課件基礎工程第4部分柱下條形基礎筏形和箱形基礎

1、基 礎 工 程 （第4章 柱下條形基礎、筏形和箱形基礎）1第4章 柱下條形基礎、筏形和箱形基礎4.1 概述4.2 地基、基礎與上部結構的共同作用 4.3 地基模型 4.4 彈性地基上梁的分析4.5 柱下條形基礎 4.6 筏形基礎與箱形基礎設計簡介 24.1 概 述1. 柱下條形基礎、筏形和箱形基礎概念在實際工程中，當荷載較大、地基較軟或上部結構對基礎的整體性有較高要求時可將柱下獨立基礎或墻下條形基礎連接起來，形成柱下條形基礎和筏形基礎，當需要進一步增強基礎的整體剛度時，可將基礎在立面上設置成一層或若干層，這就成為了箱形基礎。這幾類基礎的結構形式如圖4-14-4（p. 77）。3來源：?skey

2、word=%E8%AB%8B%E8%BC%B8%E5%85%A5%E9%97%9C%E9%8D%B5%E5%AD%97&id=7A394DE1-2D34-4FFD-9E66-8FBB2F23B9793124456782009年9月24日下午16時，我國第三代核電自主化依托項目之一的山東海陽核電站一號機組核島筏基第一罐混凝土開始澆注。標志著海陽核電站一期工程提前實現工程建設的一項重大里程碑節(jié)點目標。 9102. 柱下條形基礎、筏形和箱形基礎的特點與柱下獨立基礎相比，柱下條形基礎、筏形基礎和箱形基礎具有更好的整體性、更高的承載力和更強的調節(jié)地基基礎變形的能力。筏形基礎和箱形基礎還可結合考慮地下空間

3、的開發(fā)利用。然而這3類基礎的設計較為復雜，施工難度相對較大，造價也相對較高。 3類基礎適用于規(guī)模大、層數多、結構和地基條件較為復雜的工程。114.2上部結構、基礎與地基的共同作用 上部結構、地基和基礎是建筑體系中的3個有機組成部分。在荷載的作用下，3者不但要保持力的平衡，在變形上也必須協(xié)調一致。也就是說，這3部分之間不但要滿足力的平衡關系，也需要滿足變形協(xié)調條件。 基礎的變形情況對地基反力有重要影響，例如對于絕對剛性和絕對柔性的基礎，其地基反力的分布有極大的差異。反過來，地基的變形和地基反力的分布又會對基礎和上部結構的內力產生影響。這就是通常所說的上部結構、基礎和地基的相互作用，也就是3者的共

4、同作用問題。121314上部結構、基礎和地基的相互作用在建筑體系中是廣泛存在的現象，但不同的結構體系有顯著的差異。當結構的體型較小，或地基的差異變形對結構的內力分布不會產生顯著影響時，也沒有必要完全按照共同作用的思想進行設計。常規(guī)設計方法的思想如圖4-5所示?？紤]3者共同作用的設計方法則需要采用迭代法，通常計算工作量很大，所以目前僅用于重要和大型的建筑物。常規(guī)設計方法僅滿足了力的平衡關系。本章介紹的三類基礎的平面尺寸均比高度大得多，從力學上看均屬于柔性基礎，而且由于基礎的平面尺寸很大，基礎的變形狀態(tài)對于地基反力的分布有重要影響，故不應采用常規(guī)方法設計。15圖4-516在實際工作中，為了簡化計算

5、，對大量建筑物通常采用簡化方法進行設計，即計算時只考慮地基和基礎的共同作用，而在構造措施上體現整個系統(tǒng)共同作用的特點。174.3地基模型 考慮地基、基礎和上部結構共同作用的關鍵是確定地基模型。所謂地基模型是指地基表面的荷載強度與地基表面的沉降之間的關系。目前工程中使用的地基模型主要是線性模型。下面介紹3類有代表性的線性模型，其中主要是Winkler地基模型。181. Winkler地基模型 Winkler將地基離散為一系列互不相干的彈簧，也就是將地基分解為一系列豎直的土柱并略去了土柱之間的剪力，由此得出了地基表面的沉降與壓力成正比而且地基表面各點之間互不相干的結論。 Winkler地基模型的數

