《連續(xù)基礎(chǔ)》課件

連續(xù)基礎(chǔ)第3章1ppt課件闡述共同工作的基本概念介紹地基計算模型和文克爾地基上梁的計算方法介紹柱下條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)的簡化設(shè)計方法了解地基上梁板設(shè)計的概念和方法。本章主要內(nèi)容12/23/20242ppt課件本章內(nèi)容3.1概述3.2地基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)相互作用的概念3.3地基計算模型3.4文克勒地基上梁的計算3.5地基上梁的數(shù)值分析3.6柱下條形基礎(chǔ)3.7柱下交叉條形基礎(chǔ)3.8筏形基礎(chǔ)與箱形基礎(chǔ)3ppt課件3.1

概述連續(xù)基礎(chǔ)柱下獨立基礎(chǔ)、交叉條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)和箱型基礎(chǔ)的統(tǒng)稱。連續(xù)基礎(chǔ)的特點具有較大的基礎(chǔ)底面積，承載高，易于滿足地基承載力的要求；連續(xù)基礎(chǔ)的連續(xù)性可以大大加強建筑物的整體剛度，有利于減小不均勻沉降及提高建筑物的抗震性能；箱基和帶地下室的筏基可提高地基承載力，并能以挖去的土重補償建筑物部分或全部重量。補償性基礎(chǔ)4ppt課件

柱下條形基礎(chǔ)5ppt課件柱下十字交叉基礎(chǔ)——雙向柱下條形基礎(chǔ)6ppt課件

筏形（筏板）基礎(chǔ)7ppt課件底板外墻內(nèi)墻

箱形基礎(chǔ)由底板、墻和頂板形成箱，整體性更好頂板8ppt課件連續(xù)基礎(chǔ)常用在以下情況中：1）需要較大的底面積去滿足地基承載力要求，此時可將擴展式基礎(chǔ)的底板連接成條或片。2）需要利用連續(xù)基礎(chǔ)的剛度去調(diào)整地基的不均勻變形，或改善建筑物的抗震性能。3）建筑物的功能需要設(shè)置連續(xù)的底板時，例如地下室、船塢、儲液池等。12/23/20249ppt課件3.1

概述10ppt課件

連續(xù)基礎(chǔ)一般可看成是地基上的受彎構(gòu)件——梁或板。它們的撓曲特征、基底反力和截面內(nèi)力分布都與地基、基礎(chǔ)以及上部結(jié)構(gòu)的相對剛度特征有關(guān)。因此，應該從三者相互作用的觀點出發(fā)，采用適當?shù)姆椒ㄟM行地基上梁或板的分析與設(shè)計。

12/23/202411ppt課件3.1概述連續(xù)基礎(chǔ)的設(shè)計計算看作地基上的受彎構(gòu)件—梁或板；力學與變形特性與地基、基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)的相對剛度特征有關(guān)；設(shè)計計算中要考慮地基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的相互作用；設(shè)計計算的關(guān)鍵是選擇合理的地基計算模型。12ppt課件工程處理中的規(guī)定①按照具體條件不考慮或計算整體彎距時，必須采取措施同時滿足整體彎曲的受力要求。②從結(jié)構(gòu)布置上，限制梁板基礎(chǔ)（或稱連續(xù)基礎(chǔ)）在邊柱或邊墻以外的挑出尺寸，以減輕整體彎曲效應。③在確定地基反力圖形時，除箱形基礎(chǔ)按實測以外，柱下條形基礎(chǔ)和筏形基礎(chǔ)縱向兩端起向內(nèi)一定范圍，如1-2開間，將平均反力加大10%～20%設(shè)計。④基礎(chǔ)梁板的受力鋼筋至少應部分通長配置（具體數(shù)量見有關(guān)規(guī)范），在合理的條件下，通長鋼筋以多為好，尤其是頂面抵抗跨中彎曲的受拉鋼筋，對筏板基礎(chǔ)，這種鋼筋應全部通長配置為宜。13ppt課件3.2地基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的相互作用設(shè)計中把三者視為統(tǒng)一的整體，考慮相互作用；對于壓縮性較低的地基，一般不需考慮相互作用。地基基礎(chǔ)上部結(jié)構(gòu)14ppt課件3.2.1地基與基礎(chǔ)的相互作用1.基底反力的分布規(guī)律通常假設(shè)呈線性分布實際上非常復雜，與基礎(chǔ)剛度及上部結(jié)構(gòu)有關(guān)。柔性基礎(chǔ)剛性基礎(chǔ)基礎(chǔ)抗彎剛度較小，基礎(chǔ)隨地基變形而任意彎曲?；A(chǔ)抗彎剛度較大，基礎(chǔ)底面不隨地基變形而變化，保持平面。15ppt課件柔性基礎(chǔ)基礎(chǔ)隨地基變形而任意彎曲；基礎(chǔ)反力分布與基礎(chǔ)上的荷載分布一致；基礎(chǔ)沉降變形呈“中部大邊緣小”形；若使柔性基礎(chǔ)變形均勻，荷載及基底反力分布須呈“中間小，邊緣大”形。表明柔性基礎(chǔ)缺乏剛度，無力調(diào)整基底的不均勻沉降，就不可能使傳至基底的荷載改變其原來的分布情況16ppt課件剛性基礎(chǔ)中心荷載下基底反力邊緣大、中間小；由于邊緣處首先剪切破壞，基底反力呈馬鞍形；具有剛度的基礎(chǔ)，在迫使基底沉降均勻的同時，也使基底壓力發(fā)生由中部向邊緣轉(zhuǎn)移。架越作用：剛性基礎(chǔ)跨越基底中部，將所承擔的荷載相對集中的傳至基礎(chǔ)邊緣；砂土地基上基底反力接近拋物線形，粘性土地基呈馬鞍形。17ppt課件基底反力的分布規(guī)律—剛性基礎(chǔ)圖3-2中的實線反力圖為按彈性半空間理論求得的剛性基礎(chǔ)基底反力圖，在基底邊緣處，其值趨于無窮大。事實上由于地基局部剪切破壞（破壞區(qū)即塑性區(qū)），邊緣處的接觸壓力不可能超過一定的數(shù)值，因而勢必引起反力的重新分布，結(jié)果，基底反力圖可呈如圖3-2中虛線所示的馬鞍形。18ppt課件基底反力的分布規(guī)律—剛性基礎(chǔ)受基礎(chǔ)的架越作用以及土中塑性區(qū)的開展而發(fā)生反力重分布兩方面的綜合影響隨著荷載的增加，鄰近基底邊緣的塑性區(qū)逐漸擴大，所增加的荷載必須靠基底中部反力的增加來平衡，反力圖可以由馬鞍形逐漸變成拋物線形。一般說來，無論粘性土或無粘性土地基，只要剛性基礎(chǔ)埋深和基底面積足夠大、而荷載又不太大時，基底反力均呈馬鞍形分布。19ppt課件相對剛度的影響

上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基三者相互作用的結(jié)果受三者之間相對剛度的影響很大?？梢苑忠韵聨追N情況進行分析：上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的剛度都很小基礎(chǔ)剛度很大有限剛度的基礎(chǔ)12/23/202420ppt課件基礎(chǔ)相對剛度的影響相對剛度大：具有架越作用，并且隨荷載增大而減小，基底壓力趨于均勻；相對剛度?。夯追戳Τ霈F(xiàn)應力集中現(xiàn)象，基礎(chǔ)內(nèi)力很小?；A(chǔ)相對剛度越強，沉降越均勻，基礎(chǔ)內(nèi)力相應越大。架越作用取決于基礎(chǔ)相對剛度、土的壓縮性及基底塑性區(qū)大小21ppt課件基底壓力的分布可用應變片式或鋼弦式土壓力盒實測（圖3-3）。鋼弦式土壓力盒22ppt課件基底反力的分布規(guī)律—基礎(chǔ)相對剛度的影響

粘性土地基上相對剛度很大的基礎(chǔ)。當荷載不太大時，地基中的塑性區(qū)很小，基礎(chǔ)的架越作用很明顯；隨著荷載的增加，塑性區(qū)不斷擴大，基底反力將逐漸趨于均勻。在接近液態(tài)的軟土中，反力近乎呈直線分布。剛性基礎(chǔ)基底反力的分布只與基礎(chǔ)荷載合力的大小和作用點位置有關(guān)，而與荷載的分布情況無關(guān)。當荷載合力偏心較大時，相反一側(cè)的基底可能與地基脫離接觸。23ppt課件基底反力的分布規(guī)律—基礎(chǔ)相對剛度的影響

表示位于巖石或壓縮性很低的地基上抗彎剛度相對很小的基礎(chǔ)。其架越作用甚微，基礎(chǔ)上的集中荷載直接傳播到靠近荷載的窄小面積內(nèi)。此時，基礎(chǔ)荷載與基底反力兩者的分布有明顯的一致性，因而基礎(chǔ)的內(nèi)力很小。相對柔性基礎(chǔ)在遠離集中荷載作用點的基底容易出現(xiàn)與地基脫開的現(xiàn)象。

