第六章-筏形和箱形基础(有用)465箱形基础.pptx
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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【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
2、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箱形基础的特点:箱形基础的特点:(1)有很大的刚度和整体性)有很大的刚度和整体性,能有效的调整基础的不,能有效的调整基础的不均匀沉降,常用于上部结构荷载大、地基软弱且分布不均均匀沉降,常用于上部结构荷载大、地基软弱且分布不均匀的情况,当匀的情况,当地基特别软弱且复杂地基特别软弱且复杂时,可再用时,可再用箱基下桩基箱基下桩基的方案。的方案。(2)有较好的抗震效果有较好的抗震效果,因为箱形基础将上部结构较,因为箱形基础将上部结构较好地嵌固于基础,基础埋置的较深,因而可降低建筑物的好地嵌固于基础,基础埋置的较深,因而可降低建筑物的重心,从而
3、增加建筑物的整体性。重心,从而增加建筑物的整体性。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箱形基础的特点:箱形基础的特点:(3)有较好的补偿性,有较好的补偿性,箱形基础的埋深一般较大,基箱形基础的埋深一般较大,基础底面处土的自重应力和水压力在很大程度上础底面处土的自重应力和水压力在很大程度上补偿了补偿了由于由于建筑自重和荷载产生的基底压力。建筑自重和荷载产生的基底压力。如果箱形基础有足够的埋深时,使得如果箱形基础有足够的埋深时,使得基底上自重应力基底上自重应力等于基底接触压力等于基底接触压力,从理论上讲,基底附加应力等于零,从理论上讲,基底附加应力等于零,在地基中
4、就不会产生附加应力,因此也就不会产生地基沉在地基中就不会产生附加应力,因此也就不会产生地基沉降,也不会出现承载力问题,按照这种概念进行地基基础降,也不会出现承载力问题,按照这种概念进行地基基础设计的称为设计的称为补偿性设计补偿性设计。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箱形基础设计包括:箱形基础设计包括:(1)确定箱形基础的埋置深度)确定箱形基础的埋置深度(2)进行箱形基础的平面布置及构造设计)进行箱形基础的平面布置及构造设计(3)根据箱形基础的平面尺寸验算地基承载力)根据箱形基础的平面尺寸验算地基承载力(4)箱形基础的沉降和整体倾斜验算)箱形基础的沉降和整体
5、倾斜验算(5)箱形基础内力分析及结构配筋)箱形基础内力分析及结构配筋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箱形基础埋深选择:箱形基础埋深选择:作为高层建筑或重型建筑物的基础,作为高层建筑或重型建筑物的基础,为防止整体倾斜,为防止整体倾斜,满足抗倾覆和抗滑稳定性要求,满足抗倾覆和抗滑稳定性要求,一定程度上依赖于箱形基一定程度上依赖于箱形基础的埋置深度和周围土体的约束作用,同时考虑箱基使用础的埋置深度和周围土体的约束作用,同时考虑箱基使用功能的要求。功能的要求。一般最小埋深在一般最小埋深在3.05.0m,地震区埋深不宜,地震区埋深不宜小于建筑物总高度的小于建筑物总高
6、度的1/15。为确定合理的埋深应进行抗倾。为确定合理的埋深应进行抗倾覆性验算。覆性验算。箱形基础的埋深比一般基础大得多,一方面有利于提箱形基础的埋深比一般基础大得多,一方面有利于提高承载力,另一方面会使基底附加压力值减小高承载力,另一方面会使基底附加压力值减小。(补偿性。(补偿性基础)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地基承载力验算:地基承载力验算:对于天然地基上的箱形基础,对于天然地基上的箱形基础,应验算持力层的地基承应验算持力层的地基承载力载力。非地震区:非地震区:地震区:地震区:相应于地震作用的标准组合时的平均基底压力地基抗震承载力特征值第四节箱
