地基基礎(chǔ)講義t版共139

1第三章連續(xù)基礎(chǔ)

本章內(nèi)容：1、概述2、地基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)相互作用的概念3、地基計(jì)算模型4、文克勒地基上梁的計(jì)算5、地基上梁的數(shù)值計(jì)算6、柱下條形基礎(chǔ)7、柱下交叉條形基礎(chǔ)8、筏形基礎(chǔ)與箱形基礎(chǔ)9、剛性基礎(chǔ)基底反力、沉降和傾斜計(jì)算的數(shù)值分析法2本章要求1、了解地基、基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)相互作用的概念2、掌握地基計(jì)算模型3、能進(jìn)行柱下條形基礎(chǔ)、柱下交叉條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)本章重點(diǎn)、難點(diǎn)1、地基、基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)相互作用的概念2、地基計(jì)算模型3、柱下條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)4、柱下交叉條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)3

一、連續(xù)基礎(chǔ)的特點(diǎn)（1）具有較大的基礎(chǔ)底面積（2）可增大建筑物整體剛度、減小不均勻沉降（3）提高建筑物抗震性能（4）提高地基承載力第一節(jié)概述4

第二節(jié)地基、基礎(chǔ)上部結(jié)構(gòu)相互作用的概念一、地基基礎(chǔ)的相互作用1、基底反力的分布規(guī)律（1）柔性基礎(chǔ)56（2）剛性基礎(chǔ)78（3）基礎(chǔ)相對(duì)剛度的影響9

（4）、地基軟硬的影響

軟土地基10堅(jiān)硬地基11中間軟兩邊硬硬不均勻地基12中間硬兩邊軟軟不均勻地基1314二、地基變形形對(duì)上部結(jié)構(gòu)構(gòu)的影響1、柔性結(jié)構(gòu)：：不均勻沉降降不會(huì)引起上上部結(jié)構(gòu)較大大的附加應(yīng)力力152、敏感性結(jié)構(gòu)構(gòu)：不均勻沉沉降會(huì)引起上上部結(jié)構(gòu)較大大的附加應(yīng)力力163、剛性結(jié)構(gòu)：：不均勻沉降降不會(huì)引起上上部結(jié)構(gòu)較大大的附加應(yīng)力力17三、上部結(jié)構(gòu)構(gòu)剛度對(duì)基礎(chǔ)礎(chǔ)受力狀況的的影響上部結(jié)構(gòu)絕對(duì)對(duì)剛性18上部結(jié)構(gòu)絕對(duì)對(duì)柔性19第三節(jié)地基基計(jì)算模型一、文克勒地地基模型：地基下任一一點(diǎn)所受的壓壓力p與該點(diǎn)的地基基沉降量s成正比二、彈性半空空間地基模型型地基上任意點(diǎn)點(diǎn)的沉降量與與整個(gè)基底反反力以及鄰近近荷載的分布布有關(guān)三、有限壓縮縮層地基模型型地基的沉降量量等與沉降計(jì)計(jì)算深度范圍圍內(nèi)各計(jì)算分分層在側(cè)限條條件下壓縮量量之和20一、文克勒地地基模型21優(yōu)點(diǎn)：（1）參數(shù)少，應(yīng)應(yīng)用方便缺點(diǎn)：（1）沒(méi)有考慮地地基分層情況況（2）沒(méi)有考慮土土的非