地基基礎之箱形基礎

1、基基 礎礎 設設 計計主講：莊鵬主講：莊鵬第三章第三章 箱形基礎箱形基礎箱形基礎：箱形基礎：由頂板、底板、外墻和內(nèi)墻組成的空間整由頂板、底板、外墻和內(nèi)墻組成的空間整體結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu) 。具有以下特點具有以下特點(1)有很大的剛度和整有很大的剛度和整體性；體性； (2)有較好的抗震效果；有較好的抗震效果；(3)有較好的補償性。有較好的補償性。 箱形基礎箱形基礎第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述第二節(jié)第二節(jié) 箱形基礎構(gòu)造要求箱形基礎構(gòu)造要求 一、箱形基礎的平面尺寸一、箱形基礎的平面尺寸 1. 基底平面形心應盡可能與上部結(jié)構(gòu)豎向靜荷載重基底平面形心應盡可能與上部結(jié)構(gòu)豎向靜荷載重心相重合；心相重合；2. 當偏心較大時

2、，可使箱基底板四周伸出懸臂以調(diào)整當偏心較大時，可使箱基底板四周伸出懸臂以調(diào)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 偏心方向的基礎底面抵抗矩；偏心方向的基礎底面抵抗矩； A 基礎底面積。基礎底面積。 另外：另外：根據(jù)設計經(jīng)驗，也可控制偏心距不大于偏心根據(jù)設計經(jīng)驗，也可控制偏心距不大于偏心方向基礎邊長的方向基礎邊長的1/60。 二、箱形基礎的高度二、箱形基礎的高度指底板底面到頂板頂面的外包尺寸。指底板底面到頂板頂面的外包尺寸。一般取建筑物高度一般取建筑物高度1/81/12，也不宜小于箱形基礎，也不宜小于箱形

3、基礎長度的長度的1/20，并不宜小于，并不宜小于3m。 三、箱形基礎的埋置深度三、箱形基礎的埋置深度 箱形基礎的埋置深度不宜小于建筑物高度的箱形基礎的埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15；樁箱基礎的埋置深度樁箱基礎的埋置深度 (不計樁長不計樁長)不宜小于建筑物高不宜小于建筑物高度的度的1/18。 四、箱形基礎的頂、底板四、箱形基礎的頂、底板 1. 厚度：厚度：頂板頂板 200mm，底板，底板 300mm。 2. 配筋：配筋：不宜小于不宜小于 14200。 支座鋼筋：支座鋼筋：縱、橫方向應有縱、橫方向應有1/21/3貫通全跨，且應貫通全跨，且應 分別有分別有0.15%、0.10%配筋率的鋼筋連通

4、；配筋率的鋼筋連通； 跨中鋼筋：跨中鋼筋：按實際配筋全部連通。按實際配筋全部連通。 五、箱形基礎的墻體五、箱形基礎的墻體 1. 墻體布置：墻體布置：外墻沿建筑物四周布置外墻沿建筑物四周布置; 內(nèi)墻沿上部結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)和剪力墻均勻布置。內(nèi)墻沿上部結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)和剪力墻均勻布置。 2. 墻體要有足夠的密度墻體要有足夠的密度 要求平均每平方米基礎面積上墻體長度不得小于要求平均每平方米基礎面積上墻體長度不得小于400mm或墻體水平截面積不得小于基礎面積的或墻體水平截面積不得小于基礎面積的1/10; 縱墻配置不得小于墻體總配置量的縱墻配置不得小于墻體總配置量的3/5，且有不少，且有不少于三道縱墻貫通全長。于三道縱墻

5、貫通全長。(1) 對基礎平面長寬比大于對基礎平面長寬比大于4的箱形基礎，其縱墻水的箱形基礎，其縱墻水平截面面積不得小于箱基外墻外包尺寸水平投影平截面面積不得小于箱基外墻外包尺寸水平投影面積的面積的1/18。 3. 墻的間距：墻的間距：不宜大于不宜大于l0m。 4. 墻體的厚度：墻體的厚度：外墻厚度不宜小于外墻厚度不宜小于250mm； 內(nèi)墻厚度不宜小于內(nèi)墻厚度不宜小于200mm。 5. 墻體配筋：墻體配筋：應設置雙面鋼筋，豎向和水平鋼筋的直應設置雙面鋼筋，豎向和水平鋼筋的直徑不應小于徑不應小于l0mm，間距不應大于，間距不應大于200mm。 另外，除上部為剪力墻外，內(nèi)、外墻的墻頂處宜另外，除上部

