上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與地基共同作用的概念.

1、單位：石家莊鐵道大學(xué)單位：石家莊鐵道大學(xué)主講人：湯勁松主講人：湯勁松 教授教授 上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與地基共同作用的概念上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與地基共同作用的概念 天然地基上的淺基礎(chǔ)設(shè)計 上部結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與地基共同作用的概念基礎(chǔ)與地基共同作用的概念建筑物基礎(chǔ)的內(nèi)力、基底反力大小與分布以及地基沉降量，除了與地基的特性密切相關(guān)外，還受基礎(chǔ)本身與上部結(jié)構(gòu)剛度大小所制約。1 1 基礎(chǔ)剛度的影響基礎(chǔ)剛度的影響p 柔性基礎(chǔ)柔性基礎(chǔ)柔性基礎(chǔ)可隨地基的變形而可隨地基的變形而任意彎曲任意彎曲。柔性基礎(chǔ)柔性基礎(chǔ)缺乏剛度缺乏剛度，無力調(diào)整基底的不均勻沉降，無力調(diào)整基底的不均勻沉降，不可能使傳至基底荷載改變原來的分布情況不可能使傳

2、至基底荷載改變原來的分布情況。柔性基礎(chǔ)的柔性基礎(chǔ)的基底反力基底反力分布，與作用在基礎(chǔ)上的分布，與作用在基礎(chǔ)上的荷載荷載分布相同分布相同。 上部結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與地基共同作用的概念基礎(chǔ)與地基共同作用的概念均布荷載下柔性基礎(chǔ)的均布荷載下柔性基礎(chǔ)的基底基底沉降沉降量量中部大，邊緣小中部大，邊緣小，如，如圖所示；要使沉降均勻，應(yīng)圖所示；要使沉降均勻，應(yīng)使邊緣荷載增大。使邊緣荷載增大。1 1 基礎(chǔ)剛度的影響基礎(chǔ)剛度的影響p 剛性基礎(chǔ)剛性基礎(chǔ)剛性基礎(chǔ)具有具有極大的抗彎剛度極大的抗彎剛度，在荷載作用下基礎(chǔ)，在荷載作用下基礎(chǔ)不產(chǎn)生撓曲不產(chǎn)生撓曲。剛性基礎(chǔ)基底平面沉降后仍保持平面，剛性基礎(chǔ)基底平面沉降后仍保持平

3、面，中心荷載中心荷載作作用下用下均勻下沉均勻下沉，基底保持水平；，基底保持水平；偏心荷載偏心荷載作用下沉作用下沉降后，基底為一降后，基底為一傾斜平面傾斜平面。 上部結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與地基共同作用的概念基礎(chǔ)與地基共同作用的概念剛性基礎(chǔ)底面積和埋深較剛性基礎(chǔ)底面積和埋深較大，大，上部中心荷載不大上部中心荷載不大時時基底反力呈基底反力呈馬鞍形分布馬鞍形分布。1 1 基礎(chǔ)剛度的影響基礎(chǔ)剛度的影響p 剛性基礎(chǔ)隨著隨著上部荷載增大上部荷載增大，鄰近基底邊緣的塑性區(qū)逐漸擴(kuò)，鄰近基底邊緣的塑性區(qū)逐漸擴(kuò)大，基底應(yīng)力重新分布。所增大的上部荷載依靠基大，基底應(yīng)力重新分布。所增大的上部荷載依靠基底中部反力增大來平衡。

