柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)

1、1.8 柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì),柱下基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首先考慮采用獨(dú)立基礎(chǔ)，但是，當(dāng)柱荷載大地基承載力低或柱荷載差過大、地基土質(zhì)變化較大時(shí)，采用獨(dú)立基礎(chǔ)無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，可考慮采用柱下條形基礎(chǔ)、伐基或箱基本節(jié)主要講述柱下條形基礎(chǔ)的構(gòu)造和計(jì)算方法，并簡(jiǎn)單介紹伐基或箱基設(shè)計(jì)。,1.8.1 地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)相互作用的概念,上部結(jié)構(gòu),基礎(chǔ),地基,框架結(jié)構(gòu),原則上應(yīng)該以地基、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)之間必須同時(shí)滿足靜力平衡和變形協(xié)調(diào)兩個(gè)條件為前提,1、

2、基本概念：,2、相對(duì)剛度的影響,,,,,整體彎曲,實(shí)際工作中屬于結(jié)構(gòu)絕對(duì)柔性的框架結(jié)構(gòu)是沒有的，而以“屋架-柱-基礎(chǔ)”為承重結(jié)構(gòu)的木結(jié)構(gòu)、排架結(jié)構(gòu)與之接近，所以稱這兩種結(jié)構(gòu)為“柔性結(jié)構(gòu)。,結(jié)構(gòu)絕對(duì)剛性,,σz1,σz2,產(chǎn)生類似連續(xù)梁彎曲“局部彎曲”,沉降總在一條線上,,體形簡(jiǎn)單，長(zhǎng)高比很小，采用框架、剪力墻或筒體結(jié)構(gòu)的高層建筑及其煙囪、水塔等高聳結(jié)構(gòu)屬于這種情況，稱之為剛性結(jié)構(gòu)。,σz1,σz2,沉降為一條曲線,整體彎曲和局部彎曲疊加

3、,,砌體承重結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，其剛度一般都是有限的稱為相對(duì)剛性或彈性結(jié)構(gòu)。,3、工程處理中的規(guī)定,考慮上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基共同作用時(shí)的工程處理方法可參照以下規(guī)定： （1）按照具體條件可不考慮或計(jì)算整體彎曲時(shí)，必須采取措施同時(shí)滿足整體彎曲的受力要求。 （2）從結(jié)構(gòu)布置上，限制梁板基礎(chǔ)（或稱連續(xù)基礎(chǔ)）在邊柱或邊墻以外的挑出尺寸，以減輕整體彎曲效應(yīng)。 （3）在確定地基反力圖形時(shí)，除箱形基礎(chǔ)外。柱下條形基礎(chǔ)和筏基縱向

4、兩端起向內(nèi)一定范圍，如1—2開間，將平均反力加大10%—20% （4）基礎(chǔ)梁板的受拉鋼筋至少應(yīng)部分通長(zhǎng)配置,1.8.2.1柱下混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì),1.8.2.1構(gòu)造要求,（1）外形尺寸,l0宜為邊跨柱距1/4,H0計(jì)算確定，宜為柱距1/8-1/4。,b0抗剪條件確定，,,頂部鋼筋全部通長(zhǎng)部置,底部鋼筋不少1/3通長(zhǎng)部置,箍筋6-12mmH0800, 6肢箍,混凝土：基礎(chǔ)C20墊層C10,1.8.2.2 柱下鋼筋混凝土條形基

5、礎(chǔ)內(nèi)力計(jì)算方法,（1）彈性地基梁方法 1）基床系數(shù)法（文克勒法）,基本假定：地面上任一點(diǎn)所受的壓力強(qiáng)度p與該點(diǎn)的地 基s成正比,,2）半無(wú)限彈性體法：,基本假定：假定地基為半無(wú)限彈性題，將柱下條形基礎(chǔ)作為放在半無(wú)限彈性體表面上的梁，當(dāng)荷載 作用在半無(wú)限彈性體表面時(shí)，某點(diǎn)的沉降不僅與作用在該點(diǎn)上的壓力大小有關(guān)，同時(shí)和鄰近處作用的荷載有關(guān),（2）簡(jiǎn)化的內(nèi)力計(jì)算方法,1）倒梁法,基本假定：基礎(chǔ)

