高层建筑筏形和箱形基础计算方法概述
7 高层建筑筏形和箱形基础的设计计算7-1）设计计算方法概述箱形和筏形基础的设计计算方法是与建筑工程的需要相适应的，是随着建筑科学研究的深入而进步的。
当建筑工程处于层数很少、体量很小、重量很轻的阶段时，对地基基础的要求不高，计算方法也很简单。
后来建筑物的层数增加了，重量大了，整体式的筏形和箱形基础就相应出现了，因为单靠条形基础、独立基础是无法满足建筑物的承重要求了。
而且人们在修建铁路、码头、船坞的过程中，逐渐认识到了置于地基上的梁和板的受力特性和变形特性，并且将其逐步发展成一套“弹性地基”的理论。
高层建筑出现以后，地基基础的问题变得更加复杂，人们对它的研究也更加深化了。
例如对地基土的力学特性和变形特性的研究，地震作用的研究。
地基基础和上部结构变形协调的研究，基础梁、板的受力分析等等，逐一取得了丰硕的成果。
随着电子计算机的出现，计算技术的飞速发展，为上部结构和地基基础共同作用课题的研究创造了条件，并且已经取得了重要的进展。
时至今日，箱形和筏形基础的设计计算方法种类繁多，在拙著《高层建筑箱形与筏形基础的设计计算》一书有详细介绍。
此在仅作一些简要的说明。
一、简化计算方法简化计算方法最基本的特点是将由上部结构、地基和基础三部分构成的一个完整的静力平衡体系（图1-2a）分割成三个部分，进行独立求解[7]，首先假定上部结构的柱是嵌固在基础上的(1-2b)，按结构力学的方法可以求出结构的内力，包括底层柱的轴力、柱脚处的弯矩和剪力。
然后将这些力反向作用在基础梁或基础板上，基础梁或板同时承受地基反力（图1-2c），地基反力与上部结构荷载（包括基础自重及其悬挑部分以上的土重）保持静力平衡，并假定其按直线分布。
再按结构力学的方法求解基础梁或板的内力。
在验算地基承载力时，假定基底压力按直线分布，即认为基础是绝对刚性的。
在计算地基变形时，又把基础看作是柔性的，基底压力是均布的（图1-2d）。
显然，简化计算方法的种种假定与整个结构体系的工作状态是不符的，它仅仅满足了总荷载与总反力的静力平衡条件，而忽视了上部结构与基础之间以及基础与地基之间的变形连续条件。
因而上部结构传递给基础的荷载及地基反力的分布状态都是与实际状态有偏差的。
由此也必然造成基础内力计算的偏差和地基计算的偏差。
尽管简化计算方法存在这些人所共知的缺点，但许多设计人员仍然乐于使用它。
原因就在于它简单方便，而且力学概念大致清楚。
在实际应用中，设计人员还会根据工程实践经验采取一些措施，例如调整或增大某些部位的地基反力，增加一些构造钢筋等等。
以保证基础的安全和正常使用。
图1-2 结构系统简化计算方法示意(a)结构系统简图；(b)上部结构；(c)基础计算简图；(d)地基变形计算荷载图。
1．筏形基础首先将筏形基础视为一倒置的平面楼盖，地基反力按直线分布，作为荷载作用在平面楼盖上。
对于平板式筏基即可按多跨连续双向板计算其内力。
对于梁板式筏基，可将地基反力按45°线划分范围（图1-3），阴影部分作为传递到横向肋梁上的荷载，其余部分作为传递到纵向肋梁上的荷载。
然后按多跨连续梁分别计算纵向和横向肋梁的内力。
这就是所谓的“倒梁法”。
但是按倒梁法求出的支座反力与原柱荷载不同，二者存在一个差值。
为修正这一差值，原上海市民用建筑设计院提出了“调整倒梁法”。
调整的方法是将支座反力与柱荷载的差值均匀分配在该支座两侧各1/3跨度内，作为地基反力的调整值，与原地基反力叠合成阶梯状的反力，再按此反力重新计算肋梁的内力。
经过几次调整，支座反力即可与原柱荷载趋于一致。
图1-3 筏形基础肋梁上荷载的分布更为简捷的则是静定梁法。
即是将整个筏基分别按纵向和横向视为一静定梁，柱荷载及地基反力为作用在其上的荷载，求解其内力（图1-4）。
在计算纵向梁时，应向横向的柱列荷载叠加在一起。