6、為剪力墻外，內(nèi)、外墻的墻頂處宜配置兩根直徑不小于配置兩根直徑不小于20mm的通長構(gòu)造鋼筋。的通長構(gòu)造鋼筋。 六、墻體開洞的限制六、墻體開洞的限制 1. 盡量不開洞、少開洞。必要時，宜開小洞、圓洞或盡量不開洞、少開洞。必要時，宜開小洞、圓洞或切角洞，避免開偏洞和邊洞。切角洞，避免開偏洞和邊洞。BbHh底板底板頂板頂板2. 洞口面積不宜大于柱距洞口面積不宜大于柱距與箱形基礎全高乘積的與箱形基礎全高乘積的1/6，即，即 bh/BH 1/6 3. 墻體洞口周圍應設置加強鋼筋。墻體洞口周圍應設置加強鋼筋。（1）每側(cè)附加鋼筋面積）每側(cè)附加鋼筋面積 As1 不應小不應小于洞口寬度內(nèi)被切斷鋼筋面積的于洞口寬度

7、內(nèi)被切斷鋼筋面積的一半，且不小于一半，且不小于2 16，該加強，該加強鋼筋應從洞口邊緣處延長鋼筋應從洞口邊緣處延長40d。（2）洞口每個角部各加）洞口每個角部各加2 12斜筋，斜筋，長度不小于長度不小于1m。 洞口兩側(cè)及四角洞口兩側(cè)及四角 加強鋼筋示意加強鋼筋示意第三節(jié)第三節(jié) 箱形基礎地基計算箱形基礎地基計算 一、地基強度驗算一、地基強度驗算 在非地震區(qū)在非地震區(qū) pk fa pkmax 1.2 fa pkmin 0 在地震區(qū)，除應符合在地震區(qū)，除應符合pk和和p k max要求外，還應滿足要求外，還應滿足pE fSEpE max 1.2 fSEfSE = s fa 當基礎底面地震作用效應組合

8、的最小壓力出現(xiàn)零應當基礎底面地震作用效應組合的最小壓力出現(xiàn)零應力時，零應力區(qū)的面積不應超過基底面積的力時，零應力區(qū)的面積不應超過基底面積的15%。 二、地基變形驗算二、地基變形驗算 隨著施工的進展，地基受力狀態(tài)和變形十分復雜。隨著施工的進展，地基受力狀態(tài)和變形十分復雜。 基坑開挖前大多用井點降水，使地基壓縮；基坑開挖前大多用井點降水，使地基壓縮； 基坑開挖階段，由于卸去土重引起地基回彈；基坑開挖階段，由于卸去土重引起地基回彈； 基礎施工時，逐步加載，地基產(chǎn)生再壓縮變形；基礎施工時，逐步加載，地基產(chǎn)生再壓縮變形； 基礎施工完后停止降水，地基又回彈；基礎施工完后停止降水，地基又回彈；1. 上部結(jié)構(gòu)

9、施工和使用階段，由于繼續(xù)加載，地基上部結(jié)構(gòu)施工和使用階段，由于繼續(xù)加載，地基繼續(xù)產(chǎn)生壓縮變形。繼續(xù)產(chǎn)生壓縮變形。 地基變形計算：地基變形計算：規(guī)范推薦分層總和法。規(guī)范推薦分層總和法。三、整體傾斜三、整體傾斜 在非地震區(qū)在非地震區(qū) T B/（100H）式中式中B 基礎寬度；基礎寬度； 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屬建筑突出屋面的局部附屬建筑)的高度。的高度。橫向整體傾斜值橫向整體傾斜值 T：分層總和法計算的基礎縱向邊緣分層總和法計算的基礎縱向邊緣中點沉降值的差值除以基礎的寬度。中點沉降值的差值除以基礎的寬度。對于地震區(qū)，目前還沒有明確

