重庆大学基础工程-第3章连续基础讲解
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第3章连续基础ppt课件
2〕需要利用连续基础的刚度去调整地基的不均 匀变形，或改善建筑物的抗震性能。
3〕建筑物的功能需要设置连续的底板时，例如 地下室、船坞、储液池等。
2021/5/29
9
3 连续基础
3.1 概述
3 连续基础
连续基础一般可看成是地基上的受弯构件— —梁或板。它们的挠曲特征、基底反力和截面内 力分布都与地基、基础以及上部结构的相对刚度 特征有关。因而，应该从三者相互作用的观点出 发，采用适当的方法进行地基上梁或板的分析与 设计。
3.2 地基、基础与上部结构的相互作用
地基
根底
上部结构
设计中把三者视为统一的整体，考虑相互作用； 对于压缩性较低的地基，一般不需考虑相互作用。
3 连续基础
3.2.1 地基与基础的相互作用
1. 基底反力的分布规律 通常假设呈线性分布
实际上非常复杂，与基础刚度及上部结构有 关。
柔性基础 刚性基础
素控制的。
3 连续基础
（2〕框架结构
➢ 构件之间的刚性联结，使之 在调整地基不均匀沉降的同 时，也引起了结构中的次应 力。
➢ 框架在按其整体刚度的强弱 对基础不均匀沉降进行调整 的同时，也使中柱一部分荷 载向边柱转移、基础转动、 梁柱挠曲而出现次应力。
3 连续基础
3 连续基础
➢ 如将图〔a〕按柱分离配置的扩展基础改为图〔b〕所示的 三柱共用的条形基础，则可借助条形基础的抗弯刚度来加 强框架结构调整各柱不均匀沉降的能力，并使框架的变形 和次应力都得到改善。
当地基局部软硬变化较大时〔如石芽型地基）， 可以采用整体刚度较大的连续基础；
而当地基为岩石或压缩性很低的土层时，宜优 先考虑采用扩展基础，如采用连续基础，抗弯 刚度不宜太大，这样可以取得较为经济3 的连续效基果础。
3〕建筑物的功能需要设置连续的底板时，例如 地下室、船坞、储液池等。
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3 连续基础
3.1 概述
3 连续基础
连续基础一般可看成是地基上的受弯构件— —梁或板。它们的挠曲特征、基底反力和截面内 力分布都与地基、基础以及上部结构的相对刚度 特征有关。因而，应该从三者相互作用的观点出 发，采用适当的方法进行地基上梁或板的分析与 设计。
3.2 地基、基础与上部结构的相互作用
地基
根底
上部结构
设计中把三者视为统一的整体，考虑相互作用； 对于压缩性较低的地基，一般不需考虑相互作用。
3 连续基础
3.2.1 地基与基础的相互作用
1. 基底反力的分布规律 通常假设呈线性分布
实际上非常复杂，与基础刚度及上部结构有 关。
柔性基础 刚性基础
素控制的。
3 连续基础
（2〕框架结构
➢ 构件之间的刚性联结，使之 在调整地基不均匀沉降的同 时，也引起了结构中的次应 力。
➢ 框架在按其整体刚度的强弱 对基础不均匀沉降进行调整 的同时，也使中柱一部分荷 载向边柱转移、基础转动、 梁柱挠曲而出现次应力。
3 连续基础
3 连续基础
➢ 如将图〔a〕按柱分离配置的扩展基础改为图〔b〕所示的 三柱共用的条形基础，则可借助条形基础的抗弯刚度来加 强框架结构调整各柱不均匀沉降的能力，并使框架的变形 和次应力都得到改善。
当地基局部软硬变化较大时〔如石芽型地基）， 可以采用整体刚度较大的连续基础；
而当地基为岩石或压缩性很低的土层时，宜优 先考虑采用扩展基础，如采用连续基础，抗弯 刚度不宜太大，这样可以取得较为经济3 的连续效基果础。
土木(建筑)基础工程第三章连续基础PPT课件
第三章 连续基础
3.1 概述 3.2 地基、基础与上部结构相互作用
的概念 3.3 地基计算模型 3.4 文克勒地基上梁的计算 3.6 柱下条形基础 3.8 筏形基础与箱形基础
07.11.2020
基础工程课件
3.1 概述
柱下条形基础、交叉条形基础、筏板基础和箱 形基础统称为连续基础。
连续基础的特点：
对这类结构的地基变形虽然限制较宽，但仍然不允许基础
出现过量的沉降或沉降差。
07.11.2020
