第3章连续基础要点解析.ppt

第3章 连续基础 3.1 概 述 常见的连续基础： a)柱下单向条形基础 b) 十字交叉条形基础 c) 平板式筏板基础 d) 肋梁式筏板基础 e) 箱形基础 连续基础常用在以下情况中： 1）需要较大的底面积去满足地基承载力要求，此时可将扩展式基础的底板连接成条或片。 2）需要利用连续基础的刚度去调整地基的不均匀变形，或改善建筑物的抗震性能。 3）建筑物的功能需要设置连续的底板时，例如地下室、船坞、储液池等。 连续基础可以看成地基上的梁板结构。 连续基础的挠曲曲线特征、基底反力和基础内力的分布是上部结构、基础和地基相互作用的结果，应该按三者共同工作的分析方法求得。但这样的设计方法非常复杂。 在实践中，常采用不考虑共同工作的简化计算方法； 或按地基上的梁板进行计算，仅考虑地基与基础的共同工作。 实际上应该根据共同工作的概念对计算结果加以修正或采取构造措施。 本章主要内容 阐述共同工作的基本概念 介绍地基计算模型和文克尔地基上梁的计算方法 介绍柱下条形基础、筏板基础、箱形基础的简化设计方法 了解地基上梁板设计的概念和方法。 3.2 地基、基础与上部结构相互工作的概念 一般地，按不考虑共同作用的方法设计，对于上部结构偏于不安全，而对于连续基础则偏于不经济。 考虑上部结构、基础与地基三者之间相互作用应满足 静力平衡条件 变形协调条件 相对刚度的影响 上部结构、基础与地基三者相互作用的结果受三者之间相对刚度的影响很大。可以分以下几种情况进行分析： 上部结构和基础的刚度都很小 基础刚度很大 有限刚度的基础 1.上部结构和基础的刚度都很小 绝对柔性基础 基底反力分布与上部结构和基础荷载的分布方式完全一致 上部结构和基础不会因地基变形而产生内力 均布荷载下的柔性基础沉降呈碟状，若要产生均匀沉降则须加大基础边缘荷载 实际工程中，绝对柔性基础并不存在。 2. 基础刚度很大 变形特点：具有很大的调整地基变形的能力，在荷载和地基都均匀的情况下发生均匀沉降，在偏心荷载、相邻荷载下或地基不均匀时发生倾斜，但不会发生基础的相对挠曲。 刚性基础反力特点：基础的“架越作用” 硬粘土上的刚性基础，基底反力呈马鞍形分布 砂土上的的刚性基础，或荷载较大时，基底边缘附近的土发生塑性破坏，基底反力呈抛物线形或钟形的分布 一般的，当埋深和基底面积足够大，荷载不太大时，基底反力均呈马鞍形 3.上部结构与基础的相对刚度 对于有限刚度的基础，则上部结构与基础相对刚度的大小起很大作用。 先看两种极端情况： 上部结构相对基础刚度很大 上部结构相对基础刚度很小 变形： 上部结构相对基础刚度很大时，建筑物整体只能均匀下沉。 上部结构相对基础刚度很小时，只能传递荷载，不能制约基础变形，对基础的不均匀沉降有很强的顺从性。 内力分布——差别很大 在两种极端情况之间： 上部结构刚度越大，调整不均匀沉降的能力越强，上部结构产生的次应力也相应越大； 基础刚度越大，基底反力分布也越趋均匀，挠曲越小，上部结构的次应力也越小。 对于上部结构可能产生次应力的情况，设计中应保证有足够的结构强度使其不受损害。 地基条件的影响 当地基土的压缩性显著不均匀时，土层分布的变化和非均质性对基础挠曲和内力的影响不能忽视。 当地基为不可压缩时，基础结构不仅不产生整体弯曲，局部弯曲也很小。 当地基土有一定的可压缩性且分布不均时，由于地基土软硬程度及分布情况不同基础的挠曲情况及弯矩分布明显不一样。 如果地基土的压缩性很低，基础的不均匀沉降很小，则不必考虑地基-基础-上部结构相互作用。可见在相互作用中，其主导作用的是地基，其次是基础，而上部结构则是在压缩性地基上基础整体刚度有限时起重要作用的因素。 3.3 地基计算模型 在共同作用分析、或在地基上的梁板分析中，都要考虑地基与基础间的力与位移的关系（应力、应变关系），表达这种关系的模式就是地基计算模型。 地基计算模型可以是线性或非线性的，且一般是三维的。 最简单的地基计算模型是线性弹性模型，并且只考虑竖向力和位移的关系。 1、文克尔地基模型 该模型由捷克工程师文克尔(Winkler)提出,是最简单的线弹性模型。 其假定是地基上任一点的压力p与该点的竖向位移(沉降)s成正比,即 式中 k?地基基床系数。 文克尔地基模型实质上是把连续的地基分割为侧面无摩擦联系的独立土柱 每一土柱的变形仅与作用在土柱上的竖向荷载有关，并与之成正比，即相当于一个弹簧的受力变形。 文克尔地基上基底压力的分布与地基沉降具有相同的形式，地基中不存在应力的扩散。 文克尔假定的依据是材料不传递剪应力，水是最具有这种特征的材料。 当土的性质越接近于水