筏形与箱形基础

• 板带法的缺陷是没有考虑条带之间的剪力， 因而梁上荷载与地基反力常常不满足静力 平衡条件，必须进行调整；另外，由于筏 板实际存在的空间作用，各板带横截面上 的弯矩并非沿横截面均匀分布，而是较集 中于柱下中心区域。
• 因而可采用弯矩分配 法将计算板带宽度b(或 a)的弯矩按宽度分为三 部分，把整个宽度b上 的2/3弯矩值作用于中 间b/2部分，边缘b/4各 承担1/6弯矩。
• 箱形基础埋置较深，能与基底和 周围土体共同工作，从而增加建 筑物的整体稳定性，并有较好的 抗震效果。
• 同时，由于埋深较大，基础底面 处的土自重应力和水压力可以在 很大程度上补偿由于建筑物自重 和荷载产生的基底压力，起到减 少地基沉降和提高地基稳定性的 作用。
p0=p-γGd
• 在工程设计中，一般认为对柱距变化和柱间的荷 载变化不超过20％、柱网间距较小、上部荷载不 很大的结构可选用平板式筏基；
• 对于纵横柱网间尺寸相差较大，上部结构的荷载 也较大时，宜选用带梁式的筏板基础。
• 对上部结构为剪力墙体系时，如果每道剪力墙都 直通到基础，一般习惯把筏板基础做成平板式的； 而对每道剪力墙不都直通到基础的框支剪力墙， 必须选用带梁式的筏板基础。
• 筏板配筋除符合计算要求外，纵横方向支座钢筋 尚应有一定的连通配筋；跨中则按实际配筋率全 部贯通。筏板悬臂部分下的土体如可能与筏板脱 离时，应在悬臂上部设置受力钢筋。当双向悬臂 挑出但肋梁不外伸时，宜在板底布置放射状附加 钢筋。
第三节 箱形基础的设计原则 和构造要求
• 箱形基础是由钢 筋混凝土顶、底 板、侧墙和一定 数量内隔墙构成 的、具有相当大 的整体刚度的箱 形结构。
地基承载力
(3) 筏形基础的应用
一般在下列情况下可考虑采用筏形基础： • 软土地基上采用交叉条形基础不能满足建
筑物的容许变形和地基承载力要求时； • 当建筑物的柱距较小，而柱荷载很大，必
须将基础连成一整体后才能满足地基承载 力要求时； • 在风荷载或地震荷载作用下，欲使基础有 足够的刚度和稳定性时。
b/4 b/2 b/4 b
a/4 a/2 a/4 条中心
条边缘
a
弹性板法
当筏基的刚度不够大，不能采用刚性板方法 时，可采用弹性板法。弹性板法中最常用 的是文克尔地基上筏板基础的计算方法
5、筏板构造
• (1) 筏板厚度 筏板厚度根据抗冲切、抗剪切要求确定。 一般不小于柱网较大跨度的1/20，并不小 于200mm（对于梁板式筏基不应小于 300mm）。另外，对于荷载较大的建筑， 也可采用厚筏板，厚度可取大筏基底板面积时，扩大位置宜优先考虑 设在建筑物的宽度方向。对基础梁外伸的梁板式 筏基，筏基底板挑出的长度，从基础梁外皮起算 横向不宜大于1200mm，纵向不宜大于800mm； 对平板式筏基其挑出长度从柱外皮起算横向不宜 大于1000mm，纵向不宜大于600mm。筏板的外 挑部分可做成坡度，但其边缘厚度不小于200mm。
第四章 筏形与箱形基础
刘畅 副教授 硕士生导师
第一节 筏形基础的类型与特点
(1) 筏形基础类型
• 柱下筏板基础 • 墙下筏板基础
• 平板式筏板基础 • 梁板式筏板基础
(2) 筏形基础特点
• 筏形基础是指柱下或墙下连续的平板式或梁板式 钢筋混凝土基础
• 具有施工简单 • 基础整体刚度较好 • 能提高地基承载力 • 能调节建筑物不均匀沉降 • 抗震性能也比较好 • 作为一个大面积基础，可按整体稳定性原理确定
第二节 筏形基础的设计原则 和构造要求
一、设计内容
• 筏板选型 • 确定筏板底面尺寸 • 确定筏板厚度 • 筏板内力计算与配筋 • 构造要求
1、筏板选型
• 梁板式筏基所耗费的混凝土和钢筋都较平 板式筏基少，因而具有材耗低、刚度大的 特点；
