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柱下条形基础设计.ppt

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7.8.1 地基、基础与上部结构相互作用的概念,1 基本概念,上部结构,,基础,,地基,较简单的基础型式,较复杂的基础型式,7.8柱下钢筋混凝土条形基础设计,建筑结构常规设计方法结构体系的力学模型 上部结构设计:用固定支座代替基础,假设支座没有任何变形,求的结构的内力和支座反力。 基础设计:把支座反力作用于基础,用材料力学的方法求得地基反力,再进行基础得内力和变形验算。 地基验算:把基础反力作用于地基,验算地基的承载力和沉降。,常规设计得结果:上部底层和边跨的实际内力大于计算值,而基础的实际内力要比计算值小很多。,2 相对刚度影响,,,(上部结构+基础)与地基之间的刚度比,,结构绝对柔性:,结构绝对刚性:,结构相对刚性:,,,相对刚度为0,产生整体弯曲, 排架结构,相对刚度为无穷大,产生局部弯曲, 剪力墙、筒体结构,相对刚度为有限值,既产生整体弯曲,又产生局部弯曲 砌体结构、钢筋混凝土框架结构 (敏感性结构 ),3 工程处理中的规定,①按照具体条件不考虑或计算整体弯距时,必须采取措施同时满足整体弯曲的受力要求。 ②从结构布置上,限制梁板基础(或称连续基础)在边柱或边墙以外的挑出尺寸,以减轻整体弯曲效应。 ③在确定地基反力图形时,除箱形基础按实测以外,柱下条形基础和筏形基础纵向两端起向内一定范围,如1-2开间,将平均反力加大10%~20%设计。 ④基础梁板的受力钢筋至少应部分通长配置(具体数量见有关规范),在合理的条件下,通长钢筋以多为好,尤其是顶面抵抗跨中弯曲的受拉钢筋,对筏板基础,这种钢筋应全部通长配置为宜。,7.8.2 柱下刚进混凝土条形基础的设计,地基模型:用以描述地基σ~ε的数学模型。,下面介绍的地基模型应注意其适用条件。,7.8.2.1 地基模型,k—地基基床系数,表示产生单位变形所需的压力强度(kN/m3); p—地基上任—点所受的压力强度(kPa); s— p作用位置上的地基变形(m)。 注:基床系数k可根据不同地基分别采用现场荷载试验、室内三轴试验或室内固结试验成果获得。见下表。,1 文克尔地基模型 基本假定:地基上任一点所受的压力强度与该点的地基沉陷s成正比,关系式如下:P=ks,适用条件:抗剪强度很低的半液态土(如淤泥、软粘土等)地基或塑性区相对较大土层上的柔性基础;厚度度不超过梁或板的短边宽度之半的薄压缩层地基(如薄的破碎岩层)上的柔性基础.,地基基床系数表,这个假定是文克勒于1867年提出的.故称文克勒地基模型。该模型计算简便,只要k值选择得当,可获得较为满意的结果。地基土越软弱,土的抗剪强度越低,该模型就越接近实际情况。 缺点:文克勒地基模型忽略了地基中的剪应力,按这一模型,地基变形只发生在基底范围内,而基底范围外没有地基变形,这与实际情况是不符的,使用不当会造成不良后果。,,2半无限弹性体法 基本假定:假定地基土半无限弹性体,柱下条形基础看作时放在半无限弹性体上的梁,当荷载作用与半无限弹性体上时,某点的沉降不但和该点上的压力有关,和该点附近作用的荷载也有关。 特点:考虑了应力扩散,但扩散范围超出实际,未考虑地基的非均匀性。 适用条件:压缩层深度较大的一般土层的柔性基础。要求土的弹性模量和泊松比角准确。,7.8.2.2 柱下条形基础设计,1 构造要求,两端宜伸出边柱0.25L1,宜为柱距的1/4-1/8,2 内力计算方法,方法种类:倒梁法、剪力平衡法 (1)倒梁法 1)基本假定:a、刚度较大,基础的弯曲挠度不致改变地基反力;b、地基反力分布呈直线,其重心与作用于板上的荷载合力作用线重合。,简化的内力计算方法(按线形分布的基底净反力),2)适用条件:地基较均匀,上部结构刚度较好,荷载分布较均匀,且条形基础梁的高度大于1/6柱距(设计时尽可能按此设计),地基反力按直线分布,条形基础梁的内力可按连续梁计算,此时边跨跨中弯距及第一支座的弯距值乘以1.2系数。,补充:倒梁法计算假定,1.将地基净反力作为基础梁的荷载,柱子看成铰支座,基础梁看成倒置的连续梁; 2.作用在基础梁上的荷载为直线分布; 3.竖向荷载合力作用点必须与基础梁形心相重合,若不能满足,两者偏心距以不超过基础梁长的3%为宜; 4.结构和荷载对称时,或合力作用点与基础形心相重合时,地基反力为均匀分布;,3)计算步骤:,①绘出条形基础的计算草图,包括荷载、尺寸等;,②求合力作用点的位置 (目的是尽可能的将偏心地基净反力化成均匀的地基反力,然后确定基础梁的长度)。,设合力作用点离边柱的距离为Xc ,用合力矩定理,以A点为参考点,则有:,③确定基础梁的底面尺寸L,B,当Xc确定后,按合力作用点与底面心形相重合的原则,可定出基础的长度L。,确定后,宽度B按地基承载力fa确定,中心受荷 :,偏心受荷 :,作用在基础梁上墙梁自重及墙体重量之和,,④基础底板净
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