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1、1,第 三 章连续基础,2,3.2 地基、基础与上部结构相互作用的概念,3,其实，地基、基础和上部结构三者是相互联系成整体来承担荷载而发生变形的。这时，三部分都将按各自的刚度对变形产生相互制约的作用，从而使整个体系的内力（包括柱脚和基底的反力）和变形（包括基础沉降）发生变化。显然，当地基软弱、结构物对不均匀沉降敏感时，上述常规分析结果与实际情况的差别就愈大。由此可见，合理的分析方法，原则上应该以地基、基础、上部结构之间必须同时满足静力平衡和变形协调两个条件为前提。只有这样，才能揭示它们在外荷作作用下相互制约、彼此影响的内在联系，从而达到安全、经济的设计目的。,3.2 地基、基础与上部结构相互作
2、用的概念,4,（二）、地基和基础的相互作用1、基础刚度对基底压力的影响(1).柔性基础 柔性基础的抗弯刚度很小。它好比放在地上的柔软薄膜，可以随着地基的变形而任意弯曲。基础上任意一点的荷载传递到基底时不可能向旁边扩散分布，就像直接作用在地基上一样。基底反力分布与作用于基础上的荷载分布完全一致，均布荷载下柔性基础的基底沉降是中部大、边沿小。,3.2 地基、基础与上部结构相互作用的概念,5,6-3,(2).刚性基础,刚性基础具有非常大的抗弯刚度，受荷后基础不挠曲，因此，原来是平面的基底，沉降后仍然保持平面。此处把刚性基础能跨越基底中部，将所承担的荷载相对集中地传至基底边缘的现象叫做基础的“架越作用
3、”。,3.2 地基、基础与上部结构相互作用的概念,6,3.2 地基、基础与上部结构相互作用的概念,7,3.2 地基、基础与上部结构相互作用的概念,基础弯矩图,8,(2).不均匀地基上荷载分布不同的影响,3.2 地基、基础与上部结构相互作用的概念,基础弯矩图,9,（三）、上部结构刚度的影响 上部结构刚度：整个上部结构对基础不均匀沉降或挠曲的抵抗能力，或称整体刚度。,1、柔性结构 如排架结构等，由于屋架铰接于柱顶，整个承重体系对基础的不均匀沉降有很大的顺从性，故基础的沉降差不会引起主体结构的附加应力，传给基础的柱荷载也不因此而有所变动。结构与地基变形之间并不存在彼此制约、相互作用的关系。这类结构最
4、适合按常规方法设计。,3.2 地基、基础与上部结构相互作用的概念,10,2、敏感性结构 最常见的砖石砌体承重结构和钢筋混凝土框架结构，对基础不均匀沉降的反应都很灵敏，故称之为敏感性结构。此类结构应考虑相互作用的影响。3、刚性结构 烟囱、水塔、高炉、筒仓这类的高耸结构物之下整体配置的独立基础与上部结构浑然一体，使整个体系具有很大的刚度，当地基不均匀时，基础转动倾斜，但几乎不会发生相对挠曲。这类结构也可采用常规设计。,3.2 地基、基础与上部结构相互作用的概念,11,3.6 柱下条形基础,柱下条形基础时常用于软弱地基上框架或排架结构的一种基础类型。优点：刚度大、调整不均匀沉降能力强。缺点：造价较高
5、。在一般情况下，柱下应优先考虑扩展基础。遇下述情况时，可以考虑采用柱下条形基础：（1）当地基较软弱，承载力较低，而荷载较大时，或地基压缩性不均匀（如地基中由局部软弱夹层、土洞等）时；（2）当荷载分布不均匀，有可能导致较大的不均匀沉降时；（3）当上部结构对基础沉降比较敏感，有可能产生较大的次应力或影响使用功能时。,12,一、柱下钢筋混凝土条形基础的构造,柱下条形基础一般采用倒 T 形截面，由肋梁和翼板组成。,1、柱下条形基础梁的高度宜为柱距的1/41/8。翼板厚度不应小于200mm。当翼板厚度大于250mm时，宜采用变厚度翼板，其坡度宜小于或等于1:3；2、条形基础的端部宜向外伸出，其长度宜为第
