筏形基础与箱形基础

筏形基础与箱形基础第1页/共67页第2页/共67页第3页/共67页按式(3-59)验算时须注意：1.是否属于高层建筑筏形基础？高层建筑混凝土结构技术规程2002：≥10层或>28m2.式(3-59)的目的是控制均匀地基上高层建筑的倾斜，若地基沉降很小，则该要求可适当放宽，例如对硬土地基、岩石地基。

岩石地基软3.地基的均匀性硬第4页/共67页(2)基底压力非抗震设防：pkmin≥0抗震设防：p≤faE

pmax≤1.2faE

零应力区面积≤0.15A(3)横向整体倾斜3.8.1筏形基础一、概述1.类型墙下筏基：为等厚度（200~300mm）的钢筋混凝土平板，适用于具有硬壳层（包括人工处理形成的）比较均匀的软弱地基，六层及六层以下横墙较密的民用建筑。第5页/共67页柱下筏基平板式：板厚1.5~4m，施工简便梁板式：较经济2.应注意的几个问题(1)满堂基础实为柱下扩展基础，但整体性有很大提高。第6页/共67页(2)有桩基础时的地下室底板可能为筏基（桩筏基础），可能仅为地下室底板，需看设计意图而定。若为地下室底板，其受力主要为地下水的浮力。为减少浮力引起的底板跨中弯矩，常在底板下设置抗拉锚杆或锚墩。(3)筏形基础可以提高地基承载力吗？

fa=fak+ηb

γ(b-3)+ηdγm(d-0.5)(2-14)第7页/共67页第8页/共67页(4)高层建筑筏基（持力层为残积土）与挖孔桩基础的对比工程实例1：东莞丝绸大厦地上21层，裙房4层，地下2层。持力层为花岗岩残积层，N=7~15，c=26.6kPa,φ=28.7°，E0=30MPa，fa=566kPa。板厚2m，上下层钢筋均为φ25@150双向，配筋率ρ=0.17%，板中部加两层φ12@200钢筋网。+0.00以下用钢量为118kg/m2。计算沉降104mm，实测沉降70~80mm。造价（万元）环境影响工期质量保证度挖孔桩方案197.6大（降水）4个月以上低平板式筏基82.8小2个月高

挖桩1m/日降水问题浇筑砼、养护质量检验补强东莞常平镇4栋高层(2-22层,2-15层)改用筏基后共节省180万。第9页/共67页工程实例2：大连九州饭店

地上23层，地下1层（车库），筏基厚2m，持力层为强风化千枚状泥质板岩，初勘fak=400kPa，承载力不够，详勘fak=520kPa，满足要求。沉降：实测1.7mm，计算3.4mm。土方量(m3)砼用量(m3)工期挖孔桩方案14841

48813个月以上平板式筏基12162

3297

2个月第10页/共67页(5)地下室的补偿作用p.110工程实例：省农资培训中心，地上18层，地下3层。原设计采用筏形基础，地基持力层为中、微风化砂砾岩。在施工基坑支护结构（挖孔桩）时，发现持力层下存在软弱夹层，于是设计方将筏基改为挖孔桩基础。分析：单位面积的总荷载＝21×15=315kPa挖去的土重＝3×4×18=216kPa剩余荷载＝315-216=99kPa（相当于6层楼的荷载）结论：只要把建筑物的基础或地下部分做成中空、封闭的形式，那么被挖去的土重就可以用来补偿上部结构的部分甚至全部重量。这样，即使地基极其软弱，地基的稳定性和沉降也都很容易得到保证。第11页/共67页(6)抗浮设计p.111A.地下室的抗浮稳定性验算整体抗浮稳定性：K=Gk/Fw≥1.05