6、板與地基土相比為絕對(duì)剛性，基礎(chǔ)的彎曲撓度不致改變地基壓力；地基的壓力分布呈線性或平面分布，其重心與作用于板上的合力作用線向重合。 上部結(jié)構(gòu)完全剛性，各柱間無(wú)沉降差，可把柱腳看成條形基礎(chǔ)鉸支座。 使用條件：地基較均勻，上部結(jié)構(gòu)剛度好，荷載分布較均勻，條形基礎(chǔ)梁的高度大于1/6柱距,,,內(nèi)力計(jì)算,a.計(jì)算凈反力,b.將柱底視為不動(dòng)鉸支座，地基凈反力為荷載，按多跨連續(xù)梁計(jì)算內(nèi)力,c.倒梁法計(jì)算的有可能會(huì)不等于原

7、先用于計(jì)算凈反力的豎向荷載。可理解為上部結(jié)構(gòu)的剛度對(duì)基礎(chǔ)的抑制作用時(shí)柱荷載分布均勻化；也反映了該方法計(jì)算的支座與基底反力不平衡這一主要缺點(diǎn)。,2）剪力平衡法（靜力分析方法）,假定：地基反力按直線分布，求出凈反力分布后，基礎(chǔ)上所有的作用力都已確定，可根據(jù)靜力平衡條件（剪力平衡）計(jì)算出任一截面上的彎矩和剪力。,例題1.11 試確定圖1.43(a)所示條形基礎(chǔ)的底面尺寸，并用簡(jiǎn)化方法分析內(nèi)力。已知：基礎(chǔ)埋深d=1.5m，地基承載力設(shè)計(jì)值f=1

8、50kPa，其余數(shù)據(jù)見圖,解：1.確定基礎(chǔ)底面尺寸：,合力距A點(diǎn)之距x：,按構(gòu)造x1=0.5m，,,,基礎(chǔ)底板寬：,2.內(nèi)力分析,（1）倒梁法中心受荷，地基反力均布，qn=300kN/m，以A|、B、C、D位支座，按彎距分配法分析三跨連續(xù)梁，計(jì)算彎距M和剪力V。,（2）剪力平衡法,按靜力平衡條件計(jì)算內(nèi)力,AB跨：,,,剪力為0，M最大,,其余各截面計(jì)算方法相同,1．9 減輕不均勻沉降損害的措施,一般地說，地基發(fā)生變形即建筑物出現(xiàn)沉

9、降是難以避免的，但是，過量的地基變形將使建筑物損壞或影響其使用功能；,,虎丘塔建于五代，磚木塔身，由于多次遭遇火災(zāi)，現(xiàn)存已只是磚砌塔身，虎丘塔造型優(yōu)美，質(zhì)樸素雅，據(jù)文獻(xiàn)資料記載，從明朝起，虎丘塔即已開始傾斜，至今，塔身已傾斜2.34米，由于傾斜，更增添了它的魅力和神秘感，稱為古城蘇州又一道與眾不同的風(fēng)景線。,,,,,從地基角度處理沉降方法,(1)采用柱下條形基礎(chǔ)、筏基和箱基等；(2)采用樁基或其它深基礎(chǔ)；(3)采用各種地基處理方法。

10、,1.9.1 建筑措施,1.建筑物體型力求簡(jiǎn)單,平面形狀復(fù)雜(如L、T、E、Z、Π形等)的建筑物，單元交又處基礎(chǔ)密集，附加應(yīng)力互相重疊，使局部沉降量增加； 同時(shí)，此類建筑物整體剛度差，不對(duì)稱，不均勻沉降時(shí)，易產(chǎn)生扭曲應(yīng)力，更易使建筑物開裂。,,造價(jià)偏高，需要具備一定的施工條件,,建筑物高低(或輕重)變化太大，地基各部分所受的荷載輕重不同，自然也容易出現(xiàn)過量的不均勻沉降。,因此，遇軟弱地基時(shí)，要力求 (1)平面形狀簡(jiǎn)單，