6、一跨距的0.25倍；,13,3、现浇柱与条形基础梁的交接处，其平面尺寸不应小于下图的规定；,一、柱下钢筋混凝土条形基础的构造,14,4、条形基础梁顶部和底部的纵向受力钢筋除满足计算要求外，顶部钢筋按计算配筋全部贯通，底部通长钢筋不应少于底部受力钢筋截面总面积的1/3；5、柱下条形基础的混凝土强度等级，不应低于C20。,二、柱下条形基础内力的各种计算方法,不论采用何种计算方法，都必须以下面两条件作为根本的出发点:1静力平衡条件2变形协调条件,一、柱下钢筋混凝土条形基础的构造,15,二、柱下条形基础内力的各种计算方法,三种计算方法:（一）简化计算方法（二）弹性地基梁计算（三）考虑上部结构刚度的计算
7、方法,16,（一）、简化计算方法,根据上部结构刚度的大小，简化计算法可分为静力分析法和倒梁法两种。这两种方法均假设基底反力为直线（平面）分布。,静力分析法：计算时先按直线分布假定求出基底净反力，然后将柱荷载直接作用在基础梁上。这样基础梁上所有的作用力都已确定，故可按静力平衡条件计算出任一截面 i 上的弯矩 Mi和剪力Vi。,二、柱下条形基础内力的各种计算方法,17,静力分析法缺点：静力分析法假定上部结构为柔性结构，即不考虑上部结构刚度的有利影响，所以在荷载作 用下基础梁将产生整体弯曲。与其他方法比较，这样计算所得的基础不利截面上的弯矩绝对值可能偏大很多。,倒梁法：将上部柱子作为支座，地基的净反
8、力作为基础梁的荷载，它将地基梁看作是一根倒置的连续梁，而柱子看成倒置的支座。,二、柱下条形基础内力的各种计算方法,18,（二）、地基上梁计算方法,考虑地基、基础的相互作用，以静力平衡条件和变形协调条件为基础，利用不同的地基计算模型建立满足两个条件的方程，求解基础内力。,二、柱下条形基础内力的各种计算方法,19,（三）、考虑上部结构刚度的计算方法,考虑上部结构、地基、基础的相互作用，符合基础实际作用性状，计算结果较为满意，但计算复杂，工作量大。,二、柱下条形基础内力的各种计算方法,20,主要介绍倒梁法和Winkler地基上梁方法，1、倒梁法（1）确定计算简图,（2）计算基底净反力分布，按刚性梁基
9、底反力线性分布计算,二、柱下条形基础内力的各种计算方法,21,（3）用弯矩分配法计算弯矩和剪力,二、柱下条形基础内力的各种计算方法,22,（4）调整不平衡力,（5）继续计算内力，重复步骤（4），直至不平衡力在允许精度内（6）将逐次计算结果叠加，得到内力分布,二、柱下条形基础内力的各种计算方法,23,2、Winkler地基上梁计算方法,1867年捷克温克尔(ZWinkler)提出地基模型。假定地基上任一点的压力强度p与该点的地基沉降量s成正比，即：,二、柱下条形基础内力的各种计算方法,24,文克尔地基模型实质上是把连续的地基分割为侧面无摩擦联系的独立土柱，每一土柱的变形仅与作用 在土柱上的竖向荷
10、载有关，并与之成正比，即相当于一个弹簧的受力变形。由此，文克尔地基上基底压力 的分布与地基沉降具有相同的形式，地基中不存在应力的扩散，忽略了地基中剪应力的存在。,在下述情况下可以考虑采用Winkler地基模型：（1）地基主要受力层为软土。由于软土的抗剪强度低，因而能够承受的剪力值很小。（2）压缩层厚度不超过基础底面宽度一半的地基。这时，地基中产生附加应力集中现象，剪应力很小。,二、柱下条形基础内力的各种计算方法,25,Winkler地基上梁挠曲基本微分方程的建立,二、柱下条形基础内力的各种计算方法,26,3.7 柱下交叉钢筋混凝土条形基础,由纵横两个方向的条形基础联结成十字形整体。从而加强纵横两个方向的联系。增强基础的空间刚度。优点：可以进一步扩大基础底面积外，主要是利用其巨大的空间刚度以调整不均匀沉降。交叉条形 基础宜用于软弱地基上柱距较小的框架结构，其构造要求与柱下条形基础相同。,27,柱下交叉钢筋混凝土条形基础,28,静力平衡条件,变形协调条件,柱下交叉钢筋混凝土条形基础,
