基础工程常见浅基础设计.pptx

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1、无筋扩展基础无筋扩展基础（刚性基础）基础的相对高度都比较大，几乎不发生挠曲变形基础形式有墙下条形基础和柱下独立基础。第1页/共136页无筋扩展基础台阶宽高比的允许值基础材料基础材料质量要求质量要求台阶宽高比的允许值台阶宽高比的允许值p pk k10010010 0 10 0 p pk k 2 0 02 0 0200200p pk k300300混凝土基础混凝土基础C15C15混凝土混凝土1:1.001:1.001:1.001:1.001:1.251:1.25毛毛 石石 混混 凝凝 土土 基基 础础C15C15混凝土混凝土1:1.001:1.001:1.251:1.251:1.501:1.50砖

2、基础砖基础砖砖 不不 低低 于于 M U10M U10、砂、砂 浆浆 不不 低低 于于M5M51:1.501:1.501:1.501:1.501:1.501:1.50毛石基础毛石基础砂浆不低于砂浆不低于M5M51:1.251:1.251:1.501:1.50灰土基础灰土基础体积比为体积比为3:73:7或或2:82:8的灰的灰土，其最小干密度：土，其最小干密度：粉土粉土1.55t/m1.55t/m3 3粉质粘土粉质粘土1.50t/m1.50t/m3 3粘土粘土1.45t/m1.45t/m3 31:1.251:1.251:1.501:1.50三合土基础三合土基础体体 积积 比比 为为1:2:41:

3、3:6 1:2:41:3:6(石灰石灰:砂砂:骨料骨料)，每，每 层层 约约 虚铺虚铺 2 2 02 2 0，夯夯 至至 15 0 m m15 0 m m1:1.501:1.501:2.001:2.00第2页/共136页基础设计时，基础高度应满足一定的条件：通常考虑到施工方便与经济，刚性基础通常做成台阶形。各级台阶的内缘与刚性角的斜线相交是安全的。若台阶拐点位于斜线之外就不安全，刚性基础就会发生破坏。第3页/共136页根据不同的材料无筋扩展基础有如下构造要根据不同的材料无筋扩展基础有如下构造要求：求：1.1.砖基础砖基础 砌基础所用砖强度等级不低于砌基础所用砖强度等级不低于U10U10，砂浆不

4、低，砂浆不低于于M5M5。在砌筑基础前，一般应先做。在砌筑基础前，一般应先做100mm100mm厚的厚的C10C10的素混凝土垫层。的素混凝土垫层。砖基础的各部分的尺寸应符合砖的模数。砌筑方砖基础的各部分的尺寸应符合砖的模数。砌筑方式有两皮一收和二一间隔收两种。式有两皮一收和二一间隔收两种。第4页/共136页两皮一收二一间隔收第5页/共136页2.2.石料基础石料基础 料石料石(经过加工，形状规定的石块经过加工，形状规定的石块)，毛石和大，毛石和大漂石有相当高的强度和抗冻性，是基础的良好材料。石块的厚漂石有相当高的强度和抗冻性，是基础的良好材料。石块的厚度不宜小度不宜小15cm15cm。石料基

5、础一般不宜用于地下水位以下。石料基础一般不宜用于地下水位以下。毛石基础的每阶伸出宽度不宜大于200mm，每阶高度通常取400600mm，并由两层毛石错缝砌成。毛石混凝土基础每阶高度不应小于300mm。毛石基础毛石基础第6页/共136页3.3.灰土基础灰土基础 灰土是用石灰和土料配制而成的，在我国已有灰土是用石灰和土料配制而成的，在我国已有一千多年的使用历史。石灰以块状为宜，经熟化一千多年的使用历史。石灰以块状为宜，经熟化1212天后用天后用510mm510mm筛子过筛立即使用。筛子过筛立即使用。灰土基础一般与砖、砌石等材料配合使用，做在基础的下部，灰土基础一般与砖、砌石等材料配合使用，做在基础

6、的下部，通常用通常用300450mm300450mm，台阶宽高比为，台阶宽高比为1 1：1.51.5，由于基槽边角处灰，由于基槽边角处灰土不易夯实，所以用灰土基础时，实际的施工宽度应该比计算土不易夯实，所以用灰土基础时，实际的施工宽度应该比计算宽度每边各放出宽度每边各放出50mm50mm以上。以上。第7页/共136页【例3-1】柱下无筋扩展基础设计 某厂房柱断面600mm400mm。基础受竖向荷载标准值FK=780kN，力矩标准值120kNm，水平荷载标准值H=40kN，作用点位置在0.000处。地基土层剖面如图所示。基础埋置深度1.8 m，试设计柱下无筋扩展基础。0.00人工填土 =17.0