24ppt課件結(jié)論

基礎(chǔ)架越作用的強弱取決于基礎(chǔ)的相對剛度、土的壓縮性以及基底下塑性區(qū)的大小。當基礎(chǔ)相對愈剛時，隨著基礎(chǔ)撓曲的減?。闯两涤鶆颍?，基底反力的分布與荷載的分布愈不一致。當?shù)鼗植寇浻沧兓^大時（如石芽型地基），可以采用整體剛度較大的連續(xù)基礎(chǔ)；而當?shù)鼗鶠閹r石或壓縮性很低的土層時，宜優(yōu)先考慮采用擴展基礎(chǔ)，如采用連續(xù)基礎(chǔ)，抗彎剛度不宜太大，這樣可以取得較為經(jīng)濟的效果。25ppt課件鄰近荷載的影響鄰近荷載會對基礎(chǔ)產(chǎn)生附加應力，進而使受影響一側(cè)的基礎(chǔ)沉降增加，引起局部反力卸載（即鄰近荷載引起的附加沉降使基底局部接觸應力減?。秽徑奢d引起的局部反力卸載使基底反力重新分布，受影響一側(cè)邊緣處的基底反力向基礎(chǔ)中部轉(zhuǎn)移，改變基底反力的分布。較大的鄰近荷載會使基底反力分布呈現(xiàn)“中間大、邊緣小”的形態(tài)。26ppt課件

鄰近荷載的影響例如，上海市四平大樓的第三單元兩端各有緊靠的同時建造的相鄰單元，其箱基縱向基底反力分布呈現(xiàn)為中間大兩端小的向下凸的雙拱形，而顯著地有別于無鄰近荷載影響時的馬鞍形分布。

27ppt課件3.2.1地基與基礎(chǔ)的相互作用2.地基非均質(zhì)性的影響地基壓縮性的不均勻及柱荷載的分布，都會對基礎(chǔ)內(nèi)力產(chǎn)生影響。下圖表示地基壓縮性不均勻的兩種相反情況，兩基礎(chǔ)的柱荷載相同，但其撓曲情況和彎矩圖則截然不同。28ppt課件

地基非均質(zhì)性的影響表明當?shù)鼗鶋嚎s性顯著不均勻時，按常規(guī)設(shè)計法求得的基礎(chǔ)內(nèi)力可能與實際情況相差很大。

此時如增加基礎(chǔ)剛度以調(diào)整不均勻沉降，則二者彎矩圖的差別將更加突出。29ppt課件圖表示不均勻地基上基礎(chǔ)柱荷載分布情況不同所造成影響的鮮明對照。圖（a）和（b）的情況最為有利；而（c）和（d）則是最不利的。30ppt課件3.2.2地基變形對上部結(jié)構(gòu)的影響上部結(jié)構(gòu)剛度整個上部結(jié)構(gòu)對基礎(chǔ)不均勻沉降或撓曲的抵抗能力，或稱為整體剛度。剛度越大，調(diào)整不均勻沉降的能力就越強。上部結(jié)構(gòu)按整體剛度的分類柔性結(jié)構(gòu)敏感性結(jié)構(gòu)剛性結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)對不均勻沉降有較大的順從性不均勻沉降會引起結(jié)構(gòu)內(nèi)較大的附加應力不均勻沉降會引起基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)動傾斜木結(jié)構(gòu)排架結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)高聳結(jié)構(gòu)物煙囪、水塔等31ppt課件

1.柔性結(jié)構(gòu)以屋架-柱-基礎(chǔ)為承重體系的木結(jié)構(gòu)和排架結(jié)構(gòu)是典型的柔性結(jié)構(gòu)。圖示兩跨對稱排架，設(shè)三個柱基的條件相同，由于屋架鉸接于柱頂，整個承重體系對基礎(chǔ)的不均勻沉降有很大的順從性，故在圖示柱頂荷載作用下發(fā)生的柱基沉降差不會引起主體結(jié)構(gòu)的附加應力（次應力），傳給基礎(chǔ)的柱荷載也不因此而有所改變。32ppt課件

1.柔性結(jié)構(gòu)一般靜定結(jié)構(gòu)與地基變形之間并不存在彼此制約、相互作用的關(guān)系，都可以劃為柔性結(jié)構(gòu)一類。這是最適合采用常規(guī)方法設(shè)計基礎(chǔ)的類型。對這類結(jié)構(gòu)的地基變形雖然限制較寬，但仍然不允許基礎(chǔ)出現(xiàn)過量的沉降或沉降差。高壓縮性地基上的排架結(jié)構(gòu)也會因柱基不均勻沉降而出現(xiàn)圍護結(jié)構(gòu)（當與主體結(jié)構(gòu)有超靜定聯(lián)系時）的開裂損壞，以及在其它結(jié)構(gòu)上和使用功能上的問題（詳見2.4.3節(jié)）。33ppt課件2.敏感性結(jié)構(gòu)最常見的磚石砌體承重結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，對基礎(chǔ)不均勻沉降的反應都很靈敏（即，很小的沉降差異就足以引起較大的附加應力，若結(jié)構(gòu)本身的強度貯備不足，就很容易發(fā)生開裂現(xiàn)象），特稱之為敏感性結(jié)構(gòu)。34ppt課件（1）一般房屋墻砌體長高比（L/H）比普通梁構(gòu)件要小很多，都具有相當?shù)目箯潉偠?。將整個墻體（地基上的“深梁”）看成“基礎(chǔ)”，并設(shè)想它在頂面上的均布荷載作用下發(fā)生縱向撓曲，此時，由于架越作用，墻下基底反力將呈與荷載分布不一致的馬鞍形，而使墻身產(chǎn)生次應力。由于一般砌體的抗拉、抗剪強度很低，墻身往往因此出現(xiàn)裂縫。結(jié)構(gòu)對不均勻沉降的敏感性是受與其體型和變形性質(zhì)有關(guān)的剛度以及建筑材料的強度這兩方面因素控制的。35ppt課件（2）框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的剛性聯(lián)結(jié)，使之在調(diào)整地基不均勻沉降的同時，也引起了結(jié)構(gòu)中的次應力。框架在按其整體剛度的強弱對基礎(chǔ)不均勻沉降進行調(diào)整的同時，也使中柱一部分荷載向邊柱轉(zhuǎn)移、基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動、梁柱撓曲而出現(xiàn)次應力。36ppt課件37ppt課件如將圖（a）按柱分離配置的擴展基礎(chǔ)改為圖（b）所示的三柱共用的條形基礎(chǔ)，則可借助條形基礎(chǔ)的抗彎剛度來加強框架結(jié)構(gòu)調(diào)整各柱不均勻沉降的能力，并使框架的變形和次應力都得到改善。這樣，條形基礎(chǔ)的撓曲、基底反力以及彎矩分布圖就不但與地基的變形特性有關(guān)，也要同時受到框架剛度的制約。圖中表示：由于地基、基礎(chǔ)、框架三者相互作用的結(jié)果，中柱作用于基礎(chǔ)的荷載向邊柱有所轉(zhuǎn)移、邊柱柱腳出現(xiàn)減少基礎(chǔ)正向撓曲的力矩增量，使柱間基礎(chǔ)的彎矩圖上移，從而減少了基礎(chǔ)的正彎矩（圖中虛線為不考慮框架剛度影響時的基礎(chǔ)彎矩圖）。38ppt課件39ppt課件圖（c）表示壓縮性地基上只受有對稱的柱頂荷載的多層框架結(jié)構(gòu)的情況?？蚣苷w剛度和傳至基礎(chǔ)的柱荷載都隨層數(shù)增加。在地基沉降和基礎(chǔ)撓曲都相應增加的同時，框架與條形基礎(chǔ)雙方都將發(fā)揮與其剛度相適應的作用，共參與調(diào)整地基的不均勻沉降。此時，基礎(chǔ)分擔內(nèi)力的比例將隨框架層數(shù)的增加而降低，簡單說，就是出現(xiàn)了基礎(chǔ)內(nèi)力向上部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。這種轉(zhuǎn)移的份額取決于框架結(jié)構(gòu)、條形基礎(chǔ)和地基的相對剛度，增加基礎(chǔ)的抗彎剛度，則上部結(jié)構(gòu)的次應力減小。40ppt課件歸納起來：①比較圖a）與b），上部結(jié)構(gòu)剛度不變，增大基礎(chǔ)剛度，則基礎(chǔ)的撓曲減小，基礎(chǔ)內(nèi)力增大，而上部結(jié)構(gòu)的次應力減??；②基礎(chǔ)剛度不變，僅增大上部結(jié)構(gòu)的剛度，則基礎(chǔ)的撓曲和內(nèi)力都將減小(圖3-7)，而上部結(jié)構(gòu)的次應力將增大；③比較圖b）與c），基礎(chǔ)剛度不變，增大上部結(jié)構(gòu)剛度的同時柱荷載也增大（地基沉降和基礎(chǔ)撓曲亦相應增加），上部結(jié)構(gòu)調(diào)整不均勻沉降的能力增強，則上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)分擔內(nèi)力的比例將增加，即出現(xiàn)了基礎(chǔ)內(nèi)力向上部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。41ppt課件42ppt課件但研究表明，框架結(jié)構(gòu)的剛度隨層數(shù)增加而增加的速度逐漸減緩，到達一定層數(shù)后便趨于穩(wěn)定。例如，上部結(jié)構(gòu)抵抗不均勻沉降的豎向剛度在層數(shù)超過15層后就基本上保持不變了?？梢?，在框架結(jié)構(gòu)中下部一定數(shù)量的樓層結(jié)構(gòu)明顯起著調(diào)整不均勻沉降、削減基礎(chǔ)整體彎曲的作用，同時自身也將出現(xiàn)較大的次應力，且層次位置愈低，其作用也愈大。43ppt課件座落在均質(zhì)地基上的多層多跨框架結(jié)構(gòu)，其沉降規(guī)律通常是中部大、端部小。這種不均勻沉降不僅會在框架中產(chǎn)生可觀的附加彎矩，還會引起柱荷載重分配現(xiàn)象，這種現(xiàn)象隨著上部結(jié)構(gòu)剛度增大而加劇。對一8跨15層框架結(jié)構(gòu)的相互作用分析表明，邊柱荷載增加了40%，而內(nèi)柱則普遍卸載，中柱卸載可達10%。44ppt課件由此可見，對于高壓縮性地基上的框架結(jié)構(gòu)，按不考慮相互作用的常規(guī)方法設(shè)計，結(jié)果常使上部結(jié)構(gòu)偏于不安全，而使柱下條基等連續(xù)基礎(chǔ)的設(shè)計偏于不經(jīng)濟。如何適當選擇連續(xù)基礎(chǔ)的剛度，最好通過相互作用分析確定。一般說來，對敏感性結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)剛度一般宜剛而不宜柔；而對柔性結(jié)構(gòu)，在滿足允許沉降值的前提下，基礎(chǔ)剛度宜小不宜大，而且不一定需要采用連續(xù)基礎(chǔ)。45ppt課件3.2.2地基變形對上部結(jié)構(gòu)的影響地基變形對敏感性結(jié)構(gòu)的影響不均勻沉降會引起上部結(jié)構(gòu)較大的的附加應力及柱荷載的重分配現(xiàn)象（邊柱增大，內(nèi)柱減小）；上部結(jié)構(gòu)剛度越大，影響越顯著。不考慮相互作用，上部結(jié)構(gòu)設(shè)計偏不安全；基礎(chǔ)剛度越大，基礎(chǔ)抵抗地基變形的能力較大，對上部結(jié)構(gòu)的影響就越小。高壓縮性地基上的敏感結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)剛度宜剛不宜柔。46ppt課件3.2.3上部結(jié)構(gòu)剛度對基礎(chǔ)受力狀況的影響絕對剛性的上部結(jié)構(gòu)對基礎(chǔ)變形有約束作用，可以調(diào)整基礎(chǔ)內(nèi)力分布。絕對柔性的上部結(jié)構(gòu)對基礎(chǔ)變形沒有約束作用，不參與相互作用。增加上部結(jié)構(gòu)剛度可減小基礎(chǔ)撓度和內(nèi)力。底部樓層較上部明顯。47ppt課件3.剛性結(jié)構(gòu)煙囪、水塔、高爐、筒倉等這類高聳結(jié)構(gòu)物之下整體配置的獨立基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)渾然一體，使整個體系具有很大的剛度，當?shù)鼗痪鶆蚧蛟卩徑ㄖ锖奢d或地面大面積堆載的影響下，基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動傾斜，但幾乎不會發(fā)生相對撓曲。此外，體型簡單、長高比很小、通常采用框架、剪力墻或筒體結(jié)構(gòu)的高層建筑，其下配置相對撓度很小的箱形基礎(chǔ)、樁基及其它型式的深基礎(chǔ)，也可作為剛性結(jié)構(gòu)考慮。對天然地基上的剛性結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)應驗算其整體傾斜和沉降量。