基础工程课件
不均匀沉降会引起较大附加应力的结构，称为敏感性 结构，例如砖石砌体承重结构和钢筋混凝土框架结构。敏 感性结构对基础间的沉降差较敏感，很小的沉降差异就足 以引起可观的附加应力，因此，若结构本身的强度贮备不 足，就很容易发生开裂现象。
（3）理想弹塑性模型
（4）非线性弹性模型
E-μ模型（邓肯-张、Duncan-Chang、双曲线）
K-G模型
（5）弹塑性模型
剑桥模型（Cam-Clay）——用于粘土
莱特-邓肯模型（Lade-Duncan）——用于砂土
（60）7.11粘.202弹0 性模型
基础工程课件
在下述情况下，可以考虑采用文克勒地基模型：
土的应力应变特性：非线性、弹塑性、土的 各向异性、结构性、流变性、 剪胀性。
影响土应力应变关系的应力条件：应力水平、应力 路径、应力历史。
07.11.2020
基础工程课件
（1）线弹性模型 文克勒地基模型，弹性半空间地基 模型，有限压缩层地基模型。
（2）刚塑性模型 用于地基承载力、边坡
稳定、土压力等计算。
07.11.2020
基础工程课件
如果地基土的压缩性很低，基础的不均匀 沉降很小，则考虑地基-基础-上部结构三者相 互作用的意义就不大。因此，在相互作用中起 主导作用的是地基，其次是基础，而上部结构 则是在压缩性地基上基础整体刚度有限时起重 要作用的因素。
3.1 概述 3.2 地基、基础与上部结构相互作用
的概念 3.3 地基计算模型 3.4 文克勒地基上梁的计算 3.6 柱下条形基础 3.8 筏形基础与箱形基础
07.11.2020
基础工程课件
3.1 概述
柱下条形基础、交叉条形基础、筏板基础和箱 形基础统称为连续基础。
连续基础的特点：
对这类结构的地基变形虽然限制较宽，但仍然不允许基础
出现过量的沉降或沉降差。
07.11.2020
基础工程课件
不均匀沉降会引起较大附加应力的结构，称为敏感性 结构，例如砖石砌体承重结构和钢筋混凝土框架结构。敏 感性结构对基础间的沉降差较敏感，很小的沉降差异就足 以引起可观的附加应力，因此，若结构本身的强度贮备不 足，就很容易发生开裂现象。
（3）理想弹塑性模型
（4）非线性弹性模型
E-μ模型（邓肯-张、Duncan-Chang、双曲线）
K-G模型
（5）弹塑性模型
剑桥模型（Cam-Clay）——用于粘土
莱特-邓肯模型（Lade-Duncan）——用于砂土
（60）7.11粘.202弹0 性模型
基础工程课件
在下述情况下，可以考虑采用文克勒地基模型：
土的应力应变特性：非线性、弹塑性、土的 各向异性、结构性、流变性、 剪胀性。
影响土应力应变关系的应力条件：应力水平、应力 路径、应力历史。
07.11.2020
基础工程课件
（1）线弹性模型 文克勒地基模型，弹性半空间地基 模型，有限压缩层地基模型。
（2）刚塑性模型 用于地基承载力、边坡
稳定、土压力等计算。
07.11.2020
基础工程课件
如果地基土的压缩性很低，基础的不均匀 沉降很小，则考虑地基-基础-上部结构三者相 互作用的意义就不大。因此，在相互作用中起 主导作用的是地基，其次是基础，而上部结构 则是在压缩性地基上基础整体刚度有限时起重 要作用的因素。
基础工程课件-第3章连续基础
基础工程课件-第3章连续 基础
连续基础是建筑工程中起承重作用的基础形式，通过延伸和连接支撑结构， 使得荷载能均匀传导到地基，保证建筑物的稳定性。
连续基础的定义
1 连续基础
是建筑工程中的基础形式，通过连续传递和分散荷载至地基，确保建筑的稳定性。
连续基础的分类
1 按跨度分
单跨连续基础和多跨连续基础。
3 地基处理材料
选择适合地基特点的处理材料。
2 钢筋
选择强度高、抗腐蚀性好的钢筋。
2 按受力形式分
正受力连续基础和偏受力连续基础。
连续基础的优点和缺点
优点
• 分散荷载 • 减小地基变形 • 简化施工
缺点
• 占用地面空间 • 工期长 • 施工难度大
单跨连续基础的设计原则
1 确定荷载
通过结构设计确定荷载特点及作用范围。
2 选择基础形式
根据荷载大小和工程要求选择合适的基础形式。
3 进行计算
2 减小沉降
通过延伸支撑结构，减小地基沉降。
3 增加稳定性
