柱下条形基础筏形基础和箱形基础

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1、第4章柱下条形、筏形和箱形基础§4-1概述一、柱下条形基础、筏形基础、箱形基础的特点1.埋置深度较大。基底面积大。3.减小了基底附加压力，从而减小了建筑物的沉降量。整体性好，具有较大的刚性。地下室，充分利用了地下空间,可供安置建筑设备，也可以作为地下车库、地下仓库等。建筑物桩筏基础图建筑物桩箱基础图二、设计条、筏、箱基础与设计刚性基础和一般扩展基础在方法上的异同刚性基础和普通扩展基础设计:由于建筑物较小，结构较简单，计算分析中将上部结构、基础与地基简单地分割成彼此独立的三个组成部分，分别进行设计和验算，三者之间仅满足静力平衡条件。这种设计称为常规设计。由此引起的误差一般不致于影响结构安全或增

2、加工程造价。常规设计计算分析简单，工程界易于接收。对于柱下条基、筏、箱等基础，将上部结构、基础和地基简单的分开，仅满足静力平衡条件而不考虑三者之间的相互作用，则常常会引起较大的误差。与刚性基础和扩展基础相比，设计柱下条形、筏形、箱形基础的最主要特点就是，要考虑上部结构、基础与地基的共同作用，使三者不但各自都满足静力平衡条件，且彼此之间还满足变形协调条件，以保证整个建筑物与地基变形的连续性。§4-2地基、基础与上部结构共同作用的概念上部结构经墙、柱与基础相连系，基础底面直接与地基相接触，三者组成一个完整的体系，在接触处既传递荷载，又相互约束和相互作用。若将三者在界面处分开，则它们不仅要满足各自

3、的静力平衡条件，还必须在界面处满足位移连续条件。它们之间相互作用的效果主要取决于它们的刚度。一、上部结构的作用先不考虑地基的影响，认为地基是变形体且基础底面反力均匀分布。1.绝对刚性体的上部结构2.完全柔性体的上部结构3.有限刚度的上部结构若上部结构的刚度介于上述两种极端情况之间，在地基、基础和荷载条件不变的情况下，显然，随着上部结构刚度的增加，基础挠曲和内力将减小。同时，上部结构因柱端的位移而产生次生应力。如果地基也有一定刚度，则上部结构和基础的变形和内力必受两者的刚度所影响。二、基础的作用基础将上部结构的荷载传递给地基，在这一荷载传递过程中，通过自身的刚度，对上调整上部结构荷载，对下约束

4、地基变形，使上部结构、基础和地基形成一个共同受力、变形协调的整体，在体系的工作中，起承上启下的关键作用。1.完全柔性基础(a)荷载均布时，q(x,y)=常数(b)沉降均布时，q(x,y)≠常数柔性基础的基底反力2.绝对刚性基础图3-3刚性基础基底反力的分布3.有限刚度的基础如果基础不是绝对刚性体而是有限刚性体，在上部结构传来的荷载和地基反力共同作用下，基础要产生一定程度的挠曲，地基土在基底反力作用下产生相应的变形。根据地基和基础变形协调的原则，理论上可以根据两者的刚度求出反力分布曲线。曲线的形式，粘性土：马鞍形、钟形，无粘性土：抛物线形。三、地基的作用地基的作用也是通过它的刚度来发挥的。所谓

5、地基的刚度就是地基抵抗变形的能力，表现为土的软硬或压缩性。若地基土不可压缩，则基础不会挠曲，上部结构也不会因基础不均匀沉降而产生附加内力。这种情况下，共同作用的相互影响很微弱，上部结构、基础和地基三者可以分割开来分别进行计算。岩石地基和密实的粗粒土地基上的建筑物就接近于这种情况。通常地基土都有一定的压缩性，在上部结构和基础刚度不变的情况下，地基土愈软弱，基础的相对挠曲和内力就愈大，对上部结构引起的次反力就愈大。四、上部结构、基础和地基的共同作用若把上部结构等价成一定的刚度叠加在基础上，然后用叠加后的总刚度与地基进行共同作用的分析，求出基底反力分布曲线，这根曲线就是考虑上部结构-基础-地基共同

6、作用后的反力分布曲线。将上部结构和基础作为一个整体，将地基反力分布曲线作为基础边界荷载与其它荷载一起加在该体系上就可以用结构力学的方法求解上部结构和基础的挠曲和内力。反之，把反力曲线作用于地基上就可以用土力学的方法求解地基的变形。因此，原则上考虑上部结构-基础-地基的共同作用，分析结构的挠曲和内力是可能的，其关键问题是求解考虑共同作用后的基底反力分布。但不难理解，求解基底的实际反力分布是一个很复杂的问题。因为真正的基底反力分布受地基-基础变形协调这一要求所制约。其中基础的挠曲决定于作用于其上的荷载和自身的刚度。地基表面的变形则决定于基底反力和土的性质。直至目前，共同作用的问题原则上可以求解，

7、实际上尚没有一种完善的方法能够对各种地基条件均给出满意的解答，其中最主要的困难，就是选择正确的地基模型。§4-3地基模型基础设计最大的难点是如何描述地基对基础作用的反应，即基底反力与地基变形之间的关系。人们为此提出了多种地基计算模型，但总的来说可以分为：（1）线弹性地基模型；（2）非线弹性地基模型；（3）弹塑性地基模型。本节简要介绍三种常用的线弹性地基模型。一文克尔（E.Winkler，1867年）地基模型1