柱下鋼筋混凝土條形基礎

1、1.8 柱下鋼筋混凝土條形基礎設計,柱下基礎設計時應首先考慮采用獨立基礎，但是，當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，采用獨立基礎無法滿足設計要求時，可考慮采用柱下條形基礎、伐基或箱基本節(jié)主要講述柱下條形基礎的構造和計算方法，并簡單介紹伐基或箱基設計。,1.8.1 地基基礎與上部結構相互作用的概念,上部結構,基礎,地基,框架結構,原則上應該以地基、基礎和上部結構之間必須同時滿足靜力平衡和變形協(xié)調(diào)兩個條件為前提,1、

2、基本概念：,2、相對剛度的影響,,,,,整體彎曲,實際工作中屬于結構絕對柔性的框架結構是沒有的，而以“屋架-柱-基礎”為承重結構的木結構、排架結構與之接近，所以稱這兩種結構為“柔性結構。,結構絕對剛性,,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,,體形簡單，長高比很小，采用框架、剪力墻或筒體結構的高層建筑及其煙囪、水塔等高聳結構屬于這種情況，稱之為剛性結構。,σz1,σz2,沉降為一條曲線,整體彎曲和局部彎曲疊加

3、,,砌體承重結構和鋼筋混凝土框架結構，其剛度一般都是有限的稱為相對剛性或彈性結構。,3、工程處理中的規(guī)定,考慮上部結構、基礎與地基共同作用時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算整體彎曲時，必須采取措施同時滿足整體彎曲的受力要求。 （2）從結構布置上，限制梁板基礎（或稱連續(xù)基礎）在邊柱或邊墻以外的挑出尺寸，以減輕整體彎曲效應。 （3）在確定地基反力圖形時，除箱形基礎外。柱下條形基礎和筏基縱向

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）基礎梁板的受拉鋼筋至少應部分通長配置,1.8.2.1柱下混凝土條形基礎設計,1.8.2.1構造要求,（1）外形尺寸,l0宜為邊跨柱距1/4,H0計算確定，宜為柱距1/8-1/4。,b0抗剪條件確定，,,頂部鋼筋全部通長部置,底部鋼筋不少1/3通長部置,箍筋6-12mmH0800, 6肢箍,混凝土：基礎C20墊層C10,1.8.2.2 柱下鋼筋混凝土條形基

5、礎內(nèi)力計算方法,（1）彈性地基梁方法 1）基床系數(shù)法（文克勒法）,基本假定：地面上任一點所受的壓力強度p與該點的地 基s成正比,,2）半無限彈性體法：,基本假定：假定地基為半無限彈性題，將柱下條形基礎作為放在半無限彈性體表面上的梁，當荷載 作用在半無限彈性體表面時，某點的沉降不僅與作用在該點上的壓力大小有關，同時和鄰近處作用的荷載有關,（2）簡化的內(nèi)力計算方法,1）倒梁法,基本假定：基礎

6、板與地基土相比為絕對剛性，基礎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。 上部結構完全剛性，各柱間無沉降差，可把柱腳看成條形基礎鉸支座。 使用條件：地基較均勻，上部結構剛度好，荷載分布較均勻，條形基礎梁的高度大于1/6柱距,,,內(nèi)力計算,a.計算凈反力,b.將柱底視為不動鉸支座，地基凈反力為荷載，按多跨連續(xù)梁計算內(nèi)力,c.倒梁法計算的有可能會不等于原

7、先用于計算凈反力的豎向荷載?？衫斫鉃樯喜拷Y構的剛度對基礎的抑制作用時柱荷載分布均勻化；也反映了該方法計算的支座與基底反力不平衡這一主要缺點。,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)所示條形基礎的底面尺寸，并用簡化方法分析內(nèi)力。已知：基礎埋深d=1.5m，地基承載力設計值f=1

8、50kPa，其余數(shù)據(jù)見圖,解：1.確定基礎底面尺寸：,合力距A點之距x：,按構造x1=0.5m，,,,基礎底板寬：,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，計算彎距M和剪力V。,（2）剪力平衡法,按靜力平衡條件計算內(nèi)力,AB跨：,,,剪力為0，M最大,,其余各截面計算方法相同,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，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景線。,,,,,從地基角度處理沉降方法,(1)采用柱下條形基礎、筏基和箱基等；(2)采用樁基或其它深基礎；(3)采用各種地基處理方法。

