第3章连续基础(3.1～3.4).ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,基 础 工 程,第,3,章 连续基础,3.1,3.4,1,第二章作业问题解析,F,k,与,F,的区别与联系,:,F,=1.35,F,k,关于,h,0,：,P51,，注意,2,个方向的不同,梁钢筋用根数表示，板钢筋用间距表示，注意钢筋符号,钢筋间距不可超范围,100,200,、计算方法：,2-7,：,b,1700,，,9,10,漏画截面与配筋图,2,回顾,1.,计算软弱下卧层的承载力修正特征值时，下列说法正确的是：,(1),修正深度取地面到软弱下卧层顶面的距离；,(2),仅需作深度修正，不作宽度修正；,(3),修正深度取地面到基础底面的距离；,(4),仅当基础宽度大于,3m,时，方作宽度修正。,3,2.,为减轻建筑物的自重，可采取的措施有：,(1),采用轻质材料以减少墙重；,(2),选用轻型结构；,(3),减少基础和回填土的重量；,(4),设置架空地板代替室内回填土。,4,3.,以下基础形式中不需要按刚性角要求设计的是,(),。,(A),墙下混凝土条形基础；,(B),墙下条形砖基础；（,C,）毛石基础；（,D,）柱下钢筋混凝土独立基础。,5,4.,柱下独立基础发生冲切破坏是由于：（,A,）柱周边处基础高度不足；（,B,）地基承载力不足；（,C,）基底面积过小；（,D,）基础材料抗压强度不足。,5.,在计算,(),时采用地基净反力。,（,A,）基础底面尺寸；（,B,）验算地基承载力；（,C,）基础底板配筋；（,D,）地基变形。,6,6.,以下扩展式基础的构造要求,(),是正确的。,（,A,）基础边缘高度不小于,200mm,；（,B,）底板受力筋直径不小于,10mm,，间距不宜大于,200mm,；（,C,）底板受力筋直径不宜小于,6mm,，间距不宜大于,150mm,；（,D,）基础下不设置垫层时钢筋保护层不宜小于,40mm,；（,E,）基础内预留插筋与底板受力筋规格和数量相同。,7,7.,关于设置沉降缝，下面,(),说法是正确的。,（,A,）设置沉降缝可有效减小地基的沉降量；（,B,）,设置沉降缝可有效地减轻地基不均匀沉降造成的危害,；,（,C,）沉降缝与伸缩缝的构造相同，但作用有所区别；（,D,）由于沉降缝两侧独立单元有较好的整体刚度，因而有一定的调整不均匀沉降的能力；（,E,）由沉降缝分割出的独立单元应满足长高比小的要求。,8,8.,以下,(),措施可减小地基的不均匀沉降造成的危害。,（,A,）设置圈梁；（,B,）采用轻型结构；（,C,）采用对地基变形很敏感的结构形式；（,D,）采用刚度较大的基础形式；（,E,）采用对地基变形欠敏感的结构形式,9,9.,在以下,(),部位设置沉降缝是正确的,（,A,）复杂建筑物平面的转折部位；（,B,）地基土压缩性有明显变化部位；（,C,）长高比过小的建筑适当处；,（,D,）基础类型不同处；,（,E,）建筑高度或荷载差异处。,10,第,3,章 连续基础,3.1,概述,3.2,地基基础与上部结构共同作用的概念,3.3,地基计算模型,3.4,文克勒地基上梁的计算,11,3.1,概述,连续基础,：指在柱下连续设置的单向或双向条形基础，或底板连续成片的筏板基础和箱型基础。,特点：,1,、基础底面积较大，能承担较大荷载；,2,、基础刚度大，可减小不均匀沉降；,3,、地下室可补偿建筑物部分重量，称为“补偿性基础”。,12,3.1,概述,连续基础的计算,：,在实践中，当符合一定条件时常采用,不考虑共同工作的简化计算方法,，另一些情况则按地基上的梁板进行计算，后者,仅考虑地基与基础的共同工作,。这两种计算方法都未考虑上部结构、基础和 地基三者的共同工作，所以应该根据共同工作的概念对计算结果加以修正或采取构造措施。,13,3.2,地基基础与上部结构共同作用的概念,常规设计法,：上部结构、基础、地基分别计算，荷载相互传递，满足静力平衡条件，但不考虑变形的相互影响，所以只适用于变形不大的一般结构物。,对于变形较大的建筑物，需同时考虑三者之间的变形协调条件，同时满足静力平衡条件和变形协调条件的设计方法，我们称为,共同作用设计法,。通常采用有限元法计算，有计算软件，我们只需了解三者之间的相互影响。,14,1.,地基与基础的相互影响,2.,地基变形对上部结构的影响,3.,上部结构刚度对基础的影响,15,3.2.1,地基与基础的相互作用,1.,基础刚度对地基反力的影响,在常规设计法中，通常假定基底反力呈线性分布，但事实上受基础刚度影响,16,基础相对刚度的影响,17,2.,地基非均质性对基础的影响,地基不均匀，按常规设计法求得的基础内力,与实际情况相差很大,18,19,3.2.2,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,和,刚性结构,三类。,柔性结构,：以屋架柱基础为承重体系的木结构和排架结构。屋架与柱为铰接，沉降差不会在主体结构中引起多少附加应力。