第7章 箱形基础

顶板和底板都应采用双向配筋，底板厚大于100mm时，宜在板 的中间加一层钢筋网。钢筋除按计算要求配置外，纵横方向的支座钢 筋尚应有1/3—1/2连通配置。底板的钢筋间距常用150—200mm，直 径常为φ12—28mm。
5 上部结构 与 箱基的连接
当箱基四周回填土为分层夯实时，上部结构的嵌固部位按下列原 则确定：
e
e 0.1W / A
A
W—— 与偏心方向一致的基底边缘抵抗矩 m3
A—— 基底面积
2 高度 和 埋深
箱形基础高度应满足结构承载力和刚度要求，并根据建筑使
用要求确定。一般不宜小于箱形基础长度的1/20，且不宜小于3m。 此处基础长度不计墙外悬挑板部分
箱形基础埋深，除与地质条件有关外，还与施工条件、地
下室高度、地基承载力需补偿的程度等因素有关。高层建筑箱形 基础的埋深应满足地基承载力、变形和稳定性要求。
在抗震设防区，除岩石地基外，
天然地基上的箱形基础埋深不宜小于建筑物高度的1/15。 桩箱基础的埋深（不计桩长）不宜小于建筑物高度的1/20—
1/18。 在高层建筑同一单元内，箱形基础埋深宜一致、且不得局部用 箱形基础。
实测结果和计算分析表明，箱形基础必须考虑上部结构刚度的 影响，即应考虑地基基础与上部结构的共同作用。目前可供实用的 处理方法就是考虑上部结构两种极端情况，采用不同的弯曲内力分 析方法。
一、上部结构为框架体系
当上部结构为框架体系时，建筑物整体刚度较小，特别是填充 墙尚为砌筑、上部结构刚度尚未完全形成时，箱形基础整体弯曲应 力比较明显。箱形基础的内力应同时考虑整体弯曲和局部弯曲的作 用。由于箱形基础本身是一复杂的空间结构体系，严格分析仍较困 难，实用上按下述方法计算。
外框筒或筒中筒结构，箱基或地下一层顶板与外墙连接处的截面， 应符合以下要求
非抗震设计 Vf 0.125 febf tf
抗震设计
VE,f 1/ rRE (0.1 febf tf )
fe ——混凝土轴心受压强度设计值 Vf ——上部结构传来的计算截面处的水平剪力设计值 VE,f ——地震效应组合时，上部结构传来的计算截面处的水平剪力设计值 rRE ——承载力抗震调整系数，取0.85
Gk A
Fk ——荷载效应标准组合时，上部结构传到基础顶面的竖向力 Gk ——基础自重和基础上的土重之和
2 受偏心荷载作用
Pk max
Fk
Gk A
Mk W
Pk min
Fk
Gk A
Mk W
Mk ——荷载效应标准组合时，基础底面的力矩值 W ——基础底面的抵抗矩
对式中的 N 值（F+G）及 M 值，应按能产生最大竖向 Nmax 的
梁等构件的强度计算、配筋和构造要求。强度计算是以内力计算为依 据的，而基底反力的大小及分布直接影响内力值。因而地基反力的求 解是箱形基础设计的关键。
目前，常采用的有如下几种简化计算方法。
（1）刚性法
即假定反力为直线分布，用常用的中心、偏心受压公式计算。当 地基土较软弱，且土层均匀时，可采用此法。
（2） 弹性地基梁法
（1）单层地下室为箱基，上部结构为框架、剪力墙或框剪结构 时，嵌固部位可取箱基顶部
H0
±0.000室外地坪
（2）多层地下室为箱基，上部结构为框架、剪力墙或框剪结构 时，当地下室的层间侧移刚度大于上部结构层间侧移刚度的1.5倍时， 地下一层结构顶部可作为嵌固部位，否则认为是箱基顶部
地下二层顶板
H0
±0.000室外地坪
最终沉降量允许值可按规范中高耸结构项目采用，考虑到采用
箱形基础的高层建筑总高度一般小于100m，对高压缩性土地区宜控 制在小于350mm，对中、低压缩性土则不宜超过200mm。
对于横向整体倾斜的计算值，在非地震区宜符合下式要求
b
100H g
Hg——自室外地面起算的建筑物高度
在地震区宜符合以下要求
地下一层顶板
（3）对于上部结构为框筒或筒中筒结构的地下室，当地下一层 结构顶板整体性好，平面刚度较大且无大洞口，地下室外墙承受上 部结构通过地下一层顶板传来的水平力或地震作用时，地下一层结 构顶部可作为嵌固部位。
