第六章-筏形和箱形基础465箱形基础.pptx

第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础【要点要点】本节阐述箱形基础受力特点及结构设计基本要求，着重介绍箱形基础的构造要求及简化计算方法，分析箱形基础基底反力的分布规律。箱形基础具有刚度大、承载力高等优点，同时也存在对使用功能影响大、设计施工复杂、材料用量大、经济性较差等不足，因此，箱形基础比较适宜于用作软弱地基上的面积较小、平面形状简单的重型建筑物的基础，同时一般可用作有特殊要求的人防地下室（图6.4.1）。箱形基础和桩组合，又可以组成桩箱基础，详第七章第九节。第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础图6.4.1 箱形基础第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础一、箱基设计的相关的规定一、箱基设计的相关的规定1计算规定计算规定1）嵌固部位的确定原则见本章第一节表 6.1.6；2）（箱筏规范第 5.2.6 条）当符合构造要求第 4）条及表 6.4.1 第 4、5 项要求时，上部结构传至箱基顶部的总弯矩设计值、总剪力设计值可分别按受力方向的墙身弯曲刚度、剪切刚度分配至各道墙上。2构造要求构造要求1）（混凝土高规第 12.3.1、12.3.2、12.3.3 条，箱筏规范第 5.1.1、5.1.2、5.2.1、5.2.2、5.2.6 条）箱形基础各部位截面要求见表 6.4.1。第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础一、箱基设计的相关的规定一、箱基设计的相关的规定箱形基础各部位截面要求 表6.4.1序号序号情况情况截面要求截面要求1 1平面尺寸平面尺寸应根据地基承载力和上部结构布置以及荷载大小等因应根据地基承载力和上部结构布置以及荷载大小等因素确定。素确定。2 2外墙外墙以沿建筑物周边布置以沿建筑物周边布置3 3内墙内墙沿上部结构的柱网或剪力墙位置纵横均匀布置沿上部结构的柱网或剪力墙位置纵横均匀布置4 4墙体水平截面总面积墙体水平截面总面积不宜小于箱形基础外墙外包尺寸的不宜小于箱形基础外墙外包尺寸的水平投影面积的水平投影面积的1/101/10。计算墙体水平截计算墙体水平截面面积时，不扣面面积时，不扣除洞口面积。除洞口面积。5 5对基础平面长宽比大于对基础平面长宽比大于4 4的箱形基础的箱形基础纵墙水平截面面积不应小于箱形外纵墙水平截面面积不应小于箱形外墙外包尺寸水平投影面积的墙外包尺寸水平投影面积的1/181/186 6箱基的偏心距箱基的偏心距e eq q在荷载效应准永久组合下在荷载效应准永久组合下7 7箱形基础的高度箱形基础的高度不易小于箱基长度的不易小于箱基长度的1/201/20，且不易小于，且不易小于3m3m，此处箱基，此处箱基长度不包括底板悬挑部分。长度不包括底板悬挑部分。8 8非人防时，非人防时，各部分截面各部分截面厚度厚度（mmmm）基础底板基础底板应应 300mm300mm外墙外墙应应 250mm250mm内墙内墙应应 200mm200mm顶板顶板应应 200mm200mm第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础2）（混凝土高规第 12.3.7、12.3.8 条，箱筏规范第 5.2.6、5.2.14 条）箱形基础各部位配筋要求见表 6.4.2。一、箱基设计的相关的规定一、箱基设计的相关的规定箱形基础各部位配筋要求 表 6.4.2序号序号情况情况配筋要求配筋要求1 1顶部、底板及墙体顶部、底板及墙体均采用双层双向配筋均采用双层双向配筋2 2墙体的竖向和水平钢筋直径墙体的竖向和水平钢筋直径均不应小于均不应小于10mm10mm，间距均不应大于，间距均不应大于200mm200mm3 3内、外墙的强顶（无上部剪力墙）处内、外墙的强顶（无上部剪力墙）处宜配置两根直径不小于宜配置两根直径不小于20mm20mm的通常构造钢筋的通常构造钢筋4 4上部结构底层柱上部结构底层柱纵向钢筋伸入箱纵向钢筋伸入箱形基础墙体的长形基础墙体的长度度柱下三面或四面有柱下三面或四面有箱形基础墙的内柱箱形基础墙的内柱除柱四角纵向钢筋直通到基底外，其余钢筋可除柱四角纵向钢筋直通到基底外，其余钢筋可伸入顶板底面以下伸入顶板底面以下4040倍纵向钢筋直径处倍纵向钢筋直径处外柱、与剪力墙相外柱、与剪力墙相连的柱及其他内柱连的柱及其他内柱纵向钢筋应纵向钢筋应 直通到基底直通到基底第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础3）（混凝土高规第 12.3.6 条，箱筏规范第 5.2.7 条）箱形基础的顶、底板可仅考虑局部弯曲计算的条件及构造要求见表 6.4.3。