地基基础讲义t版共139

1第三章连续基础

本章内容：1、概述2、地基、基础与上部结构相互作用的概念3、地基计算模型4、文克勒地基上梁的计算5、地基上梁的数值计算6、柱下条形基础7、柱下交叉条形基础8、筏形基础与箱形基础9、刚性基础基底反力、沉降和倾斜计算的数值分析法2本章要求1、了解地基、基础、上部结构相互作用的概念2、掌握地基计算模型3、能进行柱下条形基础、柱下交叉条形基础设计本章重点、难点1、地基、基础、上部结构相互作用的概念2、地基计算模型3、柱下条形基础设计4、柱下交叉条形基础设计3

一、连续基础的特点（1）具有较大的基础底面积（2）可增大建筑物整体刚度、减小不均匀沉降（3）提高建筑物抗震性能（4）提高地基承载力第一节概述4

第二节地基、基础上部结构相互作用的概念一、地基基础的相互作用1、基底反力的分布规律（1）柔性基础56（2）刚性基础78（3）基础相对刚度的影响9

（4）、地基软硬的影响

软土地基10坚硬地基11中间软两边硬硬不均匀地基12中间硬两边软软不均匀地基1314二、地基变形形对上部结构构的影响1、柔性结构：：不均匀沉降降不会引起上上部结构较大大的附加应力力152、敏感性结构构：不均匀沉沉降会引起上上部结构较大大的附加应力力163、刚性结构：：不均匀沉降降不会引起上上部结构较大大的附加应力力17三、上部结构构刚度对基础础受力状况的的影响上部结构绝对对刚性18上部结构绝对对柔性19第三节地基基计算模型一、文克勒地地基模型：地基下任一一点所受的压压力p与该点的地基基沉降量s成正比二、弹性半空空间地基模型型地基上任意点点的沉降量与与整个基底反反力以及邻近近荷载的分布布有关三、有限压缩缩层地基模型型地基的沉降量量等与沉降计计算深度范围围内各计算分分层在侧限条条件下压缩量量之和20一、文克勒地地基模型21优点：（1）参数少，应应用方便缺点：（1）没有考虑地地基分层情况况（2）没有考虑土土的非线性特特性（3）没有考虑地地基的应力扩扩散现象应用范围：（1）地基主要受受力层为软土土（2）薄压缩层地地基22二、弹性半空空间地基模型型集中荷载均布矩形荷载载作用下矩形形面积中心的的沉降23对任意分布的的荷载2425简化计算方法法26优点：（1）具有扩散应应力和变形（2）可以反映临临近荷载的影影响缺点：（1）未考虑地基基的成层性、、非均质性（2）未考虑土体体的非线性（3）计算值较较实测值大大27三、有限压压缩层地基基模型28hti、Esti—第i个棱柱体中中第t分层的厚度度和压缩模模量nc—第i个棱柱体的的分层数；；—第i个棱柱体中中第t分层由引起的竖向向附加应力力的平均值值29优点：（1）具有扩散散应力和变变形（2）可以反映映临近荷载载的影响（3）考虑地基基的成层性性缺点：（1）未考虑地地基的非均均质性（2）未考虑土土体的非线线性30四、相互作作用分析的的基本条件件和常用方方法（1）静力平衡衡条件（2）变形协调调条件（接接触条件））31当今应用科科学与工程程技术领域域课题研究究的方法：：（1）理论解析析：根据微微分方程结结合边界条条件求解（2）工程实测测：（3）物理模拟拟：根据相相似理论推推导相似准准则设计模型试试验（4）数值模拟拟：将构件件离散成有有限个单元元32数值模拟（1）有限元：：ANSYS、ADINS、SAP、I-DIASD等（2）有限差分分法：FLAC（3）边界元：：（4）离散元：：33ANSYS简介：34353637383940414243444546474849505152535455565758596061626364第四节文克勒地地基上梁梁的计算算一、无限限长梁的的解答1、微分方方程式65662、集中荷荷载作用用下的解解答（1）竖向集集中力作作用下在荷载作作用下，，梁的挠挠曲曲线线和弯矩矩图是关关于原点点对称的的在o点处紧靠靠F0的左右两两侧把梁梁切开，，右侧截截面V=-F0/26768（2）集中力力偶作用用下在集中力力偶作用用下，转转角和剪剪力关于于原点对对称，挠挠度和弯弯矩是反反对称的的在o点处紧靠靠M0的左右两两侧把梁梁切开