当上部结构嵌固在箱基顶部或地下一层结构顶部时，箱基或地下 一层结构顶板除满足正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力要求外， 其厚度尚不应小于200mm。
括箱形基础）的总重力减除水浮力，即用于验算的基底压力为pk pw。这是与一般天然地基浅基础设计的重要区别之一。
基础底面平均总压力 pk 和边缘处最大压力 pkmax、最小压力 pkmin 应符合下列要求
(1) 非震区
受轴心荷载作用时
Pk fa
受偏心荷载作用时
Pk max 1.2 fa
fa ——修正后的地基承载力特征值
3 墙体
箱形基础外墙沿建筑物周边布置，内墙沿上部结构的柱网或剪 力墙位置纵横均匀布置，以利于荷载直接传递，纵横墙宜均匀分布， 避免偏置或过分集中。
为保证箱基有足够的刚度，墙必须有一定数量。墙体水平截面 总面积不宜小于箱形基础外墙外包尺寸的水平投影面积的1/10。对 于长宽比大于4的箱基，其纵墙水平截面积不宜小于箱形基础外墙外 包尺寸的水平投影面积的1/18。
箱基墙体尽量少开洞、开小洞。洞口尽量位于柱间居中部分，洞 边至上层柱中心的水平距离不小于1.2m，洞口上过梁的高度不宜小于 层高的1/5，洞口面积不宜大于柱距与箱基全高乘积的1/6。
底层柱与箱基交接处，柱边和墙边或柱角和八字角之间的净距不 宜小于50mm，并验来自百度文库底层柱下墙体的局部受压承载力，不能满足要 求时，应增加墙体的承压面积或采取其他措施
箱形基础结构尺寸、基底反力分布和形状是决定箱基内力的最主 要因素。
从实测基底反力分布曲线看，其分布规律与地基土的性质、基
础的平面形状尺寸、建筑物荷载分布及其大小、相邻建筑的相互影响、 箱基与上部结构的刚度形成过程、地下水浮力的影响及施工条件等因 素有关。
箱形基础结构设计内容包括顶板、底板、内墙、外墙及门洞过
最不利组合与此相对应的 M 值，和能产生最大力矩 Mmax 时的最不 利组合与此相对应的N值，分别进行基底应力计算，取其大者控制设 计。
目前箱形基础的地基强度验算和一般天然地基上的浅基础大体
相同，但在总荷载中扣除了浮力。这是因为基底处的水压力已被利 用参与补偿建筑物的重力，因此计算基底压力时，应将建筑物（包
无论是软土地基还是一般第四纪粘土地基，实测纵向基底反力系 数最大值都较弹性理论方法或经验调整的反力系数为小。
67.4m
0
50 kPa
100
1/9—1/8L
150
200
软土地区
36m
0
kPa
200
400 500
第四纪粘土地区
在实测资料统计的基础上，提出高层建筑箱基基底反力实用计算 方法（规程JGJ 6—1999）。将基础底面划分40个区格（纵向8，横 向5），第i区格基底反力为；
箱形基础不足：
内隔墙相对较多，支模和绑扎钢筋耗时长，工期相对较长 使用上因隔墙多受一定的影响
7.2 箱形基础一般构造要求 1 平面尺寸
根据地基土承载力和上部结构布置以及荷载大小等因素确定 对于单幢建筑物，基础底面的形心宜与结构的长期竖向荷载合力作用 点重合，尽量减小偏心距。箱形基础的偏心距宜符合以下要求
(2) 地震区
荷载组合按《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001）进行，箱 基底面压力除应满足上述公式外，还应进行地基土抗震承载力的验算
PE fSE
PE max 1.2 fSE fSE S fa
PE ——基础底面地震效应组合的平均压力值 fSE ——调整后的地基土抗震承载力设计值 ξS ——地基土抗震承载力调整系数
通长构造钢筋，使墙体形成一根高梁抵抗整体弯曲产生的内力。外 墙竖向钢筋一般按体积配筋率0.4%考虑。
墙体洞口周围应设加强筋，每侧加强筋面积不小于洞口宽度内被 切断钢筋截面积的一半，也不少于2φ16mm钢筋，洞口钢筋应伸入墙 内40d。洞口角部钢筋在墙体两面各配置不少于2φ12mm的钢筋，其长 度不小于1.3m。
P
pi BL ai
P ——上部结构竖向荷载加箱形基础重量 B、L ——箱基的宽度和长度 ai —— i 区格的基底反力系数，根据土体性质和B/L查表
7.5 基础内力计算