7、kN/m3 1.80m粉质粘土 ds=2.72,=19.1kN/m3 w=24%wL=30%wp=22%fak=210kPa 第8页/共136页第9页/共136页二、钢筋混凝土扩展基础二、钢筋混凝土扩展基础钢筋混凝土钢筋混凝土材料建造的扩展基础，其截面的抗拉、抗剪强度较高，基础的形状布材料建造的扩展基础，其截面的抗拉、抗剪强度较高，基础的形状布置也比较灵活，这种基础不受刚性角的限制，基础高度可以较小，用钢筋承受弯置也比较灵活，这种基础不受刚性角的限制，基础高度可以较小，用钢筋承受弯曲所产生的拉应力，但需要满足抗弯、抗剪和抗冲切破坏的要求。曲所产生的拉应力，但需要满足抗弯、抗剪和抗冲切破坏的要求

8、。截面设计验算的内容主要包括基础底面尺寸、截面高度和截面配筋等。截面设计验算的内容主要包括基础底面尺寸、截面高度和截面配筋等。钢筋混凝土扩展基础钢筋混凝土扩展基础包括包括：钢筋混凝土柱下独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础。：钢筋混凝土柱下独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础。第10页/共136页二、扩展基础的构造要求二、扩展基础的构造要求1 1、一般规定、一般规定A A、一般构造要求：、一般构造要求：基础边缘高度、基底垫层、钢筋、混凝土等要求；基础边缘高度、基底垫层、钢筋、混凝土等要求；B B、现浇基础的构造要求、现浇基础的构造要求C C、墙下条形基础的构造要求、墙下条形基础的构造要求D D、柱下钢

9、筋混凝土独立基础的构造要求、柱下钢筋混凝土独立基础的构造要求E E、预制钢筋混凝土柱杯口基础的构造要求、预制钢筋混凝土柱杯口基础的构造要求第11页/共136页2.2.钢筋混凝土现浇柱基础与柱的连接钢筋混凝土现浇柱基础与柱的连接（1 1）钢筋混凝土柱和剪力墙纵向受力钢筋在基础内的）钢筋混凝土柱和剪力墙纵向受力钢筋在基础内的锚固长度锚固长度l la a应根据钢筋在基础内的最小保护层厚度按现应根据钢筋在基础内的最小保护层厚度按现行行混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范有关规定确定。有关规定确定。（2 2）现浇柱的基础，其插筋的数量、直径以及钢筋种）现浇柱的基础，其插筋的数量、直径以及钢筋种类应与柱内

10、纵向受力钢筋相同。插筋的锚固长度应满足类应与柱内纵向受力钢筋相同。插筋的锚固长度应满足第（第（1 1）条的要求，插筋与柱的纵向受力钢筋的连接方）条的要求，插筋与柱的纵向受力钢筋的连接方法，应符合现行法，应符合现行混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范的规定。插筋的规定。插筋的下端宜作成直钩放在基础底板钢筋网上。的下端宜作成直钩放在基础底板钢筋网上。现浇柱的基础中插筋构造示意第12页/共136页3.3.预制钢筋混凝土柱杯口基础的构造要求预制钢筋混凝土柱杯口基础的构造要求（1 1）柱柱的的插插入入深深度度，可可查查表表选选用用，并并应应满满足足钢钢筋筋锚锚固长度的要求及吊装时柱的稳定性。固长度的要求

11、及吊装时柱的稳定性。（2 2）基础的杯底厚度和杯壁厚度，可查表选用。）基础的杯底厚度和杯壁厚度，可查表选用。（3 3）柱柱为为轴轴心心受受压压或或小小偏偏心心受受压压且且t/ht/h2 20.650.65时时，或或大大偏偏心心受受压压且且t/ht/h2 20.750.75时时，杯杯壁壁可可不不配配筋筋；当当柱柱为为轴轴心心受受压压或或小小偏偏心心受受压压且且0.50.5t/ht/h2 20.650.65时时，杯杯壁壁可可查查表表进进行行构构造造配配筋筋；其其他他情情况况下下，应应按按计计算算配筋。配筋。预制钢筋混凝土柱独立基础示意预制钢筋混凝土柱独立基础示意第13页/共136页柱的插入深度(m

12、m)矩形或工字形柱矩形或工字形柱双肢柱双肢柱h h500500500500h h 80010001000h 1.2 hh h 0.90.9 h h且且8008000.80.8 h h且且10001000(1/32/3)h a(1.51.8)h b第14页/共136页基础的杯底厚度a1和杯壁厚度t柱截面长边尺寸柱截面长边尺寸h h (mm)(mm)杯底厚度杯底厚度a a1 1(mm)(mm)杯壁厚度杯壁厚度t(mm)t(mm)h h500500500500h h 800 800800800h h 1000 100010001000h h 1500 150015001500h h 2000 200