線性特特性（3）沒(méi)有考慮地地基的應(yīng)力擴(kuò)擴(kuò)散現(xiàn)象應(yīng)用范圍：（1）地基主要受受力層為軟土土（2）薄壓縮層地地基22二、彈性半空空間地基模型型集中荷載均布矩形荷載載作用下矩形形面積中心的的沉降23對(duì)任意分布的的荷載2425簡(jiǎn)化計(jì)算方法法26優(yōu)點(diǎn)：（1）具有擴(kuò)散應(yīng)應(yīng)力和變形（2）可以反映臨臨近荷載的影影響缺點(diǎn)：（1）未考慮地基基的成層性、、非均質(zhì)性（2）未考慮土體體的非線性（3）計(jì)算值較較實(shí)測(cè)值大大27三、有限壓壓縮層地基基模型28hti、Esti—第i個(gè)棱柱體中中第t分層的厚度度和壓縮模模量nc—第i個(gè)棱柱體的的分層數(shù)；；—第i個(gè)棱柱體中中第t分層由引起的豎向向附加應(yīng)力力的平均值值29優(yōu)點(diǎn)：（1）具有擴(kuò)散散應(yīng)力和變變形（2）可以反映映臨近荷載載的影響（3）考慮地基基的成層性性缺點(diǎn)：（1）未考慮地地基的非均均質(zhì)性（2）未考慮土土體的非線線性30四、相互作作用分析的的基本條件件和常用方方法（1）靜力平衡衡條件（2）變形協(xié)調(diào)調(diào)條件（接接觸條件））31當(dāng)今應(yīng)用科科學(xué)與工程程技術(shù)領(lǐng)域域課題研究究的方法：：（1）理論解析析：根據(jù)微微分方程結(jié)結(jié)合邊界條條件求解（2）工程實(shí)測(cè)測(cè)：（3）物理模擬擬：根據(jù)相相似理論推推導(dǎo)相似準(zhǔn)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)模型試試驗(yàn)（4）數(shù)值模擬擬：將構(gòu)件件離散成有有限個(gè)單元元32數(shù)值模擬（1）有限元：：ANSYS、ADINS、SAP、I-DIASD等（2）有限差分分法：FLAC（3）邊界元：：（4）離散元：：33ANSYS簡(jiǎn)介：34353637383940414243444546474849505152535455565758596061626364第四節(jié)文克勒地地基上梁梁的計(jì)算算一、無(wú)限限長(zhǎng)梁的的解答1、微分方方程式65662、集中荷荷載作用用下的解解答（1）豎向集集中力作作用下在荷載作作用下，，梁的撓撓曲曲線線和彎矩矩圖是關(guān)關(guān)于原點(diǎn)點(diǎn)對(duì)稱的的在o點(diǎn)處緊靠靠F0的左右兩兩側(cè)把梁梁切開(kāi)，，右側(cè)截截面V=-F0/26768（2）集中力力偶作用用下在集中力力偶作用用下，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角和剪剪力關(guān)于于原點(diǎn)對(duì)對(duì)稱，撓撓度和彎彎矩是反反對(duì)稱的的在o點(diǎn)處緊靠靠M0的左右兩兩側(cè)把梁梁切開(kāi)，，右側(cè)截面面V=M0/2697071（3）承受若若干個(gè)集集中荷載載作用72二、有限限長(zhǎng)梁的的計(jì)算73（1）一般情情況74（2）外荷載載對(duì)稱75有限長(zhǎng)梁梁的計(jì)算算步驟：：（1）以疊加加法計(jì)算算已知荷荷載在梁梁II上相應(yīng)于于梁I的兩端的的截面引引起的彎彎矩和剪剪力Ma、Va及Mb、Vb（2）計(jì)算梁梁端邊界界條件力力FA、MA和FB、MB（3）以疊加加法計(jì)算算在已知知荷載和和邊界條條件力的的共同作作用下，，梁II上相應(yīng)于于梁I所求截面面處的、、M、V76三、地基基上梁的的柔度指指數(shù)柔度指數(shù)數(shù)：表征征文克勒勒地基上上梁的相相對(duì)剛?cè)崛岢潭鹊牡囊粋€(gè)無(wú)無(wú)量綱值值。