6、學表達式為：Winkler地基模型適用于地基土軟弱或壓縮層較薄的情形，因為這兩種情況與模型的假設條件比較近似。 Winkler地基模型只有一個參數k，稱為基床系數。k可由地基載荷試驗或地區(qū)經驗求得。（4-1）19圖4-9 Winkler 地基模型202. 彈性半空間地基模型 該模型將地基視為均勻的彈性半無限體，當地基表面一點作用有豎向集中荷載F時，地基表面任意點的豎向位移為：式中各符號的含義見p.82。 當地基表面作用有矩形分布荷載時，以荷載的某一角點為坐標原點建立坐標系，則任意微元面積上的荷載在地基表面任意點引起的沉降可根據（4-2）改寫為：（4-2）21yddx22 利用上述公式對整個荷載

7、區(qū)域積分，可以求得地基表面任意點i（x，y）的豎向位移為： 當p為常數時，地基表面任意點i（x，y）的豎向位移為： 求解時應注意公式的奇異點。當荷載分布復雜時，通常可對積分進行離散化求解。如將荷載區(qū)域劃分為若干個網格，每個網格的分布荷載可視為一個作用于網格中心的小集中荷載，然后按下述方法求解。23取網格j的集中力為Fj，如網格j中點受單位集中力作用即Fj =l時，在網格i中點引起的豎向變形為ij（i=l，2，n；j=l，2，n），則各網格中點的豎向變形Si可計算如下： 寫為矩陣形式： S=F （4-4）（4-3）或（4-4）即為所求的彈性半空間地基模型。彈性半空間地基模型假定地基是各向均勻同性

8、體，這是其不足之處，但該模型克服了Winkler地基模型的主要缺點，比Winkler地基模型合理。（4-3）243. 有限壓縮層地基模型 天然地基不但在水平方向不均勻，在豎直方向還是成層分布的。有限壓縮層地基模型（分層地基模型）能考慮土的上述特點。 考慮地基表面作用有分布荷載，如圖4-12，將荷載作用區(qū)域分為若干個小塊，每一小塊的荷載可以合并起來形成一個小的集中荷載，而集中荷載作用下地基中的應力已有彈性解答。由此可以得到地基中的附加應力分布，于是可以用分層總和法求出地基表面任意點的沉降。以此為基礎利用疊加法可以求得所有荷載同時作用時地基表面各點的沉降。這就是有限壓縮層地基模型的基本思想。25z

9、j圖4-1226 考慮地基表面作用有分布荷載，荷載分塊，第j 塊荷載的強度為pj，所形成的合力為Fj，則在地基表面i（x，y）點產生的沉降可以表示為：式中： 這就是有限壓縮層地基模型的數學表達式。有限壓縮層地基模型的假設更加接近實際，因而其計算結果更加可靠。但從上述公式可以看出，模型的計算工作量很大，而且真實地基中的應力狀態(tài)與分層總和法的假設有一定差距。 （4-3）（4-8）274.4 彈性地基上梁的分析4.4.1 基本微分方程及通解4.4.2 簡單條件下梁的計算28 設彈性地基上的梁在荷載作用下產生如圖4-13所示的變形，按變形協(xié)調和靜力平衡條件可以列出梁的基本微分方程。由于方程中涉及到地基

10、反力，而地基反力又取決于地基模型，故問題的求解較為復雜。目前對于彈性地基上的梁通常采用Winkler地基模型，而且只有簡單條件下的解答。 對圖4-13的梁建立坐標系。對任意微段進行力學分析，由靜力平衡關系，可以寫出4.4.1 基本微分方程及通解（4-10）29圖4-13由材料力學，有：30 將上列關系帶入（4-10），得到： 對上式引入Winkler地基模型，得到 寫為標準形式 當q=0時，上式成為4階常系數齊次微分方程（4-15），式中的為基于Winkler地基模型的參數，它綜合表達了梁土體系抵抗變形的能力， 的表達式為：（4-12）（4-13）31 的單位為m-1，稱為梁的柔度系數或特征系

