天然地基上的淺基礎(chǔ) 812節(jié)

天然地基上的淺基礎(chǔ)812節(jié)第1頁(yè)/共82頁(yè)27三月20232.8地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)相互作用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常將上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、地基三部分獨(dú)立進(jìn)行力學(xué)分析，雖然滿足靜力平衡，但沒(méi)有考慮三者之間受力前后變形的連續(xù)性。三者分離后的受力與變形分析，圖例。事實(shí)上，三者按各自的剛度對(duì)變形產(chǎn)生相互制約作用，從而使整個(gè)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形發(fā)生了變化。按地基、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)共同作用的分析方法相當(dāng)復(fù)雜，包括：1）全面反應(yīng)結(jié)構(gòu)影響的分析理論；2）便于借助計(jì)算機(jī)的有效計(jì)算方法；3）合理反映土的變形特征的地基計(jì)算模型及參數(shù)。第2頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023在上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基的共同作用中，通常將“上部結(jié)構(gòu)+基礎(chǔ)”與地基之間的剛度比稱為“相對(duì)剛度”。2.8.2相對(duì)剛度的影響結(jié)構(gòu)相對(duì)剛度為零，即結(jié)構(gòu)絕對(duì)柔性時(shí)，上部結(jié)構(gòu)不會(huì)對(duì)地基變形產(chǎn)生影響。地基的變形與彎矩呈同一趨勢(shì)，即所謂的正向撓曲或整體彎曲。(a)結(jié)構(gòu)絕對(duì)柔性(b)結(jié)構(gòu)絕對(duì)剛性(c)結(jié)構(gòu)相對(duì)剛性圖2.41相對(duì)剛度的影響第3頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023結(jié)構(gòu)相對(duì)剛度趨于無(wú)窮大時(shí)，即結(jié)構(gòu)絕對(duì)剛性，上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)受力后總體沒(méi)有彎曲的趨勢(shì)，但在柱間因的地基反力作用，產(chǎn)生了類似于連續(xù)梁的彎曲。即所謂的局部彎曲。建筑中常見(jiàn)的砌體結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)屬有限剛度，對(duì)地基的不均勻沉降反應(yīng)敏感，一方面可以調(diào)整地基的不均勻沉降，同時(shí)在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生附加應(yīng)力，并導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的變形乃至開(kāi)裂，稱之為敏感性結(jié)構(gòu)，其內(nèi)力和變形可視為整體彎曲與局部彎曲的疊加（見(jiàn)前頁(yè)圖）。2.8.2相對(duì)剛度的影響第4頁(yè)/共82頁(yè)27三月20232.8.3工程處理中的規(guī)定第5頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023(1)不考慮共同作用分析法2.8.4基礎(chǔ)的分析方法分類圖2.42不考慮共同作用的分析方法示意第6頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023(2)考慮基礎(chǔ)—地基共同作用分析法2.8.4基礎(chǔ)的分析方法分類圖2.43考慮共同作用的分析方法示意第7頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023(3)考慮上部結(jié)構(gòu)-基礎(chǔ)-地基共同作用分析法2.8.4基礎(chǔ)的分析方法分類基底任一點(diǎn)的位移wi與該點(diǎn)的地基變形si也相一致：第8頁(yè)/共82頁(yè)27三月20232.9.1柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)的構(gòu)造要求2.9柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)圖2.44柱下條形基礎(chǔ)的構(gòu)造第9頁(yè)/共82頁(yè)27三月20232.9柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)第10頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023(1)基礎(chǔ)底面尺寸的確定2.9.2柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)簡(jiǎn)化計(jì)算方法第11頁(yè)/共82頁(yè)27三月20232.9.2柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)簡(jiǎn)化計(jì)算方法圖2.45簡(jiǎn)化計(jì)算法的基底反力分布如果荷載合力不可能調(diào)到與基底形心重合，或者偏心距超過(guò)基礎(chǔ)長(zhǎng)度的3%，基底反力按梯形分布(見(jiàn)圖2.45(b))，并按下式計(jì)算：第12頁(yè)/共82頁(yè)27三月20232.9.2柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)簡(jiǎn)化計(jì)算方法(2)翼板的計(jì)算基底寬度b方向的凈反力為：計(jì)算彎矩和剪力第13頁(yè)/共82頁(yè)27三月20232.9.2柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)簡(jiǎn)化計(jì)算方法(3)內(nèi)力分析方法實(shí)用中有兩種簡(jiǎn)化的內(nèi)力計(jì)算方法——倒梁法和靜力平衡法(靜定分析方法)1)靜力平衡法