• 平板式筏基对地下室空间高度有利，施工 也比较方便。
• 筏板基础型式的确定应综合考虑土质、上 部结构体系、柱距、荷载大小及施工条件 等因素。
• 筏板厚度根据抗冲切、抗剪切要求确定。一般不 小于柱网较大跨度的1/20，并不小于200mm（对 于梁板式筏基不应小于300mm）。另外，对于荷 载较大的建筑，也可采用厚筏板，厚度可取1～ 3m。
• 具体冲切、剪切计算方法——自学。
•具体冲切、剪切计算方法——自学。
4、筏板内力计算与配筋
• 影响筏板内力的因素很多，包括上部结构 刚度、荷载大小及分布状况、板的刚度、 地基土的压缩性以及相应的地基反力等， 计算分析属于高度超静定问题。
3．筏板基础与上部结构的连接
筏板基础梁与上部柱或剪力墙连接的构造要求
4．筏板基础与上部结构的连接
• 筏板配筋率一般在0.5%～1.0%为宜。当板厚小于 300mm时单层配筋，板厚等于或大于300mm时 双层配筋。受力钢筋的最小直径不宜小于8mm， 间距100～200mm。分布钢筋直径取8～10mm， 间距200～300mm。筏板配筋不宜粗而疏，以有 利于发挥薄板的抗弯和抗裂能力。
p2
l
l
p1
(1-2
a2 2
+
a33)p
y
y
0.625p
筏底反力在基础梁上的分配
刚性板法
• 筏形基础的另一简化方法是刚性板法，适 用于上部结构刚度大、柱荷载比较均匀 （相邻柱荷载变化不超过20％）、柱距比 较一致且小于1.75/λ的情况。
4
ksb
4Eh J
式中，ks为地基土的基床系数；b 为基础条带宽度，即相邻两行柱间
筏板内力计算简化方法：
倒楼盖法 刚性板法
倒楼盖法
• 当地基比较均匀、上部结构刚度较大、且柱荷载 和柱间距的变化不超过20％时，筏形基础可被视 为一倒置的平面楼盖，以柱或墙为支座，以地基 净反力（呈直线分布）为荷载。
• 对于平板式筏基，可按多跨连续双向板计算其内 力；对于梁板式筏基，基础梁可按多跨连续梁计 算。
2、确定筏板底面尺寸
1）基底反力应满足地基承载力要求
当受轴心荷载作用时
p f
当受偏心荷载作用时
pmax 1.2 f
对于非抗震设防的高层建筑筏形基础， 尚应符合下式要求
pmin 0
2）如有软弱下卧层，应验算下卧层强度，验 算方法与天然地基上浅基础相同。
3）对单幢建筑物，在均匀地基的条件下，基 底平面形心应尽量与结构竖向荷载的重心 重合。当不能重合时，在永久荷载与楼 （屋）面活荷载长期效应组合下，偏心距e 宜符合下式要求：
的中心距；J为宽度等于b的条带的
截面惯性距。
a/4 a/2 a/4
条中心
条边缘
b/4 b/2 b/4 b
a
• 当筏基符合上述条件时可被认为是完全刚 性的，此时可采用板带法将筏板划分为如 图所示互相垂直的板带，各板带的分界线 就是相邻柱间的中线。假定各板带为互不 影响的独立基础梁，内力计算时可以作为 刚性截条来计算，也可以作为弹性地基梁 来计算。
e 0.1W A
式中，W为与偏心距方向一致的基础底面 边缘抵抗距。
4）基础的沉降
• 基础的沉降应不小于建筑物允许的沉降值， 可按分层总和法或按《建筑地基基础设计 规范》(GBJ 50007-2011)规定的方法计算。 如果基础埋置较深，应适当考虑由于基坑 开挖引起的回弹变形。
3、确定筏板厚度
• 双向板按单列、双列、和 多列连续板计算共分5种 情况：
• 三边简支，一边固定； • 两对边简支，两对边固定； • 两邻边简支，两邻边固定； • 三边固定，一边简支； • 四边固定。
• 当基础梁跨度相差不大时，可将梁上荷载 按沿板角450线所划分的范围，分别由横梁 和纵梁承担，然后按多跨连续梁分别计算。 当ly/lx>1时，横梁上荷载分布形式为梯形 （式中a为lx和ly中的较小者。