华南理工大学本科基础工程2.7～2.8幻灯片.ppt

1、2.7 联合基础设计,一、概述 联合基础主要指同列相邻二柱公共的钢筋混凝土基础，即双柱联合基础，但其设计原则，可供其他型式的联合基础参考。 适用条件： 在为相邻二柱分别配置扩展基础时，因其中一柱靠近建筑界线 因二柱间距较小，而出现基底面积不足或荷载偏心过大等情况时采用 有时也可用于调整相邻两柱的沉降差 防止两者之间的相向倾斜等。,典型的双柱联合基础可以分为三种类型，即矩形联合基础、梯形联合基础和联梁式联合基础（图2-5）。,矩形和梯形联合基础一般用于柱距较小时的情况，这样可以避免造成板的厚度及配筋过大。当xl/2时，可以采用矩形联合基础； 但有时由于二柱荷载大小过于悬殊、或受从场地条件的限制，

2、矩形联合基础底面形心不可能与荷载合力（F）作用点靠近。但如该点与较大荷载柱外侧的距离x满足条件l/3xl/2时，则宜采用梯形联合基础。,如果柱距较大，可在两个扩展基础 之间加设不着地的刚性联系梁形成 联梁式联合基础使之达到阻止两个 扩展基础转动、调整各自底面压力 趋于均匀的目的。 梯形联合基础中，联系梁的刚度要有保证，且应与柱及基础牢固联接成整体，因而较少采用。 梯形和联梁式联合基础的施工都比较复杂。 为使联合基础的基底压力分布较为均匀，除应使基础底面形心尽可能接近柱主要荷载的合力作用点外，基础还宜具有较大的抗弯刚度，因而通常采用“刚性设计”原则，即假设基底压力按线性规律分布，且不考虑基础与上

3、部结构的相互作用。,联合基础的设计通常作如下的规定或假定： （1）基础是刚性的。一般认为，当基础高度不小于柱距的l/6时，基础可视为是刚性的； （2）基底压力为线性（平面）分布； （3）地基主要受力层范围内土质均匀； （4）不考虑上部结构刚度的影响。,二、矩形联合基础 矩形联合基础的设计步骤如下： （1）计算柱荷载的合力作用点（荷载重心）位置； （2）确定基础长度，使基础底面形心尽可能与柱荷载重心重合； （3）按地基土承载力确定基础底面宽度； （4）按反力线性分布假定计算基底净反力设计值，并用静定分析法计算基础内力，画出弯矩图和剪力图； （5）根据受冲切和受剪承载力确定基础高度; （6）按弯矩

4、图中的最大正负弯矩进行纵向配筋计算； （7）按等效梁概念进行横向配筋计算。,基础高度确定：一般可先假设基础高度，再代入受冲切式（2-67）和受剪承载力式（2-68）进行验算。 受冲切承载力验算。验算公式为： Fl 0.7hp f tumh0 （2-67） 式中Fl相应于荷载效应基本组合时的冲切力设计值，取柱轴心荷载设计值减去冲切破坏锥体范围内的基底净反力（图2-29）； um临界截面的周长，取距离柱周边h0/2处板垂直截面的最不利周长； 其余符号与式（255）相同。, 受剪承载力验算。由于基础高度较大，无需配置受剪钢筋。验算公式为： V0.7h f tbh0 （2-68） 式中V验算截面处相应

5、于荷载效应基本组合时的剪力设计值，验算截面按宽梁可取在冲切破坏锥体底面边缘处（图2-29）； h截面高度影响系数：h= (800/h0)1/4，当h0800mm时，取h0=800mm；当h02000mm时，取h0=2000mm； b基础底面宽度； 其余符号意义同前。,等效梁概念: 矩形联合基础为一等厚度的平板，其在两柱间的受力方式如同一块单向板，而在靠近柱位的区段，基础的横向刚度很大。因此，根据J.E.波勒斯（Bowles）的建议，认为可在柱边以外各取等于0.75h0的宽度（图2-29）与柱宽合计作为“等效梁”宽度。 基础的横向受力钢筋按横向等效梁的柱边截面弯矩计算并配置于该截面内，等效梁以外

