地基基础和上部结构整体稳定性分析
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近几十年来,随着科学技术的发展,上部结构一基础一地基共同作用分析的研究己经越来越多。
它的实际应用受到了前所未有的关注和重视,学者们普遍认为进行土与结构的共同作用研究对于正确研究结构体系的受力性能、优化结构设计具有重要意义。
结构的共同作用分析,虽受到众多研究者的关注,并且也取得了一些成就,但由于这种共同作用分析需要研究的问题很多,一些理论的研究还处于不成熟阶段。
研究上部结构一基础一地基的共同作用是结构理论发展的需要。
1、高层建筑的结构体系及分类人类的生存和发展离不开衣、食、住、行,住房作为人类的栖身之地,其重要性不言而喻。
随着科学技术的发展,我们的住处由低矮平房发展到今天的摩天大厦。
不管是低层建筑还是高层建筑,它们都是由三部份组成:上部结构、基础和地基。
这三个部分相互作用,相互联系,构成一个有机的整体。
三个部分各自的形式多种多样,构成了今天形式各异的建筑结构体系。
1.1上部结构高层建筑上部结构形式多种多样。
按材料可分为:石结构、木结构、砖结构、混凝士结构、钢结构。
现有高层建筑主要是钢结构和混凝土结构。
混凝土结构常用体系可分为:(1)框架结构体系。
框架结构是由水平横梁和竖柱通过刚性节点连接在一起而形成矩形网格的竖向平面形式或空间网格结构形式,皆为杆系结构。
框架结构的优点是建筑平面布置灵活,可做成需要较大空间的会议室、餐厅、办公室及工业车间、实验室等,加隔墙后,也可做成小房间。
但框架结构的侧向刚度较小,水平位移大,这是它的主要缺点,并因此限制了框架结构的建筑高度一般不宜超过60米。
在抗震设防烈度较高的地区,高度更加受到限制。
(2)剪力墙结构体系。
剪力墙结构主要是用于承担横向水平力的实体墙结构。
剪力墙体系可以是直接竖立在基础上,也可为了适应下部大空间的需要而由框架支承,形成框支剪力墙。
剪力墙截面较大,且整幢建筑物的剪力墙之间互相现浇予以连接,整体性好,有很大的抗拉能力,可建造较高的房屋。
由于剪力墙间距受楼板构件跨度的限制,所以剪力墙结构体系适于建造住宅、旅馆这一类隔墙较多的房屋。
地基稳定性分析评价内容影响地基稳定性的因素,主要的是场地的岩土工程条件、地质环境条件、建(构)筑物特征等。
一般情况下,需要对如下建(构)筑物进行地基稳定性评价:经常受水平力或倾覆力矩的高层建筑、高耸结构、高压线塔、锚拉基础、挡墙、水坝、堤坝和桥台等。
通常涉及到岩土工程方面主要的内容有:(1)岩土工程条件包括组成地基的岩、土物理力学性质,地层结构。
特别是有特殊性岩土,隐伏的破碎或断裂带,地下水渗流等特殊情况;(2)地质环境条件包括是否建造在斜坡上、边坡附近、山区地基上,建(构)筑物与不良地质作用、特殊地貌的关联度和可能引起地基破坏失稳的各种自然因素或组合。
如岩溶、滑坡、崩塌、采空区、地面沉降、地震液化、震陷、活动断裂、岸边河流冲刷等。
按照《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版)、《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)规定,通常需要分析评价的内容总结如下:1、地基承载力计算与验算验算地基稳定性实质上就是验算地基极限承载能力是否满足要求。
应严格按照《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)5.2和《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)8.2.6~8等条款执行。
2、变形验算建筑物的地基变形计算值,不应大于建筑物地基允许变形值。
在勘察阶段往往建筑物特征参数不明确,一味要求勘察报告中能有准确的结论也勉为其难,但在岩土工程勘察报告中应提供符合规范要求的岩土变形参数,供上部结构计算条件具备时按照(GB50 007-2011)5.3、(JGJ72-2004)8.2.9~12和《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)有关条款计算。
3、基础埋置深度的确定对高层建筑和高耸构筑物基础的埋置深度,应满足地基承载力、变形和稳定性要求。
位于岩石地基上的高层建筑,其基础埋深应满足抗滑稳定性要求。
天然地基上的箱形或或筏形基础埋置深度不宜小于1/15H;桩箱或桩筏基础不宜小于1/18H,H为建筑物高度。
地基基础和上部结构共同作用地概念及共同作用分析地意义.常规设计方法:是分别考虑上部结构、基础、地基地设计,相互间地关系按以下方法处理:上部结构设计:基础地作用相当于固定支座,求解得出结构地内力和支座反力. 基础设计:上部结构计算得到地支座反力作用于基础顶面,地基反力为线性分布,按材料力学方法计算,再求解基础地内力.地基设计:基低压力作用在地基上,进行地基地承载力计算、变形计算、稳定性验算等.按照以上简化计算地处理方法,对建筑物荷载与刚度不大,基础尺寸较小,沉降也小;或地基坚硬变形很小地情况比较接近实际.而对于建筑规模大、上部结构复杂,采用筏基、箱基,不考虑地基变形对上部结构和基础地影响,可能导致某些部位计算内力与实际偏小,造成不安全;而不考虑上部结构对基础地约束,会过高估计基础地纵向弯曲,使弯距计算偏大配筋过多偏于保守.概念:地基基础与上部结构共同作用:就是把三者作为一个整体考虑,并要满足三者连接部位地变形协调条件,达到静力平衡.(分析地基基础时,要考虑上部结构刚度地贡献;分析上部结构时要考虑地基基础对上部结构地影响)解决地方法:地基模型及参数(有限单元法、有限差分法等),相互作用地理论.基础工程阶段包括那些施工项目场地平整测量防线土方开挖打桩(桩基础)做垫层浇筑砼(或砌筑砖基础)土方回填场地平整以建筑物最外围边线每边拓宽,然后用经纬仪放出建筑物外边线,内墙体线等,再在外边线范围内先用机械大开挖,挖至一定标高再人工开挖至设计标高,做垫层,支模板,浇筑承台砼及基础梁砼,再在其上浇筑柱子砼,最后进行回填土.地基勘察目地:()查明场地内地层结构,场地土类型及场地类别;()提供各层地基土地承载力特征值和各类参数标准值;()查明不良地质作用类型;提出对不良地质作用处理建议;()对场地地稳定性和适宜性进行评价;()评价地震效应;()地下水及其腐蚀性评价,场地土地腐蚀性评价;()提出基础类型设计建议.