13、0150150200200200200250250300300150200150200200200300300350350400400第15页/共136页杯壁构造配筋柱截面长边尺寸柱截面长边尺寸(mm)(mm)h h 1000 100010001000h h 1500b（b b0 0+2h+2h0 0）冲切角锥体的底面积落在基底面积范围以内 式中:l-:l-矩形基础的长边（m m）a ac c-矩形基础冲切破坏锥体斜截面长边的上边长度（柱截面的长边m m）b-b-矩形基础的宽度（m m）b bc-c-矩形基础冲切破坏锥体斜截面短边的上边长度（柱截面的短边m m）h h0 0-基础底板的有效高度

14、（m m）。当bb（b b0 0+2h+2h0 0）时，冲切角锥体的底面积部分落在基底面积外，第34页/共136页L12345678910AL=S123456=S127856 S237-S4582S237A0=S3,9,10,4=1/2(bc+bc+2h0)h0=(bc+h0)h0第35页/共136页12345678910AL=S1234A0=S256783=S2,10,567893 S25,10-S389=1/2(bc+bc+2h0)h0 2*1/2(bc+2h0)/2-b/2=(bc+h0)h0 (bc b)/2+h0第36页/共136页基础底板配筋基础底板配筋由于单独基础底板在地基净反力

15、作用下，在两个方向均发生弯曲，所以两个方向都要配受力钢筋，钢筋面积按两个方向的最大弯距分别计算。计算截面位置：柱边，变截面处第37页/共136页各种情况的最大弯距计算公式：柱边-、-截面1234第38页/共136页阶梯形基础在变阶处也是抗弯的危险截面，可以分别计算上阶底边的弯矩和钢筋面积第39页/共136页（2）偏心荷载作用偏心受压基础底板厚度和配筋计算与中心受压情况基本相同计算基础底板厚度时，只需将公式中的p pn n换成偏心受压时基础边缘处最大净反力pn,max代替即可。第40页/共136页偏心受压基础底板配筋计算时，只需将弯距公式（柱与基础交接处、基础变阶处的弯距，即M、M、M、M）其中

16、pn改成：或基础变阶处柱与基础交接处受力筋面积计算公式应为：第41页/共136页【例3-3】柱下独立基础设计若将【例3.1】中的基础改为扩展基础，并取基础高为600，基础底面尺寸为2.7m1.8m,传至基础顶面竖向荷载基本组合值F=820kN，力矩基本组合值M=150kNm，其余条件不变，试设计该扩展基础。第42页/共136页第43页/共136页一、概述一、概述1)1)基础是刚性的；基础是刚性的；2 2）基础的基底压力采用反力直线分布，当基础受中心荷载作用）基础的基底压力采用反力直线分布，当基础受中心荷载作用时反力呈直线均匀分布；时反力呈直线均匀分布；3 3）地基主要受力层范围内土质均匀；）地

17、基主要受力层范围内土质均匀；4 4）计算中不考虑上部结构的刚度作用。）计算中不考虑上部结构的刚度作用。7.7.联合基础设计联合基础设计墙下联合基础墙下联合基础柱下联合基础柱下联合基础类型类型设计假定：设计假定：第44页/共136页第45页/共136页第46页/共136页设计步骤：设计步骤：1 1）确定矩形联合基础底面形心，应尽可能与上部结）确定矩形联合基础底面形心，应尽可能与上部结构的荷载的合力作用线重合或接近。构的荷载的合力作用线重合或接近。2 2）按地基土承载力确定基础底面尺寸。）按地基土承载力确定基础底面尺寸。3 3）将基础看成支承在柱上的反梁，承受按直线分布）将基础看成支承在柱上的反梁

18、，承受按直线分布假定计算的地基净反力，画出弯矩和剪力图。假定计算的地基净反力，画出弯矩和剪力图。二、矩形联合基础二、矩形联合基础第47页/共136页4 4）根据抗剪切和抗冲切验算基础高度）根据抗剪切和抗冲切验算基础高度H H0 0.验算公式如下：验算公式如下：抗剪切抗剪切 抗冲切抗冲切 式中：式中：f ft t-混凝土轴心抗拉强度设计值混凝土轴心抗拉强度设计值KPaKPa；b-b-联合基础的宽度联合基础的宽度m m；h h0 0-联合基础的有效高度联合基础的有效高度m m；u um m-距柱边距柱边h h0 0/2/2处冲切临界截面的周长。处冲切临界截面的周长。第48页/共136页 V1-V1