11、如用“一”字形建筑物； (2)立面體型變化不宜過大，砌體承重結(jié)構(gòu)房屋高差不直超過l-2層。,據(jù)調(diào)查，軟土地基上緊接高差超過一層的砌體承重結(jié)構(gòu)房屋，低者很容易開裂。,縱橫墻的連結(jié)和房屋的樓(屋)面共同形成砌體承重結(jié)構(gòu)的空間剛度，當(dāng)砌體承重房屋長(zhǎng)高比較小時(shí)，建筑物的整體剛度好，能較好地防止不均勻沉降的危害。,2.控制建筑物長(zhǎng)高比及合理布置縱橫墻,,相反，長(zhǎng)高比大的建筑物整體剛度小，縱墻很容易因撓曲變形過大而開裂。,根據(jù)調(diào)查認(rèn)為，二層

12、以上的砌體承重房屋，當(dāng)預(yù)估的最大沉降量超過120mm時(shí)，長(zhǎng)高比不宜大干2.5；平面簡(jiǎn)單，內(nèi)外墻貫通，橫墻間隔較小的房屋，長(zhǎng)高比的限制可放寬至不大于3.0。不符合上述條件時(shí)，可考慮設(shè)置沉降縫。,內(nèi)、外縱墻的中斷、轉(zhuǎn)折，都會(huì)削弱建筑物的縱向剛度。當(dāng)遇地基不良時(shí)，應(yīng)盡量使內(nèi)、外縱墻都貫通，另外，縮小橫墻的間距，也可有效地改善房屋的整體性，從而增強(qiáng)調(diào)整不均勻沉降的能力。,合理布置縱橫墻，是增強(qiáng)砌體承重結(jié)構(gòu)房屋整體剛度的重要措施之一。一般地說，房

13、屋的縱向剛度較弱，故地基不均勻沉降的損害主要表現(xiàn)為縱墻的撓曲破壞。,,,,裂縫,中斷、轉(zhuǎn)折,3.設(shè)置沉降縫,沉降縫是從屋面到基礎(chǔ)把建筑物斷開，將建筑物劃分成若干個(gè)長(zhǎng)高比較小、體型簡(jiǎn)單、整體剛度較好、結(jié)構(gòu)類型相同、自成沉降體系的獨(dú)立單元。,①平面形狀復(fù)雜的建筑物 的轉(zhuǎn)折部位 ②建筑物的高度或荷載突 變處； ③長(zhǎng)高比較大的建筑物適 當(dāng)部位； ④地基土壓縮性顯著變化

14、 處； ⑤建筑結(jié)構(gòu)（包括基礎(chǔ)） 類型不同處； ⑥分期建造房屋的分界 處。,,砌體結(jié)構(gòu)沉降縫,,,沉降縫的寬度：2、3層房屋：50-80；4、5層房屋：80-1206 層及以上：≮120m,柱下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ),注意沉降縫的造價(jià)頗高，且要增加建筑及結(jié)構(gòu)處理上的困難，所以不宜輕率使用。沉降縫可結(jié)合伸縮縫設(shè)置，在抗震區(qū)，最好與抗震縫共用。,,,,縫內(nèi)一般不能填塞

15、
,,跨越式沉降縫,偏心沉降縫,整片基礎(chǔ)沉降縫,4．控制相鄰建筑物基礎(chǔ)的間距,由于地基附加應(yīng)力的擴(kuò)散作用，使相鄰建筑物產(chǎn)生附加不均勻沉降，可能導(dǎo)致建筑物的開裂或互傾。,①同期建造的兩相鄰建筑物之間的影響，特別是當(dāng)兩建筑物輕(低)重(高)差別太大時(shí)，輕者受重者的影響更甚。 ②原有建筑物受鄰近新建重型或高層建筑物的影響,,,為了避免相鄰建筑物影響的損害，建造在軟弱地基上的建筑物基礎(chǔ)之間要有一定的凈距,5.調(diào)整建筑物的局部標(biāo)高,①

16、根據(jù)預(yù)估沉降，適當(dāng)提高室內(nèi)地坪和地 下設(shè)施的標(biāo)高；②將相互有聯(lián)系的建筑物各部分（包括設(shè) 備）中預(yù)估沉降較大者的標(biāo)高適當(dāng)提高；③建筑物與設(shè)備之間應(yīng)留有足夠的凈空；④有管道穿過建筑物時(shí)，應(yīng)留有足夠尺寸 的孔洞，或采用柔性管道接頭。,1.9.2 結(jié)構(gòu)措施,1．減輕建筑物自重：基底壓力中，建筑物自重(包括基礎(chǔ)及回填土重），所占的比例很大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般工業(yè)建筑約占40％-50%一般民用建筑可高達(dá)60%-80%。措施

