地基基础 箱形基础

1、基基 础础 设设 计计 主讲：庄鹏主讲：庄鹏 第三章第三章 箱形基础箱形基础 箱形基础：箱形基础：由顶板、底板、外墙和内墙组成的空间整由顶板、底板、外墙和内墙组成的空间整 体结构体结构 。 具有以下特点具有以下特点 (1)有很大的刚度和整有很大的刚度和整 体性；体性； (2)有较好的抗震效果；有较好的抗震效果； (3)有较好的补偿性。有较好的补偿性。 箱形基础箱形基础 第一节第一节 概概 述述 第二节第二节 箱形基础构造要求箱形基础构造要求 一、箱形基础的平面尺寸一、箱形基础的平面尺寸 1. 基底平面形心应尽可能与上部结构竖向静荷载重基底平面形心应尽可能与上部结构竖向静荷载重 心相重合；心相重

2、合； 2. 当偏心较大时，可使箱基底板四周伸出悬臂以调整当偏心较大时，可使箱基底板四周伸出悬臂以调整 底面形心位置。底面形心位置。如不可避免偏心，偏心距宜符合如不可避免偏心，偏心距宜符合 下式要求下式要求 e 0.1W/A 式中式中W 偏心方向的基础底面抵抗矩；偏心方向的基础底面抵抗矩； A 基础底面积。基础底面积。 另外：另外：根据设计经验，也可控制偏心距不大于偏心根据设计经验，也可控制偏心距不大于偏心 方向基础边长的方向基础边长的1/60。 二、箱形基础的高度二、箱形基础的高度 指底板底面到顶板顶面的外包尺寸。指底板底面到顶板顶面的外包尺寸。 一般取建筑物高度一般取建筑物高度1/81/12

3、，也不宜小于箱形基础，也不宜小于箱形基础 长度的长度的1/20，并不宜小于，并不宜小于3m。 三、箱形基础的埋置深度三、箱形基础的埋置深度 箱形基础的埋置深度不宜小于建筑物高度的箱形基础的埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15； 桩箱基础的埋置深度桩箱基础的埋置深度 (不计桩长不计桩长)不宜小于建筑物高不宜小于建筑物高 度的度的1/18。 四、箱形基础的顶、底板四、箱形基础的顶、底板 1. 厚度：厚度：顶板顶板 200mm，底板，底板 300mm。 2. 配筋：配筋：不宜小于不宜小于 14200。 支座钢筋：支座钢筋：纵、横方向应有纵、横方向应有1/21/3贯通全跨，且应贯通全跨，且应 分别有分

4、别有0.15%、0.10%配筋率的钢筋连通；配筋率的钢筋连通； 跨中钢筋：跨中钢筋：按实际配筋全部连通。按实际配筋全部连通。 五、箱形基础的墙体五、箱形基础的墙体 1. 墙体布置：墙体布置：外墙沿建筑物四周布置外墙沿建筑物四周布置; 内墙沿上部结构柱网和剪力墙均匀布置。内墙沿上部结构柱网和剪力墙均匀布置。 2. 墙体要有足够的密度墙体要有足够的密度 (1) 要求平均每平方米基础面积上墙体长度不得小于要求平均每平方米基础面积上墙体长度不得小于 400mm或墙体水平截面积不得小于基础面积的或墙体水平截面积不得小于基础面积的1/10; (2) 纵墙配置不得小于墙体总配置量的纵墙配置不得小于墙体总配置

5、量的3/5，且有不少，且有不少 于三道纵墙贯通全长。于三道纵墙贯通全长。 (3) 对基础平面长宽比大于对基础平面长宽比大于4的箱形基础，其纵墙水的箱形基础，其纵墙水 平截面面积不得小于箱基外墙外包尺寸水平投影平截面面积不得小于箱基外墙外包尺寸水平投影 面积的面积的1/18。 3. 墙的间距：墙的间距：不宜大于不宜大于l0m。 4. 墙体的厚度：墙体的厚度：外墙厚度不宜小于外墙厚度不宜小于250mm； 内墙厚度不宜小于内墙厚度不宜小于200mm。 5. 墙体配筋：墙体配筋：应设置双面钢筋，竖向和水平钢筋的直应设置双面钢筋，竖向和水平钢筋的直 径不应小于径不应小于l0mm，间距不应大于，间距不应大