通过连续传递荷载，增加建筑物的稳定性。
连续基础的施工要求
1 地基处理
对地基进行打桩、注浆等处理，增加地基承载力。
2 基础浇筑
3 保护基础
按照设计要求进行基础混凝土的浇筑。
在施工过程中保护好基础，防止损坏。
连续基础的材料选择
1 基础混凝土
选择强度高、耐久性好的混凝土材料。
进行基础承载力计算，确保基础安全可靠。
多跨连续基础的设计原则1 来自定连续桩的位置通过地质勘察确定连续桩的施工位置。
2 进行连续桩的计算
根据连续桩的设计要求进行承载力计算。
3 考虑系梁设计
根据系梁在连续桩之间的跨度进行设计。
连续基础是建筑工程中起承重作用的基础形式，通过延伸和连接支撑结构， 使得荷载能均匀传导到地基，保证建筑物的稳定性。
连续基础的定义
1 连续基础
是建筑工程中的基础形式，通过连续传递和分散荷载至地基，确保建筑的稳定性。
连续基础的分类
1 按跨度分
单跨连续基础和多跨连续基础。
3 地基处理材料
选择适合地基特点的处理材料。
2 钢筋
选择强度高、抗腐蚀性好的钢筋。
2 按受力形式分
正受力连续基础和偏受力连续基础。
连续基础的优点和缺点
优点
• 分散荷载 • 减小地基变形 • 简化施工
缺点
• 占用地面空间 • 工期长 • 施工难度大
单跨连续基础的设计原则
1 确定荷载
通过结构设计确定荷载特点及作用范围。
2 选择基础形式
根据荷载大小和工程要求选择合适的基础形式。
3 进行计算
2 减小沉降
通过延伸支撑结构，减小地基沉降。
3 增加稳定性
通过连续传递荷载，增加建筑物的稳定性。
连续基础的施工要求
1 地基处理
对地基进行打桩、注浆等处理，增加地基承载力。
2 基础浇筑
3 保护基础
按照设计要求进行基础混凝土的浇筑。
在施工过程中保护好基础，防止损坏。
连续基础的材料选择
1 基础混凝土
选择强度高、耐久性好的混凝土材料。
进行基础承载力计算，确保基础安全可靠。
多跨连续基础的设计原则1 来自定连续桩的位置通过地质勘察确定连续桩的施工位置。
2 进行连续桩的计算
根据连续桩的设计要求进行承载力计算。
3 考虑系梁设计
根据系梁在连续桩之间的跨度进行设计。
基础工程 第三章 连续基础
s R
其中柔度系数按分层总和法计算：
ij
k 1
m
kijH ki
Eski
弹性半空间地基模型的优缺点： 能考虑应力扩散，能考虑相邻荷载的 影响。且能考虑地基土的分层变化。但仍 不能考虑土的应力应变非线性。 弹性半空间地基模型的适用条件： 分层的各种土组成的地基。
3.4文克勒地基上梁的计算
M 02 M 0 3 M M 剪力，归纳公式为： w Bx， C x，M 0 Dx，V 0 Ax kb kb 2 2
x x Ax e (cosx sin x)，Bx e sin x 式中 x x C e (cos x sin x ) ， D e cosx，均可按x查表获得。 x x 当 x 0 时，取其绝对值计算，所得结果 w、M取相反符号 、V 正负条形基础、十字交叉条形基础、筏板式基础和箱形基础等 的统称。也可简称为梁板式基础。 连续基础具有以下特点： (1)基底面积大、承载能力高，适用于荷载集中的高层建筑和荷载较大的工 业建筑； (2)能增大上部结构整体刚度，减小建筑物的不均匀沉降； (3)对于埋置深度较大的箱形基础，可以考虑挖除的土重对建筑物荷载的补 偿作用； (4)连续基础造价较高； (5)连续基础设计计算较为复杂。 连续基础是地基上的多跨连续受弯构件，其弯曲内力和挠曲变形都与地基 、基础以及上部结构的相对刚度有关，因此，综合考虑地基、基础与上部结构相 互作用，并选择适宜的地基计算模型，才能经济高效地完成连续基础的工程设计 。
2.弹性半空间地基模型
假定地基为弹性半空间力学介质，由Boussinesq解,
P(1 2 ) 地基沉降：s w( x, y,0) E0 r
si i1 p1 f1 i 2 p2 f 2 ... in pn f n ij R j 第i单元地基沉降：
第3章 连续基础-2 基础工程课件(建工)_679
第3章 连续基础
构造要求 P92-93
4
➢内力计算
柱下条形基础的内力计算原则上应同时满足 静力平衡和变形协调的共同作用条件。
