第三讲 连续基础.ppt

.土木建筑学院 基础工程第3章 连续基础 安徽理工大学·土木建筑学院 0 内容提要 概述 地基、基础和上部结构的共同作用 地基计算模型 文克勒地基上梁的计算 地基上梁的数值分析 柱下条形基础 筏形基础和箱形基础 刚性基础地基反力、沉降和倾斜计算的数值分析方法 补偿性基础设计概要 3.1 概述 柱下条形基础、筏形基础和箱形基础统称为连续基础。 连续基础的特点： 具有较大的基础底面积，因此能承担较大的建筑物荷载，易于满足地基承载力的要求； 连续基础的连续性可以大大加强建筑物的整体刚度，有利于减小不均匀沉降及提高建筑物的抗震性能； 对于箱形基础和设置了地下室的筏板基础，可以有效地提高地基承载力，并能以挖去的土重补偿建筑物的部分（或全部）重量。 3.1 概述 柱下条形基础、筏形基础和箱形基础统称为连续基础。 连续基础一般可看成是地基上的受弯构件——梁或板。它们的挠曲特征、基底反力和截面内力分布都与地基、基础以及上部结构的相对刚度特征有关。因此，应该从三者相互作用的观点出发，采用适当的方法进行地基上梁或板的分析与设计。 3.2 地基、基础和上部结构的共同作用 地基、基础和上部结构的共同作用（相互作用）是研究热点。 目前，地基基础常规设计方法将三者分开考虑，忽略了三者在接触部位的变形协调条件。 共同作用地基基础设计是根据三者的各自刚度进行变形协调计算，使在外部荷载作用下，上部结构和基础、基础和地基间的接触面处变形一致，可求出接触面处的内力分布。然后把三者隔离开来分别计算各自的应力和变形。 3.2.1 地基与基础的相互作用 基底反力的分布规律 方便起见，仅考虑基础本身刚度影响。 柔性基础 抗弯刚度很小的基础，随着地基变形任意弯曲，不能扩散应力，因此基底反力分布与作用于基础上的荷载分布完全一致。沉降呈碟形（中部大、边缘小），若要使柔性基础的沉降趋于均匀，就必须增大基础边缘的荷载，相应减小中间荷载。 3.2.1 地基与基础的相互作用 基底反力的分布规律 柔性基础 3.2.1 地基与基础的相互作用 基底反力的分布规律 刚性基础 抗弯刚度极大，原来是平面的基底，沉降后依然保持平面。基底反力呈马鞍形。 架越作用：刚性基础能跨越基底中部，将所承担荷载相对集中地传至基底边缘，这种现象称基础的“架越作用”。 3.2.1 地基与基础的相互作用 基底反力的分布规律 基础相对刚度的影响 基础的架越作用的强弱取决于基础的相对刚度、土的压缩性以及荷载大小。 基础相对地基的刚度越大沉降越均匀，但内力增大，局部软硬变化时，采用连续基础。 当地基为岩石或压缩性很低的土层时，优先考虑采用扩展基础。 3.2.1 地基与基础的相互作用 基底反力的分布规律 邻近荷载的影响 受影响一侧沉降加大，引起反力卸载，反力向基础中部转移； 基底反力分布会发生明显变化。如中间大、两端小向下凸的双拱形。 3.2.1 地基与基础的相互作用 地基非均质及荷载大小的影响 同样荷载在不同地基上，情况不同。 3.2.1 地基与基础的相互作用 地基非均质及荷载大小的影响 荷载分布不同，地基相同情况不同，注意功能布置。 3.2.2 地基变形对上部结构的影响 整个上部结构对基础不均匀沉降或挠曲的抵抗能力，称为上部结构刚度，或称为整体刚度。 根据整体刚度的大小，可将上部结构分为： 柔性结构 敏感性结构 刚性结构 3.2.2 地基变形对上部结构的影响 柔性结构 以屋架-柱-基础为承重体系的木结构和排架结构是典型的柔性结构。 基础间的沉降差不会在主体结构中引起多少附加应力。但是，高压缩性地基上的排架结构会因柱基不均匀沉降而出现围护结构的开裂，以及其他结构上和使用功能上的问题。因此，对这类结构的地基变形虽然限制较宽，但仍然不允许基础出现过量的沉降或沉降差。 3.2.2 地基变形对上部结构的影响 敏感性结构 不均匀沉降会引起较大附加应力的结构，称为敏感性结构，例如砖石砌体承重结构和钢筋混凝土框架结构。 敏感性结构对基础间的沉降差较敏感，很小的沉降差异就足以引起可观的附加应力，因此，若结构本身的强度贮备不足，就很容易发生开裂现象。 3.2.2 地基变形对上部结构的影响 刚性结构 刚性结构指的是烟囱、水塔、高炉、筒仓这类刚度很大的高耸结构物，其下常为整体配置的独立基础。 当地基不均匀或在邻近建筑物荷载或地面大面积堆载的影响下，基础转动倾斜，但几乎不会发生相对挠曲。 天然地基上的刚性结构，应验算其整体倾斜和沉降量。 3.2.3 上部结构刚度对基础的影响 绝对刚性上部结构,上部柱可视为铰支座。完全柔性上部结构,上部不参与工作。绝大多数建筑介于二者之间。 剪力墙体系和筒体结构 →刚性 排架和静定结构 → 柔性 3.2.3 上部结构刚度对基础的影响 上部结构刚度↑，基础挠曲和内力↓。 如果地基土的压缩性很