11、數，其倒數1/稱為梁的特征長度，而l 稱為梁的柔度指數。 微分方程（4-15）的通解為 式中的C1C4為待定常數，決定于梁的邊界條件。 （4-17）（4-16）32 1. 集中力作用下的無限長梁 無限長梁承受集中荷載F0作用時，可將坐標系的原點設于F0處，從而可以利用對稱性（圖4-14）。于是邊界條件可以寫為： 1）x時，w=0； 2）由對稱性，當x=0時，=dw/dx=0； 3）由對稱性和平衡條件， 在x=0處的左右截面上的剪力的量值相等，均為F0 /2。 由1），得到C1=C2=0，于是4.4.2簡單條件下梁的計算33 微分后引入邊界條件2），有 所以有 再由邊界條件3），有C=F0/2k

12、b，所以 這就是無限長梁承受集中荷載F0作用時的基本解答。 對上式求導，利用微分關系（4-19a）34可以求得梁在任意截面處的位移和內力，再由Winkler地基模型可以確定地基反力p=kw，結果如公式（4-19），式中的系數如公式（4-20）。 公式（4-19）只適用于x0的情形，對于x0（即梁的左半段）的情況，應利用對稱性求解，請見圖4-15。實際上，當x0 時，邊界條件1）有所改變，公式（4-17）保留下來的是第1項，故得到的解答在形式上與（4-19）稍有差異。35圖4-15圖4-16362. 集中力矩作用下的無限長梁 梁上只作用力矩M0時，如圖4-16，梁的邊界條件為： 1）x時，w=0

13、； 2）x=0時，w=0； 3）由對稱性和平衡條件， 在x=0處的左右截面上的彎矩的數值相等，均為M0/2，但按材料力學的規(guī)定，兩者的符號相反。 根據上述邊界條件可以求得C1=C2=C3=0， C4=M02/kb，相應的解答如公式（4-21），式中的系數仍為公式（4-20）。37與公式（4-19）的情況相同，（4-21）只適用于x0的情形，對于x，所以可按無限長梁計算。 b點處：x=0，由公式（4-20）： 按疊加法由公式（4-19）和（4-21），求得梁在b點處的位移、轉角、彎矩、剪力和地基反力： 46提示：1. w與總是連續(xù)的，M與V則不一定; 2. 注意應用對稱性（圖4-15和4-16）

14、。47習題：4-6補充：推導公式（4-22）484.5 柱下條形基礎4.5.1 柱下條形基礎的構造4.5.2 柱下條形基礎的計算4.5.3 柱下十字交叉條形基礎的計算 49 柱下條形基礎（圖4-21）的構造要求如下： （1）翼板厚度h不應小于200mm，當h=200250mm時，翼板宜取等厚度；當h250mm時，可做成坡度i1:3的變厚度翼板。當柱荷載較大時，可在柱位處加腋（圖4-5c），以提高板的抗剪切能力，翼板的具體厚度尚應經計算確定。翼板寬度b應按地基承載力計算確定。 （2）肋梁高度H應由計算確定，初估截面時，宜取柱距的1/81/4，肋寬b1應由截面的抗剪條件確定，且應滿足圖4-5e的要

15、求。 （3）為了調整基礎底面形心的位置，以及使各柱下彎矩與跨中彎跨均衡以利配筋，條形基礎兩端宜伸出柱邊，其外伸懸臂長度l0宜為邊跨柱距的1/4。4.5.1柱下條形基礎的構造50圖4-2151 （4）條形基礎肋梁的縱向受力鋼筋應按計算確定。肋梁頂部縱向鋼筋應全部通長配置，底部的通長鋼筋，其面積不得少于底部縱向受力鋼筋面積的1/3。當肋梁的腹板高度450 mm時，應在梁的兩側沿高度配置直徑大于10mm縱向構造腰筋，每側縱向構造腰筋（不包括梁頂、底部受力或架立鋼筋）的截面面積不應小于梁腹板截面面積的0.1，其間距不宜大于200 mm。肋梁中的箍筋應按計算確定，箍筋應做成封閉式。當肋梁寬度b1350