6、于200mm。 另外，除上部为剪力墙外，内、外墙的墙顶处宜另外，除上部为剪力墙外，内、外墙的墙顶处宜 配置两根直径不小于配置两根直径不小于20mm的通长构造钢筋。的通长构造钢筋。 六、墙体开洞的限制六、墙体开洞的限制 1. 尽量不开洞、少开洞。必要时，宜开小洞、圆洞或尽量不开洞、少开洞。必要时，宜开小洞、圆洞或 切角洞，避免开偏洞和边洞。切角洞，避免开偏洞和边洞。 B b H h 底板底板 顶板顶板 2. 洞口面积不宜大于柱距洞口面积不宜大于柱距 与箱形基础全高乘积的与箱形基础全高乘积的 1/6，即，即 bh/BH 1/6 3. 墙体洞口周围应设置加强钢筋。墙体洞口周围应设置加强钢筋。 （1）

7、每侧附加钢筋面积）每侧附加钢筋面积 As1 不应小不应小 于洞口宽度内被切断钢筋面积的于洞口宽度内被切断钢筋面积的 一半，且不小于一半，且不小于2 16，该加强，该加强 钢筋应从洞口边缘处延长钢筋应从洞口边缘处延长40d。 （2）洞口每个角部各加）洞口每个角部各加2 12斜筋，斜筋， 长度不小于长度不小于1m。 洞口两侧及四角洞口两侧及四角 加强钢筋示意加强钢筋示意 第三节第三节 箱形基础地基计算箱形基础地基计算 一、地基强度验算一、地基强度验算 在非地震区在非地震区 pk fa pkmax 1.2 fa pkmin 0 在地震区，除应符合在地震区，除应符合pk和和p k max要求外，还应满

8、足要求外，还应满足 pE fSE pE max 1.2 fSE fSE = s fa 当基础底面地震作用效应组合的最小压力出现零应当基础底面地震作用效应组合的最小压力出现零应 力时，零应力区的面积不应超过基底面积的力时，零应力区的面积不应超过基底面积的15%。 二、地基变形验算二、地基变形验算 随着施工的进展，地基受力状态和变形十分复杂。随着施工的进展，地基受力状态和变形十分复杂。 1. 基坑开挖前大多用井点降水，使地基压缩；基坑开挖前大多用井点降水，使地基压缩； 2. 基坑开挖阶段，由于卸去土重引起地基回弹；基坑开挖阶段，由于卸去土重引起地基回弹； 3. 基础施工时，逐步加载，地基产生再压缩

9、变形；基础施工时，逐步加载，地基产生再压缩变形； 4. 基础施工完后停止降水，地基又回弹；基础施工完后停止降水，地基又回弹； 5. 上部结构施工和使用阶段，由于继续加载，地基上部结构施工和使用阶段，由于继续加载，地基 继续产生压缩变形。继续产生压缩变形。 地基变形计算：地基变形计算：规范推荐分层总和法。规范推荐分层总和法。 三、整体倾斜三、整体倾斜 在非地震区在非地震区 T B/（100H） 式中式中B 基础宽度；基础宽度； H建筑物高度，指室外地坪至屋面建筑物高度，指室外地坪至屋面 (不包括不包括 突出屋面的局部附属建筑突出屋面的局部附属建筑)的高度的高度。 横向整体倾斜值横向整体倾斜值 T

10、：分层总和法计算的基础纵向边缘分层总和法计算的基础纵向边缘 中点沉降值的差值除以基础的宽度。中点沉降值的差值除以基础的宽度。 对于地震区，目前还没有明确的横向整体倾斜允许值，对于地震区，目前还没有明确的横向整体倾斜允许值， 可按地区经验和参考一些工程的实测值确定。可按地区经验和参考一些工程的实测值确定。 第四节第四节 箱基结构设计箱基结构设计 一、箱形基础荷载一、箱形基础荷载 箱形基础荷载图箱形基础荷载图 1地面堆载地面堆载qx 产生的侧压力产生的侧压力 2/45tan 02 1 x q 2地下水位以上土的侧压力地下水位以上土的侧压力 3浸于地下水位中浸于地下水位中（H H1）高度土的侧压力高

