基础工程-柱下条形基础

1柱下条形基础、筏形基础和箱形基础2柱下条形基础、筏形基础和箱形基础3连续基础的特点基础底面大，能承受荷载较大，易满足承载力要求。可加大建筑整体刚度，减小不均匀沉降，提高抗震性能。箱基或设置了地下室的筏形基础，以挖去土重量补偿建筑的部分重量。连续基础可看成是地基上的受弯构件，它挠曲特征、基底反力和截面内力都与地基、基础及上部结构的相对刚度有关。应从三者相互作用观点出发，采用适当的方法进行计算。4地基、基础与上部结构相互作用地基与基础的相互作用仅考虑基础本身刚度影响时基底反力的分布规律1）柔性基础抗弯刚度很小的基础，随着地基变形任意弯曲，不能扩散应力，因此基底反力分布与作用于基础上的荷载分布完全一致。沉降呈碟形，若要使柔性基础的沉降趋于均匀，就必须增大基础边缘的荷载。5柔性基础62）刚性基础抗弯刚度极大，原来是平面的基底，沉降后依然保持平面。—荷载较小—荷载较大—荷载很大砂性土地基粘性土地基接近弹性解马鞍型倒钟型7基础相对地基刚度影响基础相对地基的刚度越强，沉降越均匀，但内力增大。局部软硬变化时，采用连续基础。当地基为岩石或压缩性很低的土层时，优先考虑采用扩展基础。8地基非均质的影响同样荷载在不同地基上，情况不同。荷载分布不同，地基相同，情况不同910地基变形对上部结构影响上部结构刚度：上部结构对基础不均匀沉降抵抗能力称为上部结构刚度。分为柔性、敏感性、刚性三类。排架结构、柔性结构：基础沉降不会对结构内力产生大附加应力，围护结构开裂。砌体结构、框架结构，属敏感结构：基础沉降会引起较大附加内力。烟囱、水塔、剪力墙、刚性结构：只发生倾斜、不会挠曲。11上部结构刚度对基础受力状况影响绝对刚性上部结构，上部柱可视为铰支座。完全柔性上部结构，上部不参与工作。绝大多数建筑介于二者之间。现在不能定量判断，只能定性判断。剪力墙体系和筒体结构→刚性排架→柔性地基压缩性低→沉降小考虑三者作用不大，起主导作用是地基。1213地基计算模型进行地基上梁和板分析时，必须解决基地压力分布和沉降计算问题，它涉及土应力应变关系，表达这种关系模式称为地基模型。地基模型类别：线性弹性地基模型非线性弹性地基模型弹塑性地基模型14文克尔地基模型文克尔地基模型：假定地基土表面上任一点处的变形与该点所承受的压力成正比，而与其它点上的压力无关：pi=ksik:地基抗力系数（基床系数），kN/m3151）把地基划分许多竖直土柱，每条土柱可由一根弹簧代替。2）基底反力图形与竖向位移相似，如刚度大（基础）受荷后基础底面仍保持平面，基底反力图形按直线规律变化。16弹性半空间地基模型假定将地基视为均质的线性变形半空间，用弹性力学求解地基附加应力或位移，地基上任意点沉降与整个基底反力及相邻荷载分布有关。1）作用集中力p时，距作用点r的表面沉降s为2）矩形均布荷载作用下，矩形角点沉降为2(1)/SpEr2(1)/cSpbIE1718即对于整个基础111niiinnijjjPPP1112111212222212nnnnnnnnSPSPSPsP柔度矩阵19优点：1）能扩散应力和变形，可以反应临近荷载的影响。2）扩散能力超过地基实际情况。3）计算沉降量和地表的沉降范围较实测大。未考虑地基成层性，非均质性，土体应力应变关系的非线性等因素。20有限压缩层地基模型把计算沉降的分层总和法应用于地基上梁和板的分析，地基沉降等于各计算分层在侧限条件下压缩量之和。—第i个棱柱体中第t分层由p引起的竖向附加应力的平均值(取中点)1mzijtitijtsithEzijt2122基础分析方法不考虑共同作用分析法将上部结构、基础与地基按静力平衡条件分割成3独立部分求解考虑基础－地基共同作用分析法基础－地基满足变形协调的要求考虑上部结构－基础－地基共同作用分析法三者连接点同时满足静力平衡和变形协调23柱下条形基础24适用条件：地基软弱，承载力较低，荷载较大，地基压缩不均匀时。荷载分布不均匀，有可能有不均匀沉降时。上部为敏感性建筑。25构造要求柱下条基除满足钢筋混凝土独立基础构造要求外，应满足：1、采用倒T形截面，由肋梁和翼板组成2、肋深高度1/4~1/8柱矩，并满足受剪要求，当柱荷载加大时可加腋。