16、mm時，可用雙肢箍；當350mm b1800 mm時，可用六肢箍。箍筋直徑612mm，間距50200mm，在距柱中心線為0.250.30倍柱距范圍內箍筋應加密布置。底板受力鋼筋按計算確定，直徑不宜小于10mm，間距為100mm200mm。 （5）條形基礎用混凝土強度等級不宜低于C20，墊層為C10，其厚度宜為70mm100mm。 524.5.2柱下條形基礎的計算1基礎底面尺寸的確定 2翼板的計算3基礎梁縱向內力分析531基礎底面尺寸的確定 首先按上述構造要求確定基礎長度l，然后將基礎視為剛性矩形基礎，按地基承載力特征值確定基礎底面寬度b。在按構造要求確定基礎長度l 時，應盡量使其形心與基礎所受

17、外合力的重心相重合。圖4-22542翼板的計算 翼板可視為肋梁兩側的懸臂，由第3章的公式計算肋梁根部的剪力和彎矩，然后按斜截面的抗剪強度確定翼板厚度并由肋梁根部的彎矩M計算翼板內的橫向配筋。 橫向鋼筋通常布置在下層。553基礎梁縱向內力的簡化分析 通常可采用靜定分析法、彈性地基梁法和倒梁法。其中彈性地基梁法已在前面作了論述，下面主要介紹靜定分析法和倒梁法。 （1）靜力平衡法 靜力平衡法是一種按線性分布分析基底反力，然后再進一步求解基礎內力的簡化計算方法，其適用前提是要求基礎具有足夠的相對抗彎剛度以及上部結構對于地基的差異變形不敏感。 該法假定基底反力呈線性分布，求得基底凈反力pj，基礎上所有的

18、作用力都已確定（圖4-23），并按靜力平衡條件計算出任意截面上的剪力V及彎距M，由此繪出沿基礎長度56方向的剪力圖和彎距圖，依此進行肋梁的抗剪計算及配筋。 靜定分析法沒有考慮基礎自身的變形以及與上部結構的相互作用，與其他方法比較，計算所得基礎不利截面上的彎矩絕對值一般偏大。此法只宜用于上部為柔性或簡支結構、且基礎自身剛度較大的條形基礎以及聯(lián)合基礎。圖4-2357 （2）倒梁法 倒梁法把柱腳視為條形基礎的支座，支座間不存在差異沉降，并假定基底凈反力（bpj，kN/m）呈線性分布，且柱作用于基礎的荷載已求出，于是可按倒置的普通連續(xù)梁計算梁沿縱向的內力（圖4-24），例如采用力矩分配法、力法、位移法

19、等。 圖4-2458 應該指出，該計算模型僅考慮了柱間基礎的局部彎曲，而忽略了基礎全長發(fā)生的整體彎曲，所以基礎最不利截面的計算彎矩較小。另外，用倒梁法求得的支座反力一般不等于原柱作用的豎向荷載，可理解為上部結構的整體剛度對基礎整體彎曲的抑制作用，使柱荷載分布均勻化。實際上，如荷載和地基土層分布比較均勻，基礎將發(fā)生正向整體彎曲，當上部結構的剛度較小時，靠近基礎中間的一些柱將發(fā)生較大的豎向位移，而邊柱位移偏小。當上部結構的剛度較大時，各柱的豎向位移將趨于均勻。 倒梁法求得的支座反力一般不等于實際結構各柱的作用荷載，實踐中常采用所謂“基底反力局部調整法”進行修正，59其方法是將支座處的不平衡力均勻分

20、布在本支座兩側各1/3跨度范圍內求解梁的內力和支座反力并與前面求得的結果疊加，如此反復多次，直到支座反力接近柱荷載為止。 考慮到按倒梁法計算時基礎及上部結構的剛度都較好，基礎兩端部的基底反力會比按直線分布算得的反力有所增加。所以，兩邊跨的跨中和柱下截面受力鋼筋宜在計算鋼筋面積的基礎上適當增加，一般可增加1520。 用倒梁法計算柱下條形基礎的步驟如下： 1）用剛性基礎基底壓力的簡化算法計算地基反力，并將其轉化為線荷載；60 2）按圖4-24的模式計算梁的內力和支座反力； 3）比較各支座反力和柱的豎向荷載，計算支座處的不平衡力； 4）將不平衡力按前述原則均勻地反向分配到支座附近的局部梁段上，按連續(xù)

