第5章筏形與箱形基礎(chǔ)(2011-11-28)

1、第5章筏形與箱形基礎(chǔ) 鄭 剛教授 博士生導(dǎo)師第一節(jié) 筏形基礎(chǔ)的類型與特點(1) 筏形基礎(chǔ)類型(a)平板式筏基；平板式筏基；(b)梁板式筏基；梁板式筏基；(c)墩板式筏基；墩板式筏基；(d)格形梁板式筏基格形梁板式筏基 柱下筏板基礎(chǔ) 墻下筏板基礎(chǔ) 平板式筏板基礎(chǔ) 梁板式筏板基礎(chǔ) 筏形基礎(chǔ)是指柱下或墻下連續(xù)的平板式或梁板式筏形基礎(chǔ)是指柱下或墻下連續(xù)的平板式或梁板式鋼筋混凝土基礎(chǔ)鋼筋混凝土基礎(chǔ) 具有施工簡單具有施工簡單 基礎(chǔ)整體剛度較好基礎(chǔ)整體剛度較好 能提高地基承載力能提高地基承載力 和能調(diào)節(jié)建筑物不均勻沉降等特點和能調(diào)節(jié)建筑物不均勻沉降等特點 抗震性能也比較好抗震性能也比較好 作為一個大面積基礎(chǔ)

2、，可按整體穩(wěn)定性原理確定作為一個大面積基礎(chǔ)，可按整體穩(wěn)定性原理確定地基承載力地基承載力(2) 筏形基礎(chǔ)特點一般在下列情況下可考慮采用筏形基礎(chǔ)：一般在下列情況下可考慮采用筏形基礎(chǔ)： 軟土地基上采用交叉條形基礎(chǔ)不能滿足建軟土地基上采用交叉條形基礎(chǔ)不能滿足建筑物的容許變形和地基承載力要求時；筑物的容許變形和地基承載力要求時； 當建筑物的柱距較小，而柱荷載很大，必當建筑物的柱距較小，而柱荷載很大，必須將基礎(chǔ)連成一整體后才能滿足地基承載須將基礎(chǔ)連成一整體后才能滿足地基承載力要求時；力要求時； 在風荷載或地震荷載作用下，欲使基礎(chǔ)有在風荷載或地震荷載作用下，欲使基礎(chǔ)有足夠的剛度和穩(wěn)定性時。足夠的剛度和穩(wěn)定性

3、時。(3) 筏形基礎(chǔ)的應(yīng)用第二節(jié) 筏形基礎(chǔ)的設(shè)計原則和構(gòu)造要求一、設(shè)計內(nèi)容 筏形基礎(chǔ)設(shè)計包括以下內(nèi)容： 筏板選型 確定筏板底面尺寸 確定筏板厚度 筏板內(nèi)力計算與配筋 構(gòu)造要求1、筏板選型 梁板式筏基所耗費的混凝土和鋼筋都較平梁板式筏基所耗費的混凝土和鋼筋都較平板式筏基少，因而具有材耗低、剛度大的板式筏基少，因而具有材耗低、剛度大的特點；特點； 平板式筏基對地下室空間高度有利，施工平板式筏基對地下室空間高度有利，施工也比較方便。也比較方便。 筏板基礎(chǔ)型式的確定應(yīng)綜合考慮土質(zhì)、上筏板基礎(chǔ)型式的確定應(yīng)綜合考慮土質(zhì)、上部結(jié)構(gòu)體系、柱距、荷載大小及施工條件部結(jié)構(gòu)體系、柱距、荷載大小及施工條件等因素。等因

4、素。 在工程設(shè)計中，一般認為對柱距變化和柱間的荷在工程設(shè)計中，一般認為對柱距變化和柱間的荷載變化不超過載變化不超過20、柱網(wǎng)間距較小、上部荷載不、柱網(wǎng)間距較小、上部荷載不很大的結(jié)構(gòu)可選用平板式筏基；很大的結(jié)構(gòu)可選用平板式筏基； 對于縱橫柱網(wǎng)間尺寸相差較大，上部結(jié)構(gòu)的荷載對于縱橫柱網(wǎng)間尺寸相差較大，上部結(jié)構(gòu)的荷載也較大時，宜選用帶梁式的筏板基礎(chǔ)。也較大時，宜選用帶梁式的筏板基礎(chǔ)。 對上部結(jié)構(gòu)為剪力墻體系時，如果每道剪力墻都對上部結(jié)構(gòu)為剪力墻體系時，如果每道剪力墻都直通到基礎(chǔ)，一般習慣把筏板基礎(chǔ)做成平板式的；直通到基礎(chǔ)，一般習慣把筏板基礎(chǔ)做成平板式的；而對每道剪力墻不都直通到基礎(chǔ)的框支剪力墻，而對