4、因此，基底反力圖由馬鞍底中部反力增大來平衡。因此，基底反力圖由馬鞍形逐漸變成形逐漸變成拋物線形拋物線形。 上部結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與地基共同作用的概念基礎(chǔ)與地基共同作用的概念剛性基礎(chǔ)基底反力分布剛性基礎(chǔ)基底反力分布與與荷載分布情況無關(guān)荷載分布情況無關(guān)，僅與，僅與荷載合力大小與作用點位荷載合力大小與作用點位置置相關(guān)。相關(guān)。2 2 地基軟硬的影響地基軟硬的影響p 軟土地基在淤泥或淤泥質(zhì)土這類在淤泥或淤泥質(zhì)土這類軟土地基軟土地基中，當(dāng)中，當(dāng)基礎(chǔ)的相對基礎(chǔ)的相對剛度較大剛度較大時，基底反力分布可按時，基底反力分布可按直線直線計算。計算。中心荷載中心荷載作用下，基底反力作用下，基底反力均勻分布均勻分布。偏心

5、荷載偏心荷載作用下，基底反力作用下，基底反力梯形分布梯形分布。 上部結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與地基共同作用的概念基礎(chǔ)與地基共同作用的概念2 2 地基軟硬的影響地基軟硬的影響p堅硬地基堅硬地基堅硬地基包括包括巖石巖石、密實卵石密實卵石、堅硬黏性土堅硬黏性土地基。地基。堅硬地基堅硬地基上設(shè)置上設(shè)置抗彎剛度很小的基礎(chǔ)抗彎剛度很小的基礎(chǔ)，當(dāng)基礎(chǔ)上作，當(dāng)基礎(chǔ)上作用用集中荷載集中荷載時，僅傳遞到時，僅傳遞到荷載附近的地基荷載附近的地基中，遠(yuǎn)離中，遠(yuǎn)離荷載的地基不受力。荷載的地基不受力。若為若為相對柔性的基礎(chǔ)相對柔性的基礎(chǔ)，在，在遠(yuǎn)離集中荷載作用點處基遠(yuǎn)離集中荷載作用點處基底反力不僅為零，且可能與地基懸空底反力不僅

6、為零，且可能與地基懸空。 上部結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與地基共同作用的概念基礎(chǔ)與地基共同作用的概念2 2 地基軟硬的影響地基軟硬的影響p軟硬懸殊地基軟硬相差懸殊地基軟硬相差懸殊地基對基礎(chǔ)梁對基礎(chǔ)梁撓曲和內(nèi)力的影響很大撓曲和內(nèi)力的影響很大。條形基礎(chǔ)下，地基的條形基礎(chǔ)下，地基的中部軟中部軟、兩邊硬兩邊硬，則，則加劇條基加劇條基的撓曲程度的撓曲程度。地基地基中部硬中部硬、兩邊軟兩邊軟，則可能使條形基礎(chǔ)的正向撓，則可能使條形基礎(chǔ)的正向撓曲曲變?yōu)榉聪驌锨優(yōu)榉聪驌锨?上部結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與地基共同作用的概念基礎(chǔ)與地基共同作用的概念3 3 上部結(jié)構(gòu)剛度的影響上部結(jié)構(gòu)剛度的影響p上部結(jié)構(gòu)完全柔性以以屋架、柱、基礎(chǔ)

7、為承重體系的木結(jié)構(gòu)屋架、柱、基礎(chǔ)為承重體系的木結(jié)構(gòu)和和土堤、土土堤、土壩等填土工程壩等填土工程，可認(rèn)為是，可認(rèn)為是完全柔性結(jié)構(gòu)完全柔性結(jié)構(gòu)；鋼筋混凝鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)土排架結(jié)構(gòu)也可視為也可視為柔性結(jié)構(gòu)柔性結(jié)構(gòu)。上部柔性結(jié)構(gòu)的變形與地基的變形一致，上部柔性結(jié)構(gòu)的變形與地基的變形一致，地基的變地基的變形對上部結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生附加應(yīng)力形對上部結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生附加應(yīng)力，上部結(jié)構(gòu)沒有調(diào)整上部結(jié)構(gòu)沒有調(diào)整地基不均勻變形的能力地基不均勻變形的能力，對基礎(chǔ)的撓曲沒有制約作，對基礎(chǔ)的撓曲沒有制約作用，即用，即上部結(jié)構(gòu)不參與地基、基礎(chǔ)的共同工作上部結(jié)構(gòu)不參與地基、基礎(chǔ)的共同工作。在木結(jié)構(gòu)柱頂荷載作用下，獨(dú)立基礎(chǔ)發(fā)生在木結(jié)構(gòu)柱