如图1-4中柱荷载P2应为图1-3中轴线②上2、4、2三柱荷载之和。
计算横向梁时亦按同样的方法处理。
当然，这种静定梁法是比较粗糙的。
这种方法处理平板式筏基较梁板式筏基效果好一些。
对于墙下平板式筏基，也可取单位宽度的截条，按静定梁方法进行计算。
图1-4 静定梁分析法另外，筏形基础除进行上述抗弯计算外，其厚度还必须满足抗冲切和抗剪切要求。
计算方法可按钢筋混凝土规范的有关规定进行。
2、箱形基础箱形基础的简化计算主要是指底板的计算。
顶板按实际承受的楼面荷载进行设计。
外墙按实际承受的土压力进行设计。
内墙根据设计经验按构造要求配筋，也有按深梁进行复核的。
底板计算采用倒楼盖法，地基反力采用平均反力或按直线分布。
或者将边跨地基反力较平均反力增加20%，然后按单向板或双向板计算。
也有将整块底板按连续板计算的。
底板一般采用双层双向配筋，将计算所需的跨中钢筋全部通向支座（隔墙），支座钢筋部分通向跨中。
3．桩箱、桩筏基础桩箱、桩筏基础的简化计算是将箱形基础或筏形基础与桩基础分开计算。
先按直线分布计算出箱形或筏形基础的基底压力，将此压力分配给桩，得到桩顶反力作用于箱形或筏形基础，计算箱形或筏形基础的内力，并验算箱基底板或筏基受桩的冲切作用。
而桩则按其承受的荷载，按桩基设计计算的有关规范、规定进行。
二、弹性地基梁、板理论分析法弹性地基梁、板理论简而言之就是假定地基是弹性体，假定基础是置于这一弹性体上的梁或板。
将基础和地基作为一个整体来研究，把它与上部结构隔断开来，上部结构仅仅作为一种荷载作用在基础上。
基础底面和地基表面在受荷而变形的过程中始终是贴合的，亦即二者不仅满足静力平衡条件，而且满足变形协调条件。
然后经过种种几何上和物理上的简化，用数学力学方法求解基础和地基的内力和变形。
弹性地基梁、板是一种习惯上的称谓，因为地基并不是一种完全弹性体。
所以不少专家和学者认为将它们称为基础梁或基础板更科学一些。
所谓几何上和物理上的简化，常常是将整个箱形或筏形基础简化成一根梁或一块板，或者从中取一单位宽度（常常是取1m）的“截条”按“平面问题”进行解算。
梁的长度则有“有限长”的或“无限长”的。
梁的刚度又有“有限刚度”的及“绝对刚性”的假定。
而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。
因为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。
确切地说，地基模型就是地基的应力与应变关系的数学表达式，也就是地基中力与变形之间的数学关系。
经典土力学论及的地基模型都是弹性模型，即应力与应变之间的关系呈直线关系（图1-5a）。
弹性模型主要有文克尔模型和半无限弹性体模型。
近代土力学则主要论述弹塑性模型，将地基土的应力与应变之间的关系描述成非线性关系（图1-5b）。
比较常见的有邓肯——张模型、拉德——邓肯模型、剑桥模型等。
无论弹性模型还是弹塑性模型都有丰硕的研究成果，致使地基模型达到一百种以上。
但真正能进入工程实用阶段的仍然为数不多。
而且在我国工程界普遍采用的还是弹性地基模型，如半无限弹性体模型和其派生出来的分层总和地基模型以及文克尔模型等。
尽管如此，由于同一地基模型上的基础梁板又有许多数学解法，从而形成了弹性地基梁板理论的丰富内容。
对此将在本书第八章中作详细的介绍，在此仅作简单的说明。
图1-5 简化的和实际的土的应力应变关系(a)理想弹性土；(b)理想塑性土；(c)实际土1．文克尔地基上的基础梁板1867年捷克人文克尔（E.Winkler）提出一个非常著名的假定：地基表面任一点的沉降Ｗ与该点单位面积上所受的压力p成正比。
其数学表达式为：p=kW (1-2)式中k——基床系数，表示使地基产生单位沉降所需的单位面积上的压力。