用基礎(chǔ)各截面的靜力平衡條件求解內(nèi)力的方法稱靜力平衡法。圖2.47靜力平衡法示意第14頁(yè)/共82頁(yè)27三月20232.9.2柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)簡(jiǎn)化計(jì)算方法第15頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023P60例題圖2.48例2.5圖

圖2.48例2.5圖第16頁(yè)/共82頁(yè)27三月20232)倒梁法(3)內(nèi)力分析方法圖2.49倒梁法計(jì)算簡(jiǎn)圖第17頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023P62例題圖2.50例2.6圖第18頁(yè)/共82頁(yè)27三月20232.9.3彈性地基梁方法(自學(xué))基床系數(shù)法(又稱“文克勒法”，E.WinKLer，1867年)。(1)基本假定

文克勒地基模型假定地基上任一點(diǎn)所受的壓力強(qiáng)度p與該點(diǎn)的地基沉降s成正比，即：(2)撓曲微分方程及其通解第19頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023圖2.52文克爾地基模型第20頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023圖2.53彈性地基梁受力計(jì)算簡(jiǎn)圖根據(jù)文克爾假設(shè)，上式可寫成

第21頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023(3)無(wú)限長(zhǎng)梁和半無(wú)限長(zhǎng)梁的解

1)無(wú)限長(zhǎng)梁受集中荷載

(a)受集中荷載作用(b)受力偶作用圖2.54無(wú)限長(zhǎng)梁

第22頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023圖2.55F1(λx)、F2(λx)、F3(λx)、F4(λx)與λx之間關(guān)系圖第23頁(yè)/共82頁(yè)27三月20232)無(wú)限長(zhǎng)梁受力偶作用第24頁(yè)/共82頁(yè)27三月20233)無(wú)限長(zhǎng)梁受均布載荷

圖2.56無(wú)限長(zhǎng)梁受均布荷載作用

第25頁(yè)/共82頁(yè)27三月20234)半無(wú)限長(zhǎng)梁受集中力作用

第26頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023圖2.57半無(wú)限長(zhǎng)梁第27頁(yè)/共82頁(yè)27三月20235)半無(wú)限長(zhǎng)梁受力偶作用圖2.58有限長(zhǎng)梁

第28頁(yè)/共82頁(yè)27三月20236)有限長(zhǎng)梁①解析解②疊加法第29頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023圖2.59彈性地基梁

第30頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023第31頁(yè)/共82頁(yè)27三月20232.10十字交叉條形基礎(chǔ)當(dāng)上部結(jié)構(gòu)荷載較大而地基承載力又較低時(shí)，為了擴(kuò)大基礎(chǔ)的底面積和增強(qiáng)基礎(chǔ)的剛性，常采用由縱向、橫向條形基礎(chǔ)組成的十字交叉條形基礎(chǔ)。2.10.1構(gòu)造要求2.10.2節(jié)點(diǎn)荷載分配2.60十字交叉條形基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)荷載分配第32頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023(1)靜力平衡條件

分配在x,y方向的豎向荷載之和應(yīng)等于節(jié)點(diǎn)處荷載，即：(2)節(jié)點(diǎn)變形協(xié)調(diào)條件

x和y方向基礎(chǔ)在交叉處的沉降相等。即:

第33頁(yè)/共82頁(yè)27三月20232.10.3節(jié)點(diǎn)荷載的簡(jiǎn)化計(jì)算公式節(jié)點(diǎn)類型如圖2.61所示。圖2.61交叉條形基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)類型第34頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023(1)內(nèi)柱節(jié)點(diǎn)x向基礎(chǔ)在Pix作用下i節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的沉降為同理可得y向基礎(chǔ)在Piy作用下節(jié)點(diǎn)I的沉降為(2)邊柱節(jié)點(diǎn)第35頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023(3)角柱節(jié)點(diǎn)2.10.4節(jié)點(diǎn)分配荷載的調(diào)整設(shè)調(diào)整前的地基平均反力為第36頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023調(diào)整后地基平均反力為