11、度土的侧压力 6顶板荷载顶板荷载q以及上部结构传来的集中力等以及上部结构传来的集中力等 4地下水产生的侧压力地下水产生的侧压力 5地基净反力地基净反力 2/45tan 02 12 H 2/45tan)( 02 13 HH )( 14 HH w )( 15 HHp wj 箱形基础埋于地下，承受如下的荷载箱形基础埋于地下，承受如下的荷载 二、基底反力计算二、基底反力计算 实测结果表明：实测结果表明： （1）对软土地区，纵向基底反力一般呈马鞍形；）对软土地区，纵向基底反力一般呈马鞍形； （2）对第四纪粘性土地区，纵向基底反力分布曲线）对第四纪粘性土地区，纵向基底反力分布曲线 一般呈抛物线形一般呈抛物

12、线形 （a）软土地区）软土地区 （b）第四纪粘性土地区）第四纪粘性土地区 箱形基础纵向基底反力实测分布曲线箱形基础纵向基底反力实测分布曲线 实用计算方法实用计算方法 1基底反力系数法基底反力系数法 将基础底面划分成将基础底面划分成40个区格个区格(纵向纵向8格、横向格、横向5格格)， 某某i 区格的基底反力按下式确定区格的基底反力按下式确定 i kk k BL GF p 式中式中 i 相应于相应于i 区格的基底反力系数，查表确定。区格的基底反力系数，查表确定。 L=8 L/8 B=5 B/5 i 箱形基础纵向平均反力系数箱形基础纵向平均反力系数 2基底平均反力系数法基底平均反力系数法 箱形基础

13、横向平均反力系数箱形基础横向平均反力系数 用平均反力系数求各段的平均净反力用平均反力系数求各段的平均净反力 （2）沿宽度方向）沿宽度方向 各段的平均净反力只需把以上各式的各段的平均净反力只需把以上各式的L用用B代换即代换即 可。可。 LFpp j / 11 LFpp j / 22 LFpp j / 33 LFpp j / 44 式中式中 相应于相应于i 区段的基底平均反力系数，查表区段的基底平均反力系数，查表 确定。确定。 i p （1）沿长度方向）沿长度方向 三、箱基内力计算三、箱基内力计算 1当上部结构为现浇剪力墙体系时当上部结构为现浇剪力墙体系时 2当上部结构为框架剪力墙体系时当上部结构

14、为框架剪力墙体系时 箱基的顶、底板内力仅按局部弯曲计算。箱基的顶、底板内力仅按局部弯曲计算。 考虑到整体弯曲的影响，纵横方向支座钢筋尚应分考虑到整体弯曲的影响，纵横方向支座钢筋尚应分 别有别有0.15%、0.10%配筋率连通配置，跨中钢筋按配筋率连通配置，跨中钢筋按 实际配筋率全部连通。实际配筋率全部连通。 一般可只按局部弯曲计算箱基内力。一般可只按局部弯曲计算箱基内力。 3当上部结构为框架体系时当上部结构为框架体系时 箱基的内力应同时考虑整体弯曲和局部弯曲作用。箱基的内力应同时考虑整体弯曲和局部弯曲作用。 （1）上部结构等效抗弯刚度）上部结构等效抗弯刚度 ww 1 2 ub u bbBB 2

15、K 1IEm KK KK IEIE n i liii lii i 公式中的符号示意公式中的符号示意 （2）箱形基础的整体弯曲弯矩计算）箱形基础的整体弯曲弯矩计算 式中式中 Mg 箱形基础承担的整体弯曲弯矩；箱形基础承担的整体弯曲弯矩； M 由整体弯曲产生的弯矩由整体弯曲产生的弯矩 。 （3）箱形基础的局部弯曲的弯矩计算）箱形基础的局部弯曲的弯矩计算 顶板按实际承受荷载，底板按扣除底板自重后的基底顶板按实际承受荷载，底板按扣除底板自重后的基底 净反力作为局部弯曲计算的荷载，并将顶、底板视净反力作为局部弯曲计算的荷载，并将顶、底板视 作周边固定的双向连续板计算局部弯曲弯矩。作周边固定的双向连续板计

