第5章筏形与箱形基础(2011-11-28)

1、第5章筏形与箱形基础 郑 刚教授 博士生导师第一节 筏形基础的类型与特点(1) 筏形基础类型(a)平板式筏基；平板式筏基；(b)梁板式筏基；梁板式筏基；(c)墩板式筏基；墩板式筏基；(d)格形梁板式筏基格形梁板式筏基 柱下筏板基础 墙下筏板基础 平板式筏板基础 梁板式筏板基础 筏形基础是指柱下或墙下连续的平板式或梁板式筏形基础是指柱下或墙下连续的平板式或梁板式钢筋混凝土基础钢筋混凝土基础 具有施工简单具有施工简单 基础整体刚度较好基础整体刚度较好 能提高地基承载力能提高地基承载力 和能调节建筑物不均匀沉降等特点和能调节建筑物不均匀沉降等特点 抗震性能也比较好抗震性能也比较好 作为一个大面积基础

2、，可按整体稳定性原理确定作为一个大面积基础，可按整体稳定性原理确定地基承载力地基承载力(2) 筏形基础特点一般在下列情况下可考虑采用筏形基础：一般在下列情况下可考虑采用筏形基础： 软土地基上采用交叉条形基础不能满足建软土地基上采用交叉条形基础不能满足建筑物的容许变形和地基承载力要求时；筑物的容许变形和地基承载力要求时； 当建筑物的柱距较小，而柱荷载很大，必当建筑物的柱距较小，而柱荷载很大，必须将基础连成一整体后才能满足地基承载须将基础连成一整体后才能满足地基承载力要求时；力要求时； 在风荷载或地震荷载作用下，欲使基础有在风荷载或地震荷载作用下，欲使基础有足够的刚度和稳定性时。足够的刚度和稳定性

3、时。(3) 筏形基础的应用第二节 筏形基础的设计原则和构造要求一、设计内容 筏形基础设计包括以下内容： 筏板选型 确定筏板底面尺寸 确定筏板厚度 筏板内力计算与配筋 构造要求1、筏板选型 梁板式筏基所耗费的混凝土和钢筋都较平梁板式筏基所耗费的混凝土和钢筋都较平板式筏基少，因而具有材耗低、刚度大的板式筏基少，因而具有材耗低、刚度大的特点；特点； 平板式筏基对地下室空间高度有利，施工平板式筏基对地下室空间高度有利，施工也比较方便。也比较方便。 筏板基础型式的确定应综合考虑土质、上筏板基础型式的确定应综合考虑土质、上部结构体系、柱距、荷载大小及施工条件部结构体系、柱距、荷载大小及施工条件等因素。等因

4、素。 在工程设计中，一般认为对柱距变化和柱间的荷在工程设计中，一般认为对柱距变化和柱间的荷载变化不超过载变化不超过20、柱网间距较小、上部荷载不、柱网间距较小、上部荷载不很大的结构可选用平板式筏基；很大的结构可选用平板式筏基； 对于纵横柱网间尺寸相差较大，上部结构的荷载对于纵横柱网间尺寸相差较大，上部结构的荷载也较大时，宜选用带梁式的筏板基础。也较大时，宜选用带梁式的筏板基础。 对上部结构为剪力墙体系时，如果每道剪力墙都对上部结构为剪力墙体系时，如果每道剪力墙都直通到基础，一般习惯把筏板基础做成平板式的；直通到基础，一般习惯把筏板基础做成平板式的；而对每道剪力墙不都直通到基础的框支剪力墙，而对

5、每道剪力墙不都直通到基础的框支剪力墙，必须选用带梁式的筏板基础。必须选用带梁式的筏板基础。 2、确定筏板底面尺寸1）基底反力应满足地基承载力要求）基底反力应满足地基承载力要求当受轴心荷载作用时当受轴心荷载作用时fp 当受偏心荷载作用时当受偏心荷载作用时fp2 . 1max对于非抗震设防的高层建筑筏形基础，尚应符合下式要求0minp2）如有软弱下卧层，应验算下卧层强度，验）如有软弱下卧层，应验算下卧层强度，验算方法与天然地基上浅基础相同。算方法与天然地基上浅基础相同。3）对单幢建筑物，在均匀地基的条件下，基）对单幢建筑物，在均匀地基的条件下，基底平面形心应尽量与结构竖向荷载的重心底平面形心应尽量