21、梁計算由不平衡力引起的支座反力； 5）將第4）步得到的支座反力和以前計算所得的支座反力疊加，計算不平衡力，如果該值小于容許誤差，轉入第6）步，否則轉入第4）步； 6）將疊加得到的最終地基反力，按連續(xù)梁計算梁的內力并進行截面強度檢算和配筋。614.5.3柱下十字交叉條形基礎的計算柱下十字交叉基礎可視為雙向的柱下條形基礎，其每個方向的條形基礎的構造與計算，與前述相同。只是由柱傳來的豎向力由兩個方向的條形基礎共同承擔，故需在兩個方向上進行分配；而柱傳遞的彎矩Mx和My直接加于相應方向的基礎梁上，不必再做分配，即不考慮基礎梁承受扭矩。 豎向荷載在十字交叉條形基礎上的分配應滿足兩個條件：靜力平衡條件和變

22、形協(xié)調條件。62 第一個條件指在節(jié)點處分配給兩個方向條形基礎的荷載之和等于柱荷載，表示為 Fi=Fix十Fiy （4-44） 第二個條件指分離后的條形基礎在交叉節(jié)點處的撓度應相等，表示為 wix=wiy （4-45） 為簡化計算，一般采用Winkler地基模型，并略去其他節(jié)點的荷載對本結點撓度的影響。荷載分配的具體步驟如下：1節(jié)點荷載的初步分配 柱節(jié)點分為三種（圖4-33），即：中柱節(jié)點、邊柱節(jié)點和角柱節(jié)點。63 對中柱節(jié)點，兩個方向的基礎可看做無限長梁；對邊柱節(jié)點，一個方向基礎視為無限長梁，而另一方向基礎視為半無限長梁；對角柱節(jié)點兩個方向基礎均視為半無限長梁。 （1）中柱節(jié)點（圖4-33a）

23、 按上述原則，利用式（4-19a），并引入特征長度L 可得 （4-47）（4-48）64（2）邊柱節(jié)點（圖4-33b）利用式（4-44）及式（4-49），可得 （4-50）圖4-3365（4-51） 當邊柱節(jié)點有伸出懸臂時（圖4-33d） ，如懸臂長度取 ly=（0.6-0.75）Ly，荷載分配調整為 式中的由表（4-3）查取。 （3）角柱節(jié)點（圖4-33d） 利用式（4-22a），可得Fix 與Fiy如同式（4-47），（4-48）。當角柱節(jié)點有一個方向伸出懸臂時（圖4-33f） ，如懸臂長度取lx=（0.6-0.75）Lx，荷載分配調整為 （4-52）（4-53）66式中的由表（4-3）查

24、取。 如在兩個方向均伸出懸臂，可按公式（4-55）和（4-56）計算。2節(jié)點荷載分配的調整 上述計算時，基礎交叉處的基底面積被重復計算了一次，結果使計算的地基反力減小，故分配后的節(jié)點荷載還需進行調整，其方法如下： 先計算調整前的地基平均反力： （4-57）（4-58）67式中各符號的含義見p.105。 基底反力的增量為 將p按節(jié)點分配荷載和節(jié)點荷載的比例折算成分配荷載增量 （4-59）（4-60）（4-63）68于是，調整后在x、y方向的節(jié)點荷載分別為 按照以上方法進行柱荷載分配并進行調整后，兩個方向的條形基礎可分別單獨計算。 以上荷載分配應用了Winkler地基上梁的解答，且做了一些簡化，實

25、用上還有一些別的柱荷載分配方法，例如直接按相交梁的線剛度分配節(jié)點的豎向荷載，但其未考慮基礎和地基的變形協(xié)調條件，顯得粗糙一些。（4-66）694.6筏形基礎與箱形基礎設計簡介4.6.1 概述 4.6.2 筏形基礎和箱形基礎的構造 4.6.3 地基計算 4.6.4 結構內力計算方法 4.6.5 檢算項目 70 當上部結構荷載過大，采用獨立基礎或條形基礎不能滿足地基承載力的要求或雖能滿足要求，但基礎的凈距很小，或需要加強基礎剛度時，可考慮采用筏形基礎和箱形基礎。 筏形基礎是指柱下或墻下連續(xù)的平板式或梁板式鋼筋混凝土基礎，亦稱筏板基礎、片筏基礎或滿堂紅基礎。當建筑物開間尺寸不大，或柱網尺寸較小以及對

