第3章：连续基础.ppt

§3.1 概述 连续基础是指在柱下连续设置的单向或双向条形基础，或底板连续成片的筏板基础和箱型基础。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。 §3.2 地基、基础与上部结构共同工作的概念 地基、基础和上部结构组成了一个完整的受力体系，三者的变形相互制约、相互协调，也就是共同工作的，其中任一部分的内力和变形都是三者共同工作的结果。但常规的简化设计方法未能充分考虑这一点。 常规设计的步骤： 例如条形基础上多层平面框架的分析（如图）： 将结构计算简图为固接（或铰接）在不动支座上的平面框架，据此求得框架内力进行框架截面设计，支座反力则作为条形基础的荷载。 按直线分布假设计算在上述荷载下条形基础的基底反力，然后按倒置的梁板或静定分析方法计算基础内力，进行基础截面设计。 将基底反力反向作用在地基上计算地基变形，据此验算建筑物是否符合变形要求。 可以看出，上述方法虽满足了上部结构、基础与地基三者之间的静力平衡条件，但三者的变形是不连续、不协调的。在基础和地基各自的变形下，基础底面和地基表面不再紧密接触，框架底部为不动支座的假设也不复存在，从而按前述假定计算得到的框架、条形基础的内力和变形与实际情况差别很大。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。 基底压力的分布 1.柔性基础 抗弯刚度很小的基础可看作柔性基础。柔性基础不具备调整地基变形的能力，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。 2.刚性基础 刚性基础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 3. 基础相对刚度的影响 一般来说，基础的相对刚度愈强，沉降就愈均匀，但基础的内力将相应增大，反之，相对刚度愈小，沉降就不均匀，而基础的内力分布却较均匀。故对局部软硬变化较大的地基，宜采用整体刚度较大的连续基础；而当地基为压缩性低的或岩基时，采用扩展基础，如采用连续基础，不宜刚度太大，这样较经济。 地基变形对上部结构的影响 整个上部结构对基础不均匀沉降或挠曲的抵抗能力，称之为上部结构刚度，可将上部结构分为柔性结构、敏感性结构与刚性结构。 上部结构的刚度愈大，其调节不均匀沉降的能力就愈强，可采用增加圈梁或基础梁来增加上部结构的刚度。 对高压缩性地基上的框架结构，基础一般宜刚不宜柔；而对柔性结构，基础刚度宜小不宜大。 上部结构刚度对基础受力状况的影响 在地基-基础-上部结构的相互作用中，起主导作用是地基，其次是基础，上部结构是在高压缩性地基上基础刚度有限时才起重要作用。 §3.3 地基计算模型 表达基底压力分布与地基沉降计算之间的关系的方法，称之为地基模型。 文克勒地基模型 适用范围： 地基主要受力层为软土（抗剪强度低） 厚度不超过基础底面宽度之半的薄压缩层地基 基底下塑性区相应较大时 支撑在桩上的连续基础，可以用弹簧体系来代替群桩 弹性半空间地基模型 矩形基础 能扩散应力和变形，可以反应临近荷载的影响。 扩散能力超过地基实际情况。计算沉降量和地表的沉降范围较实测大。 未考虑地基成层性，非均质性，土体应力应变关系的非线性等因素。 有限压缩层地基模型 地基基础相互作用分析的条件及方法 §3.4 文克勒地基上梁的计算 1.微分方程式 2.无限长梁集中荷载的解答 （1）集中力作用 3.有限长梁(叠加原理) 4.梁长的划分 5.基床系数的确定 常用的k值范围 载荷试验确定 按计算平均沉降量计算 §3.6 柱下条形基础 柱下条形基础主要用于软弱地基上的框架结构，也可用于排架结构。 §3.6.1 构造要求 柱下条形基础的截面形状一般为倒T形，由翼板和肋梁组成。其构造除应满足扩展式基础的要求外，尚应符合下列要求： 构 造 §3.6.2 内力计算 1.简化计算法 简化计算方法采用基底压力呈直线分布的假设，这要求基础相对于地基有很大的刚度。 故基础上的平均柱距应满足： （1）倒梁法 倒梁法假定上部结构是刚性的，柱子之间不存在差异沉降，柱脚可以作为基础的不动铰支座，因而可以用倒连续梁的方法分析基础内力。这种假定在地基和荷载都比较均匀、上部结构刚度较大时才能成立。此外，要求梁截面高度大于1/6柱距，以符合地基反