上部结构基础与地基共同作用的概念.资料讲解
《高层建筑基础分析与设计》高层建筑与地基基础共同作用的分析方法
➢ 最重要的简化则是地基的简化，也就是将地基简 化成什么样的“地基模型”是至关重要的。采用 不同的地基模型进行计算，基础梁、板将会得到 不同的内力和变形，它不仅影响内力的大小，甚 至会改变内力的正负号。
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第二节 考虑上部结构与地基、基础 共同作用的分析方法
先把上部结构隔离出来，并用固定支座来代替基 础，求得上部结构的内力和变形以及支座反力， 但是支座是没有任何变形的（图a）；
接着把支座反力作用于基础上，用结构力学方法 求得地基反力，假定地基反力是线性分布的，从 而得到基础的内力和变形（图b）；
再把地基反力作用在地基或桩上来设计桩数或校 核地基强度和变形（图c）。
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第三节 线弹性地基模型的共同作用分析
本节中，共同作用分析所应用的土体应力应变关系 均作为线性弹性处理。
地基模型采用文克勒模型、半无限弹性体模型和分 层地基模型．其统一的表达式为
S f R 或 R f 1S K S S
式中 {S}和[f ]——分别为地基变形（沉降）矩
阵和柔度矩阵；
[ Ks]——地基刚度矩阵。
Rb(i)
➢ 整个m个子结构的平衡方程为
(7-11)
K U S R (m)
(m)
(m)
(m)
b
b
b
b
➢ 可简写为
K U S R
b
b
b
(7-12) (7-13)
式力列(7-向13量)中{R，}均边是界未结知点数位。移因列此向，量式{U(7b-}1和3)基仍底没反办 法直接求解。
——子结构分析方法原理
基础内力和地基变形除与基础刚度、地基土性质 等有关外，还与上部结构的荷载和刚度有关。
上部结构+基础+地基共同作用
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。
2017《基础工程》名称解释、问答题答案
名词解释基本概念1、基础——指结构物底部与地基相接触的承重构件，它的作用是把上部结构的荷载传给地基。
2、基础埋深——基础埋深是指从基础底面至天然地面或局部冲刷线的垂直距离。
3、天然地基——自然状态下即可满足承担基础全部荷载要求，不需要人工处理的地基。
4、人工地基——天然地基的承载力不能承受基础传递的全部荷载，需经人工处理后作为地基的土体称为人工地基。
5、地基容许承载力——在建筑物荷载作用下，能够保证地基不发生失稳破化，也不会产生建筑物所不容许的沉降时的最大地基压力。
6、地基系数——表示土体表面在平面压力作用下产生的可压缩性的大小。
7、弹性抗力——支护结构发生相向围岩方向的变形引起的围岩对支护结构的约束反力。
浅基础1、刚性基础——能够依靠基础材料本身强度抵抗所承受的应力，而不需要配置钢筋的一类基础。
2、刚性扩大基础——将基础平面尺寸扩大以满足地基强度要求的刚性基础。
3、刚性角——刚性基础的宽度大小应能使所产生的基础截面弯曲，拉应力和剪应力不超过基础材料的强度极值，从而得到墩台边缘处的垂线与基底边缘的连线间的最大夹角。
4、地下连续墙——在地面上用抓斗式或回转式等成槽机械，沿着开挖工程的周边，在泥浆护壁的情况下开挖成一条狭长的深槽，形成一个单元槽段后，在槽内放入预先在地面上制作好的钢筋笼，然后用导管法教主混凝土，完成一个单元的墙段，个单元段之间以特定的接头方式相互连接，形成一条地下连续墙壁。
5、围堰——围堰是指在基础工程建设中，为了防水而修建的临时性围护结构。
桩基础1、钻孔灌注桩——在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。
2、端承桩——是指在竖向极限荷载作用下，桩顶荷载全部或主要由桩端阻力承受，桩侧阻力相对桩端阻力而言较小，或可忽略不计的桩。
3、嵌岩桩——桩的下段有一定长度浇筑于岩体中的钻孔灌注桩。
4、单桩承载力容许值——单桩在荷载作用下，地基土和桩本身的强度和稳定性均能得到保证，变形也在容许范围内，以保证结构物的正常使用所能承受的最大荷载。
上部结构基础与地基共同作用的概念.