5、每道剪力墻不都直通到基礎(chǔ)的框支剪力墻，必須選用帶梁式的筏板基礎(chǔ)。必須選用帶梁式的筏板基礎(chǔ)。 2、確定筏板底面尺寸1）基底反力應(yīng)滿足地基承載力要求）基底反力應(yīng)滿足地基承載力要求當受軸心荷載作用時當受軸心荷載作用時fp 當受偏心荷載作用時當受偏心荷載作用時fp2 . 1max對于非抗震設(shè)防的高層建筑筏形基礎(chǔ)，尚應(yīng)符合下式要求0minp2）如有軟弱下臥層，應(yīng)驗算下臥層強度，驗）如有軟弱下臥層，應(yīng)驗算下臥層強度，驗算方法與天然地基上淺基礎(chǔ)相同。算方法與天然地基上淺基礎(chǔ)相同。3）對單幢建筑物，在均勻地基的條件下，基）對單幢建筑物，在均勻地基的條件下，基底平面形心應(yīng)盡量與結(jié)構(gòu)豎向荷載的重心底平面形心應(yīng)盡量

6、與結(jié)構(gòu)豎向荷載的重心重合。當不能重合時，在永久荷載與樓重合。當不能重合時，在永久荷載與樓（屋）面活荷載長期效應(yīng)組合下，偏心距（屋）面活荷載長期效應(yīng)組合下，偏心距e宜符合下式要求：宜符合下式要求： 式中，式中，W為與偏心距方向一致的基礎(chǔ)底面為與偏心距方向一致的基礎(chǔ)底面邊緣抵抗距。邊緣抵抗距。AWe1 . 04）基礎(chǔ)的沉降）基礎(chǔ)的沉降 基礎(chǔ)的沉降應(yīng)不小于建筑物允許的沉降值，基礎(chǔ)的沉降應(yīng)不小于建筑物允許的沉降值，可按分層總和法或按可按分層總和法或按建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范規(guī)范(GBJ 50007-2002)規(guī)定的方法計算。規(guī)定的方法計算。如果基礎(chǔ)埋置較深，應(yīng)適當考慮由于基坑如果基礎(chǔ)埋置較

7、深，應(yīng)適當考慮由于基坑開挖引起的回彈變形。開挖引起的回彈變形。3、確定筏板厚度 筏板厚度根據(jù)抗沖切、抗剪切要求確定。筏板厚度根據(jù)抗沖切、抗剪切要求確定。一般不小于柱網(wǎng)較大跨度的一般不小于柱網(wǎng)較大跨度的1/20，并不小，并不小于于200mm（對于梁板式筏基不應(yīng)小于（對于梁板式筏基不應(yīng)小于300mm）。另外，對于荷載較大的建筑，）。另外，對于荷載較大的建筑，也可采用厚筏板，厚度可取也可采用厚筏板，厚度可取13m。4、筏板內(nèi)力計算與配筋 影響筏板內(nèi)力的因素很多，包括上部結(jié)構(gòu)剛度、荷載大小及分布狀況、板的剛度、地基土的壓縮性以及相應(yīng)的地基反力等，計算分析屬于高度超靜定問題。 u筏板內(nèi)力計算簡化方法：u

8、 倒樓蓋法 u 剛性板法倒樓蓋法 當?shù)鼗容^均勻、上部結(jié)構(gòu)剛度較大、且柱荷載當?shù)鼗容^均勻、上部結(jié)構(gòu)剛度較大、且柱荷載和柱間距的變化不超過和柱間距的變化不超過2020時，筏形基礎(chǔ)可被視時，筏形基礎(chǔ)可被視為一倒置的平面樓蓋，以柱或墻為支座，以地基為一倒置的平面樓蓋，以柱或墻為支座，以地基凈反力（呈直線分布）為荷載。凈反力（呈直線分布）為荷載。 對于平板式筏基，可按多跨連續(xù)雙向板計算其內(nèi)對于平板式筏基，可按多跨連續(xù)雙向板計算其內(nèi)力；對于梁板式筏基，基礎(chǔ)梁可按多跨連續(xù)梁計力；對于梁板式筏基，基礎(chǔ)梁可按多跨連續(xù)梁計算。算。 雙向板按單列、雙列、和雙向板按單列、雙列、和多列連續(xù)板計算共分多列連續(xù)板計算共

9、分5種種情況：情況： 三邊簡支，一邊固定；三邊簡支，一邊固定； 兩對邊簡支，兩對邊固定；兩對邊簡支，兩對邊固定； 兩鄰邊簡支，兩鄰邊固定；兩鄰邊簡支，兩鄰邊固定； 三邊固定，一邊簡支；三邊固定，一邊簡支； 四邊固定。四邊固定。 當基礎(chǔ)梁跨度相差不大時，可將梁上荷載按沿板角450線所劃分的范圍，分別由橫梁和縱梁承擔，然后按多跨連續(xù)梁分別計算。當ly/lx1時，橫梁上荷載分布形式為梯形（式中a為lx和ly中的較小者。lp1l0.625pp2(1-2 + )pa22a33yy筏底反力在基礎(chǔ)梁上的分配 筏形基礎(chǔ)的另一簡化方法是剛性板法，適用于上部結(jié)構(gòu)剛度大、柱荷載比較均勻（相鄰柱荷載變化不超過20）、