分配荷載增量為：

第37頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023圖2.62例2.7圖第38頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023于是,調(diào)整后節(jié)點(diǎn)荷載在x、y兩向的分配荷載分別為2.11筏板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)2.11.1構(gòu)造要求①筏板基礎(chǔ)的底面形狀和尺寸應(yīng)考慮使上部結(jié)構(gòu)荷載的合力點(diǎn)接近基礎(chǔ)底面的形心。②梁板式筏基底板的板格應(yīng)滿足沖切承載力的要求。③筏基礎(chǔ)配筋要滿足計(jì)算和構(gòu)造要求。④地下室底層柱、剪力墻與梁板式筏基的基礎(chǔ)梁連接的構(gòu)造要求，柱、墻的邊緣至基礎(chǔ)梁邊緣的距離不應(yīng)小于50mm，如圖2.64所示。第39頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023圖2.63筏基礎(chǔ)角部配筋構(gòu)造第40頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023圖2.64地下室底層柱或剪力墻與基礎(chǔ)梁連接的構(gòu)造要求第41頁(yè)/共82頁(yè)27三月20232.11.2設(shè)計(jì)原則

(1)地基承載力驗(yàn)算則基底反力可按式(2.124)計(jì)算：對(duì)于矩形筏板基礎(chǔ)，基底反力可按下列偏心受壓公式進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算(圖2.65)：第42頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023圖2.65矩形筏板基礎(chǔ)第43頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023表2.23地基土抗震承載力調(diào)整系數(shù)ζs

注：fak為地基土承載力的特征值。(2)地基變形計(jì)算最終沉降

第44頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023當(dāng)采用土的變形模量計(jì)算箱形和筏形基礎(chǔ)的最終沉降量s時(shí)，可按式(2.135)計(jì)算沉降計(jì)算深度zn，

第45頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023(3)整體傾斜橫向整體傾斜計(jì)算值αT(4)筏基抗沖切驗(yàn)算最大剪應(yīng)力τmax

第46頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023圖2.66內(nèi)柱沖切臨界截面示意圖圖2.67剛性板條法第47頁(yè)/共82頁(yè)27三月20232.11.3筏板基礎(chǔ)的內(nèi)力分析(1)倒樓蓋法(2)剛性板條法以圖2.67(a)中的ABCH板條為例。

柱荷載總和為：基底的凈平均值為：第48頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023柱荷載的修正系數(shù)為：修正的基底平均凈反力可按式(2.145)計(jì)算：圖2.68例2.8圖

第49頁(yè)/共82頁(yè)27三月20232.12箱形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

箱形基礎(chǔ)是由頂板、底板、外墻和內(nèi)墻組成的空間整體結(jié)構(gòu)，一般由鋼筋混凝土建造，空間部分可結(jié)合建筑使用功能設(shè)計(jì)成地下室，是多層和高層建筑中廣泛采用的一種基礎(chǔ)形式。

2.12.1構(gòu)造要求

①箱型基礎(chǔ)的平面尺寸應(yīng)根據(jù)地基強(qiáng)度、上部結(jié)構(gòu)的布局和荷載分布等條件確定。偏心距e宜符合

第50頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023②箱形基礎(chǔ)的高度(底板底面到頂面的外包尺寸)應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)剛度和使用要求，一般取建筑物高度1/8~1/12，也不宜小于箱形基礎(chǔ)長(zhǎng)度的1/8。開(kāi)口系數(shù)γ應(yīng)符合下式要求：

圖2.71施工縫構(gòu)造要求第51頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023圖2.72采用箱形基礎(chǔ)時(shí)上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位第52頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023非抗震設(shè)計(jì)

抗震設(shè)計(jì)

2.12.2箱基設(shè)計(jì)原則

對(duì)于天然地基上的箱形基礎(chǔ)，箱基設(shè)計(jì)包括地基承載力驗(yàn)算、地基變形計(jì)算、整體傾斜驗(yàn)算等，驗(yàn)算方法與筏形基礎(chǔ)相同。2.12.3基底反力在大量實(shí)測(cè)資料整理統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，提出了高層建筑箱形基礎(chǔ)底反力實(shí)用計(jì)算法

