层地基模型分别基于什么理论？弹性半无限地基模型把地基假定为均匀的、各向同性的、弹性的半无限体，考虑了应力扩散作用。有限压缩地基模型则认为地基土通常是层状的，当地基土分布比较复杂时，需要考虑土层沿水平与深度变化的非均质性和土层分层。4、如何确定地基基床系数？（1）对于某个特定的地基和基础条件，如已经探明土层情况并测得土的压缩指标，则可利用下式顾及基床系数：k=p0/Sm。（2）如地基可压缩土层的厚度H不超过基础底面宽度的二分之一，则k=Es/H。（3）如果地基压缩层范围内的土质比较均匀，则可利用载荷板实验成果估算基床系数，在p-s曲线上取对应于基底平均反力p的刚性载荷板沉降值s，载荷板下的基床系数kp=p/s，则实际基床系数为:k=kpbp/b。（4）当用无侧限抗压强度qu折算时，则可取：k=（3-5）qu。5、什么是变形模量，什么是压缩模量？变形模量是指土体在无侧限条件下的应力与应变的比值；压缩模量是指土体在完全侧限条件下，竖向附加应力与相应的应变增量之比。第三章：多层与高层建筑条形基础1、钢筋混凝土梁式基础的计算方法有哪些？简化内力计算方法：倒梁法、剪力平衡法；弹性地基梁计算方法：基床系数法、半无限弹性体法；数值计算方法：美国混凝土学会（ACI）法、有限差分方法、链杆法、级数法、有限元法。2、什么是刚性梁、有限长梁和长梁？文克尔地基上的梁，可按柔度指数的界限值区分为：刚性梁（λl<π/4）、有限长梁（π/4<λl<π）和长梁（π<λl）。3、简述集中荷载作用下有限长梁的计算过程。主要是采用叠加法。先将有限长梁扩展为无限长梁，然后在原有限长梁两端位置处施以附加荷载来实现原有限长梁的边界条件，并建立方程组求解出附加荷载，最后再求解附加荷载分别作用下的无限长梁并将结果叠加即得有限长梁的结果。4、简述链杆法求解弹性地基梁的步骤。先将连续支承于地基上的梁简化为用有限个链杆支承于地基上的梁，把无限次超静定化为有限次超静定，利用力法原理列出位移方程和静力平衡方程即可求解所需内力和位移。5、简述正交格式基础梁的计算方法。先通过节点荷载分配法将由柱网传给基础并作用在格梁的交叉节点上的荷载分配完毕后，便将格梁分解为两个方向上的单向梁，再按前述各种地基上梁的计算方法进行分析求解即可。第四章：多层与高层建筑片筏基础1、简述筏板基础设计步骤？1.确定筏板底面尺寸，按地基承载力确定，必要时验算地基变形；2.确定筏板厚度，根据抗剪和抗冲切强度验算确定；3.筏板的内力计算及配筋，可采用刚性板法和弹性板法4.肋梁内力计算及配筋、绘制施工图。2、筏板基础地基反力按直线分布计算条件？当上部结构刚度较大（剪力墙体系、填充墙多的框架体系）且地基压缩模量ES≤4MPa；上部荷载比较均匀；厚度大于l/6（l为承重横向剪力墙开间或最大柱距）的筏板且上部结构刚度较大。3、按刚性板法求解的平板式筏板基础，其筏板内力计算方法？刚性板法将基础板视为倒置的楼盖，以柱或剪力墙为支座，地基净反力为荷载，按普通钢筋混凝土楼盖来计算。对于板厚大于l/6的筏板，因其刚度较大，可取单位宽度的板条，按倒置连续梁法计算内力。4、梁板式筏板，其荷载传递方式？梁板式筏板基础有单向肋、双向肋之分。单向肋板：地基净反力——次肋——主肋；双向肋板：地基净反力——底板——次肋——主肋。5、简述双向肋筏板基础计算方法。底板按照连续板计算；主、次肋根据受荷面积的不同划分为四种受力梁，分别隔离出来对其进行静力分析。第五章：高层建筑箱形基础1、什么是补偿性基础？补偿性基础是指在基础设计时，使建筑物的总重量与基础范围挖去的土总重量（含地下水重）相等，理论上基础底面附加压力等于零，这样上部荷载在地基内将不产生附加应力和变形。2、简述箱形基础地基变形三阶段？自重应力阶段变形，是指建筑物加载至等于基础开挖的土重时地基变形；附加应力阶段变形，是指建筑物加载自超过自重应力起至设计荷载相应的总应力为止这个阶段地基变形，该阶段地基变形约为基础的最终沉降量的35%~50%；恒应力阶段变形，是指建筑物竣工后的地基长期变形，约为基础的最终沉降量的30%~35%。3、简述箱形基础沉降计算方法？采用分层总和法，假设地基内应力分布按各向同性均质的直线变形体理论时，箱形基础的最终沉降量按下式计算：4、箱形基础整体倾斜是指什么，如何计算箱形基础整体倾斜？由于箱形基础自身整体刚度大并与上部结构共同作用，当地基变形时，箱形基础则会发生整体倾斜，且主要是指其横向整体倾斜。箱形基础的整体倾斜，可以根据荷载偏心、地基的不均匀性、相邻荷载的影响和地区经验，通过计算（如分层总和法）沉降差进行计算。5、简述箱形基础基底反力分布特点。当建筑物平面形状规则无相邻荷载影响时，其纵向基底反力分布图在自重应力阶段基本形成，以后各阶段的基底反力增量基本上是均匀的；对于长方矩形而无紧邻相毗邻建筑的单独建筑物，纵向基地反力分布均略呈马鞍形；对于长方矩形而有相邻建筑物影响时，其纵向基地反力分布呈中间大两端小的向下凸的双拱形。6、箱形基础内力由哪几部分组成，分别如何考虑？箱形基础内力由箱形基础整体弯曲作用和局部弯曲作用两部分产生的内力叠加组成。箱基内力=整体弯曲内力+0.8局部弯曲内力：当上部结构为现浇剪力墙体系或框架-剪力墙体系时，基础顶板和底板仅考虑局部弯曲作用产生的内力；当上部结构为现浇框架体系时，在箱形基础内力分析中应同时考虑整体弯曲作用和局部弯曲作用。7、在计算整体弯曲作用时，如何考虑上部结构贡献？计算整体作用所产生的弯矩Mg时，引入上部结构刚度以近似地考虑上部结构和地基基础的共同作用，箱形基础所承受的整体弯矩可按下式计算：8、简述箱形基础墙体纵墙截面剪力计算方法。将箱形基础视作一根在外荷载和地基反力共同作用下的静定梁，求出各支座（横墙）左右截面上的总剪力Vj,l(r)，然后将总剪力根据纵墙面积和柱子所承受竖向荷载大小分配至各道纵墙上；第i道纵墙j支座左右截面所分配到的剪力Vij,l(r)可按下式计算：，其设计剪力应按下式修正：第六章：高层建筑桩基础1、简述桩基础沉降计算方法？主要采用两种计算方法。（1）实体深基础方法（桩距6d），即等效作用分层法。（2）明德林应力公式方法，采用Mindlin解计算