【土木建筑】第二章-天然地基上的淺基礎(chǔ)-8-12節(jié)課件

1、基 礎(chǔ) 工 程董 云 （TelE-mail: QQ:944194836 Office Add:3119）淮陰工學(xué)院建筑工程系第二章 天然地基上的淺基礎(chǔ)連續(xù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)淺基礎(chǔ)施工要點(diǎn)減輕地基不均勻沉降的措施2.8 地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)相互作用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常將上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、地基三部分獨(dú)立進(jìn)行力學(xué)分析，雖然滿足靜力平衡，但沒有考慮三者之間受力前后變形的連續(xù)性。三者分離后的受力與變形分析，圖例。事實(shí)上，三者按各自的剛度對(duì)變形產(chǎn)生相互制約作用，從而使整個(gè)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形發(fā)生了變化。按地基、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)共同作用的分析方法相當(dāng)復(fù)雜，包括：1）全面反應(yīng)結(jié)構(gòu)影響的分析理論；2）便于借助

2、計(jì)算機(jī)的有效計(jì)算方法；3）合理反映土的變形特征的地基計(jì)算模型及參數(shù)?；搓幑W(xué)院建筑工程系在上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基的共同作用中，通常將“上部結(jié)構(gòu)+基礎(chǔ)”與地基之間的剛度比稱為“相對(duì)剛度”。2.8.2 相對(duì)剛度的影響結(jié)構(gòu)相對(duì)剛度為零，即結(jié)構(gòu)絕對(duì)柔性時(shí)，上部結(jié)構(gòu)不會(huì)對(duì)地基變形產(chǎn)生影響。地基的變形與彎矩呈同一趨勢，即所謂的正向撓曲或整體彎曲。 (a)結(jié)構(gòu)絕對(duì)柔性 (b)結(jié)構(gòu)絕對(duì)剛性 (c)結(jié)構(gòu)相對(duì)剛性圖2.41 相對(duì)剛度的影響淮陰工學(xué)院建筑工程系結(jié)構(gòu)相對(duì)剛度趨于無窮大時(shí)，即結(jié)構(gòu)絕對(duì)剛性，上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)受力后總體沒有彎曲的趨勢，但在柱間因的地基反力作用，產(chǎn)生了類似于連續(xù)梁的彎曲。即所謂的局部彎曲。建筑中常

3、見的砌體結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)屬有限剛度，對(duì)地基的不均勻沉降反應(yīng)敏感，一方面可以調(diào)整地基的不均勻沉降，同時(shí)在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生附加應(yīng)力，并導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的變形乃至開裂，稱之為敏感性結(jié)構(gòu)，其內(nèi)力和變形可視為整體彎曲與局部彎曲的疊加（見前頁圖） 。2.8.2 相對(duì)剛度的影響淮陰工學(xué)院建筑工程系2.8.3 工程處理中的規(guī)定淮陰工學(xué)院建筑工程系(1)不考慮共同作用分析法2.8.4 基礎(chǔ)的分析方法分類 圖2.42 不考慮共同作用的分析方法示意淮陰工學(xué)院建筑工程系(2)考慮基礎(chǔ)地基共同作用分析法2.8.4 基礎(chǔ)的分析方法分類 圖2.43 考慮共同作用的分析方法示意淮陰工學(xué)院建筑工程系(3)考慮上部結(jié)構(gòu)-基礎(chǔ)-地基共

4、同作用分析法2.8.4 基礎(chǔ)的分析方法分類基底任一點(diǎn)的位移wi與該點(diǎn)的地基變形si也相一致：淮陰工學(xué)院建筑工程系2.9.1 柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)的構(gòu)造要求2.9 柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 圖2.44 柱下條形基礎(chǔ)的構(gòu)造淮陰工學(xué)院建筑工程系2.9 柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 淮陰工學(xué)院建筑工程系(1)基礎(chǔ)底面尺寸的確定 2.9.2 柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)簡化計(jì)算方法淮陰工學(xué)院建筑工程系2.9.2 柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)簡化計(jì)算方法 圖2.45 簡化計(jì)算法的基底反力分布 如果荷載合力不可能調(diào)到與基底形心重合，或者偏心距超過基礎(chǔ)長度的3%，基底反力按梯形分布(見圖2.45(b)，并按下式計(jì)算：淮