16、算局部弯曲弯矩。 顶、底板的总弯矩为局部弯矩乘以顶、底板的总弯矩为局部弯矩乘以0.8折减系数后与整折减系数后与整 体弯曲弯矩叠加。体弯曲弯矩叠加。 BBgg gg g IEIE IE MM 四、基础的截面设计与强度验算四、基础的截面设计与强度验算 （一）顶板与底板（一）顶板与底板 2正截面抗弯计算正截面抗弯计算 （1）箱基整体弯曲拉力及压力计算）箱基整体弯曲拉力及压力计算 Tx = T x = Mgx / z B Ty = T y = Mgy / z L 式中式中Mgx、Mgy 整体弯曲时箱基整体弯曲时箱基x、y方向的弯矩；方向的弯矩； Tx、Ty 底板底板x、y方向每米的拉力；方向每米的拉力

17、； T x、T y 顶板顶板x、y方向每米的压力；方向每米的压力； L、B 箱基底板的长度、宽度；箱基底板的长度、宽度； z 箱基计算高度，取顶、底板中距。箱基计算高度，取顶、底板中距。 整体弯矩配筋计算整体弯矩配筋计算 1底板的抗冲切与抗剪切验算同筏基底板的抗冲切与抗剪切验算同筏基 底板同时考虑局部弯曲和整体弯曲的计算钢筋用量底板同时考虑局部弯曲和整体弯曲的计算钢筋用量 板跨中：板跨中：上层钢筋上层钢筋 As上 上= As1/2+ As2 下层钢筋下层钢筋 As下 下= As1/2 板支座：板支座：上层钢筋上层钢筋 As上 上= As1/2 下层钢筋下层钢筋 As下 下= As1/2+ A

18、s2 式中式中 As2、 A s2 局部弯曲计算的底板跨中、支座的局部弯曲计算的底板跨中、支座的 单位长度钢筋面积。单位长度钢筋面积。 整体弯曲时，底板受拉钢筋面积可按下式计算整体弯曲时，底板受拉钢筋面积可按下式计算 As1x = Mgx /fy z B As1y = Mgy /fy z L 式中式中As1x、As1y整体弯曲时整体弯曲时x、y方向单位长度钢筋方向单位长度钢筋 面积。面积。 （二）内墙与外墙（二）内墙与外墙 1箱形基础墙体截面剪力计算箱形基础墙体截面剪力计算 （1）横墙截面剪力计算）横墙截面剪力计算 第第i 道纵墙和第道纵墙和第j 道横墙相交的节点道横墙相交的节点（i，j）的上

19、、下的上、下 截面上的剪力截面上的剪力 Vijt Vijb Vijl Vijr )( 11 AApV j t ij )( 22 AApV j b ij （2）纵墙截面剪力计算）纵墙截面剪力计算 将箱形基础视为总荷载和基底反力作用下的静定梁，将箱形基础视为总荷载和基底反力作用下的静定梁， 可求出任一横墙支座可求出任一横墙支座 j 截面左侧或右侧的总剪力截面左侧或右侧的总剪力Vjl 或或Vjr。 式中式中 bi 第第i道纵墙的宽度；道纵墙的宽度； bi 纵墙宽度总和；纵墙宽度总和； Nij 第第i道纵墙和第道纵墙和第j 道横墙交叉处柱子的竖向荷载；道横墙交叉处柱子的竖向荷载； Nij 第第j 列上

