重庆大学基础工程-第3章连续基础PPT文档格式.ppt
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3.23.2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1.1.基本概念基本概念定义:
定义:
u所谓共同工作是指地基、基础与上部结构应同所谓共同工作是指地基、基础与上部结构应同时时满足静力平衡和变形协调两方面的条件。
满足静力平衡和变形协调两方面的条件。
涉及的问题:
1)关于地基容许变形值的问题;
(根据实际建筑物在不同关于地基容许变形值的问题;
(根据实际建筑物在不同地基上长期沉降观测资料)地基上长期沉降观测资料)2)连续(梁板式)基础的内力计算问题连续(梁板式)基础的内力计算问题;
3)减轻不均匀沉降危害的措施问题减轻不均匀沉降危害的措施问题。
共同作用主要体现在以下三个方面1、地基与基础的相互作用2、地基变形对上部结构的影响3、上部结构对基础受力状况的影响上部结构上部结构基础基础地基地基地基、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2.2.地基与基础的相互作用地基与基础的相互作用1)1)基础刚度对基底反力的影响基础刚度对基底反力的影响忽略上部结忽略上部结构的影响构的影响u抗弯刚度很小的柔性基础抗弯刚度很小的柔性基础u抗弯刚度很大的刚性基础抗弯刚度很大的刚性基础两种极端情况:
两种极端情况:
基础刚度小,基础可随地基变形而弯曲;
基底反力与作用在基础上荷载分布一致。
地基与基础的相互作用地基与基础的相互作用柔性基础柔性基础特点:
特点:
缺乏刚度的基础,由于无力调整基底的不均匀沉缺乏刚度的基础,由于无力调整基底的不均匀沉降,不能使传至基底的荷载改变其原来的分布。
降,不能使传至基底的荷载改变其原来的分布。
由此可见:
基础的架越作用基础能跨越基底中部,将所承担的荷载相对集中地传递到基底边缘的现象。
基础刚度大,受荷后不挠曲;
基底反力向两侧边缘集中。
地基与基础的相互作用地基与基础的相互作用刚性基础刚性基础特点:
具有刚度的基础,对荷载的传递和地基的变形有具有刚度的基础,对荷载的传递和地基的变形有约束和调整作用,即有抵抗基础挠曲并调整基底约束和调整作用,即有抵抗基础挠曲并调整基底沉降趋于均匀的能力,使基底压力向边缘转移。
沉降趋于均匀的能力,使基底压力向边缘转移。
地基与基础的相互作用地基与基础的相互作用地基反力的分布不仅取决于基础地基反力的分布不仅取决于基础的相对刚度,还取决于地基土的压缩的相对刚度,还取决于地基土的压缩性及基底下塑性区开展的大小。
相对性及基底下塑性区开展的大小。
相对刚度较大的基础,当地基土中塑性区刚度较大的基础,当地基土中塑性区很小时,基础的很小时,基础的“架越作用架越作用”很明显;
很明显;
随着土中塑性区的扩大,基础压力趋随着土中塑性区的扩大,基础压力趋于均匀。
而在岩石地基上相对刚度很于均匀。
而在岩石地基上相对刚度很小的基础,基础底反力则呈现集中的小的基础,基础底反力则呈现集中的现象。
现象。
2)2)地基非均匀性对基础内力的影响地基非均匀性对基础内力的影响地基与基础的相互作用地基与基础的相互作用1、基础架越作用的强弱,取决于基础相对刚度、土的压缩性及基底塑性区的大小。
2、加强基础刚度可以调整或减少不均匀沉降,但应注意同时会使基础内力加大,故基础方案应作综合考虑。
3、对地基软弱不均(如石芽地基),可采用连续基础;
岩石或压缩性很低的地基,宜优先采用扩展基础。
结论及建议地基与基础的相互作用地基与基础的相互作用.上部结构刚度对基础受力的影响上部结构刚度对基础受力的影响上部结构刚度上部结构刚度:
u是指整个上部结构对基础挠是指整个上部结构对基础挠曲和不均匀沉降的抵抗能力。
曲和不均匀沉降的抵抗能力。
u完全完全柔性的结构柔性的结构u绝对刚性的结构绝对刚性的结构两种绝对情况:
两种绝对情况:
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上部结构刚度对基础受力状况的影响上部结构刚度对基础受力状况的影响地基变形时不能挠曲,基础只能均匀地基变形时不能挠曲,基础只能均匀下沉或转动倾斜,亦不会在上部结构中下沉或转动倾斜,亦不会在上部结构中产生次应力。
基础内力分布比较均匀产生次应力。
基础内力分布比较均匀。
绝对刚性结构绝对刚性结构对地基变形有很大的顺从性,地基变对地基变形有很大的顺从性,地基变形与基础弯矩图呈同一趋势。
形与基础弯矩图呈同一趋势。
上部结构上部结构不参与工作,不参与工作,基础内力分布不均匀基础内力分布不均匀。
完全柔性结构完全柔性结构以柱下条形以柱下条形基础为例基础为例1、上部结构刚度对基础受力有约束作用。
2、应适度增大上部结构刚度,以减少基础挠曲及内力,调整地基变形。
3、在软土地基上,当基础整体刚度有限时,加强上部结构刚度才有效。