一、箱基设计的相关的规定一、箱基设计的相关的规定箱形基础的顶、底板可仅考虑局部弯曲计算的条件及构造要求 表 6.4.3项目项目内容内容箱形基础的顶、底板仅考箱形基础的顶、底板仅考虑局部弯曲的计算条件虑局部弯曲的计算条件地基压缩层深度范围内的土层在竖向和水平方向皆较均匀地基压缩层深度范围内的土层在竖向和水平方向皆较均匀上部结构为平立面布置较规则的框架、剪力墙、框架上部结构为平立面布置较规则的框架、剪力墙、框架-剪力墙结构剪力墙结构局部弯曲计算条件局部弯曲计算条件底板反力应扣除板的自重及其上面层和填土的自重底板反力应扣除板的自重及其上面层和填土的自重顶板荷载按实际考虑顶板荷载按实际考虑顶板和底板钢顶板和底板钢筋配置要求筋配置要求纵横方向纵横方向支座钢筋支座钢筋应有应有1/31/3至至1/21/2的钢筋连通的钢筋连通且连通钢筋的配筋率分别不小于且连通钢筋的配筋率分别不小于0.15%0.15%（纵向）、（纵向）、0.10%0.10%（横向）（横向）跨中钢筋跨中钢筋按实际需要的配筋全部连通按实际需要的配筋全部连通钢筋接头钢筋接头宜采用机械连接宜采用机械连接采用搭接接头时，搭接长度应按受拉刚接考虑采用搭接接头时，搭接长度应按受拉刚接考虑第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础4）（箱筏规范第 5.1.4 条）当考虑上部结构嵌固在箱形基础的顶板上或地下一层结构顶部时，箱基或地下一层结构顶板除满足正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力要求外，其厚度尚不应小于 200mm。对框筒或筒中筒结构，箱基或地下一层结构顶板与外墙连接处的截面，尚应符合公式（6.4.1、.4.2）要求（图 6.4.2）：一、箱基设计的相关的规定一、箱基设计的相关的规定第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础一、箱基设计的相关的规定一、箱基设计的相关的规定非抗震设计（6.4.1）抗震设计（6.4.2）第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础5）（“箱筏规范”第 5.2.3 条）高层建筑同一结构单元内，箱形基础的埋置深度宜一致，且不得局部采用箱形基础。一、箱基设计的相关的规定一、箱基设计的相关的规定第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础6）（箱筏规范第 5.2.8 条）对不符合表 6.4.3 要求的箱形基础，应同时考虑局部弯曲及整体弯曲的作用。矩形平面箱形基础的地基反力可按表 6.4.46.4.6 确定（复杂平面可按箱筏规范的附录 C 确定）；底板局部弯曲产生的弯矩应乘以 0.8 折减系数；计算整体弯曲时应考虑上部结构与箱形基础的共同作用；对框架结构，箱形基础的自重应按均布荷载处理。箱形基础承受的整体弯矩可按公式（6.4.3、6.4.4）计算（图 6.4.3）：一、箱基设计的相关的规定一、箱基设计的相关的规定（6.4.3）（6.4.4）第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础公式（6.4.4）用于等柱距的框架结构。对柱距相差不超过 20%的框架结构也可适用，此时，l 取柱距的平均值。在箱形基础顶、底板配筋时，应综合考虑承受整体弯曲的钢筋与局部弯曲的钢筋的配置部位，以充分发挥各截面钢筋的作用。