10、的橫向整體傾斜允許值，對于地震區(qū)，目前還沒有明確的橫向整體傾斜允許值，可按地區(qū)經(jīng)驗和參考一些工程的實測值確定?？砂吹貐^(qū)經(jīng)驗和參考一些工程的實測值確定。 第四節(jié)第四節(jié) 箱基結(jié)構(gòu)設計箱基結(jié)構(gòu)設計 一、箱形基礎荷載一、箱形基礎荷載 箱形基礎荷載圖箱形基礎荷載圖1地面堆載地面堆載qx 產(chǎn)生的側(cè)壓力產(chǎn)生的側(cè)壓力 2/45tan021 xq2地下水位以上土的側(cè)壓力地下水位以上土的側(cè)壓力3浸于地下水位中浸于地下水位中（H H1）高度土的側(cè)壓力高度土的側(cè)壓力 6頂板荷載頂板荷載q以及上部結(jié)構(gòu)傳來的集中力等以及上部結(jié)構(gòu)傳來的集中力等 4地下水產(chǎn)生的側(cè)壓力地下水產(chǎn)生的側(cè)壓力 5地基凈反力地基凈反力 2/45tan

11、0212 H 2/45tan)(0213 HH)(14HHw )(15HHpwj 箱形基礎埋于地下，承受如下的荷載箱形基礎埋于地下，承受如下的荷載二、基底反力計算二、基底反力計算實測結(jié)果表明：實測結(jié)果表明：（1）對軟土地區(qū)，縱向基底反力一般呈馬鞍形；）對軟土地區(qū)，縱向基底反力一般呈馬鞍形；（2）對第四紀粘性土地區(qū)，縱向基底反力分布曲線）對第四紀粘性土地區(qū)，縱向基底反力分布曲線一般呈拋物線形一般呈拋物線形 （a）軟土地區(qū)）軟土地區(qū) （b）第四紀粘性土地區(qū)）第四紀粘性土地區(qū)箱形基礎縱向基底反力實測分布曲線箱形基礎縱向基底反力實測分布曲線實用計算方法實用計算方法 1基底反力系數(shù)法基底反力系數(shù)法將基礎

12、底面劃分成將基礎底面劃分成40個區(qū)格個區(qū)格(縱向縱向8格、橫向格、橫向5格格)，某某i 區(qū)格的基底反力按下式確定區(qū)格的基底反力按下式確定 ikkkBLGFp 式中式中 i 相應于相應于i 區(qū)格的基底反力系數(shù)，查表確定。區(qū)格的基底反力系數(shù)，查表確定。 L=8 L/8B=5 B/5i箱形基礎縱向平均反力系數(shù)箱形基礎縱向平均反力系數(shù)2基底平均反力系數(shù)法基底平均反力系數(shù)法箱形基礎橫向平均反力系數(shù)箱形基礎橫向平均反力系數(shù)用平均反力系數(shù)求各段的平均凈反力用平均反力系數(shù)求各段的平均凈反力 （2）沿寬度方向）沿寬度方向 各段的平均凈反力只需把以上各式的各段的平均凈反力只需把以上各式的L用用B代換即代換即可?？?/p>

13、。 LFppj/11 LFppj/22 LFppj/33 LFppj/44式中式中 相應于相應于i 區(qū)段的基底平均反力系數(shù)，查表區(qū)段的基底平均反力系數(shù)，查表確定。確定。 ip（1）沿長度方向）沿長度方向 三、箱基內(nèi)力計算三、箱基內(nèi)力計算 1當上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆剪力墻體系時當上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆剪力墻體系時 2當上部結(jié)構(gòu)為框架剪力墻體系時當上部結(jié)構(gòu)為框架剪力墻體系時 箱基的頂、底板內(nèi)力僅按局部彎曲計算。箱基的頂、底板內(nèi)力僅按局部彎曲計算。考慮到整體彎曲的影響，縱橫方向支座鋼筋尚應分考慮到整體彎曲的影響，縱橫方向支座鋼筋尚應分別有別有0.15%、0.10%配筋率連通配置，跨中鋼筋按配筋率連通配置，跨中鋼筋按

14、實際配筋率全部連通。實際配筋率全部連通。 一般可只按局部彎曲計算箱基內(nèi)力。一般可只按局部彎曲計算箱基內(nèi)力。 3當上部結(jié)構(gòu)為框架體系時當上部結(jié)構(gòu)為框架體系時 箱基的內(nèi)力應同時考慮整體彎曲和局部彎曲作用。箱基的內(nèi)力應同時考慮整體彎曲和局部彎曲作用。 （1）上部結(jié)構(gòu)等效抗彎剛度）上部結(jié)構(gòu)等效抗彎剛度 ww12ububbBB2K1IEmKKKKIEIEniliiiliii 公式中的符號示意公式中的符號示意（2）箱形基礎的整體彎曲彎矩計算）箱形基礎的整體彎曲彎矩計算 式中式中 Mg 箱形基礎承擔的整體彎曲彎矩；箱形基礎承擔的整體彎曲彎矩； M 由整體彎曲產(chǎn)生的彎矩由整體彎曲產(chǎn)生的彎矩 。（3）箱形基礎的