48ppt課件顯然，隨著地基抵抗變形能力的增強（即地基壓縮性很低，基礎(chǔ)的不均勻沉降很?。紤]地基－基礎(chǔ)－上部結(jié)構(gòu)三者相互作用的意義也將相應降低。可以說：在相互作用中起主導作用的是地基，其次是基礎(chǔ)，而上部結(jié)構(gòu)則是在壓縮性地基上基礎(chǔ)整體剛度有限時起重要作用的因素。49ppt課件小結(jié)相互作用中地基起主導作用，其次是基礎(chǔ)，最后是上部結(jié)構(gòu)。壓縮性低的地基一般不需考慮相互作用；上部結(jié)構(gòu)是在壓縮性地基上基礎(chǔ)整體剛度有限時起作用。地基基礎(chǔ)上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)相對剛度土的壓縮性上部結(jié)構(gòu)剛度不均勻沉降上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的相對剛度50ppt課件3.3地基計算模型什么是地基計算模型？

反映地基土體應力與應變關(guān)系的模式，簡稱地基模型。地基模型很多，但都具有局限性。最常用的地基模型文克勒（Winkler）地基模型彈性半空間地基模型有限壓縮層地基模型線性彈性計算模型51ppt課件3.3地基計算模型地基上梁和板的分析，必須解決基底壓力分布和地基沉降計算問題，這些問題都涉及土的應力與應變關(guān)系（塑性狀態(tài)下，應力－應變關(guān)系是非線性的，而且還與應力路徑、應力歷史、加載、卸載等狀態(tài)有關(guān)，因而簡單地說成應力－應變關(guān)系已不能完全反映實際情況，一般稱為“本構(gòu)關(guān)系”）。表達這種關(guān)系的模式稱為地基計算模型，簡稱為地基模型。每一模型應盡可能準確地模擬地基與基礎(chǔ)相互作用時所表現(xiàn)的主要力學性狀，同時又要便于應用。至今已經(jīng)提出了不少地基模型，然而由于問題的復雜性，不論哪一種模型都難以完全反映地基的實際工作性狀，因而各具有一定的局限性。52ppt課件53ppt課件（1）線性彈性模型文克勒地基模型，彈性半空間地基模型，有限壓縮層地基模型（3）剛塑性模型用于地基承載力、邊坡穩(wěn)定、土壓力等計算。（4）理想彈塑性模型（5）彈塑性模型

劍橋模型（Cam-Clay）——用于粘土萊特-鄧肯模型（Lade-Duncan）——用于砂土（6）粘彈性模型（2）非線性彈性模型

E-μ模型（鄧肯-張、Duncan-Chang、雙曲線）

K-G模型54ppt課件土的應力應變特性：非線性、彈塑性、土的各向異性、結(jié)構(gòu)性、流變性、剪脹性。影響土應力應變關(guān)系的應力條件：應力水平、應力路徑、應力歷史。3.3地基計算模型12/23/202455ppt課件3.3.1文克勒地基模型地基上任一點所受的壓力強度p與該點的地基沉降s成正比。p=ks彈簧模擬不考慮土體的剪應力地基變形僅限于基底范圍內(nèi)56ppt課件文克勒地基模型1867年，捷克工程師E.Winkler提出：地基上任一點所受的壓力強度p與該點的地基沉降量s成正比，即（3-1）

式中比例系數(shù)k稱為基床反力系數(shù)（或簡稱基床系數(shù)），其單位為kN/m3。57ppt課件根據(jù)這一假設(shè)，既然地面上某點的沉降與作用于其它點的壓力無關(guān)，所以，實質(zhì)上就是把地基看作無數(shù)分割開的小土柱組成的體系[圖3-8（a）]，或者，進一步用一根根彈簧代替土柱，則有變成一群不相聯(lián)的彈簧體系了[圖3-8（b）]。這就是著名的文克勒地基模型。由式（3-1）知，這種模型的基底反力圖與基礎(chǔ)的豎向位移圖是相似的。如果基礎(chǔ)是剛性的，則基底反力圖按直線規(guī)律變化[圖3-8（c）]。這就是上一章中常規(guī)設(shè)計所采用的基底反力簡化算法所依據(jù)的計算圖式58ppt課件3.3.1文克勒地基模型適用條件：一般認為，凡力學性質(zhì)與水相近的地基，例如抗剪強度很低的半液態(tài)土（如淤泥、軟粘土等）地基或基底下塑性區(qū)相對較大時，采用文克勒模型就比較合適。因此，在下述情況下，可以考慮采用文克勒地基模型：地基主要受力層為軟土；厚度不超過基礎(chǔ)底面寬度一半的薄壓縮層地基；基底下塑性區(qū)相應較大時；支承在樁上的連續(xù)基礎(chǔ)，可以用彈簧體系來代替群樁。59ppt課件按照文克勒地基模型，地基的沉降只發(fā)生在基底范圍內(nèi)，這與實際情況不符。其原因在于忽略了地基中的剪應力，而正是由于剪應力的存在，地基中的附加應力才能向旁擴散分布，使基底以外的地表發(fā)生沉降。