，，右侧截面面V=M0/2697071（3）承受若若干个集集中荷载载作用72二、有限限长梁的的计算73（1）一般情情况74（2）外荷载载对称75有限长梁梁的计算算步骤：：（1）以叠加加法计算算已知荷荷载在梁梁II上相应于于梁I的两端的的截面引引起的弯弯矩和剪剪力Ma、Va及Mb、Vb（2）计算梁梁端边界界条件力力FA、MA和FB、MB（3）以叠加加法计算算在已知知荷载和和边界条条件力的的共同作作用下，，梁II上相应于于梁I所求截面面处的、、M、V76三、地基基上梁的的柔度指指数柔度指数数：表征征文克勒勒地基上上梁的相相对刚柔柔程度的的一个无无量纲值值。短梁有限长梁梁长梁77短梁的地地基反力力长梁的地地基反力力78四、基床床系数的的确定（1）按基础础的预估估沉降量量确定（2）按荷载载试验成成果确定定79例题3-1例题3-280第六节、、柱下条条形基础础适用范围围：（1）地基较较软弱，，承载力力低，地地基压缩缩性不均均匀（2）荷载分分布不均均匀，不不均匀沉沉降较大大（3）上部结结构对基基础沉降降较敏感感81一、构造造要求82831、为了使使与与基础础底面形形心重合合，基基底压力力均匀分分布，基基础梁的的两端应应外伸2、肋梁的的高h由计算定定，以为为柱距的的（1/4~1/8）l13、翼板的的高hf由计算定定，当200mm<hf<250mm采用等厚厚度，当当hf>250mm采用宜采采用变厚厚度翼板板，i<1:34、基础梁梁沿纵向向取等截截面，当当柱截面面边长大大于等于于肋宽时时，可将将肋部加加宽。。845、肋梁的的纵向受受力钢筋筋，顶面面和底面面的受力力筋应由由2~4根通常配配筋，当当h>700mm时，应在在梁的两两侧放置置直径>10mm的腰筋。。6、肋梁内内箍筋应应做成封封闭式7、翼板的的横向受受力筋由由计算确确定d>100mm100<@<200mm8586二、内力力计算1、简化计计算方法法（1）静定分分析法（2）倒梁法法2、弹性地地基梁法法87（1）静定分分析法（（静定梁梁法）88适用范围围：（1）上部结结构为柔柔性结构构（2）基础具具有足够够的相对对刚度特点：（1）在荷载载作用下下基础梁梁将产生生整体弯弯曲（2）计算所所得的基基础不利利截面的的弯矩绝绝对值可可能偏大大89（2）倒梁法法90适用范围围：（1）上部结结构为刚刚性结构构（2）地基比比较均匀匀，荷载载分布和和柱距均均匀，基基础梁的的高度小小于柱距距的1/6特点：（1）在荷载载作用下下基础梁梁将产生生整体弯弯曲和局局部弯曲曲（2）计算所所得的基基础不利利截面的的弯矩绝绝对值最最小91柱下条形形基础计计算步骤骤：（1）确定基基础底面面尺寸：：轴心荷载载偏心荷载载92（2）基础底底板计算算（3）基础梁梁内力计计算1）计算基基底净反反力设计计值2）内力计计算933）消除与与调整支支座的不不平衡力力942、弹性地地基梁法法（1）对基础础宽度不不小于可可压缩层层厚度二二倍的薄薄压缩层层地基，，地基的的压缩性性比较均均匀，可可按文克克勒地基基上梁的的解析解解。（2）对基基础宽度度不小于于可压缩缩层厚度度二倍的的薄压缩缩层地基基，地基基的压缩缩性不均均匀，可可按文克克勒地基基上梁的的数值分分析法。。（3）不满足足（1）（2），可按按非文克克勒地基基上梁的的数值分分析法进进行迭代代计算。。95第七节、柱下交叉叉条形基基础96适用范围围：（1）软弱地地基上柱柱距较小小的框架架结构（2）上部结结构荷载载较大，，地基比比较软弱弱97１、交叉叉节点荷荷载分配配原则（1）静力平平衡条件件（2）变形协协调条件件982、节点荷荷载分配配（1）角柱节节点：两两个方向向均为半半无限长长梁99由式3-34节点i的竖向位位移：bx，by—分别为x，y方向基础础的底面面宽度Sx，Sy—分别为x，y方向基础础梁的特特征长度度x，y—分别为x，y方向基础础梁的柔柔度特征征值Ix，Iy—分别为x，y方向基础础梁的截截面惯性性矩100根据变形形协调条条件将静力平平衡条件件代入可可解得：：101102对一端外外伸的角角柱节点点y=0，Zy=4103对无外