15、局部彎曲的彎矩計算）箱形基礎的局部彎曲的彎矩計算 頂板按實際承受荷載，底板按扣除底板自重后的基底頂板按實際承受荷載，底板按扣除底板自重后的基底凈反力作為局部彎曲計算的荷載，并將頂、底板視凈反力作為局部彎曲計算的荷載，并將頂、底板視作周邊固定的雙向連續(xù)板計算局部彎曲彎矩。作周邊固定的雙向連續(xù)板計算局部彎曲彎矩。頂、底板的總彎矩為局部彎矩乘以頂、底板的總彎矩為局部彎矩乘以0.8折減系數(shù)后與整折減系數(shù)后與整體彎曲彎矩疊加。體彎曲彎矩疊加。 BBgggggIEIEIEMM 四、基礎的截面設計與強度驗算四、基礎的截面設計與強度驗算 （一）頂板與底板（一）頂板與底板 2正截面抗彎計算正截面抗彎計算 （1）

16、箱基整體彎曲拉力及壓力計算）箱基整體彎曲拉力及壓力計算 Tx = T x = Mgx / z B Ty = T y = Mgy / z L式中式中Mgx、Mgy 整體彎曲時箱基整體彎曲時箱基x、y方向的彎矩；方向的彎矩； Tx、Ty 底板底板x、y方向每米的拉力；方向每米的拉力； T x、T y 頂板頂板x、y方向每米的壓力；方向每米的壓力； L、B 箱基底板的長度、寬度；箱基底板的長度、寬度； z 箱基計算高度，取頂、底板中距。箱基計算高度，取頂、底板中距。整體彎矩配筋計算整體彎矩配筋計算1底板的抗沖切與抗剪切驗算同筏基底板的抗沖切與抗剪切驗算同筏基 底板同時考慮局部彎曲和整體彎曲的計算鋼筋

17、用量底板同時考慮局部彎曲和整體彎曲的計算鋼筋用量 板跨中：板跨中：上層鋼筋上層鋼筋 As上上= As1/2+ As2 下層鋼筋下層鋼筋 As下下= As1/2 板支座：板支座：上層鋼筋上層鋼筋 As上上= As1/2 下層鋼筋下層鋼筋 As下下= As1/2+ A s2式中式中 As2、 A s2 局部彎曲計算的底板跨中、支座的局部彎曲計算的底板跨中、支座的單位長度鋼筋面積。單位長度鋼筋面積。 整體彎曲時，底板受拉鋼筋面積可按下式計算整體彎曲時，底板受拉鋼筋面積可按下式計算As1x = Mgx /fy z B As1y = Mgy /fy z L式中式中As1x、As1y整體彎曲時整體彎曲時x

18、、y方向單位長度鋼筋方向單位長度鋼筋面積。面積。（二）內(nèi)墻與外墻（二）內(nèi)墻與外墻 1箱形基礎墻體截面剪力計算箱形基礎墻體截面剪力計算（1）橫墻截面剪力計算）橫墻截面剪力計算 第第i 道縱墻和第道縱墻和第j 道橫墻相交的節(jié)點道橫墻相交的節(jié)點（i，j）的上、下的上、下截面上的剪力截面上的剪力 VijtVijbVijlVijr)(11AApVjtij )(22AApVjbij （2）縱墻截面剪力計算）縱墻截面剪力計算 將箱形基礎視為總荷載和基底反力作用下的靜定梁，將箱形基礎視為總荷載和基底反力作用下的靜定梁，可求出任一橫墻支座可求出任一橫墻支座 j 截面左側(cè)或右側(cè)的總剪力截面左側(cè)或右側(cè)的總剪力Vjl

19、或或Vjr。式中式中 bi 第第i道縱墻的寬度；道縱墻的寬度； bi 縱墻寬度總和；縱墻寬度總和； Nij 第第i道縱墻和第道縱墻和第j 道橫墻交叉處柱子的豎向荷載；道橫墻交叉處柱子的豎向荷載； Nij 第第j 列上各柱荷載總和。列上各柱荷載總和。j 截面左側(cè)總剪力截面左側(cè)總剪力Vjl分配到第分配到第i道縱墻的剪力為道縱墻的剪力為 ijijiiljlijNNbbVV21縱墻截面剪力計算縱墻截面剪力計算修正后的剪力分布圖修正后的剪力分布圖 尚應扣除橫墻剪力尚應扣除橫墻剪力Vijt和和Vijb在左側(cè)已經(jīng)承擔的部分在左側(cè)已經(jīng)承擔的部分才是縱墻左截面實際承受的剪力才是縱墻左截面實際承受的剪力Vijl。