60ppt課件3.3.2彈性半空間地基模型將地基視為均質(zhì)的線性變形半空間，并利用彈性力學公式求解地基中的附加應力或位移。地基中任意點的沉降由基底壓力和鄰近荷載引起的沉降組成。yzxoPxyzrRM布辛奈斯克解：計算鄰近荷載引起的沉降61ppt課件3.3.2彈性半空間地基模型基底中心點下的地基沉降由均布矩形荷載作用下矩形面積中心點的沉降計算公式求得。p0OzM62ppt課件3.3.2彈性半空間地基模型設(shè)地基表面作用著任意分布的荷載；把基底平面劃分為n個矩形網(wǎng)格，作用在各網(wǎng)格面積上的基底壓力近似認為是均布的；根據(jù)疊加原理，網(wǎng)格i中點引起的沉降應為所有n個網(wǎng)格上的基底壓力分別引起的沉降之總和。沉降系數(shù)63ppt課件一般矩形受荷面積上各點變形和壓力的關(guān)系的確定方法：1）首先把受荷面積劃分成n個矩形網(wǎng)格，各網(wǎng)格的合力為Pi=piAi作用于網(wǎng)格的形心；2）柔度系數(shù)δij為j網(wǎng)格中點作用單位力（即Pj=1）作用下引起i網(wǎng)格中點的沉降。此時j網(wǎng)格上均布荷載Pj=1/Aj；3）按疊加原理，n個網(wǎng)格的基底壓力引起i網(wǎng)格中點的總沉降為：nji地基柔度系數(shù)求解的網(wǎng)格劃分64ppt課件3.3.2彈性半空間地基模型地基柔度矩陣簡化計算基底壓力鄰近荷載65ppt課件優(yōu)點：能夠擴散應力和變形；可以反映鄰近荷載的影響。缺點：擴散能力往往超過地基的實際情況，計算所得的沉降量和地表的沉降范圍，常較實測結(jié)果為大；未能考慮到地基的成層性、非均質(zhì)性以及土體應力應變關(guān)系的非線性等重要因素。

66ppt課件3.3.3有限壓縮層地基模型把計算沉降的分層總和法應用于地基上梁和板的分析。模型表達式：柔度矩陣按分層總和法計算67ppt課件有限壓縮層地基模型有限壓縮層地基模型是把計算沉降的分層總和法應用于地基上梁和板的分析。地基沉降等于沉降計算深度范圍內(nèi)個計算分層在側(cè)限條件下的壓縮量之和。這種模型能夠較好地反映地基土擴散應力和應變的能力，可以反映鄰近荷載的影響，考慮到土層沿深度和水平方向的變化，該模型的計算結(jié)果比較符合實際情況，但仍無法考慮土的非線性和基底反力的塑性重分布。缺點：沒有考慮地基土的塑性變形。68ppt課件3.3.4相互作用分析的基本條件和常用方法基本條件靜力平衡條件變形協(xié)調(diào)條件常用方法解析法：微分方程法數(shù)值分析法：有限單元法有限差分法基礎(chǔ)底面任一點的撓度該點的地基沉降69ppt課件相互作用分析的基本條件和常用方法

在地基上梁和板的分析中，應根據(jù)所分析的問題的實際情況選擇合適的地基模型，這是關(guān)鍵所在。地基模型選定后，在分析中都必須滿足兩個基本條件：（1）靜力平衡條件：基礎(chǔ)在外荷載和基底反力的作用下必須滿足靜力平衡條件；（2）變形協(xié)調(diào)條件（接觸條件）：計算前認為與地基接觸的基礎(chǔ)底面，計算后仍須保持接觸，不得出現(xiàn)脫開的現(xiàn)象。70ppt課件根據(jù)這兩個基本條件可以組列解答問題所需的微分方程式，然后結(jié)合必要的邊界條件求解。但只有在簡單的情況下才能獲得微分方程的解析解（詳見3.4節(jié)），而在一般情況下，只能求得近似的數(shù)值解。目前常用的數(shù)值解法有有限單元法和有限差分法來進行地基上梁板的分析。有限單元法是把梁或板分割成有限多個基本單元，并要求這些離散的單元在節(jié)點上滿足靜力平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件；

有限差分法則是以函數(shù)的有限增量（即有限差分）形式來近似地表示梁或板的微分方程中的導數(shù)。71ppt課件兩種簡化設(shè)計方法不考慮地基-基礎(chǔ)-上部結(jié)構(gòu)的相互作用考慮地基-基礎(chǔ)的相互作用72ppt課件（1）不考慮三者相互作用只滿足靜力平衡條件，不滿足三者連接處的變形協(xié)調(diào)條件；基底反力假定為線性分布；適用于地基剛度很大、變形量很小，或結(jié)構(gòu)剛度很大、基礎(chǔ)的撓曲很小時；常用的方法：靜定分析法：假定基礎(chǔ)為靜定結(jié)構(gòu)，柱子不約束基礎(chǔ)，基礎(chǔ)可產(chǎn)生整體彎曲，適用于柔性結(jié)構(gòu)；倒梁法倒樓蓋法假定柱端為固定支座，基礎(chǔ)只產(chǎn)生局部彎曲，適用于上部結(jié)構(gòu)整體剛度很大的情況73ppt課件（2）考慮地基-基礎(chǔ)相互作用的方法滿足靜力平衡條件，地基與基礎(chǔ)間滿足變形協(xié)調(diào)條件，基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)間不滿足變形協(xié)調(diào)條件。地基與基礎(chǔ)的相互作用通過建立合理的地基模型來體現(xiàn)，即滿足地基和基礎(chǔ)的變形協(xié)調(diào)條件。按地基模型確定基底反力的分布，不再假定為線性分布。不考慮上部結(jié)構(gòu)剛度會使地基變形偏大，基礎(chǔ)內(nèi)力偏高，偏安全。不考慮基礎(chǔ)變形對上部結(jié)構(gòu)的影響，偏不安全。適用于上部結(jié)構(gòu)剛度較小而基礎(chǔ)剛度較大的情況。74ppt課件3.4文克勒地基上梁的計算計算分析的思路梁的撓曲微分方程文克勒地基模型無限長梁的位移和內(nèi)力解答有限長梁的位移和內(nèi)力解答附加荷載邊界條件75ppt課件第3.4節(jié)文克勒地基上梁的計算文克勒地基上梁的解析式：76ppt課件梁的撓曲微分方程為：據(jù)截面剪力與彎矩的相互關(guān)系有，由變形協(xié)調(diào)條件s=

，可得：文克爾地基上梁的撓曲方程為：77ppt課件假設(shè)q=0代入上式，梁的撓曲微分方程變?yōu)辇R次方程：上式為四階常系數(shù)線形微分方程，引入歐拉公式，令：

—柔度特征值，是反映梁撓曲剛度和地基剛度之比的系數(shù)?！卣鏖L度（m）。其通解為：78ppt課件

梁的撓度隨加荷點的距離增加而減?。斄憾穗x加荷點距離為無限遠時，梁端撓度為零。在實際應用時，只要λL＞π，可將其當作長梁處理，視梁端撓度為零。

(1)無限長梁受集中力P0的作用(向下為正)

設(shè)集中力作用點為坐標原點0，當x→∞時ω→0，從通解式可得：C1＝C2＝0。于是梁的撓度方程為由此可得：

一、長梁解79ppt課件80ppt課件無限長梁的撓度ω、轉(zhuǎn)角θ、彎矩M、剪力分布見下圖81ppt課件無限長梁的撓度ω、轉(zhuǎn)角θ、彎矩M、剪力Q分布圖見教材78頁圖3-12（a）82ppt課件（2）無限長梁受集中力偶M0的作用(順時針方向為正)

以集中力偶M0作用點為坐標原點o，當x→∞時ω→0，從通解式可得：C1＝C2＝0。地基反力對原點時反對稱，所以x=0,ω=0,得到C3=0,于是梁的撓度方程寫成：M0這樣，得到受集中力偶M0作用時長粱的撓度公式（x≥0）：83ppt課件84ppt課件若有多個荷載作用于長梁時,可用疊加原理求得其內(nèi)力。

MQ分布圖見教材78頁圖3-12（b）85ppt課件3.4.1無限長梁的解答p=kss=w(q=0)柔度特征值86ppt課件3.4.1無限長梁的解答集中荷載作用下的解答單一豎向集中力作用單一集中力偶作用若干集中荷載作用疊加原理邊界條件內(nèi)力與位移分布特征解得微分方程的通解為：C1~C4為積分常數(shù)，可按荷載類型由已知條件確定87ppt課件豎向集中力作用C1=C2=0C3=C4=CAx、Bx、Cx、Dx均為

x的函數(shù)，可查表3-1。求導右側(cè)右側(cè)原點在荷載作用處88ppt課件集中力偶作用C1=C2=0C3=0x=0w=0求導右側(cè)右側(cè)Ax、Bx、Cx、Dx均為

x的函數(shù)，可查表3-1。89ppt課件若干集中荷載作用疊加原理：分別計算各荷載單獨作用時在該截面上引起的效應，然后疊加得到共同作用下的總效應。注意：每次計算時均要把坐標原點移到相應的集中荷載作用點處；

x中的x為計算截面到坐標原點的距離。90ppt課件91ppt課件2.文克爾地基梁的計算采用文克爾地基模型，則令

λ稱為文克爾地基梁的柔度特征值，反映梁對地基相對剛度的大?。?/λ稱為梁的彈性特征長度。

λ越小，梁相對地基的剛度就越大。

12/23/202492ppt課件的解為當無分布線荷載時(q=0)，則式中C1、C2

、C3

、C4—待定常數(shù),在梁的撓曲曲線及其各階導數(shù)是連續(xù)的梁段中是不變的，可根據(jù)梁的邊界條件確定。12/23/202493ppt課件(1)無限長梁受集中力取集中力P的作用點為坐標原點，根據(jù)邊界條件和平衡條件，同時令可得到：

