1、2019年6月3日3时5分,1,变形相互制约、相互协调,地基、基础与上部结构共同工作的概念,地基,基础,上部结构,2019年6月3日3时5分,2,平面框架结构的常规设计方法,常规设计与分析方法未考虑三者变形的不连续、不协调。,2019年6月3日3时5分,3,绝对柔性基础 上部结构和基础的刚度都很小,不具备调整地基变形的能力，基底反力分布与上部结构和基础荷载的分布方式完全一致，地基变形按柔性荷载下的变形发生。由于上部结构和基础均缺乏刚度，不会因地基变形而产生内力。,2019年6月3日3时5分,4,绝对刚性基础具有很大的调整地基变形的能力，在荷载和地基都均匀的情况下发生均匀沉降，在偏心荷载、相邻荷
2、载下或地基不均匀时发生倾斜，但不会发生基础的相对挠曲。,中心荷载下刚性基础的地基变形与基底压力分布,2019年6月3日3时5分,5,有限刚度的基础，上部结构与基础相对刚度的大小起很大作用。有两种极端情况： 上部结构相对基础刚度很大时，建筑物整体只能均匀下沉，此时可将上部结构视为基础的不动支座，基础不产生整体弯曲，仅承受基底压力下的局部弯曲。,2019年6月3日3时5分,6,上部结构相对基础刚度很小时，无能力调整地基的变形，此时只能将上部结构看成是基础上的荷载，基础除在上部结构荷载和基底反力作用下产生局部弯曲外，还承受地基变形产生的整体弯曲。,2019年6月3日3时5分,7,地基计算模型,在上部
3、结构、基础与地基的共同作用分析中，或者在地基上的梁板分析中，都要用到土与基础接触界面上的力与位移的关系，这种关系可以用连续的或离散化形式的特征函数表示，这就是所谓的地基计算模型。,2019年6月3日3时5分,8,地基计算模型可以是线性或非线性的，一般是三维的，但常予以简化。最简单的地基计算模型是线性弹性模型，并且只考虑竖向力和位移的关系 文克尔地基模型：假定是地基上任一点的压力p与该点的竖向位移(沉降)s成正比。,2019年6月3日3时5分,9,k地基基床系数,文克尔地基模型 a)连续的地基梁 b)将地基分割成离散的弹簧，在荷载下的变形c)基底压力分布，与沉降曲线有相同的分布形式,2019年6
4、月3日3时5分,10,不能传递剪应力、土中不存在应力扩散假定是文克尔模型的最大缺陷，这导致基础范围以外的地基不会产生沉降的结论。 当土的性质越接近于水，例如流态的软土，或在荷载作用下土中出现较大范围的塑性区时，越符合文克尔的假定。当土中剪应力很小时，例如较大基础下的薄压缩层情况，也较符合文克尔假定。,2019年6月3日3时5分,11,弹性半空间地基模型：将地基看成是匀质的线性变形的半空间体，利用弹性力学中的弹性半空间体理论求解。 最常用的弹性半空间地基模型采用布辛奈斯克解。 弹性半空间模型考虑了地基中的应力扩散，但扩散能力又显得太强，因此求得的地基变形偏大。同时也没有考虑真实地基的成层特性。因
5、此对深度很大的均匀地基才较为适合。,2019年6月3日3时5分,12,有限压缩层地基模型：有限压缩层地基模型来源于地基计算的分层总和法，土中位移采用了布辛奈斯克弹性理论解的积分形式，而在变形计算中考虑了土的成层特性。,基础分析方法分类,不考虑共同作用分析法适合地基刚度大变形量小或结构刚度大基础挠曲小 考虑地基基础作用分析法w=s=p文科尔地基量计算 弹性地基量计算 考虑三者共同作用分析法结构力学法 部分共同作用法 全部共同作用法,2019年6月3日3时5分,13,2019年6月3日3时5分,14,柱下钢筋混凝土条形基础简化内力计算方法,采用基底压力呈直线分布假设，用倒梁法或静定分析法计算。简化
6、计算方法仅满足静力平衡条件，是最常用的设计方法。简化方法适用于柱荷载比较均匀、柱距相差不大，基础对地基的相对刚度较大，以致可忽略柱间的不均匀沉降的影响的情况。,2019年6月3日3时5分,15,倒梁法假定上部结构是刚性的，柱子之间不存在差异沉降，柱脚可以作为基础的不动铰支座，因而可以用倒连续梁的方法分析基础内力。这种假定在地基和荷载都比较均匀、上部结构刚度较大时才能成立。 要求梁截面高度大于1/6柱距，以符合地基反力呈直线分布的刚度要求。,倒梁法,2019年6月3日3时5分,16,计算步骤：(1) 按柱的平面布置和构造要求确定条形基础长度L，根据地基承载力特征值确定基础底面积A，以及基础宽度B