上部结构基础与地基共同作用的概念
单位：石家庄铁道大学 主讲人：汤劲松 教授
上部结构基础与地基共同作用的概念
建筑物基础的内力、基底反力大小与分布以ห้องสมุดไป่ตู้地基沉
降量，除了与地基的特性密切相关外，还受基础本身
与上部结构刚度大小所制约。
上部结构基础与地基共同作用的概念 1 基础刚度的影响
刚性基础
随着上部荷载增大，邻近基底边缘的塑性区逐渐扩 大，基底应力重新分布。所增大的上部荷载依靠基 底中部反力增大来平衡。因此，基底反力图由马鞍 形逐渐变成抛物线形。 刚性基础基底反力分布与 荷载分布情况无关，仅与 荷载合力大小与作用点位 置相关。
上部结构基础与地基共同作用的概念 2 地基软硬的影响
上部结构基础与地基共同作用的概念 2 地基软硬的影响
软硬悬殊地基
软硬相差悬殊地基对基础梁挠曲和内力的影响很大。 条形基础下，地基的中部软、两边硬，则加剧条基 的挠曲程度。 地基中部硬、两边软，则可能使条形基础的正向挠 曲变为反向挠曲。
上部结构基础与地基共同作用的概念 3 上部结构刚度的影响
上部结构基础与地基共同作用的概念 3 上部结构刚度的影响
上部结构绝对刚性
烟囱、水塔、高炉这类高耸结构，置于整体大厚度 的钢筋混凝土独立基础上，整个体系为绝对刚性。
在中心荷载作用下，均匀地基的沉降量相同，基础 不发生挠曲。刚性上部结构具有调整地基应力、使 沉降均匀的作用。
一般体型简单、荷载均匀、长高比很小、采用剪力 墙结构的高层建筑，配置相应的箱形基础，可按刚 性结构设计计算。
上部结构基础与地基共同作用的概念
小 结
1.基础刚度的影响
2.地基软硬的影响 3.上部结构刚度的影响
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
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”.。
32 地基、基础与上部结构共同作用概念常规设计上部结构、基础
相互作用的基本条件
两个条件
1）静力平衡
F 0 M 0
2）变形协调
接触条件
变形 挠度
二、弹性半空间模型
1）布辛奈斯科解:
S p(1 2 ) / E0 r
2）均荷作用下，矩形中心点沉降，可对上式 积分得
二、弹性半空间模型
• δij ：沉降系数
网格i的中心由于网格j上均布 力pj=1/fj引起的沉降
按叠加法，网格i中点的沉降为所有n个网格上的基底 压力分别引起的沉降之和，即
当局部软硬变化时采用连续基础扩展基础当地基为岩石或压缩性很低的土层时优先考虑采用在相互作用中起主导作用是地基其次基础最后是上部结构
第三章
连续基础
梁板式基础
是指柱列或柱网之下的单向或双向条形 (交梁)基础， 以及建筑物之下整片的筏板基础和箱形基础。
特点？
3.2 地基、基础与上部结 构共同作用概念
• 常规设计
– 柔性结构： – 敏感性结构： – 刚性结构：
基础相对地基的刚度越强，沉降越均匀，但 内力增大。当局很低的土层时，优先 考虑采用 扩展基础
• 地基压缩性低 → 沉降小，考虑三者作用不大。 • 在相互作用中起主导作用是地基，其次基础，最后 是上部结构。
上部结构、基础、地基分开考虑
共同作用
以地基、基础、上 部结构之间 同时满 足静力平衡条件、 变形协调条件为前 提，这就是共同工 作的概念。
共同作用举例
• 地基与基础的相互作用 柔性基础 刚性基础
架越作用
刚性基础
基础相对刚度与架越作用
地基土非均质的影响
上部结构和基础的相互作用
• 上部结构分为：
3.3 地基计算模型
高层建筑的结构设计特点及基础结构设计1
高层建筑的结构设计特点及基础结构设计摘要：高层建筑的上部结构，基础及地基组成了一个共同作用的体系，在高层建筑基础设计中，要有效利用上部结构刚度，充分考虑地基条件对基础受力的影响，合理选择基础形式，运用共同作用的理论设计地基和基础，达到减少基础内力与沉降、降低基础造价的目的。
本文就高层结构设计的特点、设计原则以及基础的结构设计中存在的几个问题进行了探讨。
关键词：高层建筑；结构特点；基础结构设计0.引言高层建筑结构设计越来越成为高层建筑设计工作的难点与重点，给工程设计人员提出了更高的要求。
在高层建筑结构设计中，基础设计极其重要，扎实、适用的基础，是确保高层建筑质量的关键所在。
在进行高层建筑结构设计时，要结合当地情况，考虑好可能存在的一系列影响因素，把基础设计做好。
本文就高层结构设计的特点、设计原则以及基础的结构设计中存在的几个问题进行探讨。
1.高层建筑结构设计特点1.1水平荷载成为决定因素首先，数据显示楼房自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值仅与楼房高度的一次方成正比，而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖向构件中引起的轴力与楼房高度的两次方成正比。
因此，水平荷载对高层建筑稳定性的影响作用是很大的。
1.2轴向变形不可忽视高层建筑中，竖向载荷很大，能在柱中引起较大的轴向变形，对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大；此外还会对预测构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。
1.3侧移成为控制指标与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。
随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（△=qH4/8EI）。