注意以上各式是對梁的右部分12/23/202494ppt課件(2)無限長梁受集中力偶12/23/202495ppt課件(3)受若干集中荷載的無限長梁可以采用集中荷載計算式和迭加法計算。注意：當計算某個集中荷載對指定截面的某計算量的值時，應將該集中荷載作用點取為坐標原點，并考慮指定截面坐標值的正負影響。12/23/202496ppt課件(4)半無限長梁滿足半無限長梁的自由端邊界條件：在A端產(chǎn)生的彎矩和剪力均為零。利用無限長梁解，則應滿足當λx=0時，得需施加的邊界條件力為

12/23/202497ppt課件(5)有限長梁原理與半無限長梁相同，不同的是梁兩邊的自由端條件都應被滿足。12/23/202498ppt課件3.4.2有限長梁的計算計算原理：根據(jù)有限長梁的自由端M和V為零的邊界條件，對無限長梁上有限長梁端位置施加附加荷載，使它們與已知荷載的共同作用下滿足上述邊界條件，求得附加荷載。再利用疊加原理，即可計算得到在附加荷載和已知荷載的共同作用下無限長梁上相應于有限長梁所求截面處的內(nèi)力和位移。梁的邊界條件力99ppt課件

設(shè)外荷載在梁ⅡA、B兩截面上所產(chǎn)生的彎矩和剪力分別為Ma、Va及Mb、Vb，則

12/23/2024100ppt課件解上述方程組得：12/23/2024101ppt課件

當作用于有限長梁上的外荷載對稱時，Va=-Vb，Ma=Mb，則式（3-24）可簡化為：12/23/2024102ppt課件計算步驟歸納如下：

（1）按式（3－18）和式(3-21)以疊加法計算已知荷載在梁Ⅱ上相應于梁Ⅰ兩端的A

和B截面引起的彎矩和剪力Ma、Va及Mb、Vb;

（2）按式（3-24）或（3-25）計算梁端邊界條件力FA、MA和FB

、MB；

（3）再按式（3-18）和（3-21）以疊加法計算在已知荷載和邊界條件力的共同作用下，梁Ⅱ上相應于梁Ⅰ所求截面處的w、q、M和V值。

12/23/2024103ppt課件3.4.2有限長梁的計算計算步驟：按無限長梁的計算公式（式3-18和3-21），以疊加法計算有限長梁上的已知荷載在無限長梁上相應于有限長梁兩端位置截面的M和V；根據(jù)有限長梁兩端M和V為零的條件，計算施加的梁端邊界條件力；（式3-24或3-25）再按無限長梁的計算公式（式3-18和3-21）以疊加法計算在已知荷載和邊界條件力的共同作用下在無限長梁上相應于有限長梁所求截面處的位移和內(nèi)力。

l的函數(shù)104ppt課件有限長梁解用無限長梁的解，按兩步驟疊加求解。105ppt課件106ppt課件107ppt課件108ppt課件有限長梁的解可采用Heteyi集中力作用下有限長梁的計算公式：109ppt課件110ppt課件在實際工程中，基礎(chǔ)梁還存在一端為有限梁端，另一端為無限長，此種基礎(chǔ)梁稱為半無限長梁，如條形基礎(chǔ)的梁端作用有集中力Po和集中力偶M0的情況?？蓪⒆鴺嗽c取在受力端，當x→∞時ω→0

，從通解式可得：C1＝C2＝0。當x＝0時，M＝M0,Q=-P。，由此可求得：

二、半無限長梁解111ppt課件112ppt課件113ppt課件114ppt課件115ppt課件3.4.3地基上梁的柔度指數(shù)柔度指數(shù)

l

表征文克勒地基上梁的相對剛?cè)岢潭鹊臒o量綱值。按柔度指數(shù)的梁的分類

l≤π/4短梁（剛性梁）π/4<l<π

有限長梁（有限剛度梁）

l≥π

長梁（柔性梁）梁的計算短梁：采用基底反力呈直線變化的簡化方法計算長梁：采用無限長梁或半無限長梁的解答計算116ppt課件

對短梁，可采用基底反力呈直線變化的簡化方法計算；對長梁，可利用無限長梁或半無限長梁的解答計算。在選擇計算方法時，除了按ll值劃分梁的類型外，還需兼顧外荷載的大小和作用點位置。對于柔度較大的梁，有時可以直接按無限長梁進行簡化計算。

例如，當梁上的一個集中荷載（豎向力或力偶）與梁端的最小距離x>π/λ時，按無限長梁計算w、M、V的誤差將不超過4.3％；而對梁長為π/λ，但荷載作用于梁中部的梁來說，只能按有限長梁計算。

x>π/λ

π/λ12/23/2024117ppt課件3.4.4基床系數(shù)的確定按基礎(chǔ)的預估沉降量確定：特定的地基和基礎(chǔ)條件厚度為h的薄壓縮層地基若干分層的薄壓縮層地基p=ksk=p/sk=p0/smk=Es/hk=1/∑（hi/Esi）118ppt課件3.4.4基床系數(shù)的確定按載荷試驗成果確定：

在p-s曲線上取對應于基底平均反力p的剛性載荷板沉降值s來計算kp，再換算成實際基礎(chǔ)下的計算值。

粘性土地基：k=（bp/b）kp國外按太沙基法例題3-1、3-2119ppt課件3.4.4基床系數(shù)的確定

根據(jù)式（3-1）的定義，基床系數(shù)k可以表示為：k=p/s

（3-26）由上式可知，基床系數(shù)k不是單純表征土的力學性質(zhì)的計算指標，其值取決于許多復雜的因素，例如基底壓力的大小及分布、土的壓縮性、土層厚度、鄰近荷載影響等。因此，嚴格說來，在進行地基上梁或板的分析之前，基床系數(shù)的數(shù)值是難于準確預定的。

12/23/2024120ppt課件（2）其他方法（載荷試驗、表格法等）基床系數(shù)k

值土的分類土的狀態(tài)kN/m3淤泥質(zhì)粘土3.0～5.0淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土5.0～10粘土，粉質(zhì)粘土軟塑可塑硬塑5.0～2020～4040～100砂土松散中密密實7.0～1515～2525～40礫石中密25～4012/23/2024121ppt課件地基基床系數(shù)表122ppt課件作業(yè)：3-2，3-3123ppt課件思考？彈性地基梁的靜力計算模型有哪些？各適用于什么條件。何謂無限長梁、半無限長梁、有限長梁以及剛性梁？124ppt課件柔性基礎(chǔ)在均布荷載作用下，基底反力分布呈()。

(1)均勻分布(2)中間大，兩側(cè)小(3)中間小，兩側(cè)大12/23/2024125ppt課件文克勒地基模型是屬于()。(A)半無限地基模型(B)塑性地基模型(C)線彈性地基模型12/23/2024126ppt課件用文克勒解彈性地基受集中力的無限長梁時，可求得梁的右半部(x＞0)撓度w，彎矩M和地基反力p的表達式，對于梁的左半部(x＜0)的w，M，p，可利用關(guān)于原點的下述何種關(guān)系求得?()(A)不對稱關(guān)系(B)反對稱關(guān)系(C)對稱關(guān)系12/23/2024127ppt課件計算地基范圍以外地基的沉降，下述何種模型是不合適的?(A)文克勒地基模型(B)彈性半空間模型(C)分層地基模型12/23/2024128ppt課件在文克勒彈性地基分析中，劃分有限長梁是依據(jù)下列哪種指標確定的?(A)柔度指標(B)特征長度(C)柔性指數(shù)12/23/2024129ppt課件在文克勒彈性地基分析中，若條形基礎(chǔ)的柔性指數(shù)＝2.78，試問該條形基礎(chǔ)應按下列哪一種長梁解?()(A)無限長梁(B)有限長梁(C)短梁12/23/2024130ppt課件【解】（1）確定基床系數(shù)k設(shè)基底附加壓力p0約等于基底平均凈反力pj：

以下步驟自看。例題3-2自看。12/23/2024131ppt課件12/23/2024132ppt課件12/23/2024133ppt課件例題3-2外伸半無限梁在集中力作用下的撓度計算計算原理：在半無限長梁端點一側(cè)對應的無限長梁上施加梁端邊界條件力，使其與集中荷載共同作用下該處的M和V為零；計算得到梁端邊界條件力；利用疊加原理計算集中荷載與梁端邊界力共同作用下的無限長梁上任意點的撓度。計算交叉條基柱荷載分配時會采用此公式134ppt課件3.5地基上梁的數(shù)值分析基本概念

當基床系數(shù)k沿梁長度方向不是常數(shù)或采用非文克勒地基模型，就無法求得解析解，只能需求近似的數(shù)值解，即數(shù)值分析的方法?；痉椒?/p>