3、梁沿纵向取等截面，梁比柱至少宽出50mm。4、翼板厚度不小于200mm,200~250时用等厚度翼板，250变厚度翼板，其坡度小于等于1:3265、端部外伸长度为跨距的0.25倍。6、梁顶底纵向受力钢筋除应满足计算要求外，顶部受力钢筋全部贯通，底面通长钢筋面积不少于底面受力钢筋总面积的1/3。（可能出现整体弯曲，内力分析不准）272829柱下条形基础的内力计算倒梁法文克尔地基上梁的计算弹性半空间上梁的简化计算30倒梁法假定上部结构为绝对刚性。柱为条形基础的铰支座。按倒置的连续梁计算。倒梁法适用于上部结构刚度和基础刚度都较大，上部结构荷载分布比较均匀，且地基土层分布和土质比较均匀的情况。31文克尔地基上梁的计算32挠曲微分方程式44skEI04444wdxwd1234(cos)(cos)xxwecxcSinxecxcSinx柔度特征值33/4/4()LLLL—柔度指数短梁（刚性）有限长梁长梁（柔性）44EIkb柔度指数3435无限长梁有限长梁3637链杆法把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。38柱下交叉条形基础1、组成：纵横两个方向柱下条基组成的一种空间结构，柱位于交叉节点处。2、作用：可以进一步扩大基础底面，利用巨大的空间刚度以调整不均匀沉降。3、适用于：软弱地基上框架结构，构造同柱下条形基础。4、计算方法：将基础作为二方向连续梁来对待，把交叉结点处柱荷载分到纵横两方向梁上，按两方向柱下条基计算。39iyixiyixiwwFFF40筏基与箱基1、用于高层建筑，执行高层建筑箱筏技术规范。2、承载力验算：地基计算抗震区执行抗震规范maxminp1.20.140aapffweAp轴压时偏心按荷载效应准永久组合计算考虑地震荷载，对高宽比大于的建筑物412）高层建筑箱基、筏基深度较大，应将地基回弹再压缩变形考虑在内。实际决定层土回弹再压缩横量，—压力系数层底面范围内平均附加，基础底面计算点到第—层深度，基础底面到第—压力标准值。基础底面处地基土自重—沉降计算经抗系数—＝抗系数，无经抗时考虑回弹的沉降计算经—‘i,1-ii,1-ii,1))(('11'1110''sisiiiiicsniiiiisissicEEZZpZZEpEps423）横向整体倾斜允许沉降和整体倾斜值，根据建筑使用要求，及对相邻建筑造成影响按地区经验确定，但横向整体倾斜的计算值100ggbHbH—筏基或箱基的底面宽度—建筑物高度43筏形基础1、构造要求1）板厚由冲切和受剪承受力确定。平板式筏基的最小板厚不宜小于400mm。当柱荷载较大时，局部加厚，抗冲切箍筋。12层以上，不应小于400mm，板厚与短边板净跨之比不小于1/14,外伸长度不大于1.5m。2）梁板式肋梁应满足正截面受弯及斜截面受剪和顶面局压。3）考虑整体弯曲影响梁板：支座1/2~1/3贯通，配筋率0.15，跨中配筋全通柱下板带和跨中板带的底部钢筋应有1/2~1/3贯通全跨。配筋率不应小0.15%4）当筏板厚度大于2000mm时，设置直径不小于12mm、间距不大于300mm5）高层混凝土强度等级不应低于C30底板肋梁其抗渗等级不应小于0.6MPa44构造要求452、内力计算1）简化计算法a.条带法：假定受荷载后基底保持平面b.倒楼盖法：将地基上筏板简化为倒置楼盖，筏板被基础梁分割为不同条件下的双向板和单向板。2）弹性地基板法46地下室设计施工应注意问题1、补偿性设计概念把建筑基础，地下部分做成中空、封闭的形式，被挖取的土重就可以补偿上部结构部分或全部重量。按照上述原理进行的地基基础设计，可称为补偿性基础。472、地下室抗浮设计1）抗浮稳定不满足时采取措施a：增加重量，充水、堆石b：底板下设置抗拔桩/1.05kwkwwKGFGFh—地下室及已建上部结构自重—地下水对地下室的浮脱力—地下水位至底板底面的距离482）底板强度验算抗拔桩，改变受力状态。3）后浇带的设置为避免大体积收缩而开裂。长度40m时，后浇施工缝缝宽不小于800mm，在此处钢筋必须贯通。