7、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地基变形算:地基变形算:箱形基础埋深较大,随施工的进展,地基受力状态和箱形基础埋深较大,随施工的进展,地基受力状态和变形十分复杂。变形十分复杂。基坑开挖前大多采用井点降低地下水位,以便进行开基坑开挖前大多采用井点降低地下水位,以便进行开挖和施工,因此由于挖和施工,因此由于降水使地基压缩降水使地基压缩。基坑开挖阶段,由于卸去土重引起地基基坑开挖阶段,由于卸去土重引起地基回弹变形回弹变形。基础施工时,由于逐步加荷,使地基产生基础施工时,由于逐步加荷,使地基产生再压缩变形再压缩变形。施工完成后施工完成后停止降水停止降水,地基又,地基又回弹
8、回弹。最后最后上部结构施工和使用阶段上部结构施工和使用阶段,由于继续加载,地基,由于继续加载,地基继续产生继续产生压缩变形压缩变形。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地基变形计算:地基变形计算:为使地基变形计算所取用的参数尽可能与地基实际受为使地基变形计算所取用的参数尽可能与地基实际受力状态相吻合,可以在室内进行模拟实施施工过程的压缩力状态相吻合,可以在室内进行模拟实施施工过程的压缩回弹试验,可以考虑开挖回弹变形对回弹试验,可以考虑开挖回弹变形对 沉降的影响。沉降的影响。变形计算略。变形计算略。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
9、形基础箱形基础基底压力分布:箱形基础基底压力分布:在箱形基础的设计中,在箱形基础的设计中,基底压力的确定基底压力的确定甚为重要的,甚为重要的,其分布规律和大小不仅影响箱基的内力值,还可以能改变其分布规律和大小不仅影响箱基的内力值,还可以能改变内力的正负号。内力的正负号。影响基底反力的因素影响基底反力的因素:土的性质、上部结构和基础的:土的性质、上部结构和基础的刚度、荷载的分布和大小、基础的埋深、基底尺寸和形状刚度、荷载的分布和大小、基础的埋深、基底尺寸和形状以及相邻基础的影响。以及相邻基础的影响。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箱形基础的内力分析:箱形基础
10、的内力分析:箱形基础的内力计算比较复杂,箱形基础的内力计算比较复杂,从整体看从整体看,箱形基础,箱形基础承受上部结构荷载和地基反力,在基础内产生整体弯曲应承受上部结构荷载和地基反力,在基础内产生整体弯曲应力,可力,可将箱基当做一空心厚板将箱基当做一空心厚板,用静力分析法计算任一截,用静力分析法计算任一截面的弯矩和剪力,面的弯矩和剪力,弯矩使顶板、底板轴向受压和受拉,剪弯矩使顶板、底板轴向受压和受拉,剪力由横墙或纵墙承受力由横墙或纵墙承受。另一方面,箱形基础的顶底板会产生局部弯曲应力,另一方面,箱形基础的顶底板会产生局部弯曲应力,可将顶底板周边按四边固端的连续板计算内力。可将顶底板周边按四边固端
11、的连续板计算内力。基础的内力将随上部结构刚度的增加而减少。基础的内力将随上部结构刚度的增加而减少。目前工程上应用的是目前工程上应用的是考虑上部结构刚度的影响,按不考虑上部结构刚度的影响,按不同结构体系采用不同的分析方法。同结构体系采用不同的分析方法。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箱形基础的内力分析:箱形基础的内力分析:上部结构大致可分为上部结构大致可分为框架、剪力墙、框剪和筒体框架、剪力墙、框剪和筒体四种四种结构体系,可根据不同体系选择不同的计算方法,基本按结构体系,可根据不同体系选择不同的计算方法,基本按以下三种考虑:以下三种考虑:(1)当上部结构为)