文克尔假定亦即文克尔模型，符合这一假定的地基亦称文克尔地基。
它实质上是把地基模拟为刚性底座上一系列独立的弹簧。
所以当地基表面上某一点受到压力时，只在该点产生沉降。
亦即在荷载作用下，地基的变形只发生在基础底下，基础范围以外的土不产生任何变形（图1-6）。
图1-6 文克尔地基模型示意文克尔地基上梁的计算，首先应建立基础梁挠曲的基本微分方程。
该梁的挠度为W(x)，梁所承受的荷载为q(x)，地基的反力为p(x)，如图1-7所示。
不论是否在文克尔地基上，梁的一般挠曲微分方程[8]为：（1-3）式中E——梁的材料弹性模量；I——梁的截面惯性矩。
图1-7 梁的受力图式对于文克尔地基上的梁，根据梁的挠曲与地基变形协调的原则，地基的沉降变形与梁的挠度W(x)相等；根据静力平衡原则，地基的压力与地基给予梁的反力等值，均为p(x)。
这样一来，按照文克尔假定的压力与沉降变形的关系，将公式（1-2）代入公式（1-3），可得：（1-4）本式即为文克尔地基上梁的基本微分方程。
式中W(x)为欲求解的未知量，E、I、q(x)、k 为已知量。
其中基床系数k是可以通过试验得到的。
求解公式（1-4）的种种方法，将在本书第八章中叙述。
求得W(x)以后，即可求得梁的任意截面的转角θ，弯矩M和剪力Q：(1-5a)(1-5b)(1-5c)文克尔地基上的基础板，一是取单位宽度的截条，按基础梁的方式处理[9]。
二是按弹性薄板的弯曲问题求解。
求解的思路与基础梁相似。
首先应采用一些假定，建立基础板的受力图式，继而根据弹性力学和文克尔假定建立基础板的基本微分方程。
例如各向同性基础板的微分方程为一关于弹性曲面W(x, y)的线性非齐次四阶偏微分方程[9]，即(1-6)式中W—弹性曲面挠度，也即地基的表面沉降；k—基床系数；q(x，y)—荷载；D—薄板截面的弯曲刚度，其值为：（1-7）式中E h——薄板材料的弹性模量；h——板的厚度；μ——泊松比。
在公式(1-6)中，需要求解的未知函数是板的挠度W(x, y)。
求得挠度以后，与基础梁一样，可以通过二次或三次偏微分求得板截面的弯矩、扭矩和剪力。
在实用上求解公式（1-6）一般采用近似方法或数值方法，尤以数值方法为主，如有限差分法或有限单元法。
具体解法也将在第八章中叙述。
一般认为文克尔假定比较适合于基岩埋藏较浅、地基土层较薄的情况。
B.A.弗洛林认为：“当土的粘性越低、建筑物的尺寸越小、埋置深度越浅、建筑物传给地基的单位面积上的压力越大时，采用基床系数法越有较好的根据”[10]。
2．半无限弹性体上的基础梁板如前所述，文克尔地基的变形只发生在基础底下，基础范围以外的土不发生任何变形。
这显然与实际状况是不符合的（图1-6c）。
因而必然造成计算结果与实际状况的误差。
半无限弹性体地基模型则假定地基为均质、连续、弹性的半无限体。
在半无限体的表面受到荷载时，则在表面上的任一点都将产生沉降，当然离开荷载作用点越远，沉降值就越小，距离趋于无穷大，沉降就趋于零。
应该说，半无限弹性体模型较文克尔模型更接近实际。
为便于学习，本章仅以半无限弹性体上的梁为例进行说明。
高层建筑箱形与筏形基础的设计计算
高层建筑箱形与筏形基础的设计计算箱形基础常用于大型高层建筑的承台基础，其结构形式简单，抗震性能好。
下面是箱形基础的设计计算步骤：1.确定基础尺寸：根据建筑物的荷载分布和基础的安全性要求，确定基础的尺寸。
基础尺寸的设计应考虑地基土质、荷载大小以及盖板的尺寸。
2.土质分析：对基础周围的土质进行测试和分析，确定土质承载力以及压缩特性等参数。
3.荷载计算：根据建筑物的荷载和盖板大小，计算基础需要承受的最大荷载。
4.稳定性计算：根据基础尺寸、荷载和土质参数，进行基础的稳定性计算，包括抗倾覆稳定性和抗滑稳定性等。