目前提出的计算方法主要有以下三种：
1.简化计算方法 2.地基上梁的计算方法 3.考虑上部结构参与共同工作的方法
5
1.简化计算方法——满足静力平衡条件，最常用
适用于柱荷载比较均匀、柱距相差不大，基础对 地基的相对刚度较大，以致可忽略柱间的不均匀 沉降的影响的情况
选择基础埋深为1.5m，则修正后的地基承载力特征值为：
fa 1 1 1 .6 0 1 ( 8 1 .5 0 .5 ) 1.8 3 k8 Pa
两端伸出等长度悬臂，取悬臂长度l1为柱跨的1/4，为1.5m， 则条形基础长度为27m。
由地基承载力得到条形基础宽度B为：
B
6640 2.2m 6
2(7 13.88 2 01.5)
18
【例题1】某框架结构建筑物的某柱列如图所示，欲设
计单向条形基础，试用倒梁法计算基础内力。假定地
基土为均匀粘土，承载力特征值为110kPa，修正系数
为b 0、.3 ，d 土1的.6天然重度
。18kN/m3
【解】 (1) 确定条形基础尺寸
竖向力合力
F 2 12 3 1 53 0 68 k 60
的连续梁局部分布荷载强度为：
边支座（i=1或i=n）
q1(n)
F1(n) R1(n) l0(n1) l1(n) /3
中间支座
qi
3(Fi Ri ) li1 li
17
倒梁法只进行了基础的局部弯曲计算，而未考虑 基础的整体弯曲。实际上由于基础的架越作用， 边柱和角柱的荷载会增加，内柱则相应卸荷。为 此，较简单的做法是将边跨的跨中和第一内支座 的弯矩值按计算值再增加20%。
构造要求 P92-93
4
➢内力计算
柱下条形基础的内力计算原则上应同时满足 静力平衡和变形协调的共同作用条件。
目前提出的计算方法主要有以下三种：
1.简化计算方法 2.地基上梁的计算方法 3.考虑上部结构参与共同工作的方法
5
1.简化计算方法——满足静力平衡条件，最常用
适用于柱荷载比较均匀、柱距相差不大，基础对 地基的相对刚度较大，以致可忽略柱间的不均匀 沉降的影响的情况
选择基础埋深为1.5m，则修正后的地基承载力特征值为：
fa 1 1 1 .6 0 1 ( 8 1 .5 0 .5 ) 1.8 3 k8 Pa
两端伸出等长度悬臂，取悬臂长度l1为柱跨的1/4，为1.5m， 则条形基础长度为27m。
由地基承载力得到条形基础宽度B为：
B
6640 2.2m 6
2(7 13.88 2 01.5)
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【例题1】某框架结构建筑物的某柱列如图所示，欲设
计单向条形基础，试用倒梁法计算基础内力。假定地
基土为均匀粘土，承载力特征值为110kPa，修正系数
为b 0、.3 ，d 土1的.6天然重度
。18kN/m3
【解】 (1) 确定条形基础尺寸
竖向力合力
F 2 12 3 1 53 0 68 k 60
的连续梁局部分布荷载强度为：
边支座（i=1或i=n）
q1(n)
F1(n) R1(n) l0(n1) l1(n) /3
中间支座
qi
3(Fi Ri ) li1 li
17
倒梁法只进行了基础的局部弯曲计算，而未考虑 基础的整体弯曲。实际上由于基础的架越作用， 边柱和角柱的荷载会增加，内柱则相应卸荷。为 此，较简单的做法是将边跨的跨中和第一内支座 的弯矩值按计算值再增加20%。
基础工程-第3章课后习题答案
基础⼯程-第3章课后习题答案1.试述桩的分类。
（⼀）按承台位置分类。
可分为⾼桩承台基础和低桩承台基础，简称⾼桩承台和低桩承台。
（⼆）按施⼯⽅法分类。
可分为沉桩（预制桩）、灌注桩、管桩基础、钻埋空⼼桩。
（三）按设置效应分类。
可分为挤⼟桩、部分挤⼟桩和⾮挤⼟桩。
（四）按桩⼟相互作⽤特点分类。
可分为竖向受荷桩（摩擦桩、端承桩或柱桩）、横向受荷桩（主动桩、被动桩、竖直桩和斜桩）、桩墩（端承桩墩、摩擦桩墩）。
（五）按桩⾝材料分类。
可分为⽊桩（包括⽵桩）、混凝⼟桩（含钢筋和混凝⼟桩和预应⼒钢筋混凝⼟桩）、钢桩和组合桩。
2.桩基设计原则是什么？桩基设计·应⼒求做到安全适⽤、经济合理、主要包括收集资料和设计两部分。
