筏板基础设计和计算

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2)在板的边缘处施加方向相反、大小相等的弯矩和剪力,按 照弹性地基梁的方法计算出该点的位移和内力。 3)叠加上述两个结果,得到该点处位移和内力的近似解答。
4.3 筏板基础分析的有限差分法
用有限差分方程代替弹性地基上薄板的偏微分方程作数学上 的近似。对于等厚的矩形板,当计算网格划分较细时,计算精 度较好。 一、地基上板的挠曲微分方程
(将节点坐标代入)
3)应力矩阵
来自百度文库
4)刚度矩阵
将各单元刚度矩阵集合的基 础总刚度矩阵,于是各节点 位移与节点力的关系为:
2、地基刚度矩阵
将地基与基础的接触面划分,虚线为板的有限元分割,实线为 基底分割,以板的节点位置为地基的节点位置。
3、总刚度矩阵 将筏板的刚度矩阵和地基刚度矩阵集合成总刚度矩阵。
二、基础板内力的差分公式
三、节点挠度的差分方程
1、节点分类 2、节点挠度差分方程组 由基础板的挠曲微分方程, 将挠度的偏导用差分式代替 可得:
4、基础板内力计算
按照5-34式求得节点挠度以后,可由内力的差分表达式求 的节点处的内力。同样对①~⑤类节点会涉及到板外虚节点, 按照挠度求解相同的方法消除虚节点,形成内力差分样板,便 于计算。
若相邻柱荷超过20%,可取:
二、倒楼盖法
当地基比较均匀,上部结构刚度较大,且柱荷载和柱距变 化不超过20%时,可将筏板视为已倒置的楼盖,以柱或墙为支 座,地基反力线性分布。对于平板式筏基,可按照多跨连续双 向板计算内力,对于梁板式筏基,基础梁可按多跨连续梁计算。
板的计算,可根据支 座情况分为:三边简 支一边固定,两对边 简支两对边固定,两 临边简支两临边固定, 三边固定一边简支, 四边固定
其中l为有效刚度半径。若仅考虑集中力P,分布荷载q=0, 则上述微分方程成为两个有复变量的二阶常微分方程——贝塞 尔方程:
求解得道: 径向弯矩 切向弯矩
对于直角坐标下的弯矩可 进行转换:
当基础板的边缘位于柱荷影响半径之内时,任意点的位移和 内力应按下述方法修正:
1)假定筏板为无限大,按照上述公式求出有关结果,并求出 在影响半径内边缘处的剪力和垂直于边缘的玩具。
板带法的缺点:
1、没有考虑条带间的剪力,因而梁上荷载与地基反力常常不 满足静力平衡条件,需要调整。
2、由于筏板的空间作用,板带横截面上的弯矩并不均匀分布, 柱下中心区域较大,所以要调整。将计算弯矩按照板带宽度分 为三部分,把整个2/3的弯矩作用在中间c/2部分,边缘c/4个承 担1/6的弯矩。 板带法的适用条件: 适用于上部结构刚度大、柱荷载比较均匀(相邻柱荷变化 不超过20%)、柱距比较一致且小于1.75/λ的情况。
4.4 筏形基础板分析的有限单元法
有限元法先将基础板和地基离散,建立板的刚度矩阵和地基 的刚度矩阵,然后将其集合形成总刚度矩阵,根据变形协调和 静力平衡条件求解矩阵方程,得到各界点的位移,最后由节点 位移求得基底反力和基础内力。 1、矩形薄板单元的刚度矩阵
1)节点力和节点位移
2)位移函数
第4章 筏 形 基 础
4.1 筏形基础的设计原则与构造要求 一、基本类型
二、设计要求
1、设计内容:底面尺寸、筏板厚度、筏板内力与配筋
2、设计要求 3、构造要求
4.2筏形基础基地反力和内力的简化计算 一、刚性板法 假设筏板基础刚度与地基 刚度比较被认为是绝对刚性
的,基础变形后基地仍保持
一平面,基底反力线形分部。 可用板带法将筏板划分为 相互垂直的板带,各板带的 分界线是相临柱间的中线。 假定各板带为互不影响的 独立基础梁,内力计算可作为刚性截条来计算,也可作为弹性 地基梁计算。
基础梁的计算
可以按照以下方法:
三、弹性板法
1、克希霍夫的薄板小挠度经典理论 主要假设:
按照上述理论,地基板的挠曲方程可由板中平面单元的板微 元的静力平衡条件得:
2、文克尔地基上的小挠度薄板
3、集中荷载作用下文克尔地基上的无限大板
研究表明,无限大板受集中荷载作用时,其影响很快衰减。 在大多数情况下,要确定一个特定的应力时,可以不考虑两跨 柱距以外各柱荷载的影响,只需将影响范围内各柱荷载的效应 叠加。 上述文克尔地基板的挠曲微分方程用极坐标表示可写成:
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