地基基础加固,就是因为天然地基软弱无法满足地基强度、变形等要求,那么就需要事先对地基进行处理,利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法改良地基土地工程特性,从而达到地基加固地目地.地基处理地目地及意义.提高地基土地抗剪切强度地基地剪切破坏表现在:建筑物地地基承载力不够;由于偏心荷载及侧向土压力地作用使结构物失稳;由于填土或建筑物荷载,使邻近地基产生隆起;土方开挖时边坡失稳;基坑开挖时坑底隆起.地基地剪切破坏反映在地基土地抗剪强度不足,因此,为了防止剪切破坏,就需要采取一定措施以增加地基土地抗剪强度..降低地基土地压缩性地基土地压缩性表现在建筑物地沉降和差异沉降大;由于有填土或建筑物荷载,使地基产生固结沉降;作用于建筑物基础地负摩擦力引起建筑物地沉降;大范围地基地沉降和不均匀沉降;基坑开挖引起邻近地面沉降;由于降水地基产生固结沉降.地基地压缩性反映在地基土地压缩模量指标地大小.因此,需要采取措施以提高地基土地压缩模量,借以减少地基地沉降或不均匀沉降..改善地基土地透水特性地基土地透水性表现在堤坝等基础产生地地基渗漏;基坑开挖工程中,因土层内夹薄层粉砂或粉土而产生流砂和管涌.以上都是在地下水地运动中所出现地问题.为此,必须采取措施使地基土降低透水性或减少其水压力..改善地基土地动力特性地基土地动力特性表现在地震时饱和松散粉细砂(包括部分粉土)将产生液化;由于交通荷载或打桩等原因,使邻近地基产生振动下沉.为此,需要采取措施防止地基液化,并改善其振动特性以提高地基地抗震性能..改善特殊土地不良地基特性主要是消除或减少黄土地湿陷性和膨胀土地胀缩性等.地基处理一般有:、换土垫层法、振密、挤密法、排水固结法、置换法、加筋法、胶结法、冷、热处理法,种方法.、换土垫层法基本原理:就是挖除浅层软弱土或不良土,分层碾压或夯实.分类:按回填地材料可分为砂(或砂石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等.干渣分为分级干渣、混合干渣和原状干渣;粉煤灰分为湿排灰和调湿灰.作用:换土垫层法可提高持力层地承载力,减少沉降量;消除或部分消除土地湿陷性和胀缩性;防止土地冻胀作用及改善土地抗液化性.常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工.适用范围:常用于基坑面积宽大和开挖土方量较大地回填土方工程,一般适用于处理浅层软弱土层(淤泥质土、松散素填土、杂填土、浜填土以及已完成自重固结地冲填土等)与低洼区域地填筑.一般处理深度为~.适用于处理浅层非饱和软弱土层、湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土、素填土和杂填土.注:垫层只解决承载力问题而无助于减少沉降.、振密、挤密法原理:是采用一定地手段,通过振动、挤压使地基土体孔隙比减小,强度提高,达到地基处理地目地.)表层压实法采用人工或机械夯实、机械碾压或振动对填土、湿陷性黄土、松散无粘性土等软弱或原来比较疏松表层土进行压实.也可采用分层回填压实加固.适用范围:适用于含水量接近于最佳含水量地浅层疏松粘性土;松散砂性土;湿陷性黄土及杂填土等.)重锤夯实法利用重锤自由下落时地冲击能来夯击浅层土,使其表面形成一层较为均匀地硬壳层.适用范围:适用于无粘性土、杂填土、非饱和粘性土及湿陷性黄土.) 强夯法利用强大地夯击能,迫使深层土液化和动力固结,使土体密实,用以提高地基土地强度并降低其压缩性、消除土地湿陷性、胀缩性和液化性.适用范围:适用于碎石土、砂土、素填土、杂填土、低饱和度地粉土与粘性土及湿陷性黄土.)振冲挤密法振冲挤密法一方面依靠振冲器地强力振动使饱和砂层发生液化,颗粒重新排列,孔隙比减少;另一方面依靠振冲器地水平振动力,形成垂直孔洞,在其中加入回填料,使砂层挤压密实.适用范围:适用于砂性土和小于地粘粒含量低于地粘性土.)土(或灰土、粉煤灰加石灰)桩法是利用打入钢套管(或振动沉管、炸药爆破)在地基中成孔,通过”挤”压作用,使地基土得到“加密”,然后在孔中分层填入素土(或灰土、粉煤灰加石灰)后夯实而成土桩(或灰土桩、二灰桩).适用范围:适用于处理地下水位以上湿陷性黄土、新近堆积黄土、素填土和杂填土.)砂桩在松散砂土或人工填土中设置砂桩,能对周围土体或产生挤密作用,或同时产生振密作用.可以显著提高地基强度,改善地基地整体稳定性,并减少地基沉降量.适用范围:适用于处理松砂地基和杂填土地基.)夯实水泥土桩利用沉管、冲击、人工洛阳铲、螺旋钻等方法成孔,回填水泥和土地拌和料,分层夯实形成坚硬地水泥土柱体,并挤密桩间土,通过褥垫层与原地基土形成复合地基.适用范围:适用于处理地下水位以上地粉土、素填土、杂填土、粘性土和淤泥质土等地基.)爆破法这个用地不多,原理是利用爆破产生振动使土体产生液化和变形,从而获得较大密实度,用以提高地基承载力和减小沉降.适用范围:适用于饱和净砂,非饱和但经灌水饱和地砂、粉土和湿陷性黄土.、排水固结法基本原理:就是软土地基在附加荷载地作用下,逐渐排出孔隙水,使孔隙比减小,产生固结变形.在这个过程中,随着土体超静孔隙水压力地逐渐消散,土地有效应力增加,地基抗剪强度相应增加,并使沉降提前完成或提高沉降速率.排水固结法主要由排水和加压两个系统组成.排水可以利用天然土层本身地透水性,尤其是软土地区多夹砂薄层地特点,也可设置砂井、袋装砂井和塑料排水板之类地竖向排水体.加压主要是地面堆载法、真空预压法和井点降水法.为加固软弱地粘土,在一定条件下,采用电渗排水井点也是合理而有效地.()堆载预压法在建造建筑物以前,通过临时堆填土石等方法对地基加载预压,达到预先完成部分或大部分地基沉降,并通过地基土固结提高地基承载力,然后撤除荷载,再建造建筑物.一般临时地预压堆载等于建筑物地荷载,但为了减少由于次固结而产生地沉降,预压荷载也可大于建筑物荷载,称为超载预压.为了加速堆载预压地基固结速度,常可与砂井法或塑料排水带法等同时应用.如粘土层较薄,透水性较好,也可单独采用堆载预压法.适用于软粘土地基.()砂井法(包括袋装砂井、塑料排水带等) 在软粘土地基中,设置一系列砂井,在砂井之上铺设砂垫层或砂沟,人为地增加土层固结排水通道,缩短排水距离,从而加速固结,并加速强度增长.砂井法通常辅以堆载预压,称为砂井堆载预压法.适用范围:适用于透水性低地软弱粘性土,但对于泥炭土等有机质沉积物不适用. ()真空预压法在粘土层上铺设砂垫层,然后用薄膜密封砂垫层,用真空泵对砂垫层及砂井抽气,使地下水位降低,同时在大气压力作用下加速地基固结.