預先選取假定的初值，然后通過迭代計算逐步逼近真值。常見的方法：有限差分法、有限單元法、鏈桿法135ppt課件3.5地基上梁的數(shù)值分析有限單元法

將梁分成若干段，把每個分段作為一個梁單元，分段處和梁的變截面處都是結(jié)點，每個結(jié)點下分別設(shè)一根彈簧。地基上的梁變成支撐在n個不同剛度的彈簧支座上的梁，連續(xù)的基底反力離散成n個集中反力。建立地基上梁的剛度矩陣，計算結(jié)點位移和基底反力，并求得梁截面內(nèi)力。136ppt課件梁單元的單元剛度矩陣結(jié)點力與結(jié)點位移間關(guān)系：w＝s12/23/2024137ppt課件地基上梁的剛度矩陣基底反力{R}與基底沉降{s}間關(guān)系：地基剛度矩陣12/23/2024138ppt課件根據(jù)結(jié)點靜力平衡條件：基底反力、結(jié)點力、結(jié)點荷載間應滿足：按接觸條件:得：即地基上梁的剛度矩陣12/23/2024139ppt課件

基床系數(shù)非常數(shù)或非文克勒地基上的計算步驟：

(1)初選一基床系數(shù)K，計算集中變基床系數(shù)Kf＝kfj；

(2)計算梁結(jié)點位移{w}；

(3)根據(jù)接觸條件計算基底反力{p}和集中基底反力{R}(4)計算基底沉降{s}(5)計算集中變基床系數(shù)Kj＝Rj／sj；

(6)重復以上2至5各個步驟，直至某輪計算中的基底反力與上一輪的基底反力的相對誤差滿足要求為止：

(7)根據(jù)最后一輪所得的基底反力，計算梁各截面的內(nèi)力。迭代計算步驟：12/23/2024140ppt課件常用的有限元分析軟件141ppt課件3.6柱下條形基礎(chǔ)基本特點剛度大，調(diào)整不均勻沉降能力強，但造價較高適用條件當?shù)鼗^軟弱，承載力較低，而荷載較大時，或地基壓縮性不均勻時；當荷載分布不均勻，有可能導致較大的不均勻沉降時；當上部結(jié)構(gòu)對基礎(chǔ)沉降比較敏感，有可能產(chǎn)生較大的次應力或影響使用功能時。142ppt課件3.6.1構(gòu)造要求143ppt課件3.6.1構(gòu)造要求1.柱下條形基礎(chǔ)一般采用倒T形截面，由肋梁和翼板組成2.肋梁高度一般為柱距的1/8～1/4，通常為1.0～2.0m。144ppt課件等厚翼板變厚翼板宜為柱距的1/4-1/8145ppt課件146ppt課件

3.翼板厚度不應小于200mm。通常為200～400mm。4.當翼極厚度為200～250mm時，宜用等厚度翼板；當翼板厚度大于250mm時，宜用變厚度翼板，其坡度小于或等于1:3。5.條形基礎(chǔ)端部應沿縱向從兩端邊往外伸，外伸長度宜為邊跨跨距的0.25倍。

147ppt課件構(gòu)造要求兩端宜伸出邊柱0.25L1148ppt課件6.梁每側(cè)比柱至少寬出50mm。當柱垂直于肋梁軸線方向的截面邊長大于400mm時，可僅在柱位處將肋部加寬

149ppt課件7.頂面的縱向受力鋼筋宜全部通長配置，底向通長鋼筋的面積不應少于底面受力鋼筋總面積的1/3。8.當基礎(chǔ)梁的腹板高度大于或等于450mm時，在梁的兩側(cè)面應沿高度配置縱向構(gòu)造鋼筋，每側(cè)構(gòu)造鋼筋面積不應小于腹板截面面積的0.1％，且其間距不宜大于200mm。梁兩側(cè)的縱向構(gòu)造鋼筋，宜用拉筋連接，拉筋直徑與箍筋相同，間距一般為兩倍的箍筋間距。150ppt課件9.對梁高大于800mm的梁，其箍筋直徑不宜小于8mm。當梁寬小于或等于350mm時，采用雙肢箍筋；梁寬在350～800mm時，采用四肢箍筋；梁寬大于800mm時，采用六肢箍筋。

10.柱下條形基礎(chǔ)的混凝土強度等級不應低于C20。

151ppt課件3.6.2內(nèi)力計算

1.簡化計算法2.彈性地基梁法152ppt課件3.6.2內(nèi)力計算1、簡化計算法基本假定：基底反力為直線分布適用條件：平均柱距l(xiāng)m≤1.75（1/

）適用于地基比較均勻，上部結(jié)構(gòu)剛度較大，荷載分布較均勻，且條形基礎(chǔ)梁的高度大于1/6l(l為平均柱距)分類：文克勒地基上梁的特征長度靜定梁法倒梁法適用于上部結(jié)構(gòu)剛度很小時適用于上部結(jié)構(gòu)剛度較好，荷載分布和柱距較均勻（≤20%），基礎(chǔ)梁高≤lm/6153ppt課件（1）靜定分析法基本假定上部結(jié)構(gòu)為柔性結(jié)構(gòu)，不考慮上部結(jié)構(gòu)剛度的有利影響。計算方法按直線分布求出基底凈反力；將柱荷載直接作用在基礎(chǔ)梁上；按靜力平衡條件計算任意截面內(nèi)力。發(fā)生整體彎曲，計算彎矩偏大154ppt課件補充：倒梁法計算假定1.將地基凈反力作為基礎(chǔ)梁的荷載，柱子看成鉸支座，基礎(chǔ)梁看成倒置的連續(xù)梁；2.作用在基礎(chǔ)梁上的荷載為直線分布；3.豎向荷載合力作用點必須與基礎(chǔ)梁形心相重合，若不能滿足，兩者偏心距以不超過基礎(chǔ)梁長的3%為宜；4.結(jié)構(gòu)和荷載對稱時，或合力作用點與基礎(chǔ)形心相重合時，地基反力為均勻分布；5.基礎(chǔ)梁底板懸挑部分，按懸臂板計算，如橫向有彎矩（對肋梁是扭矩），取最大凈反力一邊的懸臂外伸部分進行計算，并配置橫向鋼筋?；炯俣ㄉ喜拷Y(jié)構(gòu)為絕對剛性（2）倒梁法155ppt課件（2）倒梁法計算方法把柱腳視為條形基礎(chǔ)的鉸支座，將基礎(chǔ)梁視為倒置的連續(xù)梁；荷載包括直線分布的基底凈反力及除柱子豎向集中力之外的其余荷載；采用彎矩分配法等方法計算任意截面內(nèi)力。當條形基礎(chǔ)的相對剛度較大時，由于基礎(chǔ)的架越作用，兩端邊跨的基底反力會增大，故兩邊跨的跨中彎矩及第一內(nèi)支座的彎矩宜乘以1.2倍的增大系數(shù)。156ppt課件在比較均勻的地基上，上部結(jié)構(gòu)剛度較好，荷載分布和柱距較均勻（如相差不超過20％），基底反力可按直線分布，，且條形基礎(chǔ)梁的高度大于1/6柱距（設(shè)計時盡可能按此設(shè)計），基礎(chǔ)梁的內(nèi)力可按倒梁法計算。倒梁法的適用條件157ppt課件柱下條形基礎(chǔ)的計算步驟確定基礎(chǔ)底面尺寸基礎(chǔ)底板計算基礎(chǔ)梁內(nèi)力計算軸心荷載：靜定梁法和倒梁法基底凈反力內(nèi)力計算偏心荷載：按上式初定并增大，且滿足與墻下鋼筋砼條形基礎(chǔ)相同配筋計算與砼T形截面梁相仿158ppt課件

（1）確定基礎(chǔ)底面尺寸將條形基礎(chǔ)視為一狹長的矩形基礎(chǔ)，其長度l主要按構(gòu)造要求決定柱下條形基礎(chǔ)的設(shè)計計算步驟159ppt課件當軸心荷載作用時基底寬度b

為：（3-47）160ppt課件先按上式初定基礎(chǔ)寬度并適當增大，然后按下式驗算基礎(chǔ)邊緣壓力

當偏心荷載作用時（3-48）161ppt課件例題3-33-4分別用倒梁法和靜定分析法計算柱下條基的內(nèi)力162ppt課件作業(yè)：3-4163ppt課件（2）基礎(chǔ)底板計算

柱下條形基礎(chǔ)底板的計算方法與墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)相同。164ppt課件①計算基底凈反力設(shè)計值沿基礎(chǔ)縱向分布的基底邊緣最大和最小線性凈反力設(shè)計值可按下式計算：

式中

分別為各柱傳來的豎向力設(shè)計值之和及各荷載對基礎(chǔ)梁中點的力矩設(shè)計值代數(shù)和。（3）基礎(chǔ)梁內(nèi)力計算（3-49）165ppt課件