6、区段按构造要求配置。,各横向等效梁底面的基底净反力 以相应等效梁上的柱荷载计算。 以图229为例： 柱1处等效梁宽为：ac1+0.75h0 柱处等效梁宽为：ac2 +1.5h0,2.8 减轻不均匀沉降危害的措施,一、不均匀沉降的危害 地基的过量变形（总沉降量大，相应的不均匀沉降也较大 ）将使建筑物损坏或影响其使用功能，特别是高压缩性土、膨胀土、湿陷性黄土以及软硬不均等不良地基上的建筑物。 1. 不均匀沉降常引起砌体承重结构开裂，尤其是在墙体窗口门洞的角位处，裂缝的位置和方向与不均匀沉降的状况有关； 2.对于框架等超静定结构来说，各柱的沉降差必将在梁柱等构件中产生附加内力。当这些附加内力与设计荷

7、载作用下的内力之和超过构件的承载能力时，梁、柱端和楼板将会出现裂缝。,根据一些实测资料，砖墙可见裂缝的临界拉应变约为0.05（脆性饰面最易开裂），裂缝的形态多样。,蝶形沉降,倒蝶形沉降,防止或减轻不均匀沉降造成的损害的办法通常有： 采用柱下条形基础、筏基和箱基； 采用桩基或其他深基础； 采取各种地基处理方法； 从地基、基础、上部结构相互作用的观点出发，在建筑、结构和施工方面采取某些措施。 前三类措施造价偏高，桩基、深基和许多地基处理方法还需要具备一定的施工条件才能采用。 此外，只处理地基有时还不能完全解决问题，往往需要同时辅以某些建筑、结构和施工措施，才能取得预期的效果。 在很多场合下，采取了

8、这些措施以后，便可降低对地基处理的要求，有时还可免于处理。,二、建筑措施 1. 建筑物的体型应力求简单； 2. 控制建筑物的长高比及合理布置墙体； 3. 设置沉降缝（注意沉降缝与伸缩缝的区别，沉降缝的设置位置，有防渗要求的地下室一般不宜设置沉降缝，可采用后浇带）； 4. 相邻建筑物基础间应有一定的净距； 5. 调整某些设计标高 根据预估的沉降量，适当提高室内地坪或地下设施的标高； 建筑物各部分（或设备之间）有联系时，可将沉降较大者的标高适当提高； 在建筑物与设备之间，应留有足够的净空； 有管道穿过建筑物时，应预留足够尺寸的孔洞，或采用柔性管道接头等。,体型简单：,平面立面,体型复杂：,1. 建

9、筑体型力求简单,建筑体型应力求简单,建筑体型应力求简单,2. 1 控制建筑物的长高比,长高比：建筑物在平面上的长度和从基础底面起算的高度之比,当预估的最大沉降量超过120mm时，对三层和三层以上的房屋，长高比不宜大于2.5；对于平面简单，内、外墙贯通，横墙间隔较小的房屋，长高比的控制可适当放宽，但一般不大于3.0。,2. 2 合理布置墙体,合理布置纵、横墙是增强砌体承重结构房屋整体刚度的重要措施之一。 因此，当地基不良时，应尽量使内、外纵墙不转折或少转折，内横墙间 距不宜过大，且与纵墙之间的连接应牢靠，必要时还应增强基础的刚度 和强度。,3. 设置沉降缝,为了使各沉降单元的沉降均匀，宜在建筑物