17、如下： ①減輕墻體重量： 例如：砌體承重結(jié)構(gòu)，墻體占總重量50%以上。 ②選用輕型結(jié)構(gòu)： 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、輕鋼結(jié)構(gòu)及各種輕型空間結(jié)構(gòu)。 ③減少基礎(chǔ)和回填土重量： 首先是盡可能考慮采用淺埋基礎(chǔ)，如果要求大量抬高室內(nèi)地坪 時(shí)，采用架空層,2．設(shè)置圈梁,砌體承重房屋，不均勻沉降的損害突出地表現(xiàn)為墻體的開裂。因此，實(shí)踐中常在基礎(chǔ)頂面附近(俗稱“地圈粱”

18、)、門窗頂部樓(屋)面處設(shè)置圈梁。每道圈梁應(yīng)盡量貫通外墻，承重內(nèi)縱墻及主要內(nèi)橫墻，并在平面內(nèi)形成閉合的網(wǎng)狀系統(tǒng)。這是砌體承重結(jié)構(gòu)防止出現(xiàn)裂縫和阻止裂縫開展的一項(xiàng)十分有效的措施。,3．減小或調(diào)整基底附加壓力 ①減小基底陳附加壓力：置地下室(或半地下室、架空層),②改變基底尺寸： 按照沉降控制的要求，選擇、調(diào)整基礎(chǔ)底面尺寸,4.增強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)剛度或采用非敏感性結(jié)構(gòu)敏感性結(jié)構(gòu)：根據(jù)地基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同作用的概念，上部結(jié)構(gòu)的整

19、體剛度很大時(shí)．能調(diào)整和改善地基的不均勻 沉降；反過來，地基的不均勻沉降，能引起上部結(jié)內(nèi)（敏感性結(jié)構(gòu)）產(chǎn)生附加應(yīng)力，但只要在設(shè)計(jì)中合理地增加 上部結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度，地基不均勻沉降（相當(dāng)于支座位移）所產(chǎn)生的附加應(yīng)力是完全可以承受的。 非敏感性結(jié)構(gòu)：與剛性較好的敏感性結(jié)向相反，排架．三鉸拱（架）等餃磺結(jié)構(gòu)，支座發(fā)生相對(duì)位移時(shí)不會(huì)引起上部結(jié)構(gòu) 中很大的附加應(yīng)力，故可以避免不均勻沉降對(duì)上部主體結(jié)構(gòu)的損害。但是．這類非敏感性結(jié)構(gòu)型式通常只適 用于

20、單層工業(yè)廠房、倉(cāng)庫(kù)和某些公共建筑。必須注意：即使采用了這些結(jié)．嚴(yán)重的不均勻沉降對(duì)于屋蓋系 統(tǒng)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、吊車梁及各種縱、橫連系構(gòu)件等仍是有害的，因此，必須考慮采取相應(yīng)的防范措施，例如：避免 用連續(xù)吊車梁．剛性屋面防水層等。,1．9．3 施工措施 ： 理安排施工程序、注意某些施工方法，也能收到減小或調(diào)整不均勻沉降的效果。 當(dāng)擬建的相鄰建筑物之間輕（低）重（高）懸殊時(shí)，一般應(yīng)按先重后輕的程序施工；有時(shí)還需要在重

21、建筑物 竣工后歇一段時(shí)間后再建造輕的鄰近建筑物(或建筑物單元)； 當(dāng)高層建筑的主、裙樓下有地下室時(shí)，可在主、 裙樓相交的裙樓一側(cè)適當(dāng)位置(一般是1/3跨度處)設(shè)置施工后澆帶，同樣以先主樓后裙樓的施工順序，以減小 不均勻沉降的影響。 在軟弱土地基上，在已連房屋周圍和在建房屋外，都應(yīng)避免長(zhǎng)時(shí)間堆放大量集中的地面荷載，以免引起 新、舊房屋的附加沉降。 細(xì)粒土尤其是淤泥及淤泥質(zhì)土的結(jié)構(gòu)性很強(qiáng)，施