结论上部结构刚度对基础受力状况的影响上部结构刚度对基础受力状况的影响地基、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3.3.地基变形对上部结构的影响地基变形对上部结构的影响1)柔性结构对地基变形有很大的顺从性,基础不均匀沉降柔性结构对地基变形有很大的顺从性,基础不均匀沉降不会在上部结构中产生大的次应力,但仍应注意高压缩不会在上部结构中产生大的次应力,但仍应注意高压缩性地基上的排架结构受地基不均匀变形的其他影响;
性地基上的排架结构受地基不均匀变形的其他影响;
2)敏感性结构在地基不均匀变形时会产生较大的次应力,敏感性结构在地基不均匀变形时会产生较大的次应力,除此之外,对多层多跨的框架结构,还会引起柱荷载重除此之外,对多层多跨的框架结构,还会引起柱荷载重分配现象,一般中内柱卸载,边柱荷载增加,且随上部分配现象,一般中内柱卸载,边柱荷载增加,且随上部结构刚度增大而加剧结构刚度增大而加剧;
3)刚性结构在地基不均匀变形时几乎不引起次应力,但应刚性结构在地基不均匀变形时几乎不引起次应力,但应注意由此造成的倾斜及过量沉降问题注意由此造成的倾斜及过量沉降问题。
1.上部结构对地基变形有一定的调整作用,地基变形使上部结构产生附加应力;
2.柔性结构,在满足允许沉降值前提下,基础高度宜小不宜大,最适合采用常规设计方法;
3.敏感性结构,宜采用刚度大的基础,这样可以减少上部结构的附加应力;
4.刚性结构(高耸构筑物等),上部结构与基础整个体系刚度很大,地基不均匀沉降可使其倾斜,但几乎不会使其发生挠曲,建议采用箱基、桩基或其它深基础。
结论及建议地基变形对上部结构的影响地基变形对上部结构的影响1、设计时应将三者作为一个相互关联的会产生相应变形的整体,三者按各自刚度对相互变形起制约作用,因而制约整个体系内力;
2、按三者共同作用设计,满足静力平衡条件和变形协调一致的条件,可使建筑物安全、经济。
3、三者各自刚度大小是关键。
建议建议地基、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3.3.柱下条形基础柱下条形基础设计关键设计关键计算方法计算方法u简化计算法简化计算法(刚性设计法刚性设计法)基础内力计算基础内力计算u弹性地基梁法弹性地基梁法(梁板理论法梁板理论法)简化计算法简化计算法u基底反力基底反力(压力压力)的简化计的简化计算算u基础内力的简化计算基础内力的简化计算简化计算方法简化计算方法分类分类基础内力的简化计算方法基础内力的简化计算方法u倒梁法(反梁法)u静定分析法(静力平衡法)适用条件适用条件:
地基土质及荷载分布较均匀,上部结构刚度较好,且基础梁的高度不小于1/6柱距。
实质实质:
基础有足够的相对刚度要求要求:
基础的平均柱距满足lm1.75(1/)基底压力基底压力(反力反力)的简化条件的简化条件按直线分布假定按直线分布假定简化计算方法简化计算方法倒梁法倒梁法假定假定:
上部结构绝对刚性,上部结构绝对刚性,各柱之间无差异沉降各柱之间无差异沉降方法方法:
1)以柱端(脚)作为不动铰支座;
以柱端(脚)作为不动铰支座;
2)以地基净反力及除柱的集中力以以地基净反力及除柱的集中力以外的各种荷载为作用荷载外的各种荷载为作用荷载;
3)按倒置的普通连续梁计算内力。
按倒置的普通连续梁计算内力。
(常用力矩分配法)(常用力矩分配法)a.基础梁边缘处最大和最小地基净反力。
b.将柱底视为不动铰支座,以地基净反力为荷载,按多跨连续梁方法求得梁的纵向内力。
计算步骤c.按扩展基础设计方法设计横向翼板的抗弯抗剪。
(2)弯矩调整边跨跨中弯矩及第一内支座的弯矩值宜乘以1.2的系数。
基础基础架越作架越作用用纵向计算内力的调整:
(1)基底反力局部调整调整原因:
反力直线分布和柱脚不动铰与实际不符。
上部结构刚度约束基础整体弯曲。
导致计算支座反力不等于柱子轴力。
调整方法:
支反力与柱子轴力差作为荷载,再算两次简化计算方法简化计算方法调整调整:
将支座处的不平衡力,均将支座处的不平衡力,均匀分布在相应支座两侧各匀分布在相应支座两侧各1/31/3跨度范围内作为基底跨度范围内作为基底反力的调整值,然后仍按反力的调整值,然后仍按倒梁法重新计算内力。
倒梁法重新计算内力。
按计算内力值配,考虑基础两端的按计算内力值配,考虑基础两端的反力可能由于反力可能由于“架桥架桥”作用而增大,作用而增大,故在构造上采用在两边跨的跨中和支故在构造上采用在两边跨的跨中和支座处增加受力钢筋的方法来弥补此误座处增加受力钢筋的方法来弥补此误差。
差。
配筋配筋:
简化计算方法简化计算方法静定分析静定分析法法假定假定上部结构完全柔性,上部结构完全柔性,基础梁产生整体弯曲基础梁产生整体弯曲1)将地基净反力和上部结构荷载为作用荷载将地基净反力和上部结构荷载为作用荷载;
2)按静力平衡计算基础几个控制截面的内力按静力平衡计算基础几个控制截面的内力;
3)某一截面的剪力某一截面的剪力VVi等于作用于该截面左(或右)等于作用于该截面左(或右)边所有荷载和反力之和边所有荷载和反力之和;
4)
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- 重庆大学 基础 工程 连续