5、陰工學(xué)院建筑工程系2.9.2 柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)簡化計(jì)算方法(2)翼板的計(jì)算基底寬度b方向的凈反力為： 計(jì)算彎矩和剪力淮陰工學(xué)院建筑工程系2.9.2 柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)簡化計(jì)算方法(3)內(nèi)力分析方法實(shí)用中有兩種簡化的內(nèi)力計(jì)算方法倒梁法和靜力平衡法(靜定分析方法)1)靜力平衡法用基礎(chǔ)各截面的靜力平衡條件求解內(nèi)力的方法稱靜力平衡法。圖2.47 靜力平衡法示意淮陰工學(xué)院建筑工程系2.9.2 柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)簡化計(jì)算方法淮陰工學(xué)院建筑工程系P60例題圖2.48 例2.5圖 圖2.48 例2.5圖淮陰工學(xué)院建筑工程系2)倒梁法(3)內(nèi)力分析方法圖2.49 倒梁法計(jì)算簡圖淮陰工學(xué)院建筑工程系

6、P62例題圖2.50 例2.6圖淮陰工學(xué)院建筑工程系2.9.3 彈性地基梁方法(自學(xué))基床系數(shù)法(又稱“文克勒法”，E.WinKLer，1867年)。(1)基本假定文克勒地基模型假定地基上任一點(diǎn)所受的壓力強(qiáng)度p與該點(diǎn)的地基沉降s成正比，即：(2)撓曲微分方程及其通解淮陰工學(xué)院建筑工程系圖2.52 文克爾地基模型淮陰工學(xué)院建筑工程系圖2.53 彈性地基梁受力計(jì)算簡圖根據(jù)文克爾假設(shè)，上式可寫成 淮陰工學(xué)院建筑工程系(3)無限長梁和半無限長梁的解 1)無限長梁受集中荷載 (a)受集中荷載作用 (b)受力偶作用 圖2.54 無限長梁 淮陰工學(xué)院建筑工程系圖2.55 F1(x)、F2(x)、F3(x)、

7、F4(x)與x之間關(guān)系圖淮陰工學(xué)院建筑工程系2)無限長梁受力偶作用淮陰工學(xué)院建筑工程系3)無限長梁受均布載荷圖2.56 無限長梁受均布荷載作用 淮陰工學(xué)院建筑工程系4)半無限長梁受集中力作用 淮陰工學(xué)院建筑工程系圖2.57 半無限長梁淮陰工學(xué)院建筑工程系5)半無限長梁受力偶作用圖2.58 有限長梁 淮陰工學(xué)院建筑工程系6)有限長梁解析解疊加法淮陰工學(xué)院建筑工程系圖2.59 彈性地基梁 淮陰工學(xué)院建筑工程系淮陰工學(xué)院建筑工程系2.10 十字交叉條形基礎(chǔ)當(dāng)上部結(jié)構(gòu)荷載較大而地基承載力又較低時(shí)，為了擴(kuò)大基礎(chǔ)的底面積和增強(qiáng)基礎(chǔ)的剛性，常采用由縱向、橫向條形基礎(chǔ)組成的十字交叉條形基礎(chǔ)。2.10.1 構(gòu)造

