地基基础设计常见问题禁忌及工程实例解析-讲义.pdf

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1、2014/4/1地基基础设计的常用概念一、完全柔性基础和完全刚性基础的设计与选地基基础设计常见问题择【1】1、什么叫完全柔性基础禁忌及工程实例解析完全柔性基础是指当上部结构刚度可以忽略时，对荷载传递无扩散作用，如同荷载直接作用在地基上，反力分布p（x，y）则与荷载q（x，y）大小赵兵相等，方向相反。当荷载均匀时，基础呈盆形沉降，如图4-1所示；如欲使基础沉降均匀，则需使荷载从中部向边缘逐渐增大，呈不均匀状，如图4-2所示。地基基础设计的主要特点一、地域性地基基础是一门以经验为主的学科，在进行基图

2、4-1均布荷载下完全柔性基础反力图础设计时，必须坚持因地制宜的原则，充分考虑当地的地质条件以及本地的基础设计经验，合理地进行基础设计。而不宜盲目照搬照抄国家规范给出的计算公式，不加任何修正地进行基础设计，从而导致设计结果与实际情况严重脱节。图4-2完全柔性基础保持均匀沉降时的荷载分布图二、规律性从图4-1可知，完全柔性基础假定上部结构刚度为完全柔性，对基础的变形毫无约束作用。最重要的是，对计算误差和误差规律的把握和于是基础在产生局部弯曲的同时，还经受较大的调整，而不是计算精度的把握。而所谓精度，

3、只有整体弯曲。在不同的范围内用不同的经验方法修正后才可能得到【3】。12014/4/12、什么叫完全刚性基础完全刚性基础是指当上部结构刚度足够大3、常见结构形式的地基变形特征【4】时，可以假定基础为绝对刚性。迫使地基均匀沉降。地基反力分布p（x，y）呈现为两边大（1）框架结构、中间小，如图4-3所示。（2）剪力墙结构由于土中塑性区的开展，反力将发生重分（3）框架-剪力墙结构布。由于边缘反力大，所以塑性区最先发生在（4）筒体结构和主裙楼结构边缘。随着塑性区的出现，边缘反力将减小，（5）砌体结构并向

4、中部转移，形成马鞍形分布，如图4-3中虚线所示。P3、如何选择完全柔性基础和完全刚性基础？通过以上分析可以看出，当上部结构为单排厂房时、可以选择完全柔性基础进行设计。当多层框架结构等上部结构刚度比较低，其基础设计采用柱下独立基础、条形基础、弹性地基梁基础或刚度较小或刚度不均匀的筏板塑性区土反力重分布曲线基础时，其基础变形接近完全柔性，也可以考p(x,y)虑按柔性基础的特点进行设计。当上部为剪力墙等刚度比较大的结构，可以选择刚性基础的特点进行设计。图4-3完全刚性基础基底反力分布图完全刚性基础变形

5、时是基础整体倾斜，不二、桩筏筏板有限元计算中，给出四种计算模存在整体变形（如图4-4所示）。因此这种基型，其沉降计算结果相差很大，在实际工程中础形式不会产生整体弯曲而引起的内力，只会该如何选择？有地基反力而引起的内力。1、弹性地基梁板模型【1】弹性地基梁板模型即文克尔模型，是一种最简单的线弹性模型。其基本假定是地基土边界面上任一点处的沉降W（x，y）与该点所承受的压力强度p（x，y）成正比，而与其它点上的压力无关，其计算公式为：p（x，y）=kW（x，y）k——基床反力系数图4-4完全刚性基础的

6、变形22014/4/1文克尔模型的特点是把土体视为一系列侧从图4-6和图4-7可知，基底反力分布图形面无摩擦的土柱或彼此独立的竖向弹簧，在荷与位移图形相似，其相似系数就是基床反力系载区域下立刻产生与压力成正比的沉降，而在此区域以外的位移为0，如图4-5所示。数k。根据文克尔模型，地基的沉降只发生在基底范围内，其范围以外的沉降是不考虑的。图4-5文克尔地基上的梁2、倒楼盖模型倒楼盖模型假定结构上部刚度无穷大，地基反力均匀布置在基础底面。在内力计算时不考虑基础整体弯曲所产生的影响，而只按照倒楼盖的方

7、式进行基础设计。这种方式计算方法简单，易于手算。图4-6文克尔地基上的完全柔性基础3、Mindlin应力公式及弹性解修正*0.5ln(D/Sa)（1）弹性半空间地基模型为了弥补文克尔模型的缺点，有学者提出了弹性半空间地基模型。其基本假定是将地基看成是均质的、各向同性的弹性半无限体，按照弹性力学中关于弹性半空间体模型的方法分析地基上压力与变形之间的关系。图4-7文克尔地基上的完全刚性基础32014/4/1如图4-9所示，当弹性半空间体表面作用一集中力F时，布辛奈斯克给出了弹性半空间体内任一点M（x

8、，y，z）的竖向位移和竖向正应力：2F(1)z1w32(1)2ERRFz2z式中r—集中力作用点O到M点的距离；E—弹性材料的弹性模量；µ—弹性材料的波桑比；图弹性半空间上的梁α—集中荷载作用下的地基竖向附加应力系数，该值的大小由r，z查表决定。通过上式求得的地基中任意点的附加应力值，其分布规律如图4-10和4-11所示：（2）布辛奈斯克（Boussinesq）解现以弹性半空间体表面作用集中力F为例，考查一下在该集中力作用下土体的应力分布情况，如下图所示。图4-1