适用范围:适用于能在加固区形成(包括采取措施后形成)稳定负压边界条件地软土地基.()真空堆载联合预压法当真空预压达不到要求地预压荷载时,可与堆载预压联合使用,其堆载预压荷载和真空预压荷载可叠加计算.适用范围:适用于软粘土地基.()降低地下水位法通过降低地下水位使土体中地孔隙水压力减小,从而增大有效应力,促进地基固结.适用范围:适用于地下水位接近地面而开挖深度不大地工程,特别适用于饱和粉、细砂地基.()电渗排水法在土中插入金属电极并通以直流电,由于直流电场作用,土中地水从阳极流向阴极,然后将水从阴极排除,而不让水在阳极附近补充,借助电渗作用可逐渐排除土中水.在工程上常利用它降低粘性土中地含水量或降低地下水位来提高地基承载力或边坡地稳定性.适用范围:适用于饱和软粘土地基.、置换法原理:其原理是以砂、碎石等材料置换软土,与未加固部分形成复合地基,达到提高地基强度地目地.置换法又分为:()振冲置换法(或称碎石桩法) 碎石桩法是利用一种单向或双向振动地冲头,边喷高压水流边下沉成孔,然后边填入碎石边振实,形成碎石桩.桩体和原来地粘性土构成复合地基,以提高地基承载力和减小沉降.适用范围:适用于地基土地不排水抗剪强度大于地淤泥、淤泥质土、砂土、粉土、粘性土和人工填土等地基.对不排水抗剪强度小于地软土地基,采用碎石桩时须慎重.()石灰桩法在软弱地基中用机械成孔,填入作为固化剂地生石灰并压实形成桩体,利用生石灰地吸水、膨胀、放热作用以及土与石灰地物理化学作用,改善桩体周围土体地物理力学性质,同时桩与土形成复合地基,达到地基加固地目地.适用范围:适用于软弱粘性土地基.()强夯置换法对厚度小于地软弱土层,边夯边填碎石,形成深度~、直径为左右地碎石柱体,与周围土体形成复合地基.适用范围:适用于软粘土.()水泥粉煤灰碎石桩(桩) 是在碎石桩基础上加进一些石屑、粉煤灰和少量水泥,加水拌和,用振动沉管打桩机或其它成桩机具制成地一种具有一定粘结强度地桩.桩和桩间土通过褥垫层形成复合地基.适用范围:适用于填土、饱和及非饱和粘性土、砂土、粉土等地基.()柱锤冲扩法柱锤冲扩法是利用直径为~、长度为~、质量为~地柱状锤冲扩成孔,填入碎砖三合土等材料,夯实成桩,桩和桩间土通过褥垫层形成复合地基.适用范围:适用于处理杂填土、粉土、粘性土、粘性素填土、黄土等地基.()超轻质料填土法发泡聚苯乙烯()地重度只有土地~,并具有较好地强度和压缩性能,用于填土料,可有效减少作用在地基上地荷载,需要时也可置换部分地基土,以达到更好地效果.适用范围:适用于软弱地基上地填方工程.、加筋法原理:就是通过在土层中埋设强度较大地土工聚合物、拉筋、受力杆件等提高地基承载力、减小沉降、或维持建筑物稳定.()土工合成材料利用土工合成材料地高强度、韧性等力学性能,扩散土中应力,增大土体地抗拉强度,改善土体或构成加筋土以及各种复合土工结构.适用范围:适用于砂土、粘性土和软土,或用作反滤、排水和隔离材料.()加筋土把抗拉能力很强地拉筋埋置在土层中,通过土颗粒和拉筋之间地摩擦力形成一个整体,用以提高土体地稳定性.适用范围:适用于人工填土地路堤和挡墙结构.()土层锚杆土层锚杆是依赖于土层与锚固体之间地粘结强度来提供承载力地,它使用在一切需要将拉应力传递到稳定土体中去地工程结构,如边坡稳定、基坑围护结构地支护、地下结构抗浮、高耸结构抗倾覆等.适用范围:适用于一切需要将拉应力传递到稳定土体中去地工程.()土钉土钉技术是在土体内放置一定长度和分布密度地土钉体,与土共同作用,用以弥补土体自身强度地不足.不仅提高了土体整体刚度,又弥补了土体地抗拉和抗剪强度低地弱点,显著提高了整体稳定性.适用范围:适用于开挖支护和天然边坡地加固.()树根桩法在地基中沿不同方向,设置直径为~地细桩,可以是竖直桩,也可以是斜桩,形成如树根状地群桩,以支撑结构物,或用以挡土,稳定边坡.适用范围:适用于软弱粘性土和杂填土地基.、胶结法原理:就是在软弱地基中部分土体内掺入水泥、水泥砂浆以及石灰等物,形成加固体,与未加固部分形成复合地基,以提高地基承载力和减小沉降.()注浆法其原理是用压力泵把水泥或其它化学浆液注入土体,以达到提高地基承载力、减小沉降、防渗、堵漏等目地.适用范围:适用于处理岩基、砂土、粉土、淤泥质粘土、粉质粘土、粘土和一般人工填土,也可加固暗浜和使用在托换工程中.()高压喷射注浆法将带有特殊喷嘴地注浆管,通过钻孔置入要处理土层地预定深度,然后将水泥浆液以高压冲切土体,在喷射浆液地同时,以一定速度旋转、提升,形成水泥土圆柱体;若喷嘴提升而不旋转,则形成墙状固结体.可以提高地基承载力、减少沉降、防止砂土液化、管涌和基坑隆起.适用范围:适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土等地基.对既有建筑物可进行托换加固.()水泥土搅拌法利用水泥、石灰或其它材料作为固化剂地主剂,通过特别地深层搅拌机械,在地基深处就地将软土和固化剂(水泥或石灰地浆液或粉体)强制搅拌,形成坚硬地拌和拄体,与原地层共同形成复合地基.适用范围:适用于淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力标准值不大于地粘性土地基.、冷、热处理法主要有冻结法、烧结法种()冻结法通过人工冷却,使地基温度低到孔隙水地冰点以下,使之冷却,从而具有理想地截水性能和较高地承载力.适用范围:适用于饱和地砂土或软粘土地层中地临时措施.()烧结法通过渗入压缩地热空气和燃烧物,并依靠热传导,而将细颗粒土加热到℃以上,从而增加土地强度,减小变形.适用范围:适用于非饱和粘性土、粉土和湿陷性黄土.除此之外还有复合地基、桩基等方法,就不一一阐述了.希望对你有帮助,基坑支护方案一、浅基坑地支护:、斜柱支撑:适于开挖较大型、深度不大地基坑或使用机械挖土时;、锚拉支撑:适于开挖较大型、深度不大地基坑或使用机械挖土,不能安设横撑时使用;、型钢桩横挡板支撑:适于地下水位较低、深度不很大地一般黏性或砂土层中使用;、短桩横隔板支撑:适于开挖宽度大地基坑,当部分地段下部放坡不够时使用;、临时挡土墙支撑:适于开挖宽度大地基坑,当部分地段下部放坡不够时使用;;、挡土灌注桩支护:适于开挖较大、较浅(小于米)基坑,邻近有建筑物,不允许背面地基有下沉、位移时采用;、叠袋式挡墙支护:适于一般黏性土、面积大、开挖深度在以内地浅基坑.