8、要求2.10.2 節(jié)點(diǎn)荷載分配2.60 十字交叉條形基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)荷載分配淮陰工學(xué)院建筑工程系(1)靜力平衡條件分配在x,y方向的豎向荷載之和應(yīng)等于節(jié)點(diǎn)處荷載，即：(2)節(jié)點(diǎn)變形協(xié)調(diào)條件x和y方向基礎(chǔ)在交叉處的沉降相等。即: 淮陰工學(xué)院建筑工程系2.10.3 節(jié)點(diǎn)荷載的簡化計(jì)算公式節(jié)點(diǎn)類型如圖2.61所示。圖2.61 交叉條形基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)類型淮陰工學(xué)院建筑工程系(1)內(nèi)柱節(jié)點(diǎn)x向基礎(chǔ)在Pix作用下i節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的沉降為同理可得y向基礎(chǔ)在Piy作用下節(jié)點(diǎn)I的沉降為(2)邊柱節(jié)點(diǎn)淮陰工學(xué)院建筑工程系(3)角柱節(jié)點(diǎn)2.10.4 節(jié)點(diǎn)分配荷載的調(diào)整設(shè)調(diào)整前的地基平均反力為淮陰工學(xué)院建筑工程系調(diào)整后地基平均反力為 分

9、配荷載增量為： 淮陰工學(xué)院建筑工程系圖2.62 例2.7圖淮陰工學(xué)院建筑工程系于是,調(diào)整后節(jié)點(diǎn)荷載在x、y兩向的分配荷載分別為2.11 筏板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)2.11.1 構(gòu)造要求筏板基礎(chǔ)的底面形狀和尺寸應(yīng)考慮使上部結(jié)構(gòu)荷載的合力點(diǎn)接近基礎(chǔ)底面的形心。梁板式筏基底板的板格應(yīng)滿足沖切承載力的要求。 筏基礎(chǔ)配筋要滿足計(jì)算和構(gòu)造要求。地下室底層柱、剪力墻與梁板式筏基的基礎(chǔ)梁連接的構(gòu)造要求，柱、墻的邊緣至基礎(chǔ)梁邊緣的距離不應(yīng)小于50mm，如圖2.64所示?；搓幑W(xué)院建筑工程系圖2.63 筏基礎(chǔ)角部配筋構(gòu)造淮陰工學(xué)院建筑工程系圖2.64 地下室底層柱或剪力墻與基礎(chǔ)梁連接的構(gòu)造要求淮陰工學(xué)院建筑工程系2.11.2

10、設(shè)計(jì)原則(1)地基承載力驗(yàn)算則基底反力可按式(2.124)計(jì)算：對(duì)于矩形筏板基礎(chǔ)，基底反力可按下列偏心受壓公式進(jìn)行簡化計(jì)算(圖2.65)： 淮陰工學(xué)院建筑工程系圖2.65 矩形筏板基礎(chǔ)淮陰工學(xué)院建筑工程系表2.23 地基土抗震承載力調(diào)整系數(shù)s 注：fak為地基土承載力的特征值。(2)地基變形計(jì)算最終沉降 淮陰工學(xué)院建筑工程系當(dāng)采用土的變形模量計(jì)算箱形和筏形基礎(chǔ)的最終沉降量s時(shí)，可按式(2.135)計(jì)算沉降計(jì)算深度zn， 淮陰工學(xué)院建筑工程系(3)整體傾斜橫向整體傾斜計(jì)算值T(4)筏基抗沖切驗(yàn)算最大剪應(yīng)力max 淮陰工學(xué)院建筑工程系 圖2.66 內(nèi)柱沖切臨界截面示意圖 圖2.67 剛性板條法淮陰

11、工學(xué)院建筑工程系2.11.3 筏板基礎(chǔ)的內(nèi)力分析(1)倒樓蓋法(2)剛性板條法以圖2.67(a)中的ABCH板條為例。柱荷載總和為：基底的凈平均值為： 淮陰工學(xué)院建筑工程系柱荷載的修正系數(shù)為：修正的基底平均凈反力可按式(2.145)計(jì)算： 圖2.68 例2.8圖 淮陰工學(xué)院建筑工程系2.12 箱形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)箱形基礎(chǔ)是由頂板、底板、外墻和內(nèi)墻組成的空間整體結(jié)構(gòu)，一般由鋼筋混凝土建造，空間部分可結(jié)合建筑使用功能設(shè)計(jì)成地下室，是多層和高層建筑中廣泛采用的一種基礎(chǔ)形式。 2.12.1 構(gòu)造要求箱型基礎(chǔ)的平面尺寸應(yīng)根據(jù)地基強(qiáng)度、上部結(jié)構(gòu)的布局和荷載分布等條件確定。偏心距e宜符合 淮陰工學(xué)院建筑工程系箱形基