8、頂荷載作用下，獨(dú)立基礎(chǔ)發(fā)生沉降差，沉降差，不會引起主體結(jié)構(gòu)的次應(yīng)力不會引起主體結(jié)構(gòu)的次應(yīng)力，傳遞給基礎(chǔ)的柱荷載，傳遞給基礎(chǔ)的柱荷載也不會因此而發(fā)生變化。也不會因此而發(fā)生變化。 上部結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與地基共同作用的概念基礎(chǔ)與地基共同作用的概念3 3 上部結(jié)構(gòu)剛度的影響上部結(jié)構(gòu)剛度的影響p上部結(jié)構(gòu)絕對剛性煙囪、水塔、高爐這類煙囪、水塔、高爐這類高聳結(jié)構(gòu)高聳結(jié)構(gòu)，置于整體大厚度，置于整體大厚度的的鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)上，整個體系為上，整個體系為絕對剛性絕對剛性。在在中心荷載中心荷載作用下，均勻地基的作用下，均勻地基的沉降量相同沉降量相同，基礎(chǔ)，基礎(chǔ)不發(fā)生撓曲不發(fā)生撓曲。剛性上部結(jié)構(gòu)具

9、有。剛性上部結(jié)構(gòu)具有調(diào)整地基應(yīng)力調(diào)整地基應(yīng)力、使使沉降均勻沉降均勻的作用。的作用。一般一般體型簡單體型簡單、荷載均勻荷載均勻、長高比很小長高比很小、采用、采用剪力剪力墻結(jié)構(gòu)的高層建筑墻結(jié)構(gòu)的高層建筑，配置相應(yīng)的，配置相應(yīng)的箱形基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ)，可，可按剛按剛性結(jié)構(gòu)設(shè)計計算性結(jié)構(gòu)設(shè)計計算。 上部結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與地基共同作用的概念基礎(chǔ)與地基共同作用的概念3 3 上部結(jié)構(gòu)剛度的影響上部結(jié)構(gòu)剛度的影響p上部結(jié)構(gòu)為敏感性結(jié)構(gòu)低層磚石低層磚石砌體承重結(jié)構(gòu)砌體承重結(jié)構(gòu)和單層和單層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，對地基不均勻沉降反應(yīng)靈敏，均為對地基不均勻沉降反應(yīng)靈敏，均為敏感性結(jié)構(gòu)敏感性結(jié)構(gòu)。由于磚石材料為由于磚石材料為剛性材料，抗拉強(qiáng)度低剛性材料，抗拉強(qiáng)度低，當(dāng)?shù)鼗?，?dāng)?shù)鼗植績A斜較大時，部傾斜較大時，墻體將發(fā)生裂縫墻體將發(fā)生裂縫?？蚣芙Y(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的剛性連接在調(diào)整地基不均勻沉框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的剛性連接在調(diào)整地基不均勻沉降的同時，也降的同時，也引起上部結(jié)構(gòu)的次應(yīng)力引起上部結(jié)構(gòu)的次應(yīng)力：在橫向為三：在橫向為三柱獨(dú)立基礎(chǔ)的情況下，往往使柱獨(dú)立基礎(chǔ)的情況下，往往使中柱荷載減少中柱荷載減少，向邊向邊柱轉(zhuǎn)移柱轉(zhuǎn)移；同時，兩側(cè)的獨(dú)立基礎(chǔ)向外轉(zhuǎn)動，引起梁；同時，兩側(cè)的獨(dú)立基礎(chǔ)向外轉(zhuǎn)動，引起梁柱撓曲，柱撓曲，發(fā)生次應(yīng)力發(fā)生次應(yīng)力