地基与基础共同作用（桩筏、桩箱基础）.ppt

* 地基与基础共同作用（桩筏、桩箱基础） 1 概述 2 桩筏、桩箱基础设计与计算 3 桩筏基础布桩方式是“外强内弱”还是“内强外弱”？ 4 桩筏基础相互作用下土中应力场的变化规律 1.1高层建筑桩基础的基本结构型式 （1）桩－柱基础 桩－柱基础即柱下独立基础，可以是单根桩，亦可以是几根桩联合组成。为了加强基础结构的整体性，特别是提高其抵御水平荷载的能力，在各个桩－柱基础之间通常设置拉梁相互连接，或将地下室底板适当加强。 1 概述 桩－柱基础是框架结构或含有部分框架结构（例如框剪结构、框筒结构等）的高层建筑的一种造价较低的基础型式，但有较严格的适用条件。单桩的柱基一般只适用于端承桩，群桩的柱基多用于摩擦桩的情况。 （2）桩－梁基础 桩－梁基础系指框架柱荷载通过基础梁（或称承台梁）传递给桩这种型式的桩基础。沿柱网轴线布置一排或多排桩，桩顶用刚度很大的基础梁相连，以便将柱网荷载较均匀地分配给每根桩。它比仅靠拉梁相连的桩－柱基础具有较高的整体刚度和稳定性，在一定程度上具有调整不均匀沉降的能力。 （3）桩－墙基础 桩－墙基础系指剪力墙或实腹筒壁下的单排或多排桩基础。剪力墙可看作特殊的深梁，以其巨大的刚度足以把荷载较均匀地传给各支承桩，无需再设基础梁。 （4）桩－筏基础 当受地质或施工等条件限制，单桩的承载力不高，而不得不满堂布桩或局部满堂布桩才足以支承建筑荷载时，常通过整块钢筋混凝土板把柱、墙（筒）集中荷载分配给桩。 桩－筏基础主要适用于软土地基上的筒体结构、框剪结构，以便借助高层结构的巨大刚度来弥补基础刚度的不足。 （5）桩－箱基础 桩－箱基础系指由具有底板、顶板、外墙和若干纵内隔墙构成的空箱结构把上部荷载分配给桩。由于其刚度很大，具有调整各桩受力和沉降的良好性能，因此在软弱地基上建造高层建筑时较多采用这种基础型式。一般认为该基础型式是万能式桩基，但它的造价高。 1.2 桩筏、桩箱基础设计计算发展概况 经历了三个阶段： 不考虑共同作用阶段； 仅考虑基础与地基共同作用阶段； 开始全面考虑地基与基础和上部结构 共同作用阶段。 1.3 桩筏、桩箱基础设计原则 基底总荷载不超过桩基承载力与桩间地基容许分担荷载的总和； 地基计算变形量小于建筑物容许变形值； 水平力作用下满足建筑物抗倾覆和抗滑移稳定性要求。 2 桩筏、桩箱基础设计与计算 桩筏、桩箱基础以其明显的优点被广泛应用作高层建筑的基础结构。桩箱基础由于其箱基具有较大的结构刚度，一般可按墙下板受冲切承载力计算确定板厚，按构造要求配筋即可满足设计要求。 但对于桩筏基础，由于其底板和地下室结构刚度有限，其在上部结构荷载作用下的整体和局部弯曲所产生的内力，特别是弯矩的影响不可忽视，因而这里主要指桩筏基础的设计计算方法。 2.1 桩筏（箱）基础设计要求 埋深要求：不小于建筑物地面以上高度的1/15，桩的长度不记入在埋置深度内。抗震设防烈度为6度或非抗震设计的建筑，基础埋置深度可适当减小。 桩基布置：一般采用满堂布桩。 桩与底板的构造要求 2.2 桩筏基础计算 桩顶反力分布 综合一些实测资料和理论分析，对桩距为3～4倍桩径的满堂均匀布桩的桩筏基础，桩顶反力的比值可近似定量表示为： 一般认为，当桩的距径比大于5时，各桩的反力比较均等。 桩间土分担荷载的比例 当桩的中心距大于或等于3倍桩径时，桩间土可以分担部分上部荷载，分担的比例可根据地区经验确定。无地区经验时，可按桩间土承担10％的上部荷载考虑。对于可液化土、湿陷性土、欠固结土、新填土和有震陷可能的地基土，均不考虑桩间土的分担作用。 刚性板法计算桩筏基础内力 即传统方法。不计板底地基反力，认为上部结构荷载全部由桩承担。 弹性板法计算桩筏基础内力 即数值计算方法。采用有限差分法和有限单元法。 3 桩筏基础布桩方式是“外强内弱”还是“内强外弱”？ 均匀布桩 外强内弱布桩 内强外弱布桩 基础底部沉降分布图 “外强内弱”布桩减小了沉降量，但却增加了差异沉降；而“内强外弱”布桩减小了差异沉降，但沉降量略有增加。 基础顶面应力分布图 基础底面应力分布图 从应力分布图可得这样一个清晰的结论，即改变布桩方式对基础应力的影响相当大，其中以“外强内弱”布桩基础弯矩最大，“内强外弱”布桩弯矩最小。 由上述分析可知， “外强内弱”这种布桩形式虽然略减少了总体沉降量，但同时却付出了差异沉降和基础弯矩增加的代价，这可能会影响到建筑物的经济效益。因此对于上部结构和基础刚度较大的情况采用“外强内弱”这种布桩形式可能是合理的。 *