箱形基础2011

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六、配筋
箱基墙板应设置双面钢筋，竖向和水平钢筋 的直径不应小于10mm，间距不应大于 200mm。
除上部为剪力墙外，内、外墙的墙顶处宜配 置两根直径不小于20mm的通长构造钢筋。
当箱基仅按局部弯曲计算时，顶、底板的配 筋除满足计算要求外，纵横方向的支座钢筋 尚应有1/2~1/3贯通全跨，且贯通钢筋的配筋 率不应小于0.15%、0.10%；跨中钢筋应按 实际配筋全部拉通。
无论选定何种地基基础，设计基本原则都要求： ➢ 基础底面压力小于地基容许承载力值（强度） ➢ 建筑的沉降小于容许变形值（变形） ➢ 避免地基滑动，防止建筑物失稳 （稳定）
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§3.4.3 基础底面的附加压力
基底附加压力计算
一般情况下，建筑物建造前天然土层在自重作用下的变形早已结束。
因此，只有基底附加压力才能引起地基的附加应力和变形。
底板厚度不应小于300mm，且板厚与最大 双向板区格的短边尺寸之比不小于1/14.
顶板厚度一般不应小于100mm，且应能承 受由整体弯曲产生的压力
当考虑上部结构嵌固在箱基顶板上时，顶板 厚不宜小于200mm
对兼作人防地下室的箱形基底、顶板的厚度， 按实际要求计算后确定。
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五、箱形基础的墙体洞口
分别小于b/60和b/80，b
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2. 抗震设防时：f对于抗震设防的建筑，尚应按
《建筑抗震设计规范》下列公式进行地基土抗震 承载力的验算：
➢ ｐＥ≤ｆＳＥ （4.0.5-1）
➢ ｐＥ，ｍａｘ≤１．２ｆＳＥ （4.0.5-2）
➢ ｆＳＥ＝ζＳｆ （4.0.5-3）
式中 ｐＥ——基础底面地震效应组合的平均压力设 计值； ｐＥ，ｍａｘ——基础底面地震效应组合的边缘最大 压力设计值； ｆＳＥ——调整后的地基土抗震承载力设计值； ζｓ——地基土抗震承载力调整系数，按表4.0.5 确定； 当基础底面地震效应组合的边缘最小压力
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三、箱形基础的内外墙
箱形基础的内、外墙应沿上部结构柱网和剪力墙纵 横均匀布置，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。
对基础平面长宽比大于４的箱形基础，其纵墙水平 截面面积不得小于箱基外墙外包尺寸水平投影面积 的１/１８。
注：计算墙体水平截面积时，不扣除洞口部分。
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（二）偏心、水平作用下防倾覆稳 定性验算
ｅ≤(０．１Ｗ)/Ａ，有利于稳定，但当承受较 大水平荷载时，需考虑水平荷载作用、偏 心和水平荷载共同作用下的抗整体倾覆验 算
（1）水平荷载作用下（竖向荷载偏心距e=0）
Mr=pb/2 Mc=Qh
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（二）偏心、水平作用下防倾覆稳 定性验算
H/h 35
设计抗渗等级（MPa）
0.6 0.8 1.2 1.6 2.0
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八、埋置深度
埋深应满足地基承载力、地基稳定（抗倾覆和抗滑 移）及地基变形条件
应满足最小埋深的要求： ➢ 地震区：≥1/10h ➢ 一般情况，≥1/12 h 最小埋深要求：抗震设计和防止高层建筑整体倾斜 ➢ 建筑物倾斜1/250时，可被肉眼观察到，且可造成
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对单幢建筑物，在均匀地基的条件下，箱形和筏形 基础的基底平面形心宜与结构竖向荷载重心重合
建筑物倾斜与偏心距e和基础宽度B的比值e/B有关， e/B越大则倾斜越大
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：
➢ ｅ≤(０．１Ｗ)/Ａ （5.1.2）
出现零应力时，零应力区的面积不应超过基础底 面面积的２５％。
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• 当高宽比大于4 的高层建筑，在地震作用下 基础底面不宜出现拉应力；其他建筑基础 底面与地基之间零压力区面积不应超过基 础底面面积的15%
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• 当有软弱下卧层时，还应验算是否满足下 卧层的承载力要求 pz+pcz＜fz