19、-剪切荷载设计值剪切荷载设计值KNKN，验算剪切位置的剪力；，验算剪切位置的剪力；V2-V2-冲切荷载设计值冲切荷载设计值KNKN，（每一个柱验算）。，（每一个柱验算）。式中：式中：F-F-基础顶面的柱荷载，基础顶面的柱荷载，KNKN；p pn n-基底净反力，基底净反力，KPaKPa；a,h-a,h-柱截面的宽度和高度，柱截面的宽度和高度，m m。第49页/共136页6 6）横向配筋计算。）横向配筋计算。5 5）按控制截面计算正、负弯矩，进行纵向配筋。）按控制截面计算正、负弯矩，进行纵向配筋。因为柱子附近很大，保守地把柱荷载分布在柱附近一因为柱子附近很大，保守地把柱荷载分布在柱附近一个范围个

20、范围（如柱边以外各取0.75h0）,然后按悬臂梁计算弯矩并配然后按悬臂梁计算弯矩并配筋。筋。在此范围以外的部分可按规定的最小配筋率（可取在此范围以外的部分可按规定的最小配筋率（可取0.2%0.2%）配筋。）配筋。第50页/共136页减小不均匀沉降危害的措施减小不均匀沉降危害的措施一、不均匀沉降的危害一、不均匀沉降的危害一、不均匀沉降的危害一、不均匀沉降的危害1 1、墙体裂缝；、墙体裂缝；2 2、梁板拉裂；、梁板拉裂；3 3、构配件损坏；、构配件损坏；二、防止的方法二、防止的方法二、防止的方法二、防止的方法1 1、采用筏基或箱基；、采用筏基或箱基；2 2、采用深基础；、采用深基础；3 3、地基处

21、理；、地基处理；4 4、在建筑、结构和施工方面采取措施。、在建筑、结构和施工方面采取措施。前三种方法造价较高，同时需要具备一定的施工条件。如能在建前三种方法造价较高，同时需要具备一定的施工条件。如能在建筑、结构和施工方面采取一些措施，可减少对地基的处理，收筑、结构和施工方面采取一些措施，可减少对地基的处理，收到经济、技术效果。到经济、技术效果。第51页/共136页三、建筑措施三、建筑措施三、建筑措施三、建筑措施（一）建筑物的体型应力求简单；（一）建筑物的体型应力求简单；（二）控制长高比及合理布置墙体；（二）控制长高比及合理布置墙体；（三）设置沉降缝；（三）设置沉降缝；（四）控制相邻建筑物之间的

22、距离；（四）控制相邻建筑物之间的距离；（五）调整某些设计标高。（五）调整某些设计标高。第52页/共136页沉降缝构造示意图（a）、（b）适用于砌体结构房屋（c）适用于框架结构房屋第53页/共136页影响建筑的预估平均沉降量s(mm)受影响建筑的长高比2.0L/Hf3.03.0L/Hf5.070150 160250260400400233669912366991212相邻建筑物基础间的净距(m)第54页/共136页四、结构措施四、结构措施（一）减轻建筑物的自重；（二）增强建筑物的整体刚度和强度。（三）减小或调整基底附加压力；（四）采用非敏感性结构（上部结构采用静定结构）五、施工措施五、施工措施

23、在开挖基坑时，避免扰动基底土的结构；在施工顺序上，应先重后轻、先高后低应先重后轻、先高后低；施工时需特别注意，减少基础开挖时，由于井点降水、施工堆载等可能对相邻建筑物造成的附加沉降。第55页/共136页地基、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一、基本概念一、基本概念一、基本概念一、基本概念 常规设计法是把常规设计法是把上部结构、基础与地基三上部结构、基础与地基三者作为彼此离散的独立结者作为彼此离散的独立结构单元进行力学分析。构单元进行力学分析。不难看出常规设计法有不不难看出常规设计法有不合理之处，因为地基、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

24、力平衡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。但却完全忽略了三者之间受荷前后的变形连续性。第56页/共136页 其实，地基、基础和上部结构三者是相互联其实，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（包括基础沉降）发生变化。显然，当地基软弱、

25、结构物对不均匀沉降敏感时，上述常规分析结果与实际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。情况的差别就愈大。由此可见，合理的分析方法，由此可见，合理的分析方法，原则上应该以原则上应该以原则上应该以原则上应该以地基、基础、上部结构之间必须同时满足静力平衡和地基、基础、上部结构之间必须同时满足静力平衡和地基、基础、上部结构之间必须同时满足静力平衡和地基、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。变形协调两个条件为前提。变形协调两个条件为前提。变形协调两个条件为前提。只有这样，才能揭示它们只有这样，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

26、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。而达到安全、经济的设计目的。第57页/共136页6-8（二）地基非均质性的影响（二）地基非均质性的影响（二）地基非均质性的影响（二）地基非均质性的影响二、二、地基和基础的相互作用地基和基础的相互作用地基和基础的相互作用地基和基础的相互作用1.1.地基压缩性不均匀的影响地基压缩性不均匀的影响 第58页/共136页2.2.不均匀地基上荷载分布不同的影响不均匀地基上荷载分布不同的影响图6-9 第59页/共136页3.3.3.3.基础刚度对基底压力的影响基础刚度对基底压力的影响基础刚度对基底压力的影响基础刚度对基底压力的影响1.