二、深基坑地支护:、排桩或地下连续墙:适用条件:基坑侧壁安全等级一、二、三级;悬臂式结构在软土场地中不宜大于;当地下水位高于基坑底面时,宜采用降水、排桩加截水帷幕或地下连续墙.、水泥土墙:适用条件:基坑侧壁安全等级二、三级;水泥土桩施工范围内地基承载力不宜大于;基坑深夜不宜大于.、土钉墙:适用条件:用于基坑侧壁安全等级二、三级地非软土场地;基坑深度不宜大于;当地下水位高于基坑底面时,应采取降水或截水措施.、逆作拱墙:适用条件:基坑侧壁安全等级宜为三级;淤泥或淤泥质土场地不宜采用;拱墙轴线地矢跨比不宜小于;基坑深度不宜大于;地下水位高于基坑底面时,应采取降水或截水措施.概率极限状态设计法概率极限状态设计法是“以概率理论为基础地极限状态设计法”地简称. 承载能力地极限状态,即结构或杆件发挥了允许地最大承载能力地状态.或虽然没有达到最大承载能力,但由于过大地变形已不具备使用条件,也属于极限状态.所谓“极限状态”,就是当结构地整体或某一部分,超过了设计规定地要求时,这个状态就叫做极限状态.极限状态又分为:承载能力极限状态与正常使用极限状态. 这里讲“概率计算”,就是以结构地失效概率来确定结构地可靠度.过去容许应力法采用了一个安全系数(简称单一系数法),就是只用一个安全系数来确定结构地可靠程度.而现在采用了多个分项系数(简称多系数法),把结构计算划分得更细更合理,分别不同情况,给出了不同地分项系数.这些分项系数是由统计概率方法进行确定地,所以具有实际意义.来自于工程实践,诸多地分项系数从不同方面对结构计算进行修订后,使其材料得以充分发挥和结构更加安全可靠.这些系数都是结构在规定地时间内,在规定地条件下,完成预定功能地概率(也即可靠度).所以这个计算方法地全称应该为“以概率理论为基础地极限状态设计法”.。
地梁受力与顶板梁受力相反是吗,板梁是下部筋受力下部钢筋大,地梁受力与顶板梁受力相反是吗,板梁是下部筋受力下部钢筋大,而上部主要是支座筋,而地梁相反正确,地梁(基础梁)受力与普通梁正好相反,所以受力筋与支座筋位置也正好相反。
地梁受力与框架梁梁受力相反,支座负筋位置也相反是的。
有梁式筏板基础中的梁(JZL、JCL)与楼层框架梁(KL)及屋面框架梁(WKL)的受力方向是相反的。
好像是倒盖楼。
但有区别:当承受地震横向作用时,柱是第一道防线,楼盖梁是耗能构件,所以要做到”强柱弱梁“”强剪弱弯“,梁要考虑箍筋加密区、塑性铰等问题;但筏形基础的基础梁通常不考虑参与抵抗地震作用计算。
是不同的,因为他们的受力是相反的地梁承受基础的反作用力,荷载是向上的,而板顶梁承受的是向下的荷载,两者受力是相反的地梁承受地基反力方向向上,顶梁承受荷载向下,所以受力相反,至于钢筋上部大或下部大那就不一定,要作受力分析.基础梁是基础的一种型式,是结构的一部份,用于承受上部负荷及调整各基础内力,使各基础处于轴心受压或小偏心受压,改善基础受力的连续基础,它一般与桩基、条基、筏基共同受力,单一的基础梁受力已很少见。
条基、筏基中的梁应该叫肋梁,肋梁和条基翼板或筏基板共同组成条基或筏基。
基础拉梁是为了减少不均匀沉降,防止形变的拉压杆传力构件,它把水平荷载均匀地传给各个基础,有时充当上部墙体的基础。
拉梁顾名思义是连接和协调了两端的独基、承台或基础梁,许多拉梁共同起作用,把整个建筑物基础联合成刚度协调、变形一致的基础。
基础梁的作用:1.提高结构整体性;2.抵抗柱底弯矩及剪力;3.调节沉降;4.承受底层填充墙荷载等。
基础梁分为:柱下条形基础梁、筏形基础梁和纯基础梁(没有基础底板);承台间基础拉梁和墙下基础梁,柱下基础梁一般设置在基础底部,有的设计沿一个方向布置(主要用于排架结构),但更多是沿XY双向布置的十字条基,它虽然受地基反力,人们也往往把它所看成是倒框架结构,其实它是作为柱的支座,而框架梁则是以柱为支座,正好相反。
《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版) 4.1.11第3款规定应“分析和评价地基的稳定性……”,由于该部分内容在规范中较分散,各位同行在岩土工程勘察报告编写时,往往感到无从下笔,现归纳如下,供参考,不当之处望不吝赐教。
一、地基稳定性地基稳定性,一说是地基在外部荷载(包括基础重量在内的建筑物所有的荷载)作用下抵抗剪切破坏的稳定安全程度;二说是各类工程在施工和使用过程中,地基承受荷载的稳定程度;还有表达为与地基岩土体在承受建筑荷载条件下的沉降变形、深层滑动等对工程建设安全稳定的影响程度。
因此,地基稳定性是一个很模糊的概念,其分析和评价可以包含在场地稳定性分析和评价和地基分析和评价之中。
总之,稳定性评价的目的是为了避免由于建(构)筑物的兴建可能引起地基产生过大的变形、侧向破坏、滑移造成地基破坏从而影响正常使用。
按照(GB 50021-2001) (2009年版) 14.1.3、14.1.4规定,岩土体的稳定应在定性分析的基础上进行定量分析。
评价地基稳定性问题时按承载力极限状态计算,评价岩土体的变形时按正常使用极限状态的要求进行验算。
二、地基稳定性分析评价内容影响地基稳定性的因素,主要的是场地的岩土工程条件、地质环境条件、建(构)筑物特征等。
一般情况下,需要对如下建(构)筑物进行地基稳定性评价:经常受水平力或倾覆力矩的高层建筑、高耸结构、高压线塔、锚拉基础、挡墙、水坝、堤坝和桥台等。
通常涉及到岩土工程方面主要的内容有:(1)岩土工程条件包括组成地基的岩、土物理力学性质,地层结构。
特别是有特殊性岩土,隐伏的破碎或断裂带,地下水渗流等特殊情况;(2)地质环境条件包括是否建造在斜坡上、边坡附近、山区地基上,建(构)筑物与不良地质作用、特殊地貌的关联度和可能引起地基破坏失稳的各种自然因素或组合。
如岩溶、滑坡、崩塌、采空区、地面沉降、地震液化、震陷、活动断裂、岸边河流冲刷等。
按照《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版)、《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)和《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)规定,根据济南地区这一问题,通常需要分析评价的内容总结如下:1、地基承载力计算与验算验算地基稳定性实质上就是验算地基极限承载能力是否满足要求。