20、各柱荷载总和。列上各柱荷载总和。 j 截面左侧总剪力截面左侧总剪力Vjl分配到第分配到第i 道纵墙的剪力为道纵墙的剪力为 ij ij i il j l ij N N b b VV 2 1 纵墙截面剪力计算纵墙截面剪力计算 修正后的剪力分布图修正后的剪力分布图 尚应扣除横墙剪力尚应扣除横墙剪力Vijt和和Vijb在左侧已经承担的部分在左侧已经承担的部分 才是纵墙左截面实际承受的剪力才是纵墙左截面实际承受的剪力Vijl。 l ij V )( 21 AApVV j l ij l ij 纵墙截面剪力修正示意纵墙截面剪力修正示意 Vijl Vijr 纵墙截面剪力计算纵墙截面剪力计算 修正：修正： 2箱形

21、基础墙身强度计算箱形基础墙身强度计算 （1）墙身抗剪强度计算）墙身抗剪强度计算 墙身的受剪截面应符合下式要求墙身的受剪截面应符合下式要求 Vw 0.25 c fc Aw 式中式中 Vw各片墙承担的竖向剪力设计值；各片墙承担的竖向剪力设计值； Aw墙身竖向有效截面积。墙身竖向有效截面积。 c 混凝土强度影响系数，不大于混凝土强度影响系数，不大于C50取取1.0， 大于大于C80取取0.8， 介于介于C50C80之间按线性内插取用。之间按线性内插取用。 （2）墙体洞口计算）墙体洞口计算 1）洞口过梁截面抗剪强度验算）洞口过梁截面抗剪强度验算 洞口上、下过梁的受剪截面应分别符合下列公式要求洞口上、下

22、过梁的受剪截面应分别符合下列公式要求 式中式中V1、V2 上、下过梁的剪力设计值；上、下过梁的剪力设计值； V 洞口中点处的剪力设计值；洞口中点处的剪力设计值； 剪力分配系数；剪力分配系数； q1、q2作用在上、下过梁上均布荷载设计值；作用在上、下过梁上均布荷载设计值； l 洞口的净宽；洞口的净宽； V1 0.25 c fc A1 V2 0.25 c fc A2 V1 = V + q1 l / 2 V2 = (1 )V + q2 l / 2 洞口计算图洞口计算图 l V (1 )V 3 22 3 11 3 11 2211 11 2 1 hbhb hb hbhb hb A1、A2 上、下过梁的有

23、效截面积；可取图上、下过梁的有效截面积；可取图（a）及及 图图（b）阴影部分计算的较大值阴影部分计算的较大值 。 洞口上下过梁的有效面积计算洞口上下过梁的有效面积计算 2）洞口过梁截面的抗弯承载力计算）洞口过梁截面的抗弯承载力计算 上、下过梁截面的顶部和底部纵向钢筋，应分别按上、下过梁截面的顶部和底部纵向钢筋，应分别按 下式求得的弯矩设计值配置下式求得的弯矩设计值配置 M1 = V l/2 + q1 l2 / 12 M2 = (1 )V l/2 + q2 l2 / 12 式中式中 M1、M2 上、下过梁的弯矩设计值。上、下过梁的弯矩设计值。 洞口两侧及四角应设加强钢筋，洞口两侧及四角应设加强钢

24、筋， 按下式验算按下式验算 M1 fyh1(As1+1.4As2) M2 fyh2(As1+1.4As2) 每侧附加钢筋面积不应小于洞口宽度内被切断钢筋面每侧附加钢筋面积不应小于洞口宽度内被切断钢筋面 积的一半，且不小于积的一半，且不小于2 16，该加强钢筋应从洞口边，该加强钢筋应从洞口边 缘处延长缘处延长40d。 洞口每个角部各加洞口每个角部各加2 12斜筋，长度不小于斜筋，长度不小于1m。 3）洞口加强钢筋）洞口加强钢筋 洞口两侧及四角洞口两侧及四角 加强钢筋示意加强钢筋示意 式中式中M1、M2 上、下过梁的上、下过梁的 弯矩设计值；弯矩设计值； h1、h2 上、下过梁截面高度；上、下过梁截面高度； 箱形基础的外墙和承受水平荷载的内墙应进行受弯箱形基础的外墙和承受水平荷载的内墙应进行受弯 计算。此时墙身视为顶、底部固定的多跨连续板。计算。此时墙身视