,敏感性结构,：沉降差会在主体结构中引起附加应力，如砖混结构、框架结构,刚性结构,：烟囱、水塔等高耸结构物，整体基础，只会倾斜，不挠曲,20,3.2.3,上部结构刚度对基础受力状况的影响,增大上部结构刚度，将减小基础挠曲和内力。,21,3.3,地基计算模型,考虑地基基础相互作用进行连续基础设计时，需要确定土的应力与应变的关系，表达土的应力与应变关系的模式称为,地基计算模型,，简称为,地基模型,。,最常用的三种线性弹性计算模型：,文克勒地基模型,弹性半空间地基模型,有限压缩层地基模型,22,3.3.1,文克勒地基模型,地基上任一点所受的压力强度,p,与该点的地基沉降量,S,成正比,k,称为基床反力系数（或简称基床系数），其单位为,kN/m,3,（,3-1,）,23,地基表面某点的沉降与其他点的压力无关，故可把地基土体划分成许多竖直的土柱，土柱用弹簧代替。,文克勒地基模型的缺点：把连续的地基分割为侧面无摩擦联系的独立土柱，忽略了地基中应力的扩散。,24,（,1,）地基主要受力层为软土。由于软土的抗剪强度低，因而能够承受的剪力值很小。,（,2,）压缩层厚度不超过基础底面宽度一半的地基。这时，地基中产生附加应力集中现象，剪应力很小。,（,3,）基底下塑性区相应较大时。,（,4,）支承在桩上的连续基础，可以用弹簧体系来代替群桩。,适合文克勒地基模型的情况,P74,，自学,1,分钟,25,3.3.2,弹性半空间地基模型,根据布辛奈斯克解，在弹性半空间表面上作用一个竖向集中力,P,时，半空间表面上离竖向集中荷载作用点距离为,r,处的地基表面沉降,s,为,（,3-2,）,26,对于均布矩形荷载,p,0,作用下矩形面积中心点的沉降，可以通过对上式积分求得：,（,3-3,）,27,任意分布荷载,j,矩形作用的荷载为,p,j,，面积为,f,j,，,ij,为,j,矩形作用单位荷载时对,i,矩形中点的沉降，称为沉降系数。,28,（,3-4,）,29,弹性半空间理论优缺点（,P75,）,自学,1,分钟,弹性半空间地基模型具有能够扩散应力和变形的优点，可以反映临近荷载的影响。但它的扩散能力往往超过地基的实际情况。所以计算所得的沉降量和地表的沉降范围，常较实测结果为大。同时该模型未能考虑到地基的成层性、非均质性以及土体应力应变关系的非线形等重要因素。,30,3.3.3,有限压缩层地基模型,有限压缩层地基模型是把计算沉降的分层总和法应用于地基上梁和板的分析，地基沉降等于 沉降计算深度范围内各计算分层在侧限条件下的压缩量之和。,31,3.3.3,有限压缩层地基模型,n,c,第,i,个棱柱体的分层数,t,ij,第,i,个,棱柱体中第,t,分层由,j,点的单位力引起的竖向附加应力,h,ti,第,i,个棱柱体中第,t,分层的厚度,（,3-6,）,该模型的数学表达形式与上相同。地基柔度矩阵中的沉降系数是用分层总和法求得的。,32,3.3.4,相互作用分析的基本条件和常用方法,两个基本条件：,（,1,）静力平衡条件,（,2,）变形协调条件,基础底面任一 点的挠度应等于该点的地基沉降,（,3-7,）,（,3-8,）,33,解题思路,解微分方程：适用于简单情况下,近似解析解：适用于一般情况下，目前常用,有限单元法,和,有限差分法,来进行地基上梁板的分析。,34,3.4,文克勒地基上梁的计算,3.4.1,无限长梁的解答,1.,微分方程式,在材料力学中，纯弯梁的挠曲微分方程式为：,基础梁的挠曲微分方程,（,3-9,）,（,3-10,）,35,采用文克勒地基模型,p=,ks,根据变形协调条件，地基沉降等于梁的挠度：,s,w,称为梁的,柔度特征值,其倒数,1/,称为,特征长度,（,3-11,文克勒地基上梁的,挠曲微分方程,）,（,3-12,）,引入,36,上式为四阶常系数线性常微分方程，它的通解：,（,3-14,）,37,2.,集中荷载作用下的解答,（,1,）竖向集中力作用下,（,2,）集中力偶作用下,系数查表,3-1,38,若干个集中荷载的无限长梁：叠加,39,3.4.2,有限长梁的计算,A,、,B,边界条件：弯距和剪力为,0,40,l,柔度指数,41,3.4.3,地基上梁的柔度指数,柔度指数,l,，它是表征文克勒地基上梁的相对刚柔程度的一个无量纲值。,短梁基底压力简化为直线分布，长梁可利用无限长梁或有限长梁计算,42,3.4.4,基床系数的确定,k=,p/s,（,l,）按基础的预估沉降量确定,k=p,0,/s,m,p,0,基底平均附加压力,;,s,m,基础的平均沉降量。,对于厚度为,h,的薄压缩层地基,（,3-27,）,（,3-28,）,43,如薄压缩层地基由若干分层组成,（,2,）按荷载试验成果确定,取对应于基底平均反力,p,的刚性载荷板沉降值,s,来计算载荷板下的基床系数,对粘性土地基,b,p,、,b,载荷板和基础的宽度,（,3-30,）,（,3-29,）,44,小结,了解共同作用的概念,熟悉三种地基模型,了解文克勒地基上梁的计算方法,45,作 业,3-2,46,下一讲内容,3.5,3.9,47,