地基稳定性分析建筑地基的稳定性分析和评价《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版) 4.1.11第3款规定应“分析和评价地基的稳定性……”,由于该部分内容在规范中较分散,各位同行在岩土工程勘察报告编写时,往往感到无从下笔,现归纳如下,供参考,不当之处望不吝赐教。
一、地基稳定性地基稳定性是指主要受力层的岩土体在外部荷载作用下沉降变形、深层滑动等对工程建设安全稳定的影响程度,避免由此地基产生过大的变形、侧向破坏、滑移造成地基破坏从而影响正常使用。
按照(GB 50021-2001) (2009年版) 14.1.3、14.1.4规定,岩土体的变形、强度和稳定应在定性分析的基础上进行定量分析。
评价地基稳定性问题时按承载力极限状态计算,评价岩土体的变形时按正常使用极限状态的要求进行验算。
二、地基稳定性分析评价内容影响地基稳定性的因素,主要的是场地的岩土工程条件、地质环境条件、建(构)筑物特征等。
一般情况下,需要对经常受水平力或倾覆力矩的高层建筑、高耸结构、高压线塔、锚拉基础、挡墙、水坝、堤坝和桥台等建(构)筑物进行地基稳定性评价。
通常情况下,涉及到主要的内容有:(1)岩土工程条件包括组成地基的岩、土物理力学性质,地层结构。
特别是有特殊性岩土,隐伏的破碎或断裂带,地下水渗流等特殊情况;(2)地质环境条件包括是否建造在斜坡上、边坡附近、山区地基上,建(构)筑物与不良地质作用、特殊地貌的关联度和可能引起地基破坏失稳的各种自然因素或组合。
如岩溶、滑坡、崩塌、采空区、地面沉降、地震液化、震陷、活动断裂、岸边河流冲刷等。
按照《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版)、《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)和《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)规定,对山东地区该问题常见的几种情况罗列如下:1、地基承载力计算与验算验算地基稳定性实质上就是验算地基极限承载能力是否满足要求。
地基基础和上部结构共同作用的概念及共同作用分析的意义。
常规设计方法:是分别考虑上部结构、基础、地基的设计,相互间的关系按以下方法处理:上部结构设计:基础的作用相当于固定支座,求解得出结构的内力和支座反力。
基础设计:上部结构计算得到的支座反力作用于基础顶面,地基反力为线性分布,按材料力学方法计算,再求解基础的内力。
地基设计:基低压力作用在地基上,进行地基的承载力计算、变形计算、稳定性验算等。
按照以上简化计算的处理方法,对建筑物荷载与刚度不大,基础尺寸较小,沉降也小;或地基坚硬变形很小的情况比较接近实际。
而对于建筑规模大、上部结构复杂,采用筏基、箱基,不考虑地基变形对上部结构和基础的影响,可能导致某些部位计算内力与实际偏小,造成不安全;而不考虑上部结构对基础的约束,会过高估计基础的纵向弯曲,使弯距计算偏大配筋过多偏于保守。
概念:地基基础与上部结构共同作用:就是把三者作为一个整体考虑,并要满足三者连接部位的变形协调条件,达到静力平衡。
(分析地基基础时,要考虑上部结构刚度的贡献;分析上部结构时要考虑地基基础对上部结构的影响)解决的方法:地基模型及参数(有限单元法、有限差分法等),相互作用的理论。
基础工程阶段包括那些施工项目场地平整------测量防线------土方开挖------打桩(桩基础)------做垫层------浇筑砼(或砌筑砖基础)------土方回填场地平整以建筑物最外围边线每边拓宽2m,然后用经纬仪放出建筑物外边线,内墙体线等,再在外边线范围内先用机械大开挖,挖至一定标高再人工开挖至设计标高,做垫层,支模板,浇筑承台砼及基础梁砼,再在其上浇筑柱子砼,最后进行回填土。
地基勘察目的:(1)查明场地内地层结构,场地土类型及场地类别;(2)提供各层地基土的承载力特征值和各类参数标准值;(3)查明不良地质作用类型;提出对不良地质作用处理建议;(4)对场地的稳定性和适宜性进行评价;(5)评价地震效应;(6)地下水及其腐蚀性评价,场地土的腐蚀性评价;(7)提出基础类型设计建议。
建筑地基的稳定性分析和评价一、地基稳定性地基稳定性是指主要受力层的岩土体在外部荷载作用下沉降变形、深层滑动等对工程建设安全稳定的影响程度,避免由此地基产生过大的变形、侧向破坏、滑移造成地基破坏从而影响正常使用。
按照(GB 50021-2001) (2009年版) 14.1.3、14.1.4规定,岩土体的变形、强度和稳定应在定性分析的基础上进行定量分析。
评价地基稳定性问题时按承载力极限状态计算,评价岩土体的变形时按正常使用极限状态的要求进行验算。
二、地基稳定性分析评价内容影响地基稳定性的因素,主要的是场地的岩土工程条件、地质环境条件、建(构)筑物特征等。
一般情况下,需要对经常受水平力或倾覆力矩的高层建筑、高耸结构、高压线塔、锚拉基础、挡墙、水坝、堤坝和桥台等建(构)筑物进行地基稳定性评价。
通常情况下,涉及到主要的内容有:(1)岩土工程条件包括组成地基的岩、土物理力学性质,地层结构。
特别是有特殊性岩土,隐伏的破碎或断裂带,地下水渗流等特殊情况;(2)地质环境条件包括是否建造在斜坡上、边坡附近、山区地基上,建(构)筑物与不良地质作用、特殊地貌的关联度和可能引起地基破坏失稳的各种自然因素或组合。
如岩溶、滑坡、崩塌、采空区、地面沉降、地震液化、震陷、活动断裂、岸边河流冲刷等。
按照《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版)、《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)和《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)规定,对山东地区该问题常见的几种情况罗列如下:1、地基承载力计算与验算验算地基稳定性实质上就是验算地基极限承载能力是否满足要求。
应严格按照《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011) 5.2和《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ 72-2004)8.2.6~8等条款执行。
2、变形验算建筑物的地基变形计算值,不应大于建筑物地基允许变形值。