當上部結(jié)構(gòu)剛度很小時，可按靜定分析法計算，若上部結(jié)構(gòu)剛度較大，則按倒梁法計算。

肋梁的配筋計算與一般的鋼筋混凝土T形截面梁相仿，即對跨中按T形、對支座按矩形截面計算。

②內(nèi)力計算166ppt課件若支座反力與相應的柱軸力相差較大（如相差20％以上）可采用“基底反力局部調(diào)整法”加以調(diào)整。此法是將支座反力與柱子的軸力之差（正或負的）均勻分布在相應支座兩側(cè)各三分之一跨度范圍內(nèi)（對邊支座的懸臂跨則取全部），作為基底反力的調(diào)整值，然后再按反力調(diào)整值作用下的連續(xù)梁計算內(nèi)力，最后與原算得的內(nèi)力疊加。經(jīng)調(diào)整后不平衡力將明顯減小，一般調(diào)整1～2次即可?；追戳植空{(diào)整法167ppt課件基底反力局部調(diào)整法采用倒梁法計算的支座反力一般不等于原有柱子傳來的軸力，可采用“基底反力局部調(diào)整法”。調(diào)整方法：將支座反力與柱子的軸力之差均勻分布在相應支座兩側(cè)各三分之一的跨度范圍內(nèi)，對于邊支座的懸臂跨則取全部懸臂長度；計算在此差值（基底反力調(diào)整值）作用下的連續(xù)梁的內(nèi)力；將計算結(jié)果與原計算內(nèi)力進行疊加；一般進行1~2次調(diào)整，可有效減小不平衡力。168ppt課件自學例題3-3169ppt課件計算步驟：1.繪出條形基礎(chǔ)的計算草圖，包括荷載、尺寸等；ABCDGwNiMiTiXcaia1a2a170ppt課件2.求合力作用點的位置(目的是盡可能的將偏心地基凈反力化成均勻的地基反力，然后確定基礎(chǔ)梁的長度)。ABCDGwNiMiTiXcaia1a2a設(shè)合力作用點離邊柱的距離為Xc

，用合力矩定理，以A點為參考點，則有：171ppt課件3.確定基礎(chǔ)梁的底面尺寸L,B當Xc確定后，按合力作用點與底面心形相重合的原則，可定出基礎(chǔ)的長度L。ABCDGwNiMiTiXcaia1a2a172ppt課件L確定后，寬度B按地基承載力fa確定中心受荷：偏心受荷：作用在基礎(chǔ)梁上墻梁自重及墻體重量之和173ppt課件4.基礎(chǔ)底板凈反力計算174ppt課件5.確定基礎(chǔ)梁的底板厚度h及配筋NiMiTibihHpnmaxpnminpn1l1pn2先求出靠近pnmax的柱邊凈反力pn1，在柱邊M、V值有：175ppt課件則有：176ppt課件6.求基礎(chǔ)梁縱向內(nèi)力M、V對連續(xù)梁可用彎矩分配法或連續(xù)梁系數(shù)法求解。由于柱下條基一般兩端都有外伸部分，因此，若用連續(xù)梁系數(shù)法，要對懸臂端進行處理，現(xiàn)有兩種方法：1）懸臂端在凈反力作用下的彎矩全部由懸臂端承擔，不再傳給其他支座，其他跨按連續(xù)梁系數(shù)法計算；2）懸臂端彎矩對其他跨有影響，此彎矩要傳給其他支座，因此，懸臂端用彎矩分配法求出各支座及跨中彎矩，其他跨用連續(xù)梁系數(shù)法求出各支座及跨中彎矩，然后將所得結(jié)果疊加，或全梁用彎矩分配法求出各支座及跨中彎矩。=+177ppt課件注意：按倒梁法求得的梁的支座反力，往往會不等于柱傳來的豎向荷載（軸力）。此時，可采用所謂“基底反力局部調(diào)整法”，即：將支座處的不平衡力均勻分布在本支座兩側(cè)各1/3跨度范圍內(nèi)，從而將地基反力調(diào)整為臺階狀，再按倒梁法計算出內(nèi)力后與原算得的內(nèi)力疊加。經(jīng)調(diào)整后的不平衡力將明顯減少，一般調(diào)整1～2次即可。據(jù)基礎(chǔ)梁的M圖，對各支座、跨中分別按矩形、T形截面進行強度計算；據(jù)V圖，進行斜截面抗剪強度計算，并應滿足構(gòu)造要求。178ppt課件彎矩分配法計算時：分配系數(shù)：支座勁度系數(shù)傳遞系數(shù)遠端固定S=4iC=1/2遠端鉸支S=3iC=0遠端定向S=iC=-1179ppt課件【例】試確定如下圖所示條形基礎(chǔ)的底面尺寸，并用簡化計算方法分析內(nèi)力。已知：基礎(chǔ)埋深d=1.5m,地基承載力特征值fa=120Kpa,其余數(shù)據(jù)見圖示。180ppt課件

如果要求豎向合力與基底形心重合，則基礎(chǔ)必須伸出圖中D點之外x2：x2=

2×(7.85+0.5)-(14.7+0.5)=1.5m(等于邊距的1/3)

基礎(chǔ)總長度：L=14.7+0.5+1.5=16.7m

基礎(chǔ)底板寬度:【解】1、確定基礎(chǔ)底面尺寸各柱豎向力的合力，距圖中A點的距離x為考慮構(gòu)造需要，基礎(chǔ)伸出A點外取b=2.5m。181ppt課件2、內(nèi)力分析：（1）倒梁法因荷載的合力通過基底形心，故地基反力是均布的，沿基礎(chǔ)每米長度上的凈反力值以柱底A、B、C、D為支座，按彎距分配法分析三跨連續(xù)梁，其彎距M和剪力V見圖7-43b。182ppt課件（2）剪力平衡法按靜力平衡條件計算內(nèi)力：

AB跨內(nèi)最大負彎距的截面至A點的距離:則：183ppt課件其余各截面的M、V均仿此計算，結(jié)果見圖7-43c。比較兩種方法的計算結(jié)果，按剪力平衡法算出的支座彎距較大；按倒梁法算得的跨中彎距較大。倒梁法剪力平衡法184ppt課件【書例7-12】如圖7-44為某柱網(wǎng)布置圖。已知B軸線上邊柱荷載設(shè)計值中柱初選基礎(chǔ)埋深為1.5m，地基承載力特征值fa=120Kpa，試設(shè)計B軸線上條形基礎(chǔ)。185ppt課件2、梁的彎矩計算在對稱荷載作用下，由于基礎(chǔ)底面反力為均勻分布，因此單位長度地基的凈反力為：【解】1、確定基底面積基礎(chǔ)底寬度（綜合荷載分項系數(shù)取1.35）：基礎(chǔ)兩邊各放出：取b=2.50m設(shè)計。186ppt課件基礎(chǔ)梁可看成在均布線荷載qn

作用下以柱為支座的五跨等跨度連續(xù)梁。為了計算方便，可將圖7-45a分解為圖7-45b和圖7-45c兩部分。圖7-45b用力矩分配法計算，A截面處的固端彎矩為：在圖7-45c的荷載作用下，利用五跨等跨度連續(xù)梁的相應彎矩系數(shù)m，可得有關(guān)截面的彎矩：支座B（和B＇）：其余同（略）。將圖7-45b與c的彎矩疊加，即為按倒梁法計算所得的JL—2梁的彎矩圖[見圖7-45d].187ppt課件3、梁的剪力計算基礎(chǔ)梁TL—2的剪力圖繪于圖7-45e。

188ppt課件189ppt課件基底寬2500㎜，主助寬500㎜（400+2×50），翼板外挑長度1/2×（2500-500）=1000㎜，翼板外邊緣厚度200㎜，梁助處（相當于翼板固定端）翼板厚度300㎜（見圖7-46）。翼板采用C20混凝土，HPB235鋼筋?；變舴戳υO(shè)計值：4、梁板部分計算190ppt課件（2）翼板受力筋計算配

12@120(實際AS=942mm2)。

(1)斜截面抗剪強度驗算（按每米長計）

實際

>113.2㎜，可以。191ppt課件5、肋梁部分計算肋梁高取寬500㎜。主筋用HRB335鋼筋，C20混凝土。（1）正截面強度計算根據(jù)圖7-45d的JL-2梁M圖，對各支座、跨中分別按矩形、T形截面進行正截面強度計算。軸②支座處（M=700KNm）由查混凝土設(shè)計手冊可知192ppt課件

（2）斜截面強度計算軸②左邊截面（V=698KN）：

配

10@250箍筋（四肢箍）。

Vcs=702kN>350KN，可以各部分的正、斜截面配筋均可列表計算，此略。統(tǒng)一調(diào)整后，JL-2梁的配筋見圖7-46。193ppt課件194ppt課件2、彈性地基梁法適用于不滿足簡化計算條件時計算方法的選擇對基礎(chǔ)寬度不小于可壓縮土層厚度二倍的薄壓縮層地基，如地基的壓縮性均勻，可按文克勒地基上梁的解析解計算；當基礎(chǔ)寬度不滿足上述要求，但地基沿基礎(chǔ)縱向的壓縮性不均勻時，可沿縱向?qū)⒌鼗鶆澐殖扇舾傻鼗鶆蚨危侄斡嬎慊蚕禂?shù)，然后按照文克勒地基上梁的數(shù)值分析法計算；當基礎(chǔ)寬度不滿足上述要求，或應考慮鄰近基礎(chǔ)或地面堆載對所計算基礎(chǔ)的沉降和內(nèi)力的影響時宜采用非文克勒地基上梁的數(shù)值分析法進行迭代計算。195ppt課件3.7柱下交叉條形基礎(chǔ)由縱橫兩個方向的柱下條形基礎(chǔ)所組成的一種空間結(jié)構(gòu)，各柱位于兩個方向基礎(chǔ)梁的交叉結(jié)點處。196ppt課件§3.7柱下交叉條形基礎(chǔ)