1.收集资料（1）进⾏调查研究，了解结构的平⾯布置、上部荷载⼤⼩及使⽤要求等；（2）⼯程地质勘探资料的收集和阅读，了解勘探孔的间距、钻孔深度以及⼟层性质、桩基确定持⼒层；（3）掌握施⼯条件和施⼯⽅法，如材料、设备及施⼯⼈员等；2.设计步骤（1）确定桩的类型和外形尺⼨，确定承台埋深；（2）确定单桩竖向承载⼒特征值和⽔平承载⼒特征值；（3）初步拟定桩的数量和平⾯布置；( 4 )确定单桩上的竖向和⽔平承载⼒，确定群桩承载⼒；( 5 )必要时验算地基沉降；( 6 )承台结构设计；( 7 )绘制桩和承台的结构及施⼯图；3.设计要求《建筑地基基础设计规范》（GB 50007 —2011）第8.5.2条指出，桩基设计应符合下列规范：（1）所有桩基均应进⾏承载⼒和桩⾝强度计算。
对预制桩，尚应进⾏运输、吊装和锤击等中的强度和抗裂验算。
（2）桩基沉降量验算应符合规范第8.5.15条规定。
（3）桩基的抗震承载⼒验算应符合现⾏国家标准《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）的相关规定。
（4）桩基宜选⽤中、低压缩性⼟层作为桩端持⼒层。
（5）同⼀结构单元内的桩基，不宜选⽤压缩性差异较⼤的⼟层作为桩端持⼒层，不宜采⽤部分摩擦桩和部分端承桩。
基础工程第三章
4EI
1 特征长度
梁的分类
l / 4
短梁（刚性梁）
/ 4 l l
有限长梁（有限刚性梁，中长梁） 无限长梁（柔性梁）
l称为柔度指数，为无量纲数
F0
例题 如图，集中荷载 F0=2300kN 作 用 在 长 度 l=32m的基础梁中点。混 凝 土 采 用 C30 ， 弹 性 模 量E=3107kPa，基础梁 的 截 面 惯 性 矩 I=1.5 101m4 ， 基 础 梁 宽 度 b=3m ， 基 床 系 数 k=1 103kN/m3 。 利 用 文 克 尔 地基模型计算地基梁的 反力、弯矩和剪力。
•当l时，可认为是长梁（柔性梁），可利用无限长梁或半无 限长梁的有关解答进行计算； •当/4<l<时，可认为是有限长梁（有限刚性梁） ； •当l/4时，是短梁（刚性梁），此时简单假定基底反力呈直 线变化，其截面弯距和剪力可由静力平衡条件求得。
4 bk 弹性地基梁的弹性特征
1/3以上通长配置。当肋梁腹板高≥450mm时，应设腰筋箍 筋按计算确定，做成封闭式，并局部加密。底板受力筋按 计算确定 砼强度等级≥C20，垫层为C10，厚70~100 mm
27
3.柱下条形基础、筏形和箱形基础
3.3.2 柱下条基的计算
1.基础底面尺寸确定 长度由构造要求确定，宽度由地基承载力要求确定。
l
短梁（刚性梁） 有限长梁（有限刚性梁，中长梁） 无限长梁（柔性梁）
2.集中力偶作用下的无限长梁
边界条件： w 0 x
w 0 x0
当x→∞时，w→0
M x0 M0 / 2
在集中力偶作用下，θ和V是关于O点对称的
w和M是关于O点反对称
O点左、右两侧截面上的弯矩均为M=M0/2
1 特征长度
梁的分类
l / 4
短梁（刚性梁）
/ 4 l l
有限长梁（有限刚性梁，中长梁） 无限长梁（柔性梁）
l称为柔度指数，为无量纲数
F0
例题 如图，集中荷载 F0=2300kN 作 用 在 长 度 l=32m的基础梁中点。混 凝 土 采 用 C30 ， 弹 性 模 量E=3107kPa，基础梁 的 截 面 惯 性 矩 I=1.5 101m4 ， 基 础 梁 宽 度 b=3m ， 基 床 系 数 k=1 103kN/m3 。 利 用 文 克 尔 地基模型计算地基梁的 反力、弯矩和剪力。
•当l时，可认为是长梁（柔性梁），可利用无限长梁或半无 限长梁的有关解答进行计算； •当/4<l<时，可认为是有限长梁（有限刚性梁） ； •当l/4时，是短梁（刚性梁），此时简单假定基底反力呈直 线变化，其截面弯距和剪力可由静力平衡条件求得。
4 bk 弹性地基梁的弹性特征
1/3以上通长配置。当肋梁腹板高≥450mm时，应设腰筋箍 筋按计算确定，做成封闭式，并局部加密。底板受力筋按 计算确定 砼强度等级≥C20，垫层为C10，厚70~100 mm