5.受压区域计算：根据荷载和土质参数，计算基础底面受压区域的分布及大小。
6.深度确定：根据土质参数、荷载和基础尺寸等，确定基础的深度。
一般来说，基础应达到稳定土层或能承受荷载的土层，以确保基础的稳定性和安全性。
7.钢筋配筋计算：根据基础的荷载和尺寸，计算基础需要的钢筋数量和排布方式，并进行钢筋的配筋计算。
8.浇筑施工：根据设计要求进行基础的浇筑施工，包括混凝土浇筑、钢筋布设和养护等。
筏形基础常用于大型高层建筑的承台基础，其结构形式为一层或多层承台（以较大的面积分布在地基上），能够均匀分散荷载并增加地基的承载能力。
1.确定基础尺寸：根据建筑物的荷载分布和基础的安全性要求，确定筏形基础的尺寸。
筏形基础的面积应根据建筑物的荷载进行计算，使得基础能均匀分散荷载并增加地基的承载能力。
2.土质分析：对基础周围的土质进行测试和分析，确定土质承载力以及压缩特性等参数。
3.荷载计算：根据建筑物的荷载，计算筏形基础需要承受的最大荷载。
4.不均匀沉陷计算：根据基础尺寸、荷载和土质参数，计算筏形基础受力时引起的不均匀沉陷，以确保基础的稳定性和安全性。
5.稳定性计算：根据基础尺寸、荷载和土质参数，进行筏形基础的稳定性计算，包括抗倾覆稳定性和抗滑稳定性等。
6.钢筋配筋计算：根据基础的荷载和尺寸，计算基础需要的钢筋数量和排布方式，并进行钢筋的配筋计算。
高层建筑桩筏与桩箱基础
4、高层建筑短桩箱基础的实测研究结果
群桩桩顶荷载70％传至桩尖，比单桩高出一倍。群桩 桩侧摩阻力发挥很小，只有单桩的45％一60％。
建筑物荷载88％由桩承担，箱基底板承担12％的上部 荷载。
箱基底板下的地基反力呈马鞍形。桩基中各桩受力也 不均匀，角桩反力最大，边桩次之，内部桩最小。
从实测可看到，角桩桩端阻力最大，边桩次之，内部 桩桩端阻力最小。
在建筑总荷没有超过群桩的极限总承载力的情况下， 短桩基础沉降主要由桩尖下软弱下卧层的压密变形引起， 群桩低承台基础的桩的刺入变形很小。
② 短桩基础沉降计算方法
推荐使用考虑桩身应力扩散的分层总和法或同济大 学简易理论计算法。
③ 建筑物的整体倾斜
实测的建筑物整体倾斜 如图7-13所示。从图中可 见，建筑物向东北倾斜， 纵向(东西向)平均倾斜 0.87‰，横向(南北向)整体 倾斜图体倾斜为1.48‰， 均小于2％0的范围。可见， 即使高层建筑短桩箱基， 埋深较小(仅1.7m)，由于 桩的作用，使其横向整体 倾斜大为改善。
II. 筏底压力分布略显马鞍 形：当施工到5层时， 空间结构的整体刚度已 经形成，此时筏底压力 分布形状已经形成，以 后随施工进展，该压力 分布形状基本不变。这 个过程与深埋箱形基础 反力分布形成过程类似
② 桩与筏荷载分担
I.桩与筏的荷载分担比例随 施工过程而有所变化，但在 施工5层以后，地下水位逐 渐稳定，筏的荷载 分担比例 也趋于稳定，一般约为25％； 结构竣工时筏 的载荷分担比 例为26％。
② 筏板内钢筋的应力的特点
I. 开始筏基应力随着施工荷载增 加而增大；但施工到5层结构 刚度基本形成后，筏基钢筋应 力却随着施工荷载增加而有所 降低，结构竣工后，筏基钢筋 应力多数比在5层时的应力小 些。说明建筑物刚度时筏(箱) 基钢筋应力影响非常大。
3.8 筏形基础与箱形基础
(7)高层建筑主楼与裙房间的处理 高层建筑主楼与裙房间的处理 问题：弯矩过大。 问题：弯矩过大。
1)设置后浇带－－用于后期沉降较小的情况 设置后浇带－－用于后期沉降较小的情况 设置后浇带－－ 规范建议：通常在裙房一侧设置后浇带， 规范建议：通常在裙房一侧设置后浇带，后浇带的位置宜设在 距主楼边柱的第二跨内。 距主楼边柱的第二跨内。后浇带砼宜根据实测沉降值并在 计算后期沉降差能满足设计要求后方可进行浇筑。 计算后期沉降差能满足设计要求后方可进行浇筑。[8] 2)设置沉降缝－－用于后期沉降较大的情况 设置沉降缝－－ 设置沉降缝－－用于后期沉降较大的情况 3)分期施工 分期施工 先重后轻
