310地基基础与上部结构的共同工作

(a)结构绝对刚性
(b)结构完全柔性
图（a）：
①工作条件：基础底面反力均匀分布，上部结构绝对刚性， 基础为刚度较小的条形或筏形基础。
②作用效果：当地基变形时，上部结构不发生弯曲，各柱 只能均匀下沉，约束基础不发生整体弯曲。仅在柱间发生 局部弯曲（地基反力的作用下如同倒置的连续梁）。
图（b）：
①工作条件：均布反力，柔性结构，基础刚性较小。
⒉ 上部结构的刚度又调节着地基的变形，刚度增大，调节 能力也增大。
⒊ 为减少不均匀沉降，可加强上部结构刚度（ 抵抗）；为 减少上部结构附加应力，可采用刚度小的不敏感性结构（ 适 应）。为减少地基的过大变形或不均匀变形，可进行地基处 理（改造）。
三、上部结构与基础的共同作用
对于同一地基和基础，上部结构刚度不同将使基础受力 发生变化。举例说明：
这些判断有助于地基基础的设计。如：单层排架结构基 础就可适当放宽变形。
四、地基与基础的共同作用
⒈ 地基刚度对基础的影响
地基刚度——地基抵抗变形的能力，即地基的软硬或压缩性。
若地基是绝对刚性的（不可压缩），则基础不会产生挠 曲，上部结构也不会因基础不均匀沉降而产生附加应力，这 时，共同工作的相互影响很弱。
通常地基土都有一定压缩性，在上部结构和基础刚度一
定时，地基土愈软弱，基础的相对挠曲和内力就越大，相 应对上部结构产生的附加应力就愈大。如图所示：
地基刚度对基础的影响
⒉ 地基压缩性不均匀对基础的影响
地基的不均匀性对基础的影响
⒊ 基础刚度对地基反力的影响
基础将上部结构的荷载传递给地基，并通过自身的刚度， 对上调整上部结构荷载，对下约束地基变形，使上部结构、 基础和地基形成一个共同受力，变形协调的整体， 因而基础 起承上启下的关键作用。
F
上部结构
G 基础
d
P 地基
河北工程学院
1
F
F+G
上部 结构
基础
附加应力 变形
不均匀变形
刚度较大 框架结构
敏感性大
排架结构 刚度较小 敏感性小
地基
不均匀沉降
引起较大 附加应力 甚至开裂
附加应力 较小
结论：三者相互作用的效果主要取决于它们的 刚度。
二、地基变形和上部结构的相互作用
⒈ 地基变形使上部结构产生附加内力，并随其刚度的增大 而增大；
荷载均匀分布
地基凹曲变形 （地基反力均布）
抛物线形分布
地基均匀沉降 （反力抛物线形）
基础刚度的影响:
完全柔性基础 （不能调整或约束地基变形）
均布荷载
绝对刚性 （两侧集中） 完全弹性
荷载增加 边缘剪坏 应力转移
马鞍形
钟形
抛物线
绝对刚性基础下土性的影响
强度有限 边缘破坏 应力转移
无粘性土 埋深很浅 边缘不受荷
§3—10 地基基础与上部结构的共同工作
? 一、共同工作的基本概念
? 地基、基础和上部结构三者组成一个 完整的体系，在接触处既传递荷载， 又相互约束 和相互作用 ，即三者是 共 同工作的。
? 地基、基础和上部结构原来彼此 接触 或连结的部位 ，变形后仍应保持接触 或连结，即在接触或连结点上，要满 足变形协调条件 ，这就是共同工作的 基本概念。
作用后的 基底反力 分布曲线
土力学
关键：求解共同作用后的基底反力分布曲线。 地基变形 困难：选择正确的地基模型。
响影的力反底基于对度刚础基
1.完全柔性基础
2.完全刚源自文库基础
一定程度挠曲 3.一般弹性基础
相应变形 （有限刚性体）
五、地基、基础和上部结构的共同作用
基底反力分布曲线的形状决定于基础与地基的相对刚
度。
基础和上部结构
上部结构 基础
地基
上部结构 刚度
基础刚度
叠加
的挠曲和内力
结构
总刚度
分 析 地基刚度
力学
②作用效果：上部结构对基础的变形没有或仅有很小的约 束作用。因而基础不仅要随结构的变形而产生整体弯曲， 同时柱间还受地基反力而发生局部弯曲，两者叠加将产生 较大的变形和内力。
上述为两种极端情况，在实际工程中，大多数建筑的结 构刚度介于绝对刚性和完全柔性之间。 而且随着上部结构刚 度的增加，基础挠曲和内力将减少， 与此同时，上部结构因 柱端的位移而产生次生应力。