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3.柱下条形基础、筏形和箱形基础
3.3.2 柱下条基的计算
1.基础底面尺寸确定 长度由构造要求确定，宽度由地基承载力要求确定。
l
短梁（刚性梁） 有限长梁（有限刚性梁，中长梁） 无限长梁（柔性梁）
2.集中力偶作用下的无限长梁
边界条件： w 0 x
w 0 x0
当x→∞时，w→0
M x0 M0 / 2
在集中力偶作用下，θ和V是关于O点对称的
w和M是关于O点反对称
O点左、右两侧截面上的弯矩均为M=M0/2
重庆大学基础工程-第3章连续基础
EI
d2w dx2
M
静力平衡条件
对x求二次导数
dM dx
dV dx
V bp q
基础梁挠曲微分方程
EI d4wbpq dx4
文克尔假定p = k s
变形协调条件s = w
文克尔地基上 梁挠曲微分方 程
d4w dx4
kb EI
w
0
4
kb
d4w 4 4w 0
4EI
dx4
通解 w e x ( c 1 c o s x c 2 s i n x ) e x ( c 3 c o s x c 4 s i n x )
上部结构
基础
地基
地基、基础与上部结构相互作用的概念
2. 地基与基础的相互作用
忽略上部结 构的影响
1)基础刚度对基底反力的影响
抗弯刚度很小的柔性基础 两种极端情况：
抗弯刚度很大的刚性基础
地基与基础的相互作用 柔性基础
特点： 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。
微分方程
• 变形协调条件
基底与地基保持接触不脱开。
wi si
解析解法 数值解法
基底挠度 地基沉降
３．文克勒地基上梁的计算
1） 无限长梁的解答 ａ．基础梁的挠曲微分方程及其通解
取梁上微元段 dx 为脱离体
基本条件
静力平衡条件
∑F = 0 ∑M = 0
变形协调条件（接触条件） wi= si
梁纯弯曲微分方程
第3章 连续基础
本章主要内容
地基、基础与上部结构相互工作概念、柱下条形 基础设计、文克尔地基上梁的计算模型与应用
• 要求
• 1、了解连续基础的特点 • 2、掌握柱下条形基础的设计方法 • 3、从共同工作概念出发，了解文克尔地基模
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地基、基础与上部结构相互作用的概念 ２. 上部结构刚度对基础受力的影响
上部结构刚度： 是指整个上部结构对基础挠 曲和不均匀沉降的抵抗能力。
两种绝对情况：
完全柔性的结构 绝对刚性的结构
上部结构刚度对基础受力状况的影响
绝对刚性结构
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 产生次应力。基础内力分布比较均匀。
§3.1 概述
柱下条形基础、柱下交叉条形基础、 筏板基础、箱形基础统称为连续基础。 一般可以看成地基上的受弯构件 -----梁或板,故又称为梁板基础。
1. 连续基础与扩展基础的比较
基础类型的比较 扩展基础
柱下单独基础 墙下单独基础 墙下条形基础
连续基础
柱下条形基础 柱下交叉基础 筏板基础 箱形基础
设计关键
基础内力计算
计算方法
简化计算法(刚性设计法) 弹性地基梁法(梁板理论法)
加强上部结构刚度才有效。
地基、基础与上部结构相互作用的概念
3. 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 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； 2) 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 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； 3) 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。