26、基礎的剛度要求不很高時，為便于施工，可將其做成一塊等厚度的鋼筋混凝土平板，即平板式筏形基礎，板上若帶有梁，則稱為梁板式或肋梁式筏形基礎。筏形基礎的自身剛度較大，可有效地調整建筑物的不均勻沉降，對充分發(fā)揮地基的承載力較為有利。 4.6.1概 述71 隨著建筑物高度的增加和荷載的增大，為進一步提高基礎的整體剛度，可考慮采用如圖4-48所示空心的空間受力體系箱形基礎。箱形基礎是由底板、頂板、側墻及一定數量的內隔墻構成的整體剛度較好的單層或多層鋼筋混凝土基礎。箱形基礎的內部空間可結合建筑物的使用功能設計成地下室，地下車庫或地下設備層等。箱形基礎具有很大的剛度和整體性，能有效地調整基礎的不均勻沉降，又由

27、于它具有較大的埋深，土體對其具有良好的嵌固與補償效應，因而具有較好的抗震性和補償性，是目前高層建筑中經常采用的基礎類型之一。 72圖4-48 734.6.2筏形基礎和箱形基礎的構造 筏形基礎（以下簡稱筏基）和箱形基礎（以下簡稱箱基）的選型應根據工程地質和水文地質條件、上部結構體系的形式、柱距、荷載大小以及施工條件等因素綜合確定；其平面尺寸應根據地基土的承載能力、上部結構的布置及荷載分布等因素按計算確定。 筏基和箱基底面的形心最好與上部結構豎向永久荷載的重心相重合。若不能重合，在永久荷載與樓（屋）面活荷載長期效應組合下的偏心距e，對高層建筑最好能符合下式的要求： （4-67） 741筏形基礎的構

28、造 平板式和梁板式筏基均可用作柱下和墻下基礎。梁板式筏基的梁可以增大基礎自身的剛度,當需使筏板頂面保持為平面時，基礎梁可從板底向下伸出，墻下筏板也可在其厚度內設置暗梁。 研究表明，矩形筏基的縱向相對撓曲要比橫向大得多，故若需擴大筏板面積，宜向寬度方向擴展，以使筏基的縱向相對撓曲不致過大。 高層建筑的平板式筏基，筏板伸出墻柱外緣的寬度不宜大于2.0m；對梁板式筏基，筏板伸出基礎梁外緣的寬度，在基礎縱向不宜大于0.8m，橫向不宜大于1.2m。多層建筑的墻下筏基，筏板懸挑墻外的長度，從軸線起算橫向不宜大于1.5m，縱向不宜大于1.0m。75 筏板可以根據需要設計成等厚度或變厚度。對于高層建筑，平板式

29、筏基的板厚不宜小于400mm；梁板式的板厚應不小于300m，且板厚與板格的最小跨度之比不宜小于1/20。多層建筑筏基的板厚可適當減小，其中墻下筏基的板厚不得小于200mm。筏基的混凝土強度等級，對高層建筑應不低于C30，多層建筑的墻下筏基可采用C20。地下水位以下的地下室筏基防水混凝土的抗?jié)B等級，應根據地下水的最高水頭與混凝土厚度之比確定，且不應低于0.6MPa。筏基的其他構造要求請見教材。 762箱形基礎的構造 箱基的高度應滿足結構強度、剛度和使用要求，其值不宜小于長度的1/20，并不宜小于3m。 箱基的埋置深度應滿足抗傾覆和抗滑移的要求。在抗震設防地區(qū)，其埋深不宜小于建筑物高度的1/15，

30、同時基礎高度要適合做地下室的使用要求，凈高不應小于2.2m。箱基的外墻應沿建筑物四周布置，內墻宜按上部結構柱網尺寸和剪力墻位置縱、橫交叉布置；一般每平方米基礎面積上墻體長度不小于400mm或墻體水平截面總面積不宜小于箱基外墻外包尺寸的水平投影面積的1/10（不包括底板懸挑部分面積），對基礎平面長寬比大于4的箱基，其縱墻水平截面積不得小于外墻外包尺寸的水平投影面積的1/18。計算墻體水平截面積時，77不扣除洞口部分。箱基的墻體厚度應根據實際受力情況確定，外墻不應小于250mm，常用250400mm，內墻不宜小于200mm，常用200300mm。 箱基的墻體一般采用雙向、雙層配筋，無論豎向、橫向其