10、的下列部位设置沉降缝： 建筑物平面的转折处； 建筑物高度或荷载有很大差别处； 长高比不合要求的砌体承重结构以及钢筋混凝土框架结构的适当部位； 地基土的压缩性有显著变化处； 建筑结构或基础类型不同处； 分期建造房屋的交界处； 拟设置伸缩缝处（沉降缝可兼作伸缩缝）。,设置沉降缝,沉降缝构造示意图,有防渗要求的地下室一般不宜设置沉降缝。 因此，对于具有地下室和裙房的高层建筑，为减少高层部分与裙房间的不均匀沉降，常在施工时采用后浇带将两者断开，待两者间的后期沉降差能满足设计要求时再连接成整体。,4. 相邻建筑物基础间应有一定的净距,浙江永嘉县两栋居民楼由于相距甚近，造成 相互倾斜各达3839cm，后侧

11、楼顶已相接触,相邻建筑物影响主要表现为： 同期建造的两相邻建筑物之间会彼此影响，特别是当两建筑物轻（低）重（高）差别较大时，轻者受重者的影响较大； 原有建筑物受邻近新建重型或高层建筑物的影响。,决定基础间净距的主要指标是受影响建筑（被影响者） 的刚度（用长高比来衡量）和影响建筑（产生影响者）的预估平均沉降量（见表2-11）。,三、结构措施 1. 减轻建筑物的自重 2. 设置圈梁 3. 设置基础梁（地梁） 4. 减小或调整基底附加压力（采取设置地下室（或半地下室），或调整基底尺寸等方法） 5. 采用对不均匀沉降欠敏感的结构型式（静定结构）,1. 减轻建筑物的自重 （1）减少墙体的重量。 如采用空

12、心砌块、多孔砖或其他轻质墙； （2）选用轻型结构。 如采用预应力混凝土结构、轻钢结构及各种轻型空间结构； （3）减少基础及其上回填土的重量。 可以选用覆土少、自重轻的基础型式，如壳体基础、空心基础等。 如室内地坪较高，可以采用架空地板代替室内厚填土。,2. 设置圈梁 圈梁的作用：提高砌体结构抵抗弯曲的能力，即增强建筑物的抗弯刚度。 它是防止砖墙出现裂缝和阻止裂缝开展的一项有效措施。 圈梁在平面上应尽量形成封闭系统。 圈梁的布置：多层房屋宜在基础面附近和顶层门窗顶处各设置一道，其他各层可隔层设置（必要时也可层层设置），位置在窗顶或楼板下面。 单层工业厂房及仓库，可结合基础梁、联系梁、过梁等酌情设

13、置。 圈梁的型式：有两种，一种是钢筋混凝土圈梁，另一种是钢筋砖圈梁 。,3. 设置基础梁（地梁） 对于采用单独柱基的框架结构，在基础间设置基础梁是加大结构刚度、减少不均匀沉降的有效措施之一。 基础梁的设置常带有一定的经验性（仅起承 墙作用时例外），其底面一般置于基础表面（或略高些），过高则作用下降，过低则施工不便。 基础梁的截面高度可取柱距的1/141/8，上下均匀通长配筋，每侧配筋率为0.4%1.0%。,在广东，地梁特指框架结构中的基础梁。,地梁的作用： (1)承墙； (2)调整不均匀沉降。,4. 减小或调整基底附加压力,设置地下室（或半地下室）。其作用之一是以挖除的土重去抵消（补偿）一部分

14、甚至全部的建筑物重量，从而达到减小基底附加压力和沉降的目的，这一概念在3.8.3节中还将作进一步的阐明。地下室（或半地下室）还可只设置于建筑物荷载特别大的部位，通过这种方法可以使建筑物各部分的沉降趋于均匀。 (2)调整基底尺寸,5. 采用对不均匀沉降欠敏感的结构型式 排架、三铰拱（架）等铰接结构（从力学角度来看，这些结构均属静定结构）对不均匀沉降有很大的顺从性，可避免不均匀沉降的危害；这类结构型式通常只适用于单层的工业厂房、仓库和某些公共建筑。 必须注意的是，严重的不均匀沉降仍会对这类结构的屋盖系统、围护结构、吊车梁及各种纵、横联系构件造成损害，因此应采取相应的防范措施，例如避免用连续吊车梁及刚性屋面防水层，墙面加设圈梁等。 油罐、水池等的基础底板常