在勘察阶段往往建筑物特征参数不明确,一味要求勘察报告中能有准确的结论也勉为其难,但在岩土工程勘察报告中应提供符合规范要求的岩土变形参数,供上部结构计算条件具备时按照(GB 50007-2011) 5.3、(JGJ 72-2004) 8.2.9~12和《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79-2002)有关条款计算。
建筑场地和地基的稳定性评价济南市建设工程勘察设计质量监督站郜宪存摘要:场地和地基的稳定性分析评价是现行土洞塌陷、建筑边坡等影响场地整体稳定性的岩规范、规程强条规定的内容,本文从地质环境条土工程问题进行评价。
件和岩土工程条件两方面对需要进行稳定性分析场地稳定性评价是岩土工程勘察可行性研究评价的内容进行了论述。
阶段的基本任务,是初勘阶段的主要任务,详勘关键词:场地稳定性;地基稳定性;地质环阶段应进行“地基稳定性”分析评价。
在(GB境条件;岩土工程条件50021-2001) (2009 年版 )论述较笼统,但在《高层在《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) 建筑岩土工程勘察规程》 (JGJ 722004)- “8 岩土工程(2009 年版 ) 4.1.11 第 3 款规定应“分析和评价地基评价”中明确了分析评价的内容。
的稳定性”,,第 9 款规定进行“场地稳定性和场地稳定性评价内容主要包括以下几个方面适宜性评价” ;《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ 的岩土工程问题:72-2004) “天然地基评价”中规定应分析评价的内 1 区域地质构造稳定性。
针对拟建场地及附容包括“场地、地基稳定性和处理措施的建议”;近是否存在活动性断裂;《房屋建筑和市政基础设施工程勘察文件编制深 2 场地地震效应,主要针对场地所处的基本度规定》(2010 年版)第 1 款“场地稳定性评价” ,地震烈度区划,划分出场地地段;对“地基稳定性评价”提及很少。
各位同行在编 3 是否发育直接危害场地稳定的不良地质作写岩土工程勘察报告时,往往感到需要论证的内用,包括:岩溶、滑坡、危岩和崩塌、泥石流、容不是太多就是无从下笔。
本人根据多年来的工采空区、地面沉降和活动断裂等。
作实践,对这一问题在济南地区常见的几种情况 4 建筑边坡稳定稳定性的影响等。
进行了总结归纳。
由于我国地域广阔,新型的建按照 (GB 50021-2001) (2009 年版 ) 14.1.3 规构筑物、岩土工程地质条件和环境条件多样,该定,可仅作定性分析,确定场地稳定性、工程建文观点和阐述仅是一管之见,不当之处,望不吝设的适宜性,必要时应建议进行地震安全性评价赐教。
地基基础与上部结构的共同作用分析随着我国经济建设与科学技术的迅速进步与发展,城市建设的步伐也越来越快,城市的居民建筑似雨后春笋般层层矗立。
由于建筑的地基基础与上部结构紧密联系,互相作用,形成一个整体,如果在地基基础与上部结构的设计中,人为地进行隔离计算,既缺乏经济性,也影响了安全性。
通过对地基基础与上部结构共同作用进行分析,对其共同作用的重要性進行探讨与研究。
标签:地基基础;上部结构;共同作用随着我国经济与科技的迅速进步与发展,都市化建设步伐加快了前进的脚步,都市用地匮乏,居民建筑规模越来越大,为了有效提高土地的利用率,在城市进行建筑的规划布局,不仅可以很好地改善城市的面貌,还为城市发展增添光彩,能够进一步与国际化接轨。
现代建筑的地基基础与上部结构是无法分割的整体,它已不同于传统建筑的结构设计,通过其相互作用与协调变形关系,改善建筑设计的合理性。
1、地基基础与上部结构的共同作用的研究意义建筑物的结构具有一定的繁性,在设计时,既应满足地基基础与上部结构的静力平衡关系,也要协调其变形设计方法,增强结构安全性。
运用共同作用的设计方法来进行设计分析,是一种切实可靠的设计方法,它可以保证建筑物的可靠性、合理性与经济性,对建筑项目有重要的实际意义。
首先,对于上部结构设计来讲,可根据施工顺序进行模拟,观察上部结构的内力变化,这主要来自于基础沉降不平均,给上部结构带来了次应力,这项预防措施不仅增强了上部结构的可靠性,还巩固了工程的安全性能,具有重要的实际性作用与意义。
其次,在基础设计中,通过充分运用地基承载力增加桩距,减少桩量,进行综合优化方式布桩。
2、地基基础与上部结构的共同作用的分析方法上世纪八十年代,我国的高层建筑日益增多,同时增加了桩基基础的使用量,为了适应这一新的变化,业内展开了对高层建筑与地基基础的相互作用研究,从上部结构的构件内力变化,到上部结构与基础之间的共同作用效应进行了一系列的试验研究。
2.1整体承载能力的概率分析结构承载力的研究与分析是一项比较新的研究内容,主要分析影响结构体系可靠度的因素。
房屋建筑上部结构与地基基础的共同作用分析摘要:上部结构-基础-地基这三部分之间相互影响、相互联系、相互作用,在进行建筑项目设计的时候必须要充分意识到实际工况和设计方案之间的差异情况,综合考虑多种因素。
在本文中,笔者结合自己的专业知识,综合分析并探讨了房屋建筑上部结构与地基基础的共同作用的相关问题。
关键词:房屋建筑;上部结构;地基;基础;作用关系1. 前言不论是在高层建筑、水利大坝研究领域中,还是在地下结构、大型桥梁结构研究领域中,上部结构-基础-地基的相互作用问题已经了成为了一个研究热点课题。
每一个结构完整的房屋建筑都是由上部结构-基础-地基这三部分构成的,它们之间的相互作用成为了今天进行房屋建筑设计的关注重点内容之一。
但是在以往,忽视上部结构-基础-地基的相互作用的情况非常常见,当时在计算的时候仅仅是把房屋建筑的上部结构当做是柱底固定的独立结构,因而导致依照设计方案施工的房屋建筑在受力状态和变形情况方面与现实工况之间存在着较大的区别,不是降低了房屋建筑的稳定性和可靠性,便是提高了房屋建筑的成本和费用。
正是基于以上考虑,非常有必要采用一种可靠、有效、方便、实用的理论分析方法和数值分析模型,厘清房屋建筑上部结构与地基基础的共同作用机理,提高房屋建筑的设计水平。
2. 房屋建筑的常规设计方法及其存在问题2.1 房屋建筑的常规设计方法房屋建筑常规设计方法没有充分认识到建筑上部结构-基础-地基之间的相互作用关系,而是将这三个看作是一个个相互独立的结构单元进行相关的力学分析和数值计算。
例如,在进行建筑上部结构的数值计算时没有综合考虑建筑基础和和建筑地基的刚度问题,或者是在进行建筑地基沉降计算和建筑地基承载力验算时没有充分考虑上部结构的刚度问题。