一、箱基设计的相关的规定一、箱基设计的相关的规定第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础一、箱基设计的相关的规定一、箱基设计的相关的规定第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础7）（箱筏规范第 5.2.9 条）箱形基础的内、外墙，除与剪力墙连接者外，由柱根传给各片墙的竖向剪力设计值，可按相交于该柱下各片墙的刚度进行分配。墙身的受剪截面应符合下式要求：一、箱基设计的相关的规定一、箱基设计的相关的规定（6.4.5）第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础8）（箱筏规范第 5.2.10 条，混凝土高规第 12.3.5 条）门洞宜设在柱间居中部位，洞边至上层柱中心的水平距离不宜小于 1.2m，洞口上过梁的高度不宜小于层高的 1/5，洞口面积不宜大于柱距与箱形基础全高乘积的 1/6（图 6.4.4）。墙体洞口周围应设置加强钢筋，洞口四周附加钢筋面积不应小于洞口内被切断钢筋面积的一半，且不少于两根直径为 16mm 的钢筋，此钢筋应从洞口边缘处延长 40 倍钢筋直径。一、箱基设计的相关的规定一、箱基设计的相关的规定第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础9）（箱筏规范第 5.2.11 条，混凝土高规第 12.3.5 条）单层箱基洞口上、下过梁的受剪截面应分别符合公式（5.1.65.1.12）的要求。10）（箱筏规范第 5.2.13 条）底层柱与箱形基础交接处，柱边和墙边或柱角和八字角之间的净距不宜小于 50mm，并应验算底层柱下墙体的局部受压承载力；当不能满足时，应增加墙体的承压面积或采取其他有效措施。11）（箱筏规范第 5.2.15 条）当箱基的外墙设有窗井时，窗井的分隔墙应与内墙连成整体。窗井分隔墙可视作由箱形基础内墙伸出的挑梁。窗井底板应按支承在箱基外墙、窗井外墙和分隔墙上的单向板或双向板计算。12）（箱筏规范第 5.2.16 条）与高层建筑相连的门厅等低矮单元基础，可采用从箱形基础挑出的基础梁方案（图 6.4.5）。挑出长度不宜大于 0.15 倍箱基宽度，并应考虑挑梁对箱基产生的偏心荷载的影响。挑出部分下面应填充一定厚度的松散材料，或采取其它能保证挑梁自由下沉的措施。一、箱基设计的相关的规定一、箱基设计的相关的规定第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础一、箱基设计的相关的规定一、箱基设计的相关的规定第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础二、理解与分析二、理解与分析1箱形基础底板的斜截面受剪承载力及受冲切承载力计算要求同筏基。2相关理解见图 6.4.66.4.12。第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础1箱形基础底板的斜截面受剪承载力及受冲切承载力计算要求同筏基。2相关理解见图 6.4.66.4.12。图 6.4.8 箱形基础的最小截面尺寸要求二、理解与分析二、理解与分析第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础1箱形基础底板的斜截面受剪承载力及受冲切承载力计算要求同筏基。2相关理解见图 6.4.66.4.12。图 6.4.9 箱形基础悬挑部位的常见做法图 6.4.10 考虑局部弯曲计算时箱形基础顶底板的最小配筋要求二、理解与分析二、理解与分析第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础1箱形基础底板的斜截面受剪承载力及受冲切承载力计算要求同筏基。2相关理解见图 6.4.66.4.12。二、理解与分析二、理解与分析第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础3关于箱形基础的地基反力系数问题1）适用条件（1）上部结构与荷载比较均匀的框架结构；（2）地基土比较均匀；（3）底板悬挑部分不宜超过 0.8m；（4）不考虑相邻建筑物的影响；（5）满足箱筏规范构造规定的单栋建筑物的箱形基础；（6）基底为均布荷载、基础刚度完全一致、未考虑 L 及 B 以外的其他因素。