§3—10地基基础与上部结构的共同工作

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1、§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。d上部结构基础地基FGP1河北工程学院上部结构基础地基FF+G不均匀沉降不均匀变形附加应力变形框架结构排架结构刚度较大刚度较小引起较大附加应力甚至开裂附加应力较小敏感性大敏感性小结论：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

2、其刚度的增大而增大；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：(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

3、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。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。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

4、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。基础刚度的影响:完全柔性基础（不能调整或约束地基变形）

5、地基凹曲变形荷载均匀分布抛物线形分布地基均匀沉降（地基反力均布）（反力抛物线形）绝对刚性基础下土性的影响完全弹性强度有限边缘破坏应力转移钟形抛物线均布荷载绝对刚性（两侧集中）马鞍形荷载增加边缘剪坏应力转移无粘性土埋深很浅边缘不受荷1.完全柔性基础2.完全刚性基础3.一般弹性基础基础刚度对于基底反力的影响（有限刚性体）一定程度挠曲相应变形五、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。上部结构基础地基上部结构刚度基础刚度叠加总刚度地基刚度分析作用后的基底反力分布曲线基础和上部结构的挠曲和内力地基变形土力学结构力学关键：求解共同作用后的基底反力分布曲线。困难：

6、选择正确的地基模型。