短梁有限長(zhǎng)梁梁長(zhǎng)梁77短梁的地地基反力力長(zhǎng)梁的地地基反力力78四、基床床系數(shù)的的確定（1）按基礎(chǔ)礎(chǔ)的預(yù)估估沉降量量確定（2）按荷載載試驗(yàn)成成果確定定79例題3-1例題3-280第六節(jié)、、柱下條條形基礎(chǔ)礎(chǔ)適用范圍圍：（1）地基較較軟弱，，承載力力低，地地基壓縮縮性不均均勻（2）荷載分分布不均均勻，不不均勻沉沉降較大大（3）上部結(jié)結(jié)構(gòu)對(duì)基基礎(chǔ)沉降降較敏感感81一、構(gòu)造造要求82831、為了使使與與基礎(chǔ)礎(chǔ)底面形形心重合合，基基底壓力力均勻分分布，基基礎(chǔ)梁的的兩端應(yīng)應(yīng)外伸2、肋梁的的高h(yuǎn)由計(jì)算定定，以為為柱距的的（1/4~1/8）l13、翼板的的高h(yuǎn)f由計(jì)算定定，當(dāng)200mm<hf<250mm采用等厚厚度，當(dāng)當(dāng)hf>250mm采用宜采采用變厚厚度翼板板，i<1:34、基礎(chǔ)梁梁沿縱向向取等截截面，當(dāng)當(dāng)柱截面面邊長(zhǎng)大大于等于于肋寬時(shí)時(shí)，可將將肋部加加寬。。845、肋梁的的縱向受受力鋼筋筋，頂面面和底面面的受力力筋應(yīng)由由2~4根通常配配筋，當(dāng)當(dāng)h>700mm時(shí)，應(yīng)在在梁的兩兩側(cè)放置置直徑>10mm的腰筋。。6、肋梁內(nèi)內(nèi)箍筋應(yīng)應(yīng)做成封封閉式7、翼板的的橫向受受力筋由由計(jì)算確確定d>100mm100<@<200mm8586二、內(nèi)力力計(jì)算1、簡(jiǎn)化計(jì)計(jì)算方法法（1）靜定分分析法（2）倒梁法法2、彈性地地基梁法法87（1）靜定分分析法（（靜定梁梁法）88適用范圍圍：（1）上部結(jié)結(jié)構(gòu)為柔柔性結(jié)構(gòu)構(gòu)（2）基礎(chǔ)具具有足夠夠的相對(duì)對(duì)剛度特點(diǎn)：（1）在荷載載作用下下基礎(chǔ)梁梁將產(chǎn)生生整體彎彎曲（2）計(jì)算所所得的基基礎(chǔ)不利利截面的的彎矩絕絕對(duì)值可可能偏大大89（2）倒梁法法90適用范圍圍：（1）上部結(jié)結(jié)構(gòu)為剛剛性結(jié)構(gòu)構(gòu)（2）地基比比較均勻勻，荷載載分布和和柱距均均勻，基基礎(chǔ)梁的的高度小小于柱距距的1/6特點(diǎn)：（1）在荷載載作用下下基礎(chǔ)梁梁將產(chǎn)生生整體彎彎曲和局局部彎曲曲（2）計(jì)算所所得的基基礎(chǔ)不利利截面的的彎矩絕絕對(duì)值最最小91柱下條形形基礎(chǔ)計(jì)計(jì)算步驟驟：（1）確定基基礎(chǔ)底面面尺寸：：軸心荷載載偏心荷載載92（2）基礎(chǔ)底底板計(jì)算算（3）基礎(chǔ)梁梁內(nèi)力計(jì)計(jì)算1）計(jì)算基基底凈反反力設(shè)計(jì)計(jì)值2）內(nèi)力計(jì)計(jì)算933）消除與與調(diào)整支支座的不不平衡力力942、彈性地地基梁法法（1）對(duì)基礎(chǔ)礎(chǔ)寬度不不小于可可壓縮層層厚度二二倍的薄薄壓縮層層地基，，地基的的壓縮性性比較均均勻，可可按文克克勒地基基上梁的的解析解解。