27、1.柔性基础柔性基础 柔性基础的抗弯刚度很柔性基础的抗弯刚度很小。它好比放在地上的柔软薄膜，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。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，象底时不可能向旁边扩散分布，象直接作用在地基上一样。基底反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，均布荷载下柔性基布完全一致，均布荷载下柔性基础的基底沉降是础的基底沉降是中部大中部大、边沿小边沿小。(a)(b)第60页/共136页6-32.2.刚性基础刚性基础 刚性基础具有非常刚

28、性基础具有非常刚性基础具有非常刚性基础具有非常大的抗弯刚度，受荷后大的抗弯刚度，受荷后大的抗弯刚度，受荷后大的抗弯刚度，受荷后基础不挠曲，因此，原基础不挠曲，因此，原基础不挠曲，因此，原基础不挠曲，因此，原来是平面的基底，沉降来是平面的基底，沉降来是平面的基底，沉降来是平面的基底，沉降后仍然保持后仍然保持后仍然保持后仍然保持平面平面平面平面。此处。此处。此处。此处把刚性基础能跨越基底把刚性基础能跨越基底把刚性基础能跨越基底把刚性基础能跨越基底中部，将所承担的荷载中部，将所承担的荷载中部，将所承担的荷载中部，将所承担的荷载相对集中地传至基底边相对集中地传至基底边相对集中地传至基底边相对集中地传至

29、基底边缘的现象叫做基础的缘的现象叫做基础的缘的现象叫做基础的缘的现象叫做基础的“架越作用架越作用架越作用架越作用”。第61页/共136页3.基础相对刚度的影响基础相对刚度的影响结结论论：基基础础相相对对刚刚度度越越大大，架架越越作作用用越越明明显显，基基底底压压力力分分布布与与上上部部荷荷载载分分布布越越不不一一致致。第62页/共136页三、上部结构刚度的影响三、上部结构刚度的影响三、上部结构刚度的影响三、上部结构刚度的影响 上部结构刚度：上部结构刚度：上部结构刚度：上部结构刚度：整个上部结构对基础不均匀沉降或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。挠曲的抵抗能力，或称整体

30、刚度。（一）柔性结构（一）柔性结构（一）柔性结构（一）柔性结构 如排架结构等，由于屋架铰如排架结构等，由于屋架铰接于柱顶，整个承重体系对基础接于柱顶，整个承重体系对基础的不均匀沉降有很大的顺从性，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、地基变形之间并不存在彼此制约、相互作用的关系。这类结构最适相互作用的关系。这类结构最适合按常规方法设计。合按常规方法设计。第63页/共136页（二）敏感性结构二）敏感性结构二）敏

31、感性结构二）敏感性结构 最常见的砖石砌体承重结构和钢筋混凝土框架结最常见的砖石砌体承重结构和钢筋混凝土框架结构，对基础不均匀沉降的反应都很灵敏，故称之为敏构，对基础不均匀沉降的反应都很灵敏，故称之为敏感性结构。此类结构应考虑相互作用的影响。感性结构。此类结构应考虑相互作用的影响。（三）刚性结构（三）刚性结构（三）刚性结构（三）刚性结构 烟囱、水塔、高炉、筒仓这类的高耸结构物之下烟囱、水塔、高炉、筒仓这类的高耸结构物之下整体配置的独立基础与上部结构浑然一体，使整个体整体配置的独立基础与上部结构浑然一体，使整个体系具有很大的刚度，当地基不均匀时，基础转动倾斜，系具有很大的刚度，当地基不均匀时，基础

32、转动倾斜，但几乎不会发生相对挠曲。这类结构也可采用常规设但几乎不会发生相对挠曲。这类结构也可采用常规设计。计。第64页/共136页 上部结构的刚度对基础变形的影响上部结构的刚度对基础变形的影响 返回返回第65页/共136页地基模型地基模型概念概念进行地基上梁和板分析时，土的应力应变关系的模式为地基计算模型。进行地基上梁和板分析时，土的应力应变关系的模式为地基计算模型。本节介绍最简单和常用的三种计算模型。本节介绍最简单和常用的三种计算模型。1 1、文克尔地基模型；、文克尔地基模型；2 2、弹性半空间地基模型；、弹性半空间地基模型；3 3、有限压缩层地基模型。、有限压缩层地基模型。第66页/共13