12、当上部结构为框架体系框架体系时,箱基内力应同时考虑时,箱基内力应同时考虑整体弯曲和局部弯曲整体弯曲和局部弯曲两种作用;两种作用;(2)当上部结构为)当上部结构为现浇剪力墙体系现浇剪力墙体系时,箱基内力仅考时,箱基内力仅考虑局部弯曲计算;虑局部弯曲计算;(3)当上部结构为框架)当上部结构为框架剪力墙体系时,箱基内力一剪力墙体系时,箱基内力一般只按局部弯曲计算。般只按局部弯曲计算。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箱形基础的内力分析:箱形基础的内力分析:上部结构为上部结构为现浇剪力墙体系时现浇剪力墙体系时由于由于上部结构刚度相当大上部结构刚度相当大,以致箱基的整
13、体弯曲小到,以致箱基的整体弯曲小到可以不予考虑,可以不予考虑,箱基顶板内力仅按局部弯曲计算箱基顶板内力仅按局部弯曲计算,即顶板即顶板按实际荷载,底板按均布基底反力作用的周边固定的双向按实际荷载,底板按均布基底反力作用的周边固定的双向连续板分析连续板分析。考虑整体弯曲的可能影响,钢筋配置量除符合计算要考虑整体弯曲的可能影响,钢筋配置量除符合计算要求外,纵横方向支座尚应分别有求外,纵横方向支座尚应分别有0.15%和和0.10%配筋率连通配筋率连通配置,跨中钢筋按实际配筋率全部连通。配置,跨中钢筋按实际配筋率全部连通。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箱形基础的内
14、力分析:箱形基础的内力分析:上部结构为上部结构为框架体系时框架体系时由于上部结构刚度较小,箱基的整体弯矩比较明显,由于上部结构刚度较小,箱基的整体弯矩比较明显,箱基内力应同时考虑箱基内力应同时考虑整体弯曲和局部弯曲作用整体弯曲和局部弯曲作用。在在计算整体弯曲产生的弯矩计算整体弯曲产生的弯矩时,将时,将上部结构的刚度折上部结构的刚度折算成等效抗弯刚度算成等效抗弯刚度,然后将整体弯曲产生的弯矩按基础刚,然后将整体弯曲产生的弯矩按基础刚度占总刚度的比例分配到基础。度占总刚度的比例分配到基础。基底反力基底反力可参照基底反力系数法或其他有效方法确定。可参照基底反力系数法或其他有效方法确定。由由局部弯曲产
15、生的弯矩应乘以局部弯曲产生的弯矩应乘以0.8的折减系数的折减系数,并,并叠加叠加到整体弯矩到整体弯矩中去。中去。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箱形基础的内力分析:箱形基础的内力分析:(1)上部结构等效刚度)上部结构等效刚度第i层上柱线刚度第i层下柱线刚度梁柱的弹性模量第i层梁截面惯性矩第i层梁线刚度在弯曲方向的节间数在弯曲方向与箱形基础相连的连续钢筋混凝土墙的弹性模量和惯性矩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箱形基础的内力分析:箱形基础的内力分析:(2)箱形基础的整体弯曲弯矩)箱形基础的整体弯曲弯矩箱形基础所承担的弯矩
16、可按基础刚度占总刚度的比例箱形基础所承担的弯矩可按基础刚度占总刚度的比例分配:分配:箱形基础承受的整体弯矩箱形基础的弹性模量、惯性矩框架结构的等效抗弯刚度由整体弯曲产生的弯矩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箱形基础的内力分析:箱形基础的内力分析:(3)局部弯曲弯矩)局部弯曲弯矩局部弯曲产生的弯矩应乘以局部弯曲产生的弯矩应乘以0.8的折减系数,的折减系数,并并叠加叠加到到整体弯矩中。整体弯矩中。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顶板底板:顶板底板:箱形基础底板除根据荷载与跨度大小按正截面弯曲强箱形基础底板除根据荷载与跨度大
17、小按正截面弯曲强度决定外,其斜截面抗剪强度应符合要求度决定外,其斜截面抗剪强度应符合要求Vs计算方法示意截面高度影响系数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顶板底板的冲切强度验算按下式验算:顶板底板的冲切强度验算按下式验算:距荷载边ho/2处的周长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内墙与外墙:内墙与外墙:箱形基础的内、外墙,除与剪力墙连接外,其强身截面箱形基础的内、外墙,除与剪力墙连接外,其强身截面应满足:应满足:竖向强身有效面积混凝土强度影响系数相应于荷载效应基本组合时的强身截面承受的剪力对于对于承受水平荷载的内外墙承受水