應用范圍當單柱的上部荷載大，按條形基礎(chǔ)設(shè)計無法滿足地基承載力要求時，則可采用交叉條形基礎(chǔ)，即十字交叉基礎(chǔ)，使基礎(chǔ)底面面積和基礎(chǔ)整體剛度相應增大，同時可以減小地基的附加應力和不均勻沉降。197ppt課件

十字交叉梁，為超靜定空間結(jié)構(gòu)，應用彈性理論精確計算十分復雜，通常采用簡化計算法。在基礎(chǔ)交叉節(jié)點上，將柱荷載在縱橫兩個方向條形基礎(chǔ)上進行分配，同時應滿足2個條件：（1）靜力平衡條件。各結(jié)點分配在縱橫向基礎(chǔ)梁上的荷載之和，應等于總荷載。（2）變形協(xié)調(diào)條件?？v、橫雙向條形基礎(chǔ)在各交叉節(jié)點處的變形相等。設(shè)計要點198ppt課件3.7柱下交叉條形基礎(chǔ)基本作用擴大基底面積增加空間剛度設(shè)計方法

構(gòu)造要求：與柱下條形基礎(chǔ)類同計算方法：假定基底反力均布，求出基底總面積，初選縱、橫向基底尺寸內(nèi)力計算采用簡化計算方法調(diào)整不均勻沉降適用于軟弱地基上柱距較小的框架結(jié)構(gòu)199ppt課件內(nèi)力簡化計算方法當上部結(jié)構(gòu)整體剛度很大時：將交叉條形基礎(chǔ)視為倒置的二組連續(xù)梁，以地基凈反力作為荷載。當上部結(jié)構(gòu)剛度較小時：將交叉結(jié)點處的柱荷載分配到縱橫兩個方向的基礎(chǔ)梁上，待柱荷載分配后，把交叉條形基礎(chǔ)分離為兩個單獨方向的柱下條形基礎(chǔ)。靜力平衡條件變形協(xié)調(diào)條件分配后的荷載之和等于該結(jié)點上的總荷載縱、橫基礎(chǔ)梁在交叉結(jié)點處的位移相等200ppt課件結(jié)點柱荷載的分配方法基本假定：

交叉結(jié)點處縱、橫梁之間為鉸接，忽略縱、橫基礎(chǔ)梁的扭轉(zhuǎn)。構(gòu)造上采取抗扭措施角柱邊柱內(nèi)柱201ppt課件結(jié)點荷載的分配計算簡圖圖中標注的x，y為外伸量（坐標軸除外）202ppt課件簡化計算時，假定縱、橫梁的抗扭剛度均為零。每個交叉節(jié)點僅由下列兩個方程組成：結(jié)點分三類：角柱、邊柱、內(nèi)柱（3-50）（3-51）203ppt課件用文克爾模型計算基礎(chǔ)梁的撓度204ppt課件結(jié)點荷載的分配計算公式

（a）（l）角柱結(jié)點

205ppt課件（b）（c）206ppt課件(2)邊柱結(jié)點（b）（a）207ppt課件(3)內(nèi)柱結(jié)點自學例題3-5208ppt課件結(jié)點荷載的分配計算計算思路：將兩個方向的基礎(chǔ)梁視為外伸半無限梁，利用外伸半無限梁的位移計算公式分別計算兩個方向的豎向位移。根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件及靜力平衡條件求得交叉結(jié)點柱荷載的分配公式。根據(jù)不同結(jié)點類型的的特點，對上述公式中的計算參數(shù)進行計算，得到相應的荷載分配計算公式?？煞譃榻侵?、邊柱和內(nèi)柱三類情況進行分別計算209ppt課件例題3-2外伸半無限梁在集中力作用下的撓度計算計算原理：在半無限長梁端點一側(cè)對應的無限長梁上施加梁端邊界條件力，使其與集中荷載共同作用下該處的M和V為零；計算得到梁端邊界條件力；利用疊加原理計算集中荷載與梁端邊界力共同作用下的無限長梁上任意點的撓度。計算交叉條基柱荷載分配時會采用此公式210ppt課件角柱結(jié)點的荷載分配計算將角柱兩個方向的基礎(chǔ)梁視為外伸半無限梁，根據(jù)外伸半無限長梁在集中力作用下的撓度計算公式（p87例題3-2）得到角柱結(jié)點兩個方向的豎向位移:其中其中Sy、Zy同理211ppt課件角柱結(jié)點的荷載分配計算根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件得到：將靜力平衡條件代入上式得到交叉結(jié)點柱荷載分配公式：同理，可得到邊柱和內(nèi)柱兩類情況的結(jié)點荷載分配計算公式對單方向外伸角柱結(jié)點：y=0，Zy=4

或x=0，Zx=4

對于無外伸的角柱結(jié)點：x=y=0，Zx=Zy=4212ppt課件邊柱及內(nèi)柱結(jié)點的荷載分配計算邊柱結(jié)點的荷載分配計算：y方向視為無限長梁，即y=

，Zy=1；y=

，Zy=1；x=0，Zx=4；內(nèi)柱結(jié)點的荷載分配計算：x=

，Zx=1；y=

，Zy=1213ppt課件結(jié)點荷載的調(diào)整當交叉條形基礎(chǔ)按縱橫向條基分別計算時，結(jié)點下的底板面積被重復計算，當各結(jié)點下重疊面積之和占基礎(chǔ)總面積較大時，設(shè)計可能偏不安全，要進行結(jié)點荷載調(diào)整。調(diào)整方法：加大結(jié)點荷載0全外伸交叉型半外伸交叉型不外伸交叉型例題3-5結(jié)點下的重疊計算面積214ppt課件3.8筏形基礎(chǔ)與箱形基礎(chǔ)1、設(shè)計基本要求基底平面形心與結(jié)構(gòu)豎向永久荷載重心重合；不能重合時，在荷載效應準永久組合下，偏心距宜符合下式要求：承載力計算應滿足：變形計算：考慮地基回彈變形及橫向整體傾斜抗震要求：零應力區(qū)面積《高層建筑箱形與筏形基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》（JGJ6-99）215ppt課件2．筏形基礎(chǔ)的構(gòu)造

平板式和梁板式筏基均可用作柱下和墻下基礎(chǔ)。梁板式筏基的梁可以增大基礎(chǔ)自身的剛度,當需使筏板頂面保持為平面時，基礎(chǔ)梁可從板底向下伸出，墻下筏板也可在其厚度內(nèi)設(shè)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?qū)挾确较驍U展，以使筏基的縱向相對撓曲不致過大。

12/23/2024216ppt課件

筏形基礎(chǔ)的自身剛度較大，可有效地調(diào)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。

12/23/2024217ppt課件d)肋梁式筏板基礎(chǔ)12/23/2024218ppt課件3.8.1筏形基礎(chǔ)構(gòu)造要求板厚：按受沖切和受剪承載力計算確定

平板式：≥400mm

梁板式：12層以上建筑≥400mm，且板厚與最大雙向板格的短邊凈跨之比≥1/14肋梁：滿足正截面受彎及斜截面受剪承載力

還需驗算柱下肋梁的局部受壓承載力相關(guān)構(gòu)造連接要求見圖3-24。219ppt課件

筏板可以根據(jù)需要設(shè)計成等厚度或變厚度。對于高層建筑，平板式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?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土柱和墻與梁板式筏基的基礎(chǔ)梁連接的構(gòu)造要求如圖所示。

12/23/2024220ppt課件3.8.1筏形基礎(chǔ)構(gòu)造要求筏基配筋：考慮整體彎曲的影響，頂筋全連通。

梁板式：支座鋼筋1/2~1/3貫通全跨，配筋率不小于0.15%；跨中鋼筋按計算配筋全連通平板式：柱下板帶和跨中板帶的底部鋼筋應有1/2~1/3貫通全跨，配筋率不小于0.15%

厚度大于2000mm：板厚中間位置設(shè)雙向鋼筋網(wǎng)材料：混凝土強度等級≥C30

抗?jié)B等級≥0.6MPa221ppt課件3.8.1筏形基礎(chǔ)構(gòu)造要求底板邊緣外伸：外伸長度：≤伸出方向邊跨柱距的1/4；無外伸肋梁的底板，其外伸長度一般≤1.5m；雙向外伸部分的底板直角應削成鈍角。

配筋：上下配置鋼筋。對于無外伸肋梁的雙向外伸部分板底配置輻射狀附加鋼筋，直徑與邊跨板受力筋相同，外端間距≤200mm。222ppt課件

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(chǔ)梁外緣的寬度，在基礎(chǔ)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，