第53頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023第54頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023圖2.73箱形基礎(chǔ)基底反力實(shí)測(cè)分布曲線第55頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023第56頁(yè)/共82頁(yè)27三月20232.12.4箱形基礎(chǔ)的內(nèi)力分析(1)上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆剪力墻體系時(shí)(2)當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為框架體系時(shí)①上部結(jié)構(gòu)的總折算剛度。

第57頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023圖2.74公式(2.151)中符號(hào)示意②箱形基礎(chǔ)的整體彎曲彎矩。第58頁(yè)/共82頁(yè)27三月20232.12.5基礎(chǔ)強(qiáng)度計(jì)算

(1)頂板與底板底板受沖切承載力按下式計(jì)算：當(dāng)?shù)装鍏^(qū)格為矩形雙向板時(shí)，底板受沖切所需的厚度h0按下式計(jì)算：底板斜截面受剪承載力應(yīng)符合下式要求：第59頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023(2)內(nèi)墻與外墻

箱形基礎(chǔ)的內(nèi)、外墻，除與剪力墻連接外，其墻身截面應(yīng)按下式驗(yàn)算：(3)洞口

1)洞口過(guò)梁正截面抗彎承載力計(jì)算上梁下梁第60頁(yè)/共82頁(yè)27三月20232)洞口過(guò)梁截面抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算

其中

第61頁(yè)/共82頁(yè)27三月20233)洞口加強(qiáng)鋼筋圖2.77洞口上下過(guò)梁的有效截面積

第62頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023圖

2.78例題2.9圖

第63頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023圖2.79工程地質(zhì)剖面第64頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023圖2.80荷載計(jì)算結(jié)果第65頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023表2.30基礎(chǔ)沉降計(jì)算第66頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023圖2.81基礎(chǔ)橫向傾斜計(jì)算簡(jiǎn)圖第67頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023圖2.82基底反力第68頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023圖2.83整體彎曲計(jì)算簡(jiǎn)圖第69頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023圖2.84箱基橫截面慣性矩計(jì)算簡(jiǎn)圖圖2.85局部彎曲計(jì)算簡(jiǎn)圖第70頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023圖2.86底板抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算

第71頁(yè)/共82頁(yè)27三月20232.13淺基礎(chǔ)施工要點(diǎn)本節(jié)簡(jiǎn)要介紹淺基礎(chǔ)施工中的主要問(wèn)題，包括基坑開(kāi)挖、放坡及支擋、坑內(nèi)排水與降低地下水位，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)制作等。2.13.1基坑開(kāi)挖

1)準(zhǔn)備工作2)土方開(kāi)挖3)驗(yàn)槽4)異常情況的處理①松軟土的處理②局部軟硬、高差的處理第72頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023表2.31一般常用土方機(jī)械的特性及適用范圍第73頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023③空穴處理

④流砂處理

⑤橡皮土的處理

5)地面排水

6)基坑開(kāi)挖的安全措施2.13.2基坑邊坡(1)豎直開(kāi)挖坑壁的條件粘性土由于具有內(nèi)聚力，可以保持一定高度的豎直坑壁，其高度可按式(2.170)計(jì)算：第74頁(yè)/共82頁(yè)27三月2023(2)基坑邊坡的坡度

(3)坑壁支護(hù)根據(jù)支撐的材料可以分為鋼(木)支撐、鋼(木)板樁、鋼筋混凝土護(hù)坡樁和地下連續(xù)墻。第75頁(yè)/共82頁(yè)27三月20232.13.3坑內(nèi)排水的一般規(guī)定淺基坑或排水量不大的基坑可在基坑底做成一定的坡度，并按需要在基坑邊設(shè)置排水溝，在四角或每隔30~40m設(shè)置一個(gè)直徑為70~80cm的集水井。2.13.4人工降低地下水位人工降低地下水位常用井點(diǎn)降水的方法。

2.13.5鋼筋混凝土基礎(chǔ)的制作(1)柱基礎(chǔ)澆筑(2)條形基礎(chǔ)澆筑(3)大體積混凝土澆筑1)大體積混凝土基礎(chǔ)的整體性要求2)大體積混凝土基礎(chǔ)的澆筑方案，分為全面分層、分段分層和斜面分層3種第76頁(yè)/共82頁(yè)27三月20233)澆筑大體積混凝土的防裂措施4)節(jié)省混凝土的措施2.14減輕地基不均勻沉降的措施2.14.1建筑