箱形基础作为一个箱形空格结构，承受上部结构荷载与不均匀 地基反力引起的整体弯曲；同时其顶板、底板还承受着分别有顶板 荷载与地基反力引起的局部弯曲。因此，顶板、底板的弯曲应力应 按整体和局部弯曲的组合来决定。
7.3.2 地基变形验算
实用上，为简化箱基沉降的计算，《高层建筑箱形与筏形基础技 术规范》（JGJ-99）规定按以下公式计算
s
n i 1
pc Esi
s
pa Esi
zii
zi1 i1
Ψ’ ——考虑回弹影响的沉降计算经验系数 Ψs ——沉降计算经验系数 Pc ——基础底面处地基土的自重压力标准值 Pa ——长期效应组合下基础底面处的附加压力标准值
bf
tf
±0.000
bf ——沿水平或地震力方向与外墙连接的箱基或地下一层顶板宽度 tf ——箱基或地下一层顶板的厚度
7.3 箱形基础地基计算
箱形基础的地基应进行承载力和变形计算，必要时应验算地基 的稳定性。 7.3.1 地基承载力验算
箱形基础底面的压力值可按以下公式计算
1 受轴心荷载作用
Pk
Fk
Chapter
7
箱形基础
7.1 概
述
箱形基础：高层建筑常用的一种基础形式，由顶板、底板、外
围挡土墙以及一定数量的内隔墙构成的单层或多层钢筋混凝土结构。
A
A
A—A剖面
平面
箱形基础优点：
刚度大、整体性好、传力均匀 基础埋置较深、卸除了原有的地基自重应力、因而提高了地基承 载力、减小了建筑物沉降，是一种理想的补偿性基础 由于埋深较大、降低了建筑物重心、并与周围土体的摩擦力增加， 有利于抗震和抗风 箱基的底板及外墙形成的整体有利于防水，还可作为人防地下室
50
50
50
50
50
箱基的外墙厚度不应小于250mm，内墙厚度不应小于200mm，
箱基的混凝土强度等级不低于C20，桩箱基础的砼强度不低于C30。
箱基墙身厚度应根据实际受力情况及防水要求确定，竖向
和水平钢筋的直径不小于10mm，间距不大于200mm。 除上部为剪力墙外，内、外墙的墙顶处宜配置不小于2φ20mm的
1 ~ 1 b
200 150 100H g
对于地震烈度大于或等于8度、中软或软弱地基土上的建筑可采 用上限1/200；
对于地震烈度在8度以下、中硬或坚硬地基土上的建筑可采用下 限1/150；
7.4 基底反力计算
设计箱形基础时，应根据地基条件和上部结构荷载的大小，选
择合理的平面尺寸、结构高度以及各部分墙与板的布局和厚度，然后 计算箱形基础的内力和配筋。
Pk min 0
(1) 非震区 对软土地区，尚应按下列荷载组合，并满足如下要求：
当恒荷载与活荷载组合而无风荷载时
Pk max 1.1 fa Pk max Pk min 1.22
当风荷载与恒荷载及其他活荷载组合时
Pk max 1.2 fa
Pk max Pk min 1.22
以上两种荷载下的组合要求相应于限制偏心距e 。
若箱形基础为矩形平面，可把箱形基础简化为工字形等代梁，
工字形截面上下、翼缘宽度分别为箱形基础顶板、底板宽度，腹板 厚度为在弯曲方向墙体厚度之和，梁高即箱形基础高度，在上部结
构传来的荷载作用下，按弹性地基梁计算基底反力。
（3） 地基反力系数法
对软土地区，基底纵向反力曲线一般呈马鞍形状，中间平缓，反 力最大峰值在基础端部1/9—1/8房屋长度处，最大值约为平均值的 1.06—1.43倍。
采用土的变形模量计算沉降
s
pkb
n i 1
i
i1
E0i
Pk ——长期效应组合下的基础底面平均压力标准值
b —— 基础底面宽度 δi、δi-1 ——与基础长宽比及基础底面至第i层土和第i-1层土
底面的距离深度z有关的无量纲系数。
η ——修正系数
箱形基础的允许沉降量和允许整体倾斜值，根据建筑物的使用要 求及其对相邻建筑物可能造成的影响，按地区经验和规范规定确定。
40d 1.0m h1
2φ16 h2
2φ12
4 底板 和 顶板
箱基底板和顶板的厚度，应根据实际情况、整体刚度和防水要 求确定，底板厚度不小于300mm，顶板不小于150mm。顶板由于有 人防倒塌荷载和抗冲击波的要求，厚度可达300—350mm以上，底板 由于防水和受力要求，厚度通常在500—600mm以上。