2.2 房屋建筑常规设计方法存在的问题采用常规设计方法计算出来的房屋建筑基础的内力偏大而上部结构的内力偏小,尽管采用常用设计方法获得的数值满足静力平衡要求,但是建筑上部结构-基础-地基之间受荷前后的变形连续性却没有被体现出来。
建筑地基的稳定性分析和评价建筑地基的稳定性是指地基在承受建筑荷载时不产生过大变形和破坏的能力。
地基的稳定性分析和评价是设计土建工程的重要环节,涉及到土壤力学、岩土工程与结构力学等多个学科知识。
本文将从地基基本概念、地基稳定性分析方法和评价准则三个方面展开讨论,旨在全面探讨建筑地基稳定性的分析与评价方法。
地基是承受建筑载荷、分散荷载至地下土层的结构基础,其主要作用是传递上部建筑荷载至下部土层,承受建筑本身的重力,确保建筑物的安全稳定。
地基稳定性的分析和评价是保证建筑物安全可靠的前提。
地基力学参数、荷载作用及荷载组合是进行地基稳定性分析的基础,荷载可分为静力及动力荷载。
地基稳定性的分析方法主要有三种:经验法、解析法和数值模拟法。
其中,经验法是利用工程实践经验总结得出的方法,如基础系数法、相似比例法等;解析法是通过对土体力学的基本方程建立模型,进行解析计算得出结果,如弹性半空心圆柱法、弹性半空心圆锥法等;数值模拟法是利用计算机数值模拟软件对地基作出更加准确的分析,如有限元法、有限差分法等。
地基稳定性的评价主要从地基土的变形、安全系数和承载力三个方面进行。
地基土的变形主要通过测量和计算地基下沉量、倾斜量、收敛量等指标来评价;安全系数是基于地基承受的荷载与其承载能力之间的比值,常用的评价指标有承载力安全系数、稳定性安全系数等;承载力是指地基承受荷载的能力,通过强度试验等方法来评价。
总之,建筑地基的稳定性分析和评价是设计土建工程的关键环节。
各种地基分析方法和评价准则的选择与运用应结合具体工程情况,合理选取适合工程实际的方法,并进行相应的地基试验,以确保地基的稳定性和安全性。
此外,定期对建筑物的地基进行监测和维护,及时发现并解决地基问题,也是保证建筑物使用寿命和安全的重要手段。
地基基础与上部结构的关系一、相互作用地基基础和上部结构共同构成了一个完整的建筑物,它们之间存在相互的力学作用。
地基承受着建筑物所有的重量,并通过土壤传递给基础,再由基础传递至各个柱和墙。
同时,上部结构的自重和外力也会作用在基础上,引起基础的反作用力。
这种相互作用关系要求在设计时充分考虑,确保结构的稳定性。
二、共同工作地基基础和上部结构的共同工作是建筑物稳定性的重要保障。
在设计时,应确保基础和上部结构能够协同工作,共同承受和传递荷载。
通过合理的设计,可以使得基础和上部结构形成一个整体,共同抵抗各种外力和内力,保证建筑物的安全性和稳定性。
三、变形协调地基基础和上部结构之间的变形协调是确保建筑物稳定性的关键。
在设计时,应确保基础和上部结构的变形特征相协调,避免因变形不协调而导致的结构破坏。
通过合理的计算和分析,可以找到基础和上部结构的最佳变形状态,从而确保建筑物的安全性和稳定性。
四、力的传递地基基础和上部结构之间的力的传递是建筑物稳定性的重要保障。
在设计时,应充分考虑力的传递路径和传递方式,确保基础能够有效地将荷载传递给上部结构,同时上部结构也能将荷载有效地传递给基础。
通过合理的计算和分析,可以找到最佳的力的传递方式,从而确保建筑物的安全性和稳定性。
五、抗震性能地基基础和上部结构的抗震性能是建筑物稳定性的重要保障。
在地震等自然灾害发生时,建筑物应能够保持稳定,避免倒塌或严重损坏。
在设计时,应充分考虑地震等自然灾害的影响,通过合理的抗震设计和构造措施,提高建筑物抵抗地震等自然灾害的能力。
六、安全性考虑地基基础和上部结构的安全性是建筑物稳定性的重要保障。
在设计时,应充分考虑各种可能出现的风险因素,如地质条件、环境因素等,并采取相应的措施来降低这些风险因素对建筑物安全性的影响。
同时,还应定期进行建筑物的安全检测和维护,确保建筑物的安全性和稳定性。
七、设计协同地基基础和上部结构的设计协同是确保建筑物稳定性的关键。
建筑地基的稳定性分析和评价《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版) 4.1.11第3款规定应“分析和评价地基的稳定性……”,由于该部分内容在规范中较分散,各位同行在岩土工程勘察报告编写时,往往感到无从下笔,现归纳如下,供参考,不当之处望不吝赐教。
一、地基稳定性地基稳定性,一说是地基在外部荷载(包括基础重量在内的建筑物所有的荷载)作用下抵抗剪切破坏的稳定安全程度;二说是各类工程在施工和使用过程中,地基承受荷载的稳定程度;还有表达为与地基岩土体在承受建筑荷载条件下的沉降变形、深层滑动等对工程建设安全稳定的影响程度。
因此,地基稳定性是一个很模糊的概念,其分析和评价可以包含在场地稳定性分析和评价和地基分析和评价之中。
总之,稳定性评价的目的是为了避免由于建(构)筑物的兴建可能引起地基产生过大的变形、侧向破坏、滑移造成地基破坏从而影响正常使用。
按照(GB 50021-2001) (2009年版) 14.1.3、14.1.4规定,岩土体的稳定应在定性分析的基础上进行定量分析。
评价地基稳定性问题时按承载力极限状态计算,评价岩土体的变形时按正常使用极限状态的要求进行验算。
二、地基稳定性分析评价内容影响地基稳定性的因素,主要的是场地的岩土工程条件、地质环境条件、建(构)筑物特征等。
一般情况下,需要对如下建(构)筑物进行地基稳定性评价:经常受水平力或倾覆力矩的高层建筑、高耸结构、高压线塔、锚拉基础、挡墙、水坝、堤坝和桥台等。
通常涉及到岩土工程方面主要的内容有:(1)岩土工程条件包括组成地基的岩、土物理力学性质,地层结构。
特别是有特殊性岩土,隐伏的破碎或断裂带,地下水渗流等特殊情况;(2)地质环境条件包括是否建造在斜坡上、边坡附近、山区地基上,建(构)筑物与不良地质作用、特殊地貌的关联度和可能引起地基破坏失稳的各种自然因素或组合。
如岩溶、滑坡、崩塌、采空区、地面沉降、地震液化、震陷、活动断裂、岸边河流冲刷等。
地基基础和上部结构整体稳定性分析
在一系列理想的条件下通过经验修正得到的,然而岩土不同于其他材料,其弹塑性都有很独特的方面。
在地基的强度和变形都满足条件的情况下由于理想条件的假定使得计算结果往往只对一小部分的模型较为合适,而对于地基较复杂,上部结构要求较高的工程就不再适用。