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 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； 3) 减轻不均匀沉降危害的措施问题。
地基、基础与上部结构相互作用的概念
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
完全柔性结构
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。 上部结构 不参与工作， 基础内力分布不均匀。
以柱下条形 基础为例
上部结构刚度对基础受力状况的影响
结论
• 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，
上部结构
基础
地基
地基、基础与上部结构相互作用的概念
2. 地基与基础的相互作用
忽略上部结 构的影响
1)基础刚度对基底反力的影响
抗弯刚度很小的柔性基础 两种极端情况：
抗弯刚度很大的刚性基础
地基与基础的相互作用 柔性基础
特点： 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。
连续基础
设计计算的比较 相同之处
不同之处
基础埋深的选择 地基承载力的确定 地基计算 基础结构计算 基底反力的计算
基础内力的计算
连续基础
基底反力计算的比较
扩展基础 连续基础
按直线分布假定计算 按直线分布假定计算 按弹性地基上的梁板理论计算
考虑地基基础的共同工作
连续基础 2. 连续基础的特点
1) 具有较大的基底面积，易于满足地基承载力 的要求；
2) 具有较好的连续性，可增强建筑物的整体刚 度，有利于减小不均匀沉降及提高抗震性能；
3) 箱形基础和有地下室的筏板基础，具有补偿 性，可有效提高地基承载力。
§3.2 地基、基础与上部结构相互作用的概念
1. 基本概念
定义： 所谓共同工作是指地基、基础与上部结构应同时
地基、基础与上部结构相互作用的概念
建议
• 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。
§3.３ 柱下条形基础
地基变形对上部结构的影响
结论及建议
• 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。
地基与基础的相互作用
2) 地基非均匀性对基础内力的影响
地基与基础的相互作用
结论及建议
• 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。
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。
地基与基础的相互作用
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 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 很小时，基础的“架越作用”很明显； 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 小的基础，基础底反力则呈现集中的 现象。
由此可见： 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。
地基与基础的相互作用
刚性基础
特点：
基础刚度大，受荷后不挠曲； 基底反力向两侧边缘集中。
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。
由此可见： 具有刚度的基础，对荷载的传递和地基的变形有
第3章 连续基础
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
本章主要内容
地基、基础与上部结构相互工作概念、柱下条形 基础设计、文克尔地基上梁的计算模型与应用
• 要求
• 1、了解连续基础的特点 • 2、掌握柱下条形基础的设计方法 • 3、从共同工作概念出发，了解文克尔地基模
型假设的条件及模型的应用 • 4、了解筏板基础、箱形基础的内力计算方法 • 5、理解补偿性设计概念