31、配筋均不宜小于10200，除上部結構為剪力墻者外，箱基墻體的頂部均宜配置兩根以上不小于20的通長構造鋼筋。箱基中應盡量少開洞口，必須開設洞口時，門洞應設在柱間居中位置，洞邊至柱中心的距離不宜小于1.2 m，洞口上過梁的高度不宜小于層高的1/5，洞口面積不宜大于柱距與箱基全高乘積的1/6，墻體洞口周圍按計算設置加強鋼筋。洞口四周附加鋼筋面積應不小于洞口內被切斷鋼筋面積的一半，且不少于兩根直徑為16mm的鋼筋，此鋼筋應從洞78口邊緣處延長40倍鋼筋直徑。單層箱基洞口上、下過梁的受剪截面驗算公式和過梁截面頂、底部縱向鋼筋配置的彎矩設計值計算公式，詳見JGJ 6-99高層建筑箱形與筏形基礎技術規(guī)范（以

32、下簡稱箱基規(guī)范）。 底層柱主筋應伸入箱基一定的深度，三面或四面與箱基墻相連的內柱，除四角鋼筋直通基底外，其余鋼筋伸入頂板底面以下的長度，不小于其直徑的40倍，外柱、與剪力墻相連的柱、其他內柱主筋應直通到基底。 箱基的其他構造要求等請見箱基規(guī)范。 794.6.3地基計算1. 地基承載力 筏基和箱基均應滿足地基承載力的要求。進行本項檢算時的荷載組合、地基反力和地基承載力特征值的計算與第2章的規(guī)定相同，檢算的方法也相同，但對于非抗震設防的高層建筑而言，還不允許基底有脫空現象，即要求計算所得的pmin0，這是因為高層建筑的高度和重量均大，對基底壓力不均勻性的限制應比一般建筑物嚴格。 對抗震設防的高層建

33、筑，除了滿足對于地基承載力的一般要求外，尚應驗算地基土的抗震承載力，詳見第9章。 基礎的底面尺寸應按持力層的承載力計算確定，并應進行軟弱下臥層的承載力驗算。 802沉降計算 （1）高層建筑筏（箱）基沉降的特點 一般地，開挖基坑時，地基土會由于卸載作用而發(fā)生回彈變形。因而建筑物從施工到使用的過程中，地基沉降可分為如下兩個階段：第一個階段的沉降sl，是當荷載引起的基底壓力p未超過基底處土的自重壓力pc，即ppc時，地基土回彈再壓縮而發(fā)生的壓縮變形；第二個階段的沉降s2，是當p超過pc后，由附加壓力p0=p-pc引起的地基壓縮變形。所以在通常情況下地基的最終沉降s應為sl與s2之和，即s=sl +s

34、2。 81在基底面積和基礎埋置深度都比較小的情況下，sl可以忽略，取s= s2即可。但對于高層建筑的筏基及箱基，基底面積和基礎埋置深度都大，在地基的總沉降中sl往往占有較大比例；當為利用地下空間而設置多層地下室時，甚至會出現ppc的情況，此時便形成所謂的浮基礎，地基沉降完全由土的回彈再壓縮引起，即有s= sl。 根據上述沉降特點，箱基規(guī)范建議采用下述兩種方法計算地基的最終沉降量s。（2）用土的壓縮模量計算地基最終沉降量 （4-70）82（3）按土的變形模量計算地基最終沉降量 詳細情況請見 箱基規(guī)范4.0.6和4.0.7條。（4）地基變形的控制指標 高層建筑基礎的沉降量和整體傾斜是其地基變形的主