2）矩形基础下粘性土地基的反力系数见表 6.4.4二、理解与分析二、理解与分析第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础二、理解与分析二、理解与分析由表 6.4.4 可以看出，粘性土地基，其地基反力分布为“锅形”，即中间小、四角最大。L/B增加（即基础由方形变成长条形）时，中部反力变大，角部反力变小，反力抛物线趋于平缓。反力分布图形见 6.4.13a。第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础由表 6.4.5 可以看出，砂土地基，其地基反力分布也为“锅形“，即中间小、四角最大。但反力变化的幅度较粘性土地基明显增加，L/B增加（即基础由方形变成长条形）时，中部反力变大，角部反力变小，反力抛物线趋于平缓。反力分布图形见 6.4.13b。二、理解与分析二、理解与分析第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础4）矩形基础下软土地基的反力系数见表 6.4.6由表 6.4.6 可以看出，软土地基，其地基反力分布不同于粘性土及砂土，而呈明显的复杂分布规律，中间较大、四角较小，最大反力不出现在中部也不出现在边角部，而出现在基础纵向对称轴的边缘内部部位。反力变化的幅度较粘性土及砂土地基明显减小，受 L/B 的影响不大，反力分布图形见 6.4.14。二、理解与分析二、理解与分析图6.4.14 箱基下软土地基的反力分布规律第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础三、结构设计的相关问题三、结构设计的相关问题2公式（6.4.3、6.4.4）为箱基估算公式，由于计算机及计算程序的普及和应用，实际手算的机会很少。但手算基本概念清晰，有条件时，可适当加强手算，以巩固结构设计概念、校核电算结果。3受使用功能的限制，箱形基础的使用正逐步减少。第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础2关于箱基电算程序目前采用的箱形基础计算程序均遵照或参照箱基规范进行编制的，如箱形基础计算机辅助设计软件等。现介绍这类软件的计算模型及主要假定，供择用时参考。四、设计建议四、设计建议1）程序的计算模型及主要假定（1）箱形基础采用刚性假定；（2）地基可选用分层总和法模型和文克勒模型；（3）考虑上部结构与箱基共同作用的影响，竖向荷载作用下算得的整体弯矩乘以下列折减系数：大于 8 层的框架结构 09；大于 8 层的框-剪结构 0.8；现浇剪力墙结构不考虑整体弯曲；（4）计算箱基底板的局部弯曲时，当上部为框架结构及框-剪结构时，局部弯曲的弯矩折减系数取 0.8。第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础2）程序的主要计算功能（1）箱基结构可选用假定为刚性底板的模型，以及由梁单元组成的弹性地基交叉梁模型，该梁为由箱基顶板、底板及隔墙组成的工字形截面梁；（2）地基模型可选用分层总和法模型，以及带摩擦桩的复合地基模型。对桩取用独立的弹簧刚度，即在桩身段内不考虑地基压力的扩散，在桩端下采用分层总和法模型考虑地基压力的扩散。因此，复合地基模型的柔度矩阵是两部分之和；（3）程序还提供可选用箱筏规范附录 C 的基底反力系数计算基底反力的方法；（4）箱基整体弯矩考虑上部结构的刚度影响时，按箱基规范的规定，对上部结构为框架结构的箱形基础的整体弯矩，可根据箱基刚度EF IF 与框架结构的总刚度EB IB的比例关系，按式（6.4.3）进行折减。四、设计建议四、设计建议第四节箱形基础第四节箱形基础第六章第六章 筏形和箱形基础筏形和箱形基础2）程序的主要计算功能3关于箱筏规范附录 C1）附录 C 适用于符合下列条件且满足箱基规范构造要求的单栋建筑物的箱形基础：（1）上部结构与荷载比较均匀对称的框架结构；（2）地基土比较均匀；（3）箱基底板悬挑部分不超过 0.8m；（4）不考虑相邻建筑物的影响。2）当纵横方向荷载很不均匀时，应分别将不匀称荷载对纵横方向对称轴所产生的力矩值所引起的地基不均匀反力和由附表计算的反力进行叠加。力矩引起的地基不均匀反力按直线变化计算。四、设计建议四、设计建议