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箱形基础采用完全补偿式基础的地下室层数
高层建筑 20
30
40
50
总层数
要求地下 3
5
6
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室的层数
1、上部结构的重量按每层6.5kN/m2计算 2、地下室平均层高4m
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补偿性基础一般都有较大的埋深，因此在基坑施 工时会遇到一系列问题，例如施工降水、开挖对 周围环境的影响等。
➢ 抗震设防区天然土质地基上的箱形和筏形基础， 其埋深不宜小于建筑物高度的１/１５
➢ 桩箱或桩筏基础的埋置深度（不计桩长）不宜小 于建筑物高度的１/１８
➢ ｅ≤(０．１Ｗ)/Ａ
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（一）水平滑动稳定性验算
KQ≤F1+F2+P ➢K为安全系数，取1.2~1.5 ➢F1——基底摩阻合力，F1=A1τ ➢F2——侧壁摩擦力合力，F2= ➢P——侧壁被动土压力
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缺点
• 内隔墙相对较多，工期较长，造价较高 • 隔墙太多，地下空间利用受限
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补偿性基础
施加的建筑物总荷载（扣除地下水浮力） 等于挖除的有效土重时，建筑物的沉降为 零，称为全补偿性基础
如果建筑物总荷载大于挖除的土重，建筑 物还会产生一定的沉降，但该沉降仅由建 筑物荷载与挖除土重的差值产生，小于一 般实体基础的沉降量，则称为部分补偿性 基础 （欠补偿基础）
➢ 降水可减少坑底隆起量，因为降水使土中有效应 力增加、坑底土压缩并得到改善，而在建筑物荷 载施加时，地下水位又逐渐恢复到原有位置。但 应注意降水引起的环境问题。
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§4.2 箱基几何尺寸的确定
一、箱形基础的平面尺寸 根据上部结构底层平面或地下室的平面尺
寸，按荷载分布情况验算地基承载力、沉 降量和倾斜值后确定。 若不满足要求，需调整基础底面积 ➢将基础顶板一侧或全部适当挑出 ➢将箱形基础整体扩大：扩大宽度 ➢增加埋深
※对第(3)条原因，应采用足够的抗隆起安全系数。
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➢ 为 减少基坑应力解除产生的坑底隆起量，可采用 分阶段开挖并及时用建筑物荷载替代的方法。
➢ 较浅开挖的坑底回弹量远比深开挖小。为此，可 先开挖至基坑的一半深 度，此时坑底回弹很小。 余下的土方采用“重量逐步置换法”，按箱基隔 墙的位置逐个开挖基槽，至基底标高后，在槽内 浇筑钢筋混凝土隔墙，以墙的重量代替挖除 的土 重。当全部墙板完成后，有条件的还可以建造部 分上部结构。然后依次挖去墙间土并浇筑底板， 形成封闭空格后立即充水加压。由于第二阶段的 卸荷范围小、时 间短，从而大大减少了坑底隆起 量。
箱基的底板和墙板的厚度应根据实际的受力情况和 防渗要求确定。外墙厚度不应小于250mm，内墙 厚度不应小于200mm。
当箱基兼作人防地下室，其外墙厚度还应根据人防 等级，按实际情况计算后确定
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四、箱形基础的顶板、底板
箱形基础的顶板、底板厚度应根据荷载大小、 跨度、整体刚度、防水要求确定。
• Pz——软弱下卧层顶面处的附加应力设计 值
• Pcz——软弱下卧层顶面处土的自重应力设 计值
• fz——软弱下卧层顶面处经深宽修正后的地 基承载力设计值，
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二、地基稳定性验算
下列情况需进行稳定性验算：
强震区、强台风区建筑物承受较大水平荷载作用
受条件所限基础埋深或荷载偏心距不能满足规范 要求
工程中基坑土隆起的原因有三个：
➢ (1).移去上覆土荷载后的弹性回弹；
➢ (2).基坑暴露一段时间后，由于压力减小，水楔入 坑底土造成土的含水量增加，土体膨胀；
➢ (3).基坑开挖接近临界深度时，其周围土体向坑内 的塑性位移。
※加快施工速度，即开挖后立即加荷可以消除大部 分由于第(2)条原因引起的隆起量。
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箱形基础
当上部建筑物为荷载大、对地基不均匀沉降要求严 格的高层建筑、重型建筑以及软弱土地基上的多层 建筑时，为增加基础刚度，将地下室的底板、顶板 和墙体整体浇筑成箱子状的基础，称为箱型基础
箱型基础主要是由钢筋砼底板、顶板、侧墙及一定 数量纵墙构成的封闭箱体。
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箱形基础是目前高层建筑中经常采 用的基础类型