7、=A/L和截面抵抗矩 。(2)按直线分布假设计算基底净反力,2019年6月3日3时5分,17,(3).确定柱下条形基础的计算简图，系为将柱脚作为不动铰支座的倒连续梁。基底净线反力和除掉柱轴力以外的其它外荷载（柱传下的力矩、柱间分布荷载等）是作用在梁上的荷载。,2019年6月3日3时5分,18,柱下条形基础简化计算计算简图,2019年6月3日3时5分,19,(4) 进行连续梁分析，可用弯矩分配法、连续梁系数表等方法。(5) 按求得的内力进行梁截面设计。(6) 翼板的内力和截面设计与扩展基础相同。倒连续梁分析得到的支座反力与柱轴力一般并不相等，可以理解为上部结构的刚度对基础整体挠曲的抑制和调整作用
8、使柱荷载的分布均匀化，反映了倒梁法计算得到的支座反力与基底压力不平衡的缺点。,2019年6月3日3时5分,20,采用“基底反力局部调整法”，将不平衡力（柱轴力与支座反力的差值）均匀分布在支座附近的局部范围（一般取1/3的柱跨）上再进行连续梁分析，将结果叠加到原先的分析结果上，如此逐次调整直到不平衡力基本消除，从而得到梁的最终内力分布。,2019年6月3日3时5分,21,2.静定分析法与倒梁法一样求得基底净线反力后，按静力平衡的原则求得任一截面上的内力, 如图：任一截面弯矩为其一侧全部力（包括力矩）对该截面力矩的代数和，剪力为其一侧全部竖向力的代数和 。,2019年6月3日3时5分,22,柱下条
9、形基础的截面形式,柱下条形基础的构造,2019年6月3日3时5分,23,1.肋梁高度一般取1/81/4的柱距，这样的高度一般能满足截面的抗剪要求。柱荷载较大时，可取1/61/4柱距；在建筑物次要部位和柱荷载较小时，可取不小于1/81/7柱距。现浇柱与肋梁的交接处，应按要求的形式处理。,2019年6月3日3时5分,24,2.翼板厚度不宜小于200mm。当翼板厚度为200250mm时，宜用等厚度翼板；当翼板厚度大于250mm时，宜用变厚度翼板，其坡度小于或等于1:3 3.端部宜向外伸出悬臂，悬臂长度一般为第一跨跨距的1/41/3。 悬臂的存在有利于降低第一跨弯矩，减少配筋。也可以用悬臂调整基础形心
10、。,2019年6月3日3时5分,25,4.肋梁顶、底部纵向受力钢筋除满足计算要求外，顶部钢筋按计算配筋全部贯通，底部通长钢筋不少于底部受力钢筋纵截面总面积的1/3。考虑柱下条形基础可能承受扭矩，肋梁内的箍筋应做成封闭式，直径不小于8mm。当梁高大于700mm时，应在梁的两侧放置的腰筋。5.混凝土强度等级不低于C20。,2019年6月3日3时5分,26,【例题】某框架结构建筑物的某柱列如图所示，欲设计单向条形基础，试用倒梁法计算基础内力。假定地基土为均匀粘土，承载力特征值为110kPa，修正系数为 、 ，土的天然重度 。,2019年6月3日3时5分,27,【解】 (1). 确定条形基础尺寸竖向力
11、合力择基础埋深为1.5m，则修正后的地基承载力特征值为：由于荷载对称、地基均匀，两端伸出等长度悬臂，取悬臂长度 柱跨的1/4，为1.5m，则条形基础长度为27m。由地基承载力得到条形基础宽度B为:,2019年6月3日3时5分,28,取 ，由于 ，不需要修正承载力和基础宽度。(2). 用倒梁法计算条形基础内力,2019年6月3日3时5分,29,2019年6月3日3时5分,30,2019年6月3日3时5分,31,2019年6月3日3时5分,32,2019年6月3日3时5分,33,2019年6月3日3时5分,34,2019年6月3日3时5分,35,2019年6月3日3时5分,36,筏板基础的主要构造 筏板的板厚不应小于200mm，对于高层建筑梁板式不应小于300mm，平板式不宜小于400mm。梁板式筏板的板厚还不宜小于计算区段最小板跨的1/20。对于12层以上的高层建筑的梁板式筏基，底板厚度不应小于最大双向板格短边的1/4，且不应小于400mm。,筏板基础的设计,结构和内力计算,受弯承载力 冲切承载力 抗剪承载力,2019年6月3日3时5分,37,