6、与结构竖向荷载的重心重合。当不能重合时，在永久荷载与楼重合。当不能重合时，在永久荷载与楼（屋）面活荷载长期效应组合下，偏心距（屋）面活荷载长期效应组合下，偏心距e宜符合下式要求：宜符合下式要求： 式中，式中，W为与偏心距方向一致的基础底面为与偏心距方向一致的基础底面边缘抵抗距。边缘抵抗距。AWe1 . 04）基础的沉降）基础的沉降 基础的沉降应不小于建筑物允许的沉降值，基础的沉降应不小于建筑物允许的沉降值，可按分层总和法或按可按分层总和法或按建筑地基基础设计建筑地基基础设计规范规范(GBJ 50007-2002)规定的方法计算。规定的方法计算。如果基础埋置较深，应适当考虑由于基坑如果基础埋置较

7、深，应适当考虑由于基坑开挖引起的回弹变形。开挖引起的回弹变形。3、确定筏板厚度 筏板厚度根据抗冲切、抗剪切要求确定。筏板厚度根据抗冲切、抗剪切要求确定。一般不小于柱网较大跨度的一般不小于柱网较大跨度的1/20，并不小，并不小于于200mm（对于梁板式筏基不应小于（对于梁板式筏基不应小于300mm）。另外，对于荷载较大的建筑，）。另外，对于荷载较大的建筑，也可采用厚筏板，厚度可取也可采用厚筏板，厚度可取13m。4、筏板内力计算与配筋 影响筏板内力的因素很多，包括上部结构刚度、荷载大小及分布状况、板的刚度、地基土的压缩性以及相应的地基反力等，计算分析属于高度超静定问题。 u筏板内力计算简化方法：u

8、 倒楼盖法 u 刚性板法倒楼盖法 当地基比较均匀、上部结构刚度较大、且柱荷载当地基比较均匀、上部结构刚度较大、且柱荷载和柱间距的变化不超过和柱间距的变化不超过2020时，筏形基础可被视时，筏形基础可被视为一倒置的平面楼盖，以柱或墙为支座，以地基为一倒置的平面楼盖，以柱或墙为支座，以地基净反力（呈直线分布）为荷载。净反力（呈直线分布）为荷载。 对于平板式筏基，可按多跨连续双向板计算其内对于平板式筏基，可按多跨连续双向板计算其内力；对于梁板式筏基，基础梁可按多跨连续梁计力；对于梁板式筏基，基础梁可按多跨连续梁计算。算。 双向板按单列、双列、和双向板按单列、双列、和多列连续板计算共分多列连续板计算共

9、分5种种情况：情况： 三边简支，一边固定；三边简支，一边固定； 两对边简支，两对边固定；两对边简支，两对边固定； 两邻边简支，两邻边固定；两邻边简支，两邻边固定； 三边固定，一边简支；三边固定，一边简支； 四边固定。四边固定。 当基础梁跨度相差不大时，可将梁上荷载按沿板角450线所划分的范围，分别由横梁和纵梁承担，然后按多跨连续梁分别计算。当ly/lx1时，横梁上荷载分布形式为梯形（式中a为lx和ly中的较小者。lp1l0.625pp2(1-2 + )pa22a33yy筏底反力在基础梁上的分配 筏形基础的另一简化方法是刚性板法，适用于上部结构刚度大、柱荷载比较均匀（相邻柱荷载变化不超过20）、