伸伸的角柱柱节点x=y=0Zx=Zy=4104（2）边柱节节点：y方向基础础梁为无无限长梁梁Y=，Zy=1105y=，Zy=1x=0，Zx=1106（3）内柱节节点x=y=Zx=Zy=1107调整后的的节点荷荷载Pj—按交叉条条形基础础计算的的基底净净反力▽Fix、▽Fiy—分别为节节点i在x、y方向的荷荷载增量量▽Ai—节点i的重叠面面积108109110111二、内力力计算1、简化计计算方法法（1）静定分分析法（2）倒梁法法2、弹性地地基梁法法（1）对基础础宽度不不小于可可压缩层层厚度二二倍的薄薄压缩层层地基，，地基的的压缩性性比较均均匀，可可按文克克勒地基基上梁的的解析解解。（2）对基基础宽度度不小于于可压缩缩层厚度度二倍的的薄压缩缩层地基基，地基基的压缩缩性不均均匀，可可按文克克勒地基基上梁的的数值分分析法。。112例题3-5113第八节节、筏型型基础础114地基计计算1）2）Pk≤fa、Pkmax≤1.2fa、Pkmin03）aT≤b/100Hgb———筏基的的底面面宽度度Hg——建筑物物高度度W———与偏心心距方方向一一致的的基础础底面面边缘缘抵抗抗矩；；A——基础底面积积1154）对抗震设设防的建筑筑faE=afaP≤faE、Pmax≤1.2faEfaE—调整后的地地基抗震承承载力a—地基抗震承承载力调整整系数，查查表fa—经过深宽修修正后的地地基承载力力特征值1161、构造要求求（1）上部结构构荷载的合合力点接近近基础底面面形心（2）梁板式筏筏基的板格格应满足冲冲切承载力力要求（3）平板式筏筏板厚度应应根据冲切切、剪切要要求确定（4）梁板式筏筏基的肋梁梁除满足正正截面受弯弯和斜截面面受剪承载载力外，还还需验算肋肋梁顶面的的局部受压压承载力（5）筏型基础础配筋要求求（6）混凝土强强度要求117（7）肋梁与柱柱或剪力墙墙的连接构构造交叉基础梁梁与柱的连连接118单向基础梁梁与柱的连连接119基础梁与剪剪力墙的连连接1202、内力计算算（1）简化计算算方法（a）倒楼盖法法（b）静定分析析法（条带带法）（2）弹性地基基板法：数数值方法（a）有限元法法（b）有限差分分法121筏基的挠曲曲变形a：以局部挠挠曲为主，，整体挠曲曲可忽略b：整体挠曲曲明显大于于局部挠曲曲122（a）倒楼盖法法使用条件：：（1）地基比较较均匀，上上部结构刚刚度较大（2）梁板式筏筏基梁的高高跨比或平平板式筏基基板式的厚厚跨比大于于1/6（3）相邻柱荷荷载及柱距距变化不超超过20%1231、平板式筏筏基的计算算倒楼盖法如如同倒梁法法，将地基基上筏板简简化为倒置置的无梁楼楼盖。把基基础划分为为柱下板带带和跨中板板带。边排排柱下的板板带宽度取取为相邻柱柱间距的1/4与柱轴线至至基底边缘缘距离之和和，其余带带宽为柱距距的1/2；若柱距不不相等，则则取相邻柱柱距平均值值的1/2。然后按柱柱荷载和均均匀分布的的地基净反反力，按无无梁楼盖计计算基础内内力。124平板式筏基基板带的划划分1252、梁板式筏基基的计算筏板被基础础梁分割成成不同支撑撑条件的单单项或双向向板，如果果两个方向向的尺寸比比值小于2，可将筏板板视为承受受地基净反反力的双向向多跨连续续板。板块块支撑条件件可分为3种：1）两邻边固定定，两邻边简简支2）三边固定，，一边简支3）四边固定根据计算简图图查阅弹性板板计算公式126板块跨中弯矩矩板块支座弯矩矩Lx、Ly—双向板的计算算长度跨中及支座弯弯矩计算系数数，可查表127连续板的支撑撑条件128筏形基础梁只只沿着柱网轴轴线设置，当当纵横向柱间间距的长宽比比小于2时，筏形基础础梁上的荷载载可将板上荷荷载沿板角45º分角线划分范范围，分别由由纵横梁承担担，荷载分布布呈三角形或或梯形。基础础梁上的荷载载确定后即可可采用倒梁法法进行梁的内内力计算。129梁板式筏基基基础梁上的反反力分配130（b）静定分析法法（条带法、、刚性板条法法）将筏基在x、y方向从跨中分分成若干条带带，取出每一一条带按独立立的条基计算算内力。适用于上部结结构刚度较差差、地基较均均匀、柱荷载载及柱距变化化不大。用刚性板条法