310地基基础与上部结构的共同工作.ppt

河北工程学院 1 § 3 — 10 地基基础与上部结构的共同工作 ? 一、共同工作的基本概念 ? 地基、基础和上部结构三者组成一个 完整的体系，在接触处既传递荷载， 又 相互约束 和 相互作用 ，即三者是 共 同工作 的。 ? 地基、基础和上部结构原来彼此 接触 或连结的部位 ，变形后仍应保持接触 或连结，即在接触或连结点上，要满 足 变形协调条件 ，这就是 共同工作的 基本概念 。 d 上部结构 基 础 地 基 F G P 上 部 结 构 基 础 地 基 F F+G 不均匀沉降 不均匀变形 附加应力 变形 框架结构 排架结构 刚度较大 刚度较小 引起较大 附加应力 甚至开裂 附加应力 较小 敏感性大 敏感性小 结论： 三者相互作用的效果主要取决于它们的 刚度 。 二、地基变形和上部结构的相互作用 ⒈ 地基变形使上部结构产生附加内力，并随其刚度的增大 而增大； ⒉ 上部结构的刚度又调节着地基的变形，刚度增大，调节 能力也增大。 ⒊ 为减少不均匀沉降，可加强上部结构刚度（ 抵抗 ）；为 减少上部结构附加应力，可采用刚度小的不敏感性结构（ 适 应 ）。为减少地基的过大变形或不均匀变形，可进行地基处 理（ 改造 ）。 三、上部结构与基础的共同作用 对于同一地基和基础，上部结构刚度不同将使基础受力 发生变化。举例说明： (a) 结构绝对刚性 (b) 结构完全柔性 图（ a ）： ①工作条件： 基础底面反力均匀分布，上部结构绝对刚性， 基础为刚度较小的条形或筏形基础。 ②作用效果： 当地基变形时，上部结构不发生弯曲，各柱 只能均匀下沉，约束基础不发生整体弯曲。仅在柱间发生 局部弯曲（地基反力的作用下如同倒置的连续梁）。 图（ b ）： ①工作条件： 均布反力，柔性结构，基础刚性较小。 ②作用效果： 上部结构对基础的变形没有或仅有很小的约 束作用。因而基础不仅要随结构的变形而产生整体弯曲， 同时柱间还受地基反力而发生局部弯曲，两者叠加将产生 较大的变形和内力。 上述为两种极端情况，在实际工程中，大多数建筑的结 构刚度介于绝对刚性和完全柔性之间。 而且随着上部结构刚 度的增加，基础挠曲和内力将减少， 与此同时，上部结构因 柱端的位移而产生次生应力。 这些判断有助于地基基础的设计。如：单层排架结构基 础就可适当放宽变形。 四、地基与基础的共同作用 ⒈ 地基刚度对基础的影响 地基刚度 ——地基抵抗变形的能力，即地基的软硬或压缩性。 若地基是绝对刚性的（不可压缩），则基础不会产生挠 曲，上部结构也不会因基础不均匀沉降而产生附加应力，这 时，共同工作的相互影响很弱。 通常地基土都有一定压缩性，在上部结构和基础刚度一 定时，地基土愈软弱，基础的相对挠曲和内力就越大，相 应对上部结构产生的附加应力就愈大。如图所示： 地基刚度对基础的影响 ⒉ 地基压缩性不均匀对基础的影响 地基的不均匀性对基础的影响 ⒊ 基础刚度对地基反力的影响 基础将上部结构的荷载传递给地基，并通过自身的刚度， 对上 调整 上部结构荷载，对下 约束 地基变形，使上部结构、 基础和地基形成一个共同受力，变形协调的整体， 因而基础 起承上启下的关键作用。 基础刚度的影响 : 完全柔性基础 （不能调整或约束地基变形） 地基凹曲变形 荷载均匀分布 抛物线形分布 地基均匀沉降 （地基反力均布） （反力抛物线形） 绝对刚性基础下土性的影响 完全弹性 强度有限 边缘破坏 应力转移 钟 形 抛物线 均布荷载 绝对刚性 （ 两侧集中 ） 马鞍形 荷载增加 边缘剪坏 应力转移 无粘性土 埋深很浅 边缘不受荷