33、6页一、一、文克尔地基模型文克尔地基模型 1867 年文克尔（年文克尔（WinklerWinkler）提出一种最简单的线弹性理想化模型，假设土）提出一种最简单的线弹性理想化模型，假设土介质表面每一点的压力与该点的竖向位移成正比，而与土和基础界面上其他各点介质表面每一点的压力与该点的竖向位移成正比，而与土和基础界面上其他各点完全无关完全无关。表面任一点的压力强度与该点的沉降成正比的假设，即表面任一点的压力强度与该点的沉降成正比的假设，即p=ksk基床系数基床系数，kN/m3第67页/共136页 图图图图3-16 3-16 3-16 3-16 文克尔地基模型示意文克尔地基模型示意文克尔地基模型示意

34、文克尔地基模型示意第68页/共136页试验研究指出，在同一压力作用下，基床系数不是常数，它不仅与土的性质、类别有试验研究指出，在同一压力作用下，基床系数不是常数，它不仅与土的性质、类别有关，还与基础底面积的大小、形状以及基础的埋置深度等因素有关。关，还与基础底面积的大小、形状以及基础的埋置深度等因素有关。文克尔假设的缺点，首先，文克尔假设忽略了地基中的剪力，因而无法考虑地基中的文克尔假设的缺点，首先，文克尔假设忽略了地基中的剪力，因而无法考虑地基中的应力扩散，从而地基的变形只发生在基础荷载作用范围以内，这显然与实际不符。应力扩散，从而地基的变形只发生在基础荷载作用范围以内，这显然与实际不符。第

35、69页/共136页一般认为下列情况下宜采用文克尔地基模型进行计算：一般认为下列情况下宜采用文克尔地基模型进行计算：1 1、当地基土较软弱（例如淤泥、软粘土地基）；、当地基土较软弱（例如淤泥、软粘土地基）；2 2、当地基的压缩层较薄，与基础最大的水平尺寸相比成为很薄的、当地基的压缩层较薄，与基础最大的水平尺寸相比成为很薄的“垫层垫层”时；时；3 3、基底下塑性区相应较大时；、基底下塑性区相应较大时；4 4、支承在桩上的连续基础，可用弹簧体系代替群桩。、支承在桩上的连续基础，可用弹簧体系代替群桩。第70页/共136页二、弹性半空间地基模型二、弹性半空间地基模型将地基看成是均质的、各向同性的弹性半无

36、限体将地基看成是均质的、各向同性的弹性半无限体.第71页/共136页第72页/共136页当弹性半空间体表面作用一集中力当弹性半空间体表面作用一集中力 P P 时时，由布辛奈斯克（，由布辛奈斯克（BoussinesqBoussinesq）解，可得弹）解，可得弹性半空间体表面任一点的竖向位移（沉降）为：性半空间体表面任一点的竖向位移（沉降）为：第73页/共136页对于矩形荷载可以通过积分求得。对于矩形荷载可以通过积分求得。可把基底分成可把基底分成n n个矩形网格。个矩形网格。弹性半空间地基模型的离散 第74页/共136页作用在第作用在第j j个微元上的等效集中力为个微元上的等效集中力为P Pj j

37、p pj ja aj jb bj j，它将对，它将对i i结点产生影响并引起结点产生影响并引起i i点的沉降为点的沉降为设设 为为地地基基的的柔柔度度系系数数，表表示示j j结结点点上上单单位位集集中中力力P Pj j1 1在在结结点点i i引起的变形，则引起的变形，则第75页/共136页将各结点的等效集中力及变形的关系写成矩阵形式将各结点的等效集中力及变形的关系写成矩阵形式第76页/共136页与与文文克克尔尔地地基基模模型型假假定定不不同同，地地基基表表面面一一点点的的变变形形量量不不仅仅取取决决于于作作用用在在该该点点上上的的荷荷载载，而而且且与与全全部部地地面面荷荷载有关。载有关。如如果

38、果说说文文克克尔尔地地基基模模型型因因为为没没有有考考虑虑计计算算点点以以外外荷荷载载对对计计算算点点变变形形的的影影响响，从从而而导导致致变变形形量量偏偏小小的的话话，则则半空间地基模型夸大了地基的深度和土的压缩性而导致计算的变形量偏大。半空间地基模型夸大了地基的深度和土的压缩性而导致计算的变形量偏大。第77页/共136页三、有限压缩层地基模型三、有限压缩层地基模型自然界中地基土常常是成层分布的，用文克勒地基模型或弹性半空间地基模型均较难自然界中地基土常常是成层分布的，用文克勒地基模型或弹性半空间地基模型均较难模拟。这时采用有限压缩层地基模型就比较合适。模拟。这时采用有限压缩层地基模型就比较