另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，否则会产生以下情况：（1）因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附加内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。
地基与基础如何共同作用
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 概述
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。
（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
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。
地下水位 总应力 中和应力
砂土
有效应力
不透水 粘土
总应力
中和应力
砂土
有效应力
低透水 粘土
砂土 （不饱和）
砂土
毛 细 张 力力 总应力
毛 细 张 力力 总应力
中和应力
粘土 （半透水）
有效应力
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。
采用“内强外弱”的布 桩形式时，总体沉降量会有 少量增加，但差异沉降和基 础弯矩大大减小，因此当对 总体沉降量要求不太严格时， 采用“内强外弱”布桩是比 较合理的。
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上部结构基础与地基共同作用的概念
3 上部结构刚度的影响
上部结构绝对刚性 ➢烟囱、水塔、高炉这类高耸结构，置于整体大厚度
的钢筋混凝土独立基础上，整个体系为绝对刚性。 ➢在中心荷载作用下，均匀地基的沉降量相同，基础
不发生挠曲。刚性上部结构具有调整地基应力、使 沉降均匀的作用。 ➢一般体型简单、荷载均匀、长高比很小、采用剪力 墙结构的高层建筑，配置相应的箱形基础，可按刚 性结构设计计算。
的挠曲程度。 ➢地基中部硬、两边软，则可能使条形基础的正向挠
曲变为反向挠曲。
上部结构基础与地基共同作用的概念
3 上部结构刚度的影响
上部结构完全柔性 ➢以屋架、柱、基础为承重体系的木结构和土堤、土
坝等填土工程，可认为是完全柔性结构；钢筋混凝 土排架结构也可视为柔性结构。 ➢上部柔性结构的变形与地基的变形一致，地基的变 形对上部结构不产生附加应力，上部结构没有调整 地基不均匀变形的能力，对基础的挠曲没有制约作 用，即上部结构不参与地基、基础的共同工作。 ➢在木结构柱顶荷载作用下，独立基础发生沉降差， 不会引起主体结构的次应力，传递给基础的柱荷载 也不会因此而发生变化。
上部结构基础与地基共同作用的概念
小结
1.基础刚度的影响 2.地基软硬的影响 3.上部结构刚度的影响
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用集中荷载时，仅传递到荷载附近的地基中，远离 荷载的地基不受力。 ➢若为相对柔性的基础，在远离集中荷载作用点处基 底反力不仅为零，且可能与地基悬空。
上部结构基础与地基共同作用的概念
2 地基软硬的影响
软硬悬殊地基 ➢软硬相差悬殊地基对基础梁挠曲和内力的影响很大。 ➢条形基础下，地基的中部软、两边硬，则加剧条基
பைடு நூலகம்
上部结构基础与地基共同作用的概念
3 上部结构刚度的影响
上部结构为敏感性结构 ➢低层砖石砌体承重结构和单层钢筋混凝土框架结构，
对地基不均匀沉降反应灵敏，均为敏感性结构。 ➢由于砖石材料为刚性材料，抗拉强度低，当地基局
部倾斜较大时，墙体将发生裂缝。 ➢框架结构构件之间的刚性连接在调整地基不均匀沉
降的同时，也引起上部结构的次应力：在横向为三 柱独立基础的情况下，往往使中柱荷载减少，向边 柱转移；同时，两侧的独立基础向外转动，引起梁 柱挠曲，发生次应力；严重时将导致结构的损坏。
沉降量中部大，边缘小，如 图所示；要使沉降均匀，应 使边缘荷载增大。
上部结构基础与地基共同作用的概念
1 基础刚度的影响
刚性基础 ➢刚性基础具有极大的抗弯刚度，在荷载作用下基础
不产生挠曲。 ➢刚性基础基底平面沉降后仍保持平面，中心荷载作
用下均匀下沉，基底保持水平；偏心荷载作用下沉 降后，基底为一倾斜平面。 ➢刚性基础底面积和埋深较 大，上部中心荷载不大时 基底反力呈马鞍形分布。
上部结构基础与地基共同作用的概念
2 地基软硬的影响
软土地基 ➢在淤泥或淤泥质土这类软土地基中，当基础的相对
刚度较大时，基底反力分布可按直线计算。 ➢中心荷载作用下，基底反力均匀分布。 ➢偏心荷载作用下，基底反力梯形分布。
上部结构基础与地基共同作用的概念
2 地基软硬的影响
坚硬地基 ➢坚硬地基包括岩石、密实卵石、坚硬黏性土地基。 ➢坚硬地基上设置抗弯刚度很小的基础，当基础上作
上部结构基础与地基共同作用的 概念.
上部结构基础与地基共同作用的概念
1 基础刚度的影响
柔性基础 ➢柔性基础可随地基的变形而任意弯曲。 ➢柔性基础缺乏刚度，无力调整基底的不均匀沉降，
不可能使传至基底荷载改变原来的分布情况。 ➢柔性基础的基底反力分布，与作用在基础上的荷载
分布相同。 ➢均 布 荷 载 下 柔 性 基 础 的 基 底
上部结构基础与地基共同作用的概念
1 基础刚度的影响
刚性基础 ➢随着上部荷载增大，邻近基底边缘的塑性区逐渐扩
大，基底应力重新分布。所增大的上部荷载依靠基 底中部反力增大来平衡。因此，基底反力图由马鞍 形逐渐变成抛物线形。
➢刚性基础基底反力分布与 荷载分布情况无关，仅与 荷载合力大小与作用点位 置相关。