（2）對(duì)基基礎(chǔ)寬度度不小于于可壓縮縮層厚度度二倍的的薄壓縮縮層地基基，地基基的壓縮縮性不均均勻，可可按文克克勒地基基上梁的的數(shù)值分分析法。。（3）不滿足足（1）（2），可按按非文克克勒地基基上梁的的數(shù)值分分析法進(jìn)進(jìn)行迭代代計(jì)算。。95第七節(jié)、柱下交叉叉條形基基礎(chǔ)96適用范圍圍：（1）軟弱地地基上柱柱距較小小的框架架結(jié)構(gòu)（2）上部結(jié)結(jié)構(gòu)荷載載較大，，地基比比較軟弱弱97１、交叉叉節(jié)點(diǎn)荷荷載分配配原則（1）靜力平平衡條件件（2）變形協(xié)協(xié)調(diào)條件件982、節(jié)點(diǎn)荷荷載分配配（1）角柱節(jié)節(jié)點(diǎn)：兩兩個(gè)方向向均為半半無(wú)限長(zhǎng)長(zhǎng)梁99由式3-34節(jié)點(diǎn)i的豎向位位移：bx，by—分別為x，y方向基礎(chǔ)礎(chǔ)的底面面寬度Sx，Sy—分別為x，y方向基礎(chǔ)礎(chǔ)梁的特特征長(zhǎng)度度x，y—分別為x，y方向基礎(chǔ)礎(chǔ)梁的柔柔度特征征值Ix，Iy—分別為x，y方向基礎(chǔ)礎(chǔ)梁的截截面慣性性矩100根據(jù)變形形協(xié)調(diào)條條件將靜力平平衡條件件代入可可解得：：101102對(duì)一端外外伸的角角柱節(jié)點(diǎn)點(diǎn)y=0，Zy=4103對(duì)無(wú)外伸伸的角柱柱節(jié)點(diǎn)x=y=0Zx=Zy=4104（2）邊柱節(jié)節(jié)點(diǎn)：y方向基礎(chǔ)礎(chǔ)梁為無(wú)無(wú)限長(zhǎng)梁梁Y=，Zy=1105y=，Zy=1x=0，Zx=1106（3）內(nèi)柱節(jié)節(jié)點(diǎn)x=y=Zx=Zy=1107調(diào)整后的的節(jié)點(diǎn)荷荷載Pj—按交叉條條形基礎(chǔ)礎(chǔ)計(jì)算的的基底凈凈反力▽Fix、▽Fiy—分別為節(jié)節(jié)點(diǎn)i在x、y方向的荷荷載增量量▽Ai—節(jié)點(diǎn)i的重疊面面積108109110111二、內(nèi)力力計(jì)算1、簡(jiǎn)化計(jì)計(jì)算方法法（1）靜定分分析法（2）倒梁法法2、彈性地地基梁法法（1）對(duì)基礎(chǔ)礎(chǔ)寬度不不小于可可壓縮層層厚度二二倍的薄薄壓縮層層地基，，地基的的壓縮性性比較均均勻，可可按文克克勒地基基上梁的的解析解解。（2）對(duì)基基礎(chǔ)寬度度不小于于可壓縮縮層厚度度二倍的的薄壓縮縮層地基基，地基基的壓縮縮性不均均勻，可可按文克克勒地基基上梁的的數(shù)值分分析法。。112例題3-5113第八節(jié)節(jié)、筏型型基礎(chǔ)礎(chǔ)114地基計(jì)計(jì)算1）2）Pk≤fa、Pkmax≤1.2fa、Pkmin03）aT≤b/100Hgb———筏基的的底面面寬度度Hg——建筑物物高度度W———與偏心心距方方向一一致的的基礎(chǔ)礎(chǔ)底面面邊緣緣抵抗抗矩；；A——基礎(chǔ)底面積積1154）對(duì)抗震設(shè)設(shè)防的建筑筑faE=afaP≤faE、Pmax≤1.2faEfaE—調(diào)整后的地地基抗震承承載力a—地基抗震承承載力調(diào)整