39、合适。该模型在分析时用弹性理论的方法计算地基中的应力，而地基的变形则应用土力学中该模型在分析时用弹性理论的方法计算地基中的应力，而地基的变形则应用土力学中的分层总和法。的分层总和法。可将基础平面划分成可将基础平面划分成n n个网格。个网格。第78页/共136页作用在第作用在第j j个微元上的等效集中力为个微元上的等效集中力为P Pj jp pj ja aj jb bj j，它将对，它将对i i结点产生影响并引起结点产生影响并引起i i点的沉降为点的沉降为 第79页/共136页有有限限压压缩缩层层地地基基模模型型原原理理简简明明，适适应应性性也也较较好好，但但具具有有分分层层总总和和法法的的优优

40、缺缺点点，尤尤其其是计是计算工作烦琐，计算量大而制约了其推广使用。算工作烦琐，计算量大而制约了其推广使用。返回返回第80页/共136页柱下条形基础及十字交叉基础柱下条形基础及十字交叉基础当上部结构荷载较大、地基土的承载力较低时，采用一般的基础型式往往不能满足地基变形和强度的要求，当上部结构荷载较大、地基土的承载力较低时，采用一般的基础型式往往不能满足地基变形和强度的要求，为增加基础的刚度，防止由于过大的不均匀沉降引起上部结构的开裂和损坏，常采用柱下条形基础或交叉为增加基础的刚度，防止由于过大的不均匀沉降引起上部结构的开裂和损坏，常采用柱下条形基础或交叉条形基础。条形基础。一、构造要求：一、构造

41、要求：1 1、柱下条形基础梁的高度宜为柱距的、柱下条形基础梁的高度宜为柱距的1/41/81/41/8。翼板厚度不应小于。翼板厚度不应小于200mm200mm。当翼板厚度大于。当翼板厚度大于250mm250mm时，宜采时，宜采用变厚度翼板，其坡度宜小于或等于用变厚度翼板，其坡度宜小于或等于1:31:3。第81页/共136页第82页/共136页2 2、条形基础端部宜向外伸出，其长度宜为第一跨距的、条形基础端部宜向外伸出，其长度宜为第一跨距的0.250.25倍；倍；3 3、现浇柱与条形基础梁的交接处，其平面尺寸不应小于图、现浇柱与条形基础梁的交接处，其平面尺寸不应小于图3-203-20的规定；的规定

42、；第83页/共136页4 4、条条形形基基础础梁梁顶顶部部和和底底部部的的纵纵向向受受力力钢钢筋筋除除满满足足计计算算要要求求外外，顶顶部部钢钢筋筋按按计计算算配配筋筋全全部部贯贯通通，底底部部通通长长钢钢筋不应少于底部受力钢筋截面总面积的筋不应少于底部受力钢筋截面总面积的1/31/3；5 5、柱下条形基础的混凝土强度等级，不应低于、柱下条形基础的混凝土强度等级，不应低于C20C20。二、二、柱下条形基础计算步骤柱下条形基础计算步骤 1.1.确定基础梁长度及宽度确定基础梁长度及宽度 确确定定条条形形基基础础长长度度时时，应应尽尽量量调调整整基基础础底底面面形形心心与与荷荷载载合合力力重重心心重

43、重合合，以以消消除除偏偏心心作作用用。可可通通过过调调整整基基础础梁外伸尺寸来实现。确定荷载合力重心。合力作用点距离竖向力梁外伸尺寸来实现。确定荷载合力重心。合力作用点距离竖向力F F1 1作用点距离为：作用点距离为：第84页/共136页柱下条形基础梁长度确定计算简图柱下条形基础梁长度确定计算简图柱下条形基础梁长度确定计算简图柱下条形基础梁长度确定计算简图 第85页/共136页如果无法实现基础底面形心与荷载合力重心重合，则基底压力按梯形分布计算。如果无法实现基础底面形心与荷载合力重心重合，则基底压力按梯形分布计算。2.2.确确定定基基础础梁梁剖剖面面尺尺寸寸及及横横向向钢钢筋筋的的配配筋筋 基

44、基础础梁梁剖剖面面尺尺寸寸可可按按构构造造要要求求设设置置；横横向向钢钢筋筋可可根根据据墙墙下下条条形形基础受弯计算方法计算。基础受弯计算方法计算。3.3.基础梁纵向内力计算。基础梁纵向内力计算。4.4.纵向受力钢筋配置和柱边缘处基础梁受剪验算。纵向受力钢筋配置和柱边缘处基础梁受剪验算。5.5.施工图绘制。施工图绘制。第86页/共136页三、三、柱下条形基础纵向内力计算柱下条形基础纵向内力计算 纵向内力计算方法一般有两种：地基反力直线分布简化计算法和弹性地基梁法。比较均匀的地基上，上部纵向内力计算方法一般有两种：地基反力直线分布简化计算法和弹性地基梁法。比较均匀的地基上，上部结构刚度较好，荷载