10、,1.9.1 建筑措施,1.建筑物體型力求簡單,平面形狀復雜(如L、T、E、Z、Π形等)的建筑物，單元交又處基礎密集，附加應力互相重疊，使局部沉降量增加； 同時，此類建筑物整體剛度差，不對稱，不均勻沉降時，易產(chǎn)生扭曲應力，更易使建筑物開裂。,,造價偏高，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，要力求 (1)平面形狀簡單，

11、如用“一”字形建筑物； (2)立面體型變化不宜過大，砌體承重結構房屋高差不直超過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構房屋，低者很容易開裂。,縱橫墻的連結和房屋的樓(屋)面共同形成砌體承重結構的空間剛度，當砌體承重房屋長高比較小時，建筑物的整體剛度好，能較好地防止不均勻沉降的危害。,2.控制建筑物長高比及合理布置縱橫墻,,相反，長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)查認為，二層

12、以上的砌體承重房屋，當預估的最大沉降量超過120mm時，長高比不宜大干2.5；平面簡單，內(nèi)外墻貫通，橫墻間隔較小的房屋，長高比的限制可放寬至不大于3.0。不符合上述條件時，可考慮設置沉降縫。,內(nèi)、外縱墻的中斷、轉(zhuǎn)折，都會削弱建筑物的縱向剛度。當遇地基不良時，應盡量使內(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，從而增強調(diào)整不均勻沉降的能力。,合理布置縱橫墻，是增強砌體承重結構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.設置沉降縫,沉降縫是從屋面到基礎把建筑物斷開，將建筑物劃分成若干個長高比較小、體型簡單、整體剛度較好、結構類型相同、自成沉降體系的獨立單元。,①平面形狀復雜的建筑物 的轉(zhuǎn)折部位 ②建筑物的高度或荷載突 變處； ③長高比較大的建筑物適 當部位； ④地基土壓縮性顯著變化

14、 處； ⑤建筑結構（包括基礎） 類型不同處； ⑥分期建造房屋的分界 處。,,砌體結構沉降縫,,,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,注意沉降縫的造價頗高，且要增加建筑及結構處理上的困難，所以不宜輕率使用。沉降縫可結合伸縮縫設置，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,整片基礎沉降縫,4．控制相鄰建筑物基礎的間距,由于地基附加應力的擴散作用，使相鄰建筑物產(chǎn)生附加不均勻沉降，可能導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，特別是當兩建筑物輕(低)重(高)差別太大時，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之間要有一定的凈距,5.調(diào)整建筑物的局部標高,①

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

17、如下： ①減輕墻體重量： 例如：砌體承重結構，墻體占總重量50%以上。 ②選用輕型結構： 預應力鋼筋混凝土結構、輕鋼結構及各種輕型空間結構。 ③減少基礎和回填土重量： 首先是盡可能考慮采用淺埋基礎，如果要求大量抬高室內(nèi)地坪 時，采用架空層,2．設置圈梁,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，實踐中常在基礎頂面附近(俗稱“地圈粱”

18、)、門窗頂部樓(屋)面處設置圈梁。每道圈梁應盡量貫通外墻，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)。這是砌體承重結構防止出現(xiàn)裂縫和阻止裂縫開展的一項十分有效的措施。,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)整基礎底面尺寸,4.增強上部結構剛度或采用非敏感性結構敏感性結構：根據(jù)地基、基礎與上部結構共同作用的概念，上部結構的整

19、體剛度很大時．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，能引起上部結內(nèi)（敏感性結構）產(chǎn)生附加應力，但只要在設計中合理地增加 上部結構的剛度和強度，地基不均勻沉降（相當于支座位移）所產(chǎn)生的附加應力是完全可以承受的。 非敏感性結構：與剛性較好的敏感性結向相反，排架．三鉸拱（架）等餃磺結構，支座發(fā)生相對位移時不會引起上部結構 中很大的附加應力，故可以避免不均勻沉降對上部主體結構的損害。但是．這類非敏感性結構型式通常只適 用于

20、單層工業(yè)廠房、倉庫和某些公共建筑。必須注意：即使采用了這些結．嚴重的不均勻沉降對于屋蓋系 統(tǒng)、圍護結構、吊車梁及各種縱、橫連系構件等仍是有害的，因此，必須考慮采取相應的防范措施，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。 當擬建的相鄰建筑物之間輕（低）重（高）懸殊時，一般應按先重后輕的程序施工；有時還需要在重

21、建筑物 竣工后歇一段時間后再建造輕的鄰近建筑物(或建筑物單元)； 當高層建筑的主、裙樓下有地下室時，可在主、 裙樓相交的裙樓一側適當位置(一般是1/3跨度處)設置施工后澆帶，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，都應避免長時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。 細粒土尤其是淤泥及淤泥質(zhì)土的結構性很強，施