10、柱距比較一致且小于1.75/的情況。剛性板法JEbkhs44式中，ks為地基土的基床系數(shù)；b為基礎(chǔ)條帶寬度，即相鄰兩行柱間即相鄰兩行柱間的中心距的中心距；J為寬度等于b的條帶的截面慣性距。aa/2b/4b/4b/2a/4ba/4條中心條邊緣 當筏基符合上述條件時可被認為是完全剛當筏基符合上述條件時可被認為是完全剛性的，此時可采用板帶法將筏板劃分為如性的，此時可采用板帶法將筏板劃分為如圖所示互相垂直的板帶，各板帶的分界線圖所示互相垂直的板帶，各板帶的分界線就是相鄰柱間的中線。假定各板帶為互不就是相鄰柱間的中線。假定各板帶為互不影響的獨立基礎(chǔ)梁，內(nèi)力計算時可以作為影響的獨立基礎(chǔ)梁，內(nèi)力計算時可以作

11、為剛性截條來計算，也可以作為彈性地基梁剛性截條來計算，也可以作為彈性地基梁來計算。來計算。 板帶法的缺陷是沒有考慮條帶之間的剪力，板帶法的缺陷是沒有考慮條帶之間的剪力，因而梁上荷載與地基反力常常不滿足靜力因而梁上荷載與地基反力常常不滿足靜力平衡條件，必須進行調(diào)整；另外，由于筏平衡條件，必須進行調(diào)整；另外，由于筏板實際存在的空間作用，各板帶橫截面上板實際存在的空間作用，各板帶橫截面上的彎矩并非沿橫截面均勻分布，而是較集的彎矩并非沿橫截面均勻分布，而是較集中于柱下中心區(qū)域。中于柱下中心區(qū)域。 因而可采用彎矩分配因而可采用彎矩分配法將計算板帶寬度法將計算板帶寬度b(或或a)的彎矩按寬度分為三的彎矩按

12、寬度分為三部分，把整個寬度部分，把整個寬度b上上的的2/3彎矩值作用于中彎矩值作用于中間間b/2部分，邊緣部分，邊緣b/4各各承擔承擔1/6彎矩。彎矩。aa/2b/4b/4b/2a/4ba/4條 中 心條 邊 緣aa/2b/4b/4b/2a/4ba/4條中心條邊緣彈性板法彈性板法 當筏基的剛度不夠大，不能采用剛性板方法時，可采用彈性板法。彈性板法中最常用的是文克爾地基上筏板基礎(chǔ)的計算方法 (1) 筏板厚度筏板厚度 筏板厚度根據(jù)抗沖切、抗剪切要求確定。筏板厚度根據(jù)抗沖切、抗剪切要求確定。一般不小于柱網(wǎng)較大跨度的一般不小于柱網(wǎng)較大跨度的1/20，并不小，并不小于于200mm（對于梁板式筏基不應(yīng)小于

13、（對于梁板式筏基不應(yīng)小于300mm）。另外，對于荷載較大的建筑，）。另外，對于荷載較大的建筑，也可采用厚筏板，厚度可取也可采用厚筏板，厚度可取13m。5、筏板構(gòu)造（2）筏板外挑）筏板外挑 需要擴大筏基底板面積時，擴大位置宜優(yōu)先考慮需要擴大筏基底板面積時，擴大位置宜優(yōu)先考慮設(shè)在建筑物的寬度方向。對基礎(chǔ)梁外伸的梁板式設(shè)在建筑物的寬度方向。對基礎(chǔ)梁外伸的梁板式筏基，筏基底板挑出的長度，從基礎(chǔ)梁外皮起算筏基，筏基底板挑出的長度，從基礎(chǔ)梁外皮起算橫向不宜大于橫向不宜大于1200mm，縱向不宜大于，縱向不宜大于800mm；對平板式筏基其挑出長度從柱外皮起算橫向不宜對平板式筏基其挑出長度從柱外皮起算橫向不宜

14、大于大于1000mm，縱向不宜大于，縱向不宜大于600mm。筏板的外。筏板的外挑部分可做成坡度，但其邊緣厚度不小于挑部分可做成坡度，但其邊緣厚度不小于200mm。筏板基礎(chǔ)梁與上部柱或剪力墻連接的構(gòu)造要求3筏板基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的連接 筏板配筋率一般在0.5%1.0%為宜。當板厚小于300mm時單層配筋，板厚等于或大于300mm時雙層配筋。受力鋼筋的最小直徑不宜小于8mm，間距100200mm。分布鋼筋直徑取810mm，間距200300mm。筏板配筋不宜粗而疏，以有利于發(fā)揮薄板的抗彎和抗裂能力。 筏板配筋除符合計算要求外，縱橫方向支座鋼筋尚應(yīng)有一定的連通配筋；跨中則按實際配筋率全部貫通。筏板懸臂部分下的土體如可能與筏板脫離時，應(yīng)在懸臂上部設(shè)置受力鋼筋。當雙向懸臂挑出但肋梁不外伸