20、 lijV)(21AApVVjlijlij 縱墻截面剪力修正示意縱墻截面剪力修正示意VijlVijr縱墻截面剪力計算縱墻截面剪力計算 修正：修正：2箱形基礎墻身強度計算箱形基礎墻身強度計算 （1）墻身抗剪強度計算）墻身抗剪強度計算 墻身的受剪截面應符合下式要求墻身的受剪截面應符合下式要求Vw 0.25 c fc Aw 式中式中 Vw各片墻承擔的豎向剪力設計值；各片墻承擔的豎向剪力設計值； Aw墻身豎向有效截面積。墻身豎向有效截面積。 c 混凝土強度影響系數(shù)，不大于混凝土強度影響系數(shù)，不大于C50取取1.0，大于大于C80取取0.8， 介于介于C50C80之間按線性內(nèi)插取用。之間按線性內(nèi)插取用。

21、 （2）墻體洞口計算）墻體洞口計算 1）洞口過梁截面抗剪強度驗算）洞口過梁截面抗剪強度驗算 洞口上、下過梁的受剪截面應分別符合下列公式要求洞口上、下過梁的受剪截面應分別符合下列公式要求式中式中V1、V2 上、下過梁的剪力設計值；上、下過梁的剪力設計值； V 洞口中點處的剪力設計值；洞口中點處的剪力設計值； 剪力分配系數(shù)；剪力分配系數(shù)； q1、q2作用在上、下過梁上均布荷載設計值；作用在上、下過梁上均布荷載設計值； l 洞口的凈寬；洞口的凈寬；V1 0.25 c fc A1V2 0.25 c fc A2V1 = V + q1 l / 2V2 = (1 )V + q2 l / 2洞口計算圖洞口計算

22、圖l V (1 )V 32231131122111121hbhbhbhbhbhb A1、A2 上、下過梁的有效截面積；可取圖上、下過梁的有效截面積；可取圖（a）及及圖圖（b）陰影部分計算的較大值陰影部分計算的較大值 。洞口上下過梁的有效面積計算洞口上下過梁的有效面積計算2）洞口過梁截面的抗彎承載力計算）洞口過梁截面的抗彎承載力計算 上、下過梁截面的頂部和底部縱向鋼筋，應分別按上、下過梁截面的頂部和底部縱向鋼筋，應分別按下式求得的彎矩設計值配置下式求得的彎矩設計值配置 M1 = V l/2 + q1 l2 / 12M2 = (1 )V l/2 + q2 l2 / 12式中式中 M1、M2 上、下

23、過梁的彎矩設計值。上、下過梁的彎矩設計值。洞口兩側(cè)及四角應設加強鋼筋，洞口兩側(cè)及四角應設加強鋼筋，按下式驗算按下式驗算 M1 fyh1(As1+1.4As2)M2 fyh2(As1+1.4As2)每側(cè)附加鋼筋面積不應小于洞口寬度內(nèi)被切斷鋼筋面每側(cè)附加鋼筋面積不應小于洞口寬度內(nèi)被切斷鋼筋面積的一半，且不小于積的一半，且不小于2 16，該加強鋼筋應從洞口邊，該加強鋼筋應從洞口邊緣處延長緣處延長40d。洞口每個角部各加洞口每個角部各加2 12斜筋，長度不小于斜筋，長度不小于1m。 3）洞口加強鋼筋）洞口加強鋼筋洞口兩側(cè)及四角洞口兩側(cè)及四角 加強鋼筋示意加強鋼筋示意 式中式中M1、M2 上、下過梁的上、下過梁的 彎矩設計值；彎矩設計值； h1、h2 上、下過梁截面高度；上、下過梁截面高度； 箱形基礎的外墻和承受水平荷載的內(nèi)墻應進行受彎箱形基礎的外墻和承受水平荷載的內(nèi)墻應進行受彎計算。此時墻身視為頂、底部固定的多跨連續(xù)板。計算。此時墻身視為頂、底部