《多层框架基础》PPT课件.ppt

多层框架结构基础 1.基础的类型及其选择 多层框架结构的基础，一般有柱下独立基础、条形基础、十字形基础、片桩基础，必要时也可采用箱形基础或桩基等。(1)条形基础呈条状布置，见图14-28（a），横截面一般呈倒T形，其作用是把各柱传来的上部结构的荷载较为均匀地传给地基，同时把上部各报框架结构连成整体，以增加结构的整体性，减少不均匀沉降。条形基础可沿纵向布置，亦可沿横向布置。(2)十字形基础布置成十字形，见图14-28（b），即沿柱网纵横方向均布置条形基础，既扩大了基底受荷面积，又可使上部结构在纵横两向都有联系，具有较强的空间整体刚度。,(3)若十字形基础的底面积不能满足地基的承载力与上部结构容许变形的要求，则可扩大基础底面积直至使底板连成一片，即成为片筏基础。片筏基础可做成平板式或梁板式。平板式片筏基础实际上是一片等厚的平板，见图14-28（C），施工简单方便，但混凝土用量大；梁板式片筏基础一般沿柱网纵横方向布置肋梁，见（图14-28d）因而可减小底板厚度，增强结构刚度，但施工较为复杂。基础类型的选择，取决于现场的工程地质条件、上部结构荷载的大小、上部结构对地基土不均匀沉降及倾斜的敏感程度以及施工条件等因素。设计时应进行必要的技术经济比较，综合考虑后确定。,2.条形基础的内力计算 条形基础一方面承受上部结构传来的荷载，另一方面又受地基反力的作用。两者的合力满足静力平衡条件。如能确定地基反力的分布规律，则基础的内力计算就很容易了。但地基反力的分布与上部结构刚度、基础本身的刚度、地基土的物理力学性质等许多因素有关，问题比较复杂，目前尚无统一的精确计算方法，只能在某种假定的基础上进行一些近似计算。目前在工程设计中常用的假定一般有成为线性分布、由静力平衡条件来确定反力值的线性分布假定；第二种是认为地基土每单位面积上所受的压力与地基沉降成正比的所谓文克勒（Winkler）假定；第三种是认为地基是半无限的弹性连续体，并考虑基础与地基变形相协调的半无限弹性体假定。上述三种假定，可用图14-29表示 根据以上三种地基反力的假定可导出条形基础内力计算的各种方法，目前常用的有静定分析法、倒梁法、地基系数法、链杆法、有限差分法等，本书仅对前三 种方法作一简要介绍。,（1）静定分析法 此法为近似简化方法，假定地基反力呈线性分布，用偏心受压公式便可确定地基反力值为：式中 N各竖向荷载（不包括基础自重及覆土重）的总和（kN）；M各外荷载对基底形心的偏心力矩的总和（kNm）；B、L分别为基础底面的宽度和长度（m）。因为基础（包括覆土）的自重不引起内力，所以式（14-18）所得结果即为基底净反力。求出净反力分布后，基础上所有的作用力都已确定，便可按静力平衡条件计算出任一截面i上的弯矩和剪力；，见图14-30，选取若干截面进行计算，然后绘制弯矩图、剪力图。,（2）倒梁法 此法也是近似简化方法，假定地基反力呈线性分布，见图14-31。此法是以柱子作为支座，地基反力作为荷载，将基础梁视作倒置的多跨连续梁来计算各控制截面的内力。用倒梁法计算所得的支座反力与上部柱传来的竖向荷载之间有较大的不平衡力，这个不平衡力主要是由于未考虑到基础梁挠度与地基变形协调条件而造成的。为了解决这个矛盾，实践中提出了反力的局部调整法，即将支座反力与柱轴力间的差值（正或负的）均匀分布在相应支座两侧各13跨度范围内，作为地基反力的调整值，然后再进行一次连续梁分析。如果调整一次后的结果仍不满意，还可再次调整，使支座反力和柱轴力基本吻合。,采用静定分析法与倒梁法分别计算，其结果往往会有较大差别，只有当倒梁法计算出的支座反力未经调整即恰好等于柱轴力时，两者的计算结果才会一致。在工程设计中，必要时可参考上述两种简化计算结果图1431倒梁法计算简图的内力包络图来进行截面设计。地基的反力分布图形对条形基础的内力影响很大。而地基反力的分布规律，不仅与基础的尺寸、形状、刚度和理置深度有关，而且还与荷载的作用情况、上部结构的刚度及地基土的物理力学性质等因素有关一般来说，在比较均匀的地基上，上部结构刚度较好，荷载分布较均匀，基础梁的高度大于16柱距时，地基反力可按直线分布。如果实际情况不符合上述条件，特别是地基土的压缩性明显不均匀时，以反力分布直线假定为前提的简化计算结果可能完全不反映实际情况。此时，应按其它更为精确的方法进行分析。,（3）地基系数法 地基系数（又称基床系数）法是捷克工程师文克勒（EWinkler）于 1867年提出的，因此又称文克勒理论。该法假定基础梁底面中任意点的地基反力与该点的地基沉降（变形）成正比，见图（14-32），即：（14-19）式中p基础底面某点的地基反力（Nmm2）；k地基系数（Nmm s）；s地基在该点的沉降量（mm）。,应用材料力学中梁的弹性挠曲线微分方程式，可得基础梁的微分方程如下：对于有线荷载的梁段 对于无线荷载q的梁段 式中EI条形基础梁的截面弯曲刚度；q上部结构传给基础梁的线荷载；B基础梁底面宽度。,将式（1419）代人式（1420），可得 有线荷载梁段:无线荷载梁段或式中,式（1421）或式（1422）通常称为弹性地基梁的挠曲微分方程。则称为弹性地基梁的柔度特征值。微分方程（14-22）的解为 式中C1、C2、C3、C4为积分常数，可根据不同的边界条件确定，c为特解，由荷载条件确定。求得基础梁的挠度s,由微分关系即可求得梁截面转角，、M和剪力V。具体求解可见地基及基础教材，,采用地基系数法计算，首先应确定地基系数取值。但一般基础下各类土的地基系数值的变化幅度很大，其值不但与地基土的物理力学性质有关，还与基础和上部结构的许多因素有关，因此确定值是一个十分复杂的问题，读者在查表或应用值计算公式时应有所注意。地基系数法基于文克勒假定，地基土就像一系列独立的弹簧，互不相关。实际上，地基上具有抗剪能力，荷载会相互传递扩散，在基础范围以外一定距离的地基土也会产生沉陷。因此，地基系数法较适用于受剪承载力低的土层，或基础梁支承在不厚的软土层上，而下面为坚硬的土层或岩层的情况，这时地基上较接近于弹簧支承的条件。,