45、分布较均匀，且条形基础梁的高度不小于结构刚度较好，荷载分布较均匀，且条形基础梁的高度不小于1/61/6柱距时，地基反力可按直线分布，条形基柱距时，地基反力可按直线分布，条形基础梁的内力可按连续梁计算，此时边跨跨中弯矩及第一内支座的弯矩值宜乘以础梁的内力可按连续梁计算，此时边跨跨中弯矩及第一内支座的弯矩值宜乘以1.21.2的系数。不满足上述要求的系数。不满足上述要求时，宜按弹性地基梁计算。时，宜按弹性地基梁计算。第87页/共136页1.1.简化计算法简化计算法 根据上部结构刚度与基础自身刚度情况，有静定分析法和倒梁法。根据上部结构刚度与基础自身刚度情况，有静定分析法和倒梁法。静定分析法是按和静力

46、平衡条件求得地基净反力，并将其与柱荷载一起作用于基础梁，按静定梁计算各截静定分析法是按和静力平衡条件求得地基净反力，并将其与柱荷载一起作用于基础梁，按静定梁计算各截面内力。静定分析法不考虑与上部结构相互作用，因而在柱荷载与基底反力作用下发生整体弯曲。面内力。静定分析法不考虑与上部结构相互作用，因而在柱荷载与基底反力作用下发生整体弯曲。第88页/共136页静定分析法计算柱下条形基础内力静定分析法计算柱下条形基础内力 倒梁法计算简图倒梁法计算简图 第89页/共136页倒梁法按基底反力直线分布假设，根据静力平衡条件求得地基净反力之后，将柱脚视为固定铰支座，而基倒梁法按基底反力直线分布假设，根据静力平

47、衡条件求得地基净反力之后，将柱脚视为固定铰支座，而基础梁视为在地基净反力作用下的倒置的梁，采用弯矩分配法或弯距系数法计算截面弯矩、剪力及支座反力。础梁视为在地基净反力作用下的倒置的梁，采用弯矩分配法或弯距系数法计算截面弯矩、剪力及支座反力。按此方法求得的支座反力按此方法求得的支座反力R Ri i一般与柱荷载一般与柱荷载F Fi i不相等，不能满足支座静力平衡条件，原因是在计算中假设柱脚不相等，不能满足支座静力平衡条件，原因是在计算中假设柱脚为不动铰支座，同时又规定基底反力为直线分布，两者不能同时满足。因而，对不平衡力需进行调整消除。为不动铰支座，同时又规定基底反力为直线分布，两者不能同时满足。

48、因而，对不平衡力需进行调整消除。第90页/共136页（1 1）首先根据支座处的柱荷载）首先根据支座处的柱荷载F Fi i和支座反力和支座反力R Ri i求出不平衡力求出不平衡力R Ri iRRi i=F Fi iR Ri i 第91页/共136页（2 2）将支座不平衡力的差值折算成分布荷载）将支座不平衡力的差值折算成分布荷载q q，均匀分布在支座相邻两跨间，分布范围为：，均匀分布在支座相邻两跨间，分布范围为：对边跨支座对边跨支座 q q i i=对中间跨支座对中间跨支座 q q i i=式中：式中：q qi i不平衡力折算的均布荷载，不平衡力折算的均布荷载，kN/kN/；l l0 0边跨外伸长

49、度，边跨外伸长度，m m；l li-1i-1、l li i支座左右跨长度，支座左右跨长度，m m 。第92页/共136页（3 3）将将折折算算的的分分布布荷荷载载作作用用于于连连续续梁梁，再再次次用用弯弯矩矩分分配配法法计计算算梁梁的的内内力力，以以及及支支座座处处的的弯弯矩矩M Mi i与与剪剪力力V Vi i，并求出调整分布荷载引起的支座反力并将其叠加到原支座反力，并求出调整分布荷载引起的支座反力并将其叠加到原支座反力R Ri i上求得新的支座反力上求得新的支座反力R R/i i；（4 4）重复（）重复（1 1）（3 3）步骤，直至不平衡力在计算允许精度范围内，一般取不超过柱荷载）步骤，直

50、至不平衡力在计算允许精度范围内，一般取不超过柱荷载F Fi i的的20%20%。第93页/共136页倒倒梁梁法法按按基基底底反反力力线线性性分分布布假假定定，并并将将柱柱端端视视为为不不动动铰铰支支座座，忽忽略略了了梁梁的的整整体体弯弯曲曲所所产产生生的的内内力力以以及及柱柱脚脚不不均均匀匀沉沉降降引引起起上上部部结结构构的的次次应应力力，计计算算结结果果与与实实际际情情况况常常有有明明显显差差异异，且且偏偏于于不不安安全全，因因此此只只有有在在比比较较均均匀匀的的地地基基上上，上上部部结结构构刚刚度度较较好好，荷荷载载分分布布均均匀匀，且且基基础础梁梁接接近近于于刚刚性性梁梁（梁梁的的高高度