35、要特征。其中整體傾斜可根據荷載的偏心距、地基的不均勻性及相鄰基礎荷載的影響等因素，結合地區(qū)經驗分別對基礎的橫向和縱向進行計算。高層建筑對基礎的整體傾斜很敏感，尤其是橫向傾斜。一些研究者指出，整體傾斜達1/250就可憑肉眼察覺，達1/150則可能出現結構損壞現象。在分析研究上述意見和工程（4-71）83經驗的基礎上，高層建筑箱基、筏基規(guī)范建議，對非抗震設防的高層建筑，筏基和箱基的橫向整體傾斜的計算值T宜符合下式要求： Tb/100Hg 一般來講，在抗震設防的情況下，對整體傾斜的限制可根據地區(qū)經驗適當放寬。 高層建筑筏基和箱基的允許沉降量可根據地區(qū)經驗或參照地基規(guī)范的有關規(guī)定確定。對建在非巖石地基

36、上的一級高層建筑，均應進行沉降觀測；對重要和復雜的高層建筑，尚應進行基坑回彈、地基反力、基礎內力和地基變形等的實測。 844.6.4結構內力計算方法1. 筏形基礎的內力計算 筏基可以看作置于地基上的板，在荷載作用下，隨著地基土的壓縮，基礎將發(fā)生整體和局部撓曲變形（附圖1）。為便于計算，可將筏基的撓曲變形分為兩種情況： 情況一，以局部撓曲為主，整體撓曲可以忽略，如附圖1（a）所示；情況二，整體撓曲和局部撓曲均較明顯，如附圖1（b）所示。分析結果表明，對第一種情況，計算時可以把筏基看成倒置的樓蓋，即采用倒樓蓋法，并假定地基反力為均勻分布，按地基凈反力計算基礎內力；對第二種情況則應考慮地基與基礎共同

37、作用，按彈性地基上的板進行分析。 85 （1）倒樓蓋法 在比較均勻的地基上，若上部結構剛度較大，且柱荷載及柱間距的變化不超過20，便可認為筏基的撓曲變形與上述第一種情況相一致，可按倒樓蓋法計算基礎內力。 1）平板式筏基的計算 附圖1 倒樓蓋法類似于計算柱下條形基礎的倒梁法，按該法計算平板式筏基的內力，是把筏基看成倒置的無梁樓蓋。計算時在平面上把基礎劃分為如附圖2所示的柱下板帶和跨中板86帶。邊排柱下的板帶寬度取為相鄰柱間距的1/4與柱軸線至基底邊緣距離之和，其余帶寬為柱距的1/2；若柱距不相等，則取為相鄰柱距平均值的1/2。然后根據柱荷載和均勻分布的地基凈反力，按無梁樓蓋計算基礎的內力。 a）

38、平板式筏板的板帶劃分 b）梁板式筏板的地基反力分配 附圖2 倒樓蓋法計算筏板內力的圖式 87 2）梁板式筏基的計算 若梁板式筏基的基礎梁只沿著柱網軸線設置，縱橫向柱間距的長寬比小于2，則可按下述方法分別對梁和板進行計算。 地基反力仍為均勻分布的凈反力，各梁承擔的反力按上圖平面圖所劃分的范圍確定。圖中每一板格內，由通過柱中心的45線及其交點的連線分為兩個梯形和兩個三角形，其內的地基凈反力即認為相應地分別由縱向和橫向基礎梁所承擔。由此得該圖情況下（lxly）梁上分布的地基凈反力如圖中所示?；A梁上的荷載確定以后即可用倒梁法計算梁的內力。 88至于筏基的板，可按周邊支承的雙向板分別對每一板格進行計算

39、。板邊支承條件可按下述規(guī)定采用：當板邊與邊排柱下的基礎梁連接時，假定為簡支；當與中間的基礎梁連接時，假定為固定支承。各板格所受的荷載都為均勻分布的地基凈反力。若相鄰的柱下基礎梁之間還設置了基礎梁（一般稱之為次梁或次肋），此時筏基梁板的內力可按倒置的肋形樓蓋計算。 （2）彈性地基上板的簡化算法 若地基比較復雜、上部結構剛度較小，或柱荷載及柱間距變化較大，則應按上述第二種情況考慮，基礎的內力應按89彈性地基上的板來分析。筏基嚴格按彈性地基上的板計算，需根據彈性薄板的撓曲微分方程求解，一般只能求得數值解，計算比較復雜。下面介紹一種較為常用的簡化算法，其要點是把筏基當作彈性地基上的梁來分析，以確定地基反力分布，然后分別按梁、板計算基礎內力。 如附圖3（a）的梁板式筏基，先將其