10、柱距比较一致且小于1.75/的情况。刚性板法JEbkhs44式中，ks为地基土的基床系数；b为基础条带宽度，即相邻两行柱间即相邻两行柱间的中心距的中心距；J为宽度等于b的条带的截面惯性距。aa/2b/4b/4b/2a/4ba/4条中心条边缘 当筏基符合上述条件时可被认为是完全刚当筏基符合上述条件时可被认为是完全刚性的，此时可采用板带法将筏板划分为如性的，此时可采用板带法将筏板划分为如图所示互相垂直的板带，各板带的分界线图所示互相垂直的板带，各板带的分界线就是相邻柱间的中线。假定各板带为互不就是相邻柱间的中线。假定各板带为互不影响的独立基础梁，内力计算时可以作为影响的独立基础梁，内力计算时可以作

11、为刚性截条来计算，也可以作为弹性地基梁刚性截条来计算，也可以作为弹性地基梁来计算。来计算。 板带法的缺陷是没有考虑条带之间的剪力，板带法的缺陷是没有考虑条带之间的剪力，因而梁上荷载与地基反力常常不满足静力因而梁上荷载与地基反力常常不满足静力平衡条件，必须进行调整；另外，由于筏平衡条件，必须进行调整；另外，由于筏板实际存在的空间作用，各板带横截面上板实际存在的空间作用，各板带横截面上的弯矩并非沿横截面均匀分布，而是较集的弯矩并非沿横截面均匀分布，而是较集中于柱下中心区域。中于柱下中心区域。 因而可采用弯矩分配因而可采用弯矩分配法将计算板带宽度法将计算板带宽度b(或或a)的弯矩按宽度分为三的弯矩按

12、宽度分为三部分，把整个宽度部分，把整个宽度b上上的的2/3弯矩值作用于中弯矩值作用于中间间b/2部分，边缘部分，边缘b/4各各承担承担1/6弯矩。弯矩。aa/2b/4b/4b/2a/4ba/4条 中 心条 边 缘aa/2b/4b/4b/2a/4ba/4条中心条边缘弹性板法弹性板法 当筏基的刚度不够大，不能采用刚性板方法时，可采用弹性板法。弹性板法中最常用的是文克尔地基上筏板基础的计算方法 (1) 筏板厚度筏板厚度 筏板厚度根据抗冲切、抗剪切要求确定。筏板厚度根据抗冲切、抗剪切要求确定。一般不小于柱网较大跨度的一般不小于柱网较大跨度的1/20，并不小，并不小于于200mm（对于梁板式筏基不应小于

13、（对于梁板式筏基不应小于300mm）。另外，对于荷载较大的建筑，）。另外，对于荷载较大的建筑，也可采用厚筏板，厚度可取也可采用厚筏板，厚度可取13m。5、筏板构造（2）筏板外挑）筏板外挑 需要扩大筏基底板面积时，扩大位置宜优先考虑需要扩大筏基底板面积时，扩大位置宜优先考虑设在建筑物的宽度方向。对基础梁外伸的梁板式设在建筑物的宽度方向。对基础梁外伸的梁板式筏基，筏基底板挑出的长度，从基础梁外皮起算筏基，筏基底板挑出的长度，从基础梁外皮起算横向不宜大于横向不宜大于1200mm，纵向不宜大于，纵向不宜大于800mm；对平板式筏基其挑出长度从柱外皮起算横向不宜对平板式筏基其挑出长度从柱外皮起算横向不宜

14、大于大于1000mm，纵向不宜大于，纵向不宜大于600mm。筏板的外。筏板的外挑部分可做成坡度，但其边缘厚度不小于挑部分可做成坡度，但其边缘厚度不小于200mm。筏板基础梁与上部柱或剪力墙连接的构造要求3筏板基础与上部结构的连接 筏板配筋率一般在0.5%1.0%为宜。当板厚小于300mm时单层配筋，板厚等于或大于300mm时双层配筋。受力钢筋的最小直径不宜小于8mm，间距100200mm。分布钢筋直径取810mm，间距200300mm。筏板配筋不宜粗而疏，以有利于发挥薄板的抗弯和抗裂能力。 筏板配筋除符合计算要求外，纵横方向支座钢筋尚应有一定的连通配筋；跨中则按实际配筋率全部贯通。筏板悬臂部分下的土体如可能与筏板脱离时，应在悬臂上部设置受力钢筋。当双向悬臂挑出但肋梁不外伸