12、礎(chǔ)的高度(底板底面到頂面的外包尺寸)應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)剛度和使用要求，一般取建筑物高度1/81/12，也不宜小于箱形基礎(chǔ)長度的1/8。開口系數(shù)應(yīng)符合下式要求： 圖2.71 施工縫構(gòu)造要求淮陰工學(xué)院建筑工程系圖2.72 采用箱形基礎(chǔ)時(shí)上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位淮陰工學(xué)院建筑工程系非抗震設(shè)計(jì) 抗震設(shè)計(jì) 2.12.2 箱基設(shè)計(jì)原則對(duì)于天然地基上的箱形基礎(chǔ)，箱基設(shè)計(jì)包括地基承載力驗(yàn)算、地基變形計(jì)算、整體傾斜驗(yàn)算等，驗(yàn)算方法與筏形基礎(chǔ)相同。2.12.3 基底反力在大量實(shí)測資料整理統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，提出了高層建筑箱形基礎(chǔ)底反力實(shí)用計(jì)算法 淮陰工學(xué)院建筑工程系淮陰工學(xué)院建筑工程系圖2.73 箱形基礎(chǔ)基底反力實(shí)測分布曲

13、線淮陰工學(xué)院建筑工程系淮陰工學(xué)院建筑工程系2.12.4 箱形基礎(chǔ)的內(nèi)力分析(1)上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆剪力墻體系時(shí)(2)當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為框架體系時(shí)上部結(jié)構(gòu)的總折算剛度。 淮陰工學(xué)院建筑工程系圖2.74 公式(2.151)中符號(hào)示意箱形基礎(chǔ)的整體彎曲彎矩。 淮陰工學(xué)院建筑工程系2.12.5 基礎(chǔ)強(qiáng)度計(jì)算(1)頂板與底板底板受沖切承載力按下式計(jì)算：當(dāng)?shù)装鍏^(qū)格為矩形雙向板時(shí)，底板受沖切所需的厚度h0按下式計(jì)算：底板斜截面受剪承載力應(yīng)符合下式要求：淮陰工學(xué)院建筑工程系(2)內(nèi)墻與外墻箱形基礎(chǔ)的內(nèi)、外墻，除與剪力墻連接外，其墻身截面應(yīng)按下式驗(yàn)算：(3)洞口1)洞口過梁正截面抗彎承載力計(jì)算上梁下梁 淮陰工學(xué)院建筑工程

14、系2)洞口過梁截面抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算 其中 淮陰工學(xué)院建筑工程系3)洞口加強(qiáng)鋼筋圖2.77 洞口上下過梁的有效截面積 淮陰工學(xué)院建筑工程系圖 2.78 例題2.9圖 淮陰工學(xué)院建筑工程系圖2.79 工程地質(zhì)剖面淮陰工學(xué)院建筑工程系圖2.80 荷載計(jì)算結(jié)果淮陰工學(xué)院建筑工程系表2.30 基礎(chǔ)沉降計(jì)算淮陰工學(xué)院建筑工程系圖2.81 基礎(chǔ)橫向傾斜計(jì)算簡圖淮陰工學(xué)院建筑工程系圖2.82 基底反力淮陰工學(xué)院建筑工程系圖2.83 整體彎曲計(jì)算簡圖淮陰工學(xué)院建筑工程系圖2.84 箱基橫截面慣性矩計(jì)算簡圖 圖2.85 局部彎曲計(jì)算簡圖淮陰工學(xué)院建筑工程系圖2.86 底板抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算 淮陰工學(xué)院建筑工程系2.13 淺

