基础工程_第3讲.ppt

第3讲 浅基础结构设计 主要内容： 地基、基础与上部结构相互作用的概念 无筋扩展基础 墙下条形基础 4.柱下独立基础 地基、基础与上部结构相互作用的概念 地基、基础与上部结构相互作用的概念 地基、基础与上部结构相互作用的概念 地基、基础与上部结构相互作用的概念 地基、基础与上部结构相互作用的概念 地基、基础与上部结构相互作用的概念 地基、基础与上部结构相互作用的概念 地基、基础与上部结构相互作用的概念 浅基础结构设计 概 述 1. 浅基础结构受力 第一种破坏形式： 弯曲破坏 危险截面：柱根截面处 抵抗：基础底板下部配筋 二、 柱下钢筋砼单独基础 受力与破坏形式分析 1.倒置悬臂结构； 2.受地基净反力作用。 抵 抗：基础底板有足够厚度。 F pj 冲切面 F 冲切破坏角锥体 45° 第二种破坏形式： 冲切破坏：从柱根周边开始沿45°斜面拉裂, 形成冲切破坏角锥体； 设计计算 1）由地基承载力计算 基础底面积A 2）基础高度h和变阶处高度：基础的高度由混凝土的受冲切承载力确定。在柱荷载作用下，如果基础高度（或阶梯高度）不足，则将沿柱边（或阶梯高度变化处）发生冲切破坏，形成45度斜裂面的角锥体。 对矩形截面柱的矩形基础，应验算柱与基础交接处以及基础变阶处的受冲切承载力。公式如下： 45o h0 柱与基础交接 pj F1=A1?pj，相应于荷载效应基本组合时作用在Al上的地基土净反力设计值; Al为冲切验算时取用的部分基底面积 Pj扣除基础自重及其上土重后，相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积净反力，对偏心受压基础可取基础边缘处最大地基土单位面积净反力； 冲切破坏锥体最不利一侧的斜截面 at h0 h0 l ?hp 冲切截面高度影响系数; 1.0(h800) ~0.9(h2000) ft：混凝土轴心抗拉强度设计值； h0:基础冲切破坏的锥体的有效高度； am:冲切破坏锥体最不利一侧计算长度； am h0 h0 bt b 由式 又 则 矩形基础 正方形基础 a t (l - a t)/2 l (l - a t)/2 (b- bt)/2 bt b (b- bt)/2 b` a` I II a1 3）基础弯矩计算 对矩形基础，当台阶宽高比小于或等于2.5 和荷载偏心距e≤b／6时，任意截面I－I，II－II处的弯矩 * 一、基本概念 常规设计法是把上部结构、基础与地基三者作为彼此离散的独立结构单元进行力学分析（如图6-1）。 不难看出常规设计法有不合理之处，因为地基、基础和上部结构沿接触面分离后，虽然满足静力平衡,但却完全忽略了三者之间受荷前后的变形连续性。 其实，地基、基础和上部结构三者是相互联系成整体来承担荷载而发生变形的。这时，三部分都将按各自的刚度对变形产生相互制约的作用，从而使整个体系的内力（包括柱脚和基底的反力）和变形（包括基础沉降）发生变化。显然，当地基软弱、结构物对不均匀沉降敏感时，上述常规分析结果与实际情况的差别就愈大。 由此可见，合理的分析方法，原则上应该以地基、基础、上部结构之间必须同时满足静力平衡和变形协调两个条件为前提。只有这样，才能揭示它们在外荷作作用下相互制约、彼此影响的内在联系，从而达到安全、经济的设计目的。 二、地基和基础的相互作用 （一）基础刚度对基底压力的影响 1.柔性基础 柔性基础的抗弯刚度很小。它好比放在地上的柔软薄膜，可以随着地基的变形而任意弯曲。基础上任意一点的荷载传递到基底时不可能向旁边扩散分布，像直接作用在地基上一样。基底反力分布与作用于基础上的荷载分布完全一致，均布荷载下柔性基础的基底沉降是中部大、边沿小 (a) (b) 2.刚性基础 刚性基础具有非常大的抗弯刚度，受荷后基础不挠曲，因此，原来是平面的基底，沉降后仍然保持平面。此处把刚性基础能跨越基底中部，将所承担的荷载相对集中地传至基底边缘的现象叫做基础的“架越作用”。 6-8 1.地基压缩性不均匀的影响 （二）地基非均质性的影响 柱荷载相同，弯矩截然不同 2.不均匀地基上荷载分布不同的影响 图6-9 柱荷载不同 三、上部结构刚度的影响 上部结构刚度：整个上部结构对基础不均匀沉降或挠曲的抵抗能力，或称整体刚度。 （一）柔性结构 如排架结构等，由于屋架铰接于柱顶，整个承重体系对基础的不均匀沉降有很大的顺从性，故基础的沉降差不会引起主体结构的附加应力，传给基础的柱荷载也不因此而有所变动。结构与地基变形之间并不存在彼此制约、相互作用的关系。这类结构最适合按常规方法设计。 （二）敏感性结构