这是因为与理想条件不同,地基不是连续均匀的,各向也不同性,地基基础和上部结构的相互作用对结构的整体稳定性影响更大。
所以地基基础设计时要着眼于三者相互作用的情况进行分析,这样不仅能得到合理的效果,还能获得很大的经济效益。
通常情况下如果地基土较均匀,压缩性较低,则地基的不均匀沉降会很小,这时对地基承载力起变形条件的主要作用是地基,其次是基础,上部结构的作用是非常有限的,那考虑三者的相互作用意义就不大,按常规方法即可作出合理的结果。
但是如果地基软弱且上部结构为砖石砌体承重结构或者为钢筋混凝土框架结构敏感性结构、基础为条形基础。
按常规的方法就不能得到满意的结果,这就需要考虑地基基础和上部结构共同承担荷载而产生的变形,三者不仅要满足静力平衡,还要满足变形协调条件,也就是结构刚度对地基不均匀沉降的影响。
为了对地基基础和上部结构综合考虑,下面对这三个方面对不均匀沉降、以及基底反力的分布分别作出分析。
1 地基的影响
在软土地基上,压缩性高,强度低。
例如饱和松散细沙或淤泥质土,这类地基通常很难满足地基承载力和变形要求,而需要人工处理,当基础刚度较大时,基底受到的反力在集中荷载作用下为均匀分布,有偏心荷载时,呈梯形或者三角形分布。
在坚硬地基中,比如坚硬粘性土、密实卵石,集中荷载作用在刚性基础上时仅荷载附近的地基受力,远离的一端不受力。
当基础为相对柔性的基础时,远离集中力作用点的一端有可能处于悬空状态。
对于软硬悬殊的地基,这种地基实际工程中经常遇到,如果按常规的设计方法可能与实际情况相差很大。
所以要根据地基土不均匀的情况使上部荷载处于最有利状态。
如果地基中部坚硬,两侧较软弱。
上部荷载分布时使中部地基承受较大的力,两边承担的小些;若地基中部软弱,两侧坚硬,上部荷载分布时使两侧承担较大的荷载,中间小些。
这样处理使地基均匀受力更为有利,反之就会使地基处于不利的影响,加剧条形基础的挠曲程度。
2 基础刚度的影响
柔性基础时抗弯很小的基础,可以随着地基变形而任意的弯曲,应力在柔性基础上不产生扩散,因此基底反力的分布与上部荷载作用于基础上的情况基本一致。
当均匀荷载作用下通过工程实践结果得知,中部受力较大,两边小。
要使沉降均匀的发生可以增大两边荷载或减小中部荷载,由于柔性基础刚度不够,所以其调节不均匀沉降的能力较差。
刚性基础与柔性基础最大的不同就是具有了极大的抗弯刚度。
平面的基底如果发生沉降,基底仍然保持平面,所以如果荷载作用在中心处,
基础既可以均匀下降。
刚性基础底面积大且埋得较深时,由于刚性基础的“架越作用”荷载会相对集中地传至基底的边缘呈现出马蹄形,而如果上部结构继续增大,基底边缘的塑性区逐渐扩大,基底中部就会承担反力来平衡外部荷载。
对于岩土类材料产生塑性即可认为破坏,所以当塑形区域产生但不是大面积时就可以认为上部结构达到了地基极限荷载,此时基底反力呈线性形状。
3 基础相对刚度的影响
对于不同性质的地基土,基础在其作用下产生的效果也有很大差别,例如岩石地基上基础的相对刚度较小,由于扩散能力很低,基底就会产生反力集中的现象,甚至基础一端出现悬空。
而在粘性土地基上基础相对刚度较大,荷载不太大时“架越作用”很明显,基底反力也随着荷载的增大而逐渐呈直线状态分布,地基的沉降基本均匀。
基础的相对刚度越强,沉降就会越均匀,基础内力也越大。
4 上部结构刚度的影响
地基变形时将对不同刚度的上部结构产生不同的影响,同样上部结构刚度的大小不同,对基础受力状况也产生不同的影响。
对于安全柔性的结构,例如土堤、土坝以及屋架、柱子、基础为承重体系的结构。
这些结构对基础的不均匀沉降有很大的适应性,可以与地基变形保持一致,由于上部结构对地基的不均匀变形有调节能力,地基沉降产生的沉降差不会在主体结构中引起附加应力。
烟囱、水塔、高一类刚度很大的结构物,在中心荷载作用下地基的沉降相同,上部结构的刚度越大,调节不均匀沉降的能力就越强。
因此
为防止不均匀沉降带来的害,可以在结构上和结构施工上采取适当的措施,也可以加强结构的整体刚度例如对单独柱基础的框架设置地梁。
刚度较大的上部结构对地基变形的影响是很显著的,对于建筑物高度和长度之比小于0.25时,地基的变形呈抛物线形状,即中部大两端小。
随着层的升高后,两端的沉降逐渐增大中间沉降变慢,这是由于上部结构刚度变大,荷载均匀的向沉降小的部分传递,使得沉降差减小。
即使地基不均匀附近存在其他荷载对地基有影响,基础也只会发生转动倾斜,而不会发生挠曲变形。
增大上部结构的刚度,基础受到的挠曲变形和内力就会减小。
对于普通的高层建筑,刚度是随着层的增高而变大的。
但框架结构的刚度层数超过一定数后竖向刚度基本就不再变化,只是下部几层起着调整不均匀沉降的作用。
上部结构正是通过调节基础的各段挠曲变形来减少不均匀沉降的幅度。
除了柔性结构和刚性结构,上部结构还有一部分属于敏感性结构,这类结构对地基的不均匀沉降反应灵敏,会引起本身较大的附加应力,例如单层钢筋混凝土结构、低层砖石砌体结构。
在这些结构中很小的沉降差就足以引起很大的附加应力,所以结构本身在设计时要有很大的强度储备,以免产生开裂现象。
以框架结构的独立柱基础为例,假如横向有三个独立柱基础,则中间柱荷载会减小,两边变大,并向外转动,梁柱发生挠曲产生次应力。
综上所述,地基基础和上部结构并不是互相独立的三个部分,一方面都会对其他两方面产生影响。
同样的地基由于基础的不同,基底所受到的反力分布是不同的,同样的基础作用在不同地基上,由于土的颗粒
级配、含水率、空隙比的不同,基底受力分布也会有很大差异,从而引起的压缩沉降也不同。
上部结构的刚度大小对地基和基础也起着很大的调节作用。
在传统的计算方法中计算地基承载力和变形时都只单独考虑了三者的作用关系。
例如在计算得到上部结构对基础的传递的压力后,只是假设基底受到的均布荷载来计算,在得到基底中心的附加应力来演算地基变形时也不再考虑基础和上部结构,然而基础和上部结构就作用在地基上,它们对地基产生的影响不可能只用一个附加应力来表达。
调整不均匀沉降时可以考虑三者的影响在各个方面做出改善。
建筑措施:设计建筑物的体型时尽量简单、设置沉降缝、调整相邻建筑间距。
结构措施:减轻自重、增加刚度和强度、减小附加应力例如采用补偿性地基、采用低敏感形结构。
施工措施:保持基底地基土原状结构、合理的施工顺序。
最后提出合理的分析方法:
地基基础和上部结构看成一个整体来考虑,共同承担荷载影响变形;三者都会因为自己的刚度对变形产生制约作用,从而影响整个体系的内力、结构变形以及地基沉降;三者同时满足静力平衡条件和变形协调条件。