15、基礎(chǔ)施工要點(diǎn)本節(jié)簡要介紹淺基礎(chǔ)施工中的主要問題，包括基坑開挖、放坡及支擋、坑內(nèi)排水與降低地下水位，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)制作等。2.13.1 基坑開挖1)準(zhǔn)備工作 2)土方開挖 3)驗(yàn)槽 4)異常情況的處理 松軟土的處理 局部軟硬、高差的處理淮陰工學(xué)院建筑工程系表2.31 一般常用土方機(jī)械的特性及適用范圍淮陰工學(xué)院建筑工程系空穴處理 流砂處理 橡皮土的處理 5)地面排水 6)基坑開挖的安全措施2.13.2 基坑邊坡(1)豎直開挖坑壁的條件粘性土由于具有內(nèi)聚力，可以保持一定高度的豎直坑壁，其高度可按式(2.170)計(jì)算：淮陰工學(xué)院建筑工程系(2)基坑邊坡的坡度 (3)坑壁支護(hù)根據(jù)支撐的材料可以分為鋼(木)支撐

16、、鋼(木)板樁、鋼筋混凝土護(hù)坡樁和地下連續(xù)墻?；搓幑W(xué)院建筑工程系2.13.3 坑內(nèi)排水的一般規(guī)定淺基坑或排水量不大的基坑可在基坑底做成一定的坡度，并按需要在基坑邊設(shè)置排水溝，在四角或每隔3040m設(shè)置一個(gè)直徑為7080cm的集水井。2.13.4 人工降低地下水位人工降低地下水位常用井點(diǎn)降水的方法。 2.13.5 鋼筋混凝土基礎(chǔ)的制作(1)柱基礎(chǔ)澆筑(2)條形基礎(chǔ)澆筑(3)大體積混凝土澆筑1)大體積混凝土基礎(chǔ)的整體性要求2)大體積混凝土基礎(chǔ)的澆筑方案，分為全面分層、分段分層和斜面分層3種淮陰工學(xué)院建筑工程系3)澆筑大體積混凝土的防裂措施4)節(jié)省混凝土的措施 2.14 減輕地基不均勻沉降的措施

17、2.14.1 建筑措施(1)建筑物體型力求簡單建筑物體型是指其平面形狀與立面輪廓。 (2)控制建筑物長高比及合理布置縱橫墻 長高比大的建筑物整體剛度小，縱墻很容易因撓曲變形過大而開裂(圖2.88)。 (3)設(shè)置沉降縫根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，沉降縫的位置通常選擇在下列部位上?；搓幑W(xué)院建筑工程系平面形狀復(fù)雜的建筑物的轉(zhuǎn)折部位；建筑物的高度或荷載突變處； 圖2.89 基礎(chǔ)沉降縫構(gòu)造 淮陰工學(xué)院建筑工程系長高比較大的建筑物適當(dāng)部位；地基土壓縮性顯著變化處；建筑結(jié)構(gòu)(包括基礎(chǔ))類型不同處；分期建造房屋的交界處。(4)控制相鄰建筑物基礎(chǔ)的間距淮陰工學(xué)院建筑工程系(5)調(diào)整建筑物的局部標(biāo)高 2.14.2 結(jié)構(gòu)措施(1)

18、減輕建筑物自重(2)設(shè)置圈梁 (3)減小或調(diào)整基底附加壓力(4)增強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)剛度或采用非敏感性結(jié)構(gòu)2.14.3 施工措施 施工順序預(yù)壓沉降期淮陰工學(xué)院建筑工程系本章小結(jié)地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的相互作用的概念柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)構(gòu)造要求簡化計(jì)算方法彈性地基梁法（了解）十字交叉條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)構(gòu)造要求節(jié)點(diǎn)荷載的分配節(jié)點(diǎn)荷載的簡化計(jì)算伐板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（了解）簡化計(jì)算方法：倒樓蓋法、剛性板條法箱形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（了解）淺基礎(chǔ)施工基坑的開挖、放坡及支擋坑內(nèi)排水與降低地下水位基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)制作減輕地基不均勻沉降的措施建筑措施結(jié)構(gòu)措施施工措施作業(yè)：閱讀教材及參考書，預(yù)習(xí)下一講內(nèi)容樁基礎(chǔ)?；搓幑W(xué)院建筑工程系肚松衯宸&愮鐝D)

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