整系數(shù)，查查表fa—經(jīng)過(guò)深寬修修正后的地地基承載力力特征值1161、構(gòu)造要求求（1）上部結(jié)構(gòu)構(gòu)荷載的合合力點(diǎn)接近近基礎(chǔ)底面面形心（2）梁板式筏筏基的板格格應(yīng)滿足沖沖切承載力力要求（3）平板式筏筏板厚度應(yīng)應(yīng)根據(jù)沖切切、剪切要要求確定（4）梁板式筏筏基的肋梁梁除滿足正正截面受彎彎和斜截面面受剪承載載力外，還還需驗(yàn)算肋肋梁頂面的的局部受壓壓承載力（5）筏型基礎(chǔ)礎(chǔ)配筋要求求（6）混凝土強(qiáng)強(qiáng)度要求117（7）肋梁與柱柱或剪力墻墻的連接構(gòu)構(gòu)造交叉基礎(chǔ)梁梁與柱的連連接118單向基礎(chǔ)梁梁與柱的連連接119基礎(chǔ)梁與剪剪力墻的連連接1202、內(nèi)力計(jì)算算（1）簡(jiǎn)化計(jì)算算方法（a）倒樓蓋法法（b）靜定分析析法（條帶帶法）（2）彈性地基基板法：數(shù)數(shù)值方法（a）有限元法法（b）有限差分分法121筏基的撓曲曲變形a：以局部撓撓曲為主，，整體撓曲曲可忽略b：整體撓曲曲明顯大于于局部撓曲曲122（a）倒樓蓋法法使用條件：：（1）地基比較較均勻，上上部結(jié)構(gòu)剛剛度較大（2）梁板式筏筏基梁的高高跨比或平平板式筏基基板式的厚厚跨比大于于1/6（3）相鄰柱荷荷載及柱距距變化不超超過(guò)20%1231、平板式筏筏基的計(jì)算算倒樓蓋法如如同倒梁法法，將地基基上筏板簡(jiǎn)簡(jiǎn)化為倒置置的無(wú)梁樓樓蓋。把基基礎(chǔ)劃分為為柱下板帶帶和跨中板板帶。邊排排柱下的板板帶寬度取取為相鄰柱柱間距的1/4與柱軸線至至基底邊緣緣距離之和和，其余帶帶寬為柱距距的1/2；若柱距不不相等，則則取相鄰柱柱距平均值值的1/2。然后按柱柱荷載和均均勻分布的的地基凈反反力，按無(wú)無(wú)梁樓蓋計(jì)計(jì)算基礎(chǔ)內(nèi)內(nèi)力。124平板式筏基基板帶的劃劃分1252、梁板式筏基基的計(jì)算筏板被基礎(chǔ)礎(chǔ)梁分割成成不同支撐撐條件的單單項(xiàng)或雙向向板，如果果兩個(gè)方向向的尺寸比比值小于2，可將筏板板視為承受受地基凈反反力的雙向向多跨連續(xù)續(xù)板。板塊塊支撐條件件可分為3種：1）兩鄰邊固定定，兩鄰邊簡(jiǎn)簡(jiǎn)支2）三邊固定，，一邊簡(jiǎn)支3）四邊固定根據(jù)計(jì)算簡(jiǎn)圖圖查閱彈性板板計(jì)算公式126板塊跨中彎矩矩板塊支座彎矩矩Lx、Ly—雙向板的計(jì)算算長(zhǎng)度跨中及支座彎彎矩計(jì)算系數(shù)數(shù)，可查表127連續(xù)板的支撐撐條件128筏形基礎(chǔ)梁只只沿著柱網(wǎng)軸軸線設(shè)置，當(dāng)當(dāng)縱橫向柱間間距的長(zhǎng)寬比比小于2時(shí)，筏形基礎(chǔ)礎(chǔ)梁上的荷載載可將板上荷荷載沿板角45o分角線劃分范范圍，分別由由縱橫梁承擔(dān)擔(dān)，荷載分布布呈三角形或或梯形?；A(chǔ)礎(chǔ)梁上的荷載載確定后即可可采用倒梁法法進(jìn)行梁的內(nèi)內(nèi)力計(jì)算。129梁板式筏基基基礎(chǔ)梁上的反反力分配130（b）靜定分析法法（條帶法、、剛性板條法法）將筏基在x、y方向從跨中分分成若干條帶帶，取出每一一條帶按獨(dú)立立的條基計(jì)算算內(nèi)力。適用于上部結(jié)結(jié)構(gòu)剛度較差差、地基較均均勻、柱荷載載及柱距變化化不大。用剛性板條法