基底附加压力是基础底面处地基土在初始应力基础上增加的压力。该
处的初始应力为基础底面处土的自重应力sc，现有压力为基底压力p，所以
基底附加压力p0等于基底压力p与自重应力sc的差，即：
p
p0 p sc p 0d
d
rd
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§3.4.3 基础底面的附加压力
F
1.基础在地面上
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七、混凝土
箱基的混凝土强度等级不应低于C20 。采用 防水混凝土时，抗渗等级不宜小于0.6MPa
箱基长度超过40~60m时，为避免温度应力， 应设置贯通箱基横断面的后浇带，带宽不宜 小于80cm，后浇带处钢筋必须连通并适当 加强
最大水头H与防水混凝土厚 度h的比值
H/h<6 10≤H/h<15 15 H/h<25 25 H/h<35
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优点
刚度大、整体性好、传力均匀 能适应局部软硬不均匀地基，有效调整基
底反力 具有补偿性，提高了地基承载力、减小了
建筑物沉降 箱基外壁与四周土的摩擦增大，增强了阻
尼作用，具有良好的抗震性能 底板和外墙形成整体有利于防水 兼作人防地下室，可充分利用地下空间
➢ 式中 Ｗ——与偏心距方向一致的基础底面边缘抵 抗矩； Ａ——基础底面积。
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二、箱形基础的高度
箱基的高度除满足建筑物功能要求外，不宜 小于基础长度（不包括悬挑长度）的1/20， 且不小于3m，以保证其具有足够刚度适应 地基的不均匀沉降，减少上部结构由不均匀 沉降引起的附加应力。
箱形基础最大纵向相对挠度一般都出现在上 部结构施工到3~5层时。因此研究箱基刚度 的重点应放在施工的早期阶段
基底附加压力=基底接触压应力
F G
p0 p A
sc
p p0
G
2.基础在地面下
源自文库
A
式中
p0 p sc p 0d
P0 —基底附加压应力，由于建筑物的建设，基底
在原自重应力基础上新增加的压应力,kPa。
天然地面
d 基础底面
sc —土中自重应力标准值，kPa
0 —基底以上土的天然土层重度的加权平均值，地下水位以
当建筑物荷载小于挖除的土重时便成为超 补偿基础
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a) 原有地基
b) 开挖基坑至 >
c) 建筑物建造完成
图4-36 补偿性基础的施工过程
P基底反力，Pc挖除的土和水重（pz+pw）
➢ P=Pc，全补偿：回弹再压缩，风力和地震力作用 ➢ P>Pc，欠补偿：减小地基沉降和提高了地基承载力 ➢ P<Pc，超补偿：建筑物可能浮起
1.非抗震设防时：f——地基承载力设计值
p≤f
Pmax=1.2f Pmin＞0
对软土地区尚应按下列荷载组合进行验算：
➢ (1)恒载和活荷载组合而无风荷载：
pmax ≤1.1f
pmax/pmin ≤1.22
➢ (2）风载与恒载及其他活荷载组合：
pmax ≤1.2f
pmax/pmin ≤1.5
➢ 以上两种荷载组合下的要求相应于限制偏心距e
建筑物损害 ➢ 建筑物倾斜1/150时，开始结构破坏 ※增大埋深，可减小地基中的附加应力，减小地基变
形，但同时也带来土方量大、施工困难等问题。
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§4.3 地基计算
高层建筑地基基础设计首先根据工程地质条件、 使用要求、建筑结构布局、荷载分布等条件，进 行基础选型
当拟选采用箱形基础或筏形基础后，还须按建筑 功能、基础埋深等要求，结合地基评价进一步确 定天然地基、人工地基、桩箱、桩筏地基基础。
（2）偏心和水平荷载共同作用下（竖向荷载 偏心距e＞0，即使ｅ≤(０．１Ｗ)/Ａ时，也 与水平力矩叠加）
Mr=pb/2 Mc=Qh+pe Mr——抗倾覆力矩标准值 Mc——倾覆力矩标准值 P——竖向总荷载标准值 Q——水平总荷载标准值
下取有效重度。 0 (1h1 2h2 L ) /(h1 h2 L ) kN / m3
d —基础埋深，从天然地面算起，m。
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箱基的地基承载力验算与其它建筑物基础相同 ，
对受偏心荷载作用作了更严格的限制。对基底平 均压力p、边缘最大压力pmax和最小压力pmin 应满足下列要求：
箱形基础的墙体洞口应设在墙体剪力较小的 部位，门洞宜设在柱间居中部位，洞边至上 层柱中心的水平距离不宜小于1.2m，以避免 洞口上的过梁由于过大的剪力造成截面承载 力不足
墙身由于设置了门洞，其刚度受到消弱，消 弱的折减系数C为：
C=n/(m+n-mn)
n——洞口上过梁的截面高度与箱基净高比值
m——洞口宽度与柱间中心距的比值。