偏心验算抗浮措施：

•尽快施工上部结构，增大自重；

•在箱格内充水、在地下室底板上堆砂石等重物或在顶板上覆土，作为平衡浮力的临时措施；

•将底板沿地下室外墙向外延伸，利用其上的填土压力来平衡浮力；

•在底板下设置抗拔桩或抗拔锚杆。当基坑周围有支护桩（墙）时，可将其作为抗拔桩来加以利用；

•增大底板厚度。第12页/共67页B.底板强度验算地下室施工期间底板的计算简图与使用期不同。措施：1)采用逆作法施工；

2)增大底板（筏基）厚度及配筋；

3)在底板下设置抗拔桩或抗拔锚杆。第13页/共67页(7)高层建筑主楼与裙房间的处理问题：弯矩过大。1)设置后浇带－－用于后期沉降较小的情况规范建议：通常在裙房一侧设置后浇带，后浇带的位置宜设在距主楼边柱的第二跨内。后浇带砼宜根据实测沉降值并在计算后期沉降差能满足设计要求后方可进行浇筑。[8]2)设置沉降缝－－用于后期沉降较大的情况3)分期施工先重后轻第14页/共67页后浇带的位置应设在自主楼边缘向外一跨处，确保地下室裙房有一跨与主楼整浇在一起，以减少高层下的附加应力，充分发挥“有效共同作用范围”的合理受力形式。第15页/共67页第16页/共67页第17页/共67页第18页/共67页4)采用浮桥式基础设计浮桥特点：弯矩很小。第19页/共67页潮州湘子桥（广济桥）：十八梭船廿四洲第20页/共67页浮桥基础节点类型：第21页/共67页例题第22页/共67页a点采用Ⅲ型节点，b点采用Ⅳ型节点，Mp=800t·m。第23页/共67页3.构造要求板厚：一般不小于400mm形状：配筋：第24页/共67页第25页/共67页二、高层建筑筏基地基承载力的确定若按强度控制（即规范方法）得到的地基承载力不能满足要求时，可采用变形控制法确定地基承载力。步骤如下：

(1)计算地基的极限承载力pu

太沙基公式、魏锡克公式…

(2)验算安全系数是否足够

K=pu/p注：若能确定K，则

fa=pu/K

(3)计算地基变形并验算是否满足要求第26页/共67页三、地基变形验算1.地基变形特性•

自重应力阶段回弹变形，再压缩变形注：降水预压和停止降水引起的地基变形很小，可以忽略。第27页/共67页•附加应力阶段•恒应力阶段第28页/共67页2.最终沉降量计算方法一：

s=+式中pc为基坑底面以上土的自重应力；Eci为土的回弹模量；p0为基底附加压力；Eci为土的回弹模量。方法二：式中pk为基底平均压力；E0为土的变形模量。第29页/共67页第30页/共67页3.倾斜计算四、内力计算方法1.简化计算法－－基底反力线性分布前提：基础相对刚度较大。(1)倒楼盖法当地基比较均匀、上部结构刚度较好，且柱荷载及柱间距的变化不超过20%时，筏形基础可仅考虑局部弯曲作用，按倒楼盖法计算。(2)静定分析法－－板带法2.弹性地基板法有限差分法、有限单元法、有限网格法、近似柔性法。第31页/共67页五、平板式筏基受冲切承载力验算1.冲切临界截面周长um及极惯性矩Is计算公式内柱：

h0/2

h0/2

h0/2h0/2第32页/共67页边柱：

h0/2第33页/共67页角柱：

h0/2第34页/共67页2.作用在冲切临界截面重心上的不平衡弯矩设计值Munb边柱Munb=NeN-PeP+Mc内柱：第35页/共67页3.受冲切承载力验算公式第36页/共67页第37页/共67页4.内筒的冲切验算公式第38页/共67页第39页/共67页六、“减沉桩”基础概念按浅基础（例如筏基）设计时，若地基强度足够或略差一些，但地基变形不满足要求，这时可设置少量的桩以减少地基变形。这种桩称为减沉桩。浅基础减沉桩基础桩筏基础桩基础复合桩基筏基分担比例100%≥50%<50%0

减沉桩：1)是摩擦型桩；2)桩顶荷载接近或达到其极限承载力；3)桩距大。普通桩基：不考虑承台的分担作用，其承载力一般由强度控制，变形较小。复合桩基：对桩数较多的非端承桩基，承台将发挥一定的分担荷载作用，承载力一般由强度控制，变形较小。疏桩基础：通过有意识地加大桩距来充分发挥承台的分担作用。沉降控制设计桩基：单桩承载力特征值由沉降控制原则确定。第40页/共67页减沉桩基础的简化设计方法1.确定浅基础的p-s曲线用规范法求得当基底附加压力为p0时的地基沉降s0。2.确定基础的允许沉降[s]

并由p-s曲线得到相应的基底附加压力p1及基底压力p。

p1=[s]p0/s03.确定桩型、桩长、单桩极限承载力Qu4.确定桩数n

n=(F-pAc)/ξQu

式中ξ为单桩承载力利用系数，一般取ξ=0.8~0.9。第41页/共67页3.8.2箱形基础1.构造要求第42页/共67页第43页/共67页2.基底反力分布(1)按地基上的板或梁分析关键：地基模型的选择。(2)弹性解答的塑性修正第44页/共67页(3)实测反力系数法（规范法）粘性土：第45页/共67页第46