18、平荷载的内外墙,尚需,尚需进行受弯计算进行受弯计算,此时,此时将强身视为将强身视为顶、底部固端的多跨连续板顶、底部固端的多跨连续板。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洞口计算略。洞口计算略。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
19、配至各道墙上。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2构造要求构造要求(1)箱形基础的平面尺寸)箱形基础的平面尺寸根据地基强度、上部结构布局和荷载分布等条件确定。根据地基强度、上部结构布局和荷载分布等条件确定。均匀地基条件下,基底平面形心尽量与上部结构竖向荷载均匀地基条件下,基底平面形心尽量与上部结构竖向荷载重合,偏心较大时,可使箱基底板四周深处不等长的悬臂重合,偏心较大时,可使箱基底板四周深处不等长的悬臂调整底面形心位置。调整底面形心位置。在荷载效应准永久组合下在荷载效应准永久组合下,偏心距满,偏心距满足:足:基
20、础底面的抵抗矩基础底面积也可控制也可控制偏心距不大于偏心方向基础边长的偏心距不大于偏心方向基础边长的1/60.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2构造要求构造要求(2)箱形基础的高度)箱形基础的高度箱形基础的高度(外包尺寸)箱形基础的高度(外包尺寸)应满足结构强度、刚度和应满足结构强度、刚度和使用要求,一般取建筑物高度的使用要求,一般取建筑物高度的1/81/12,不易小于箱基,不易小于箱基长度的长度的1/18.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
21、设计的相关的规定2构造要求构造要求(3)箱基的顶、底板厚度)箱基的顶、底板厚度箱基的顶、底板厚度应箱基的顶、底板厚度应按跨度、荷载、反力大小按跨度、荷载、反力大小确定,确定,并进行并进行斜截面抗剪和抗冲切验算斜截面抗剪和抗冲切验算。顶板厚度顶板厚度不宜小于不宜小于200mm,底板厚度底板厚度不宜小于不宜小于300mm。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2构造要求构造要求(4)箱基的墙体)箱基的墙体箱基的墙体箱基的墙体是保证箱形基础是保证箱形基础整体刚度和纵、横向抗剪强整体刚度和纵、横向抗剪强度度的重要构件。外墙
22、沿建筑四周布置,内墙一般沿上部结的重要构件。外墙沿建筑四周布置,内墙一般沿上部结构柱网和剪力墙纵横均匀布置。构柱网和剪力墙纵横均匀布置。墙体要有足够的密度墙体要有足够的密度,墙体水平截面总面积不宜小于箱,墙体水平截面总面积不宜小于箱形基础外墙外包尺寸的水平投影面积的形基础外墙外包尺寸的水平投影面积的1/10。对基础平面。对基础平面长宽比大于长宽比大于4的箱形基础纵墙水平截面面积不应小于箱形外的箱形基础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1/18。墙体厚度墙体厚度视情况而定,外墙厚度不宜小于视情况而定,外墙厚度不宜小于250mm,内,内墙厚度不宜小于墙厚
23、度不宜小于200mm。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2构造要求构造要求(5)箱形基础的墙体尽量不开洞或少开洞,并应避免箱形基础的墙体尽量不开洞或少开洞,并应避免偏洞和边洞偏洞和边洞,高度大于,高度大于2m的高洞,宽度大于的高洞,宽度大于1.2m的宽洞,的宽洞,一个柱距内不宜开两个以上,也不宜在内力最大的断面上开一个柱距内不宜开两个以上,也不宜在内力最大的断面上开洞。洞。两相邻洞口最小间距不宜小于两相邻洞口最小间距不宜小于1m,否则洞间墙体应按,否则洞间墙体应按柱子计算,并采取构造措施,开口系数应符合:柱子计
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