工程实例2： 工程实例 ：大连九州饭店
地上23层，地下1层（车库），筏基厚2m，持力层为强风化千枚状 地上 层 地下 层 车库），筏基厚 ， ），筏基厚 泥质板岩，初勘fak=400kPa ，承载力不够，详勘fak=520kPa，满足要求。 泥质板岩，初勘 承载力不够，详勘 ，满足要求。 沉降：实测1.7mm，计算3.4mm。 沉降：实测 ，计算 。 土方量(m 砼用量(m 土方量 3) 砼用量 3) 工期 14841 4881 3个月以上 挖孔桩方案 个月以上 12162 3297 2个月 平板式筏基 个月
三、地基变形验算
1.地基变形特性 地基变形特性
自重应力阶段
回弹变形， 回弹变形，再压缩变形
注：降水预压和停止降水引起的地基变形很小，可以忽略。 降水预压和停止降水引起的地基变形很小，可以忽略。
附加应力阶段 恒应力阶段
2.最终沉降量计算 最终沉降量计算 方法一： 方法一： s=
+
式中p 为基坑底面以上土的自重应力； 为土的回弹模量； 式中 c为基坑底面以上土的自重应力；Eci为土的回弹模量；p0 为基底附加压力； 为土的回弹模量。 为基底附加压力； Eci为土的回弹模量。 方法二： 方法二：
柱下条形基础、筏形和箱形基础
Aa
Fb 4
Db
Mc
2
Ac
第3章 柱下条形基础、筏形和箱形基础
有限长梁的计算
以无限长梁的计算公式为基础，利用叠加原理来求得满 足有限长梁两自由端边界条件的解答
有效地提高地基承载力，并能以挖去的图重来补偿建筑物 的部分重量
基础可看成是地基上的受弯构 件——梁或板，与地基、基础以 及上部结构是相互作用的
3.柱下条形基础、筏形和箱形基础
优点：埋深较大、可提高地基承载力、增大基础抗滑稳定
性、并可利用补偿作用减小基底附加应力、减轻不均匀沉 降、减小上部结构次应力、提供地下空间
3. 柱下条形基础、筏形 和箱形基础
柱下条形基础、筏形和箱形基础特点：
特点： （1） 这三类基础具有较大的基础面积，因此能承担较
大的建筑物荷载，易于满足地基承载力要求 （2） 基础的连续性可以大大加强建筑物的整体刚度，
有利于减小不均匀沉降及提高建筑物的抗震性能 （3） 对于箱形基础和设置了地下室的筏板基础，可以
M0
2
Ax
第3章 柱下条形基础、筏形和箱形基础
计算承受若干个集中荷载的无限长梁上任意截面的内力，可 分别计算各荷载单独作用时在该截面引起的效应，然后叠加得到 共同作用下的总效应。
若干个集中荷载作用下的无限长梁
Md
Fa
4
Ca
Ma 2
Da
Fb
4
Cb
Mc 2
Dc
Vd
Fa 2
Da
Ma
缺点：技术要求与造价较高、施工中需处理大基坑、深开
挖等问题，且箱基的地下空间利用不灵活
计算方法：
柱下条形基础筏形基础和箱形基础
1. 模型的表述
早在1867年捷克工程师文克尔（Winkler）就提出
了：地基上任一点的变形s
与该点所承受的地基压
i
力强度pi 成正比，而与其他点的压力无关，即：
pi=ks i
式中的k称为地基抗力系数，也称基床系数
（kN/m3）。
精选ppt
显然，该模型实质上就是将地基土体看成是由一系 列相互独立的、侧面无摩擦的土柱组成的，并且由 于荷载与位移有线性关系，当然就可以用一系列弹 簧来模拟了，如图3-4(a)所示。所以文克尔地基模型 又可称为弹簧地基模型。
(a) 基底网格划分
(b) 网格中点坐标
图3-6 弹性半空间地基模型地表变形计算
精选ppt
分布于微元之上的荷载用作用于微元中心点上的集中 力P j 表示。以中心点为结点，则作用于各结点上的等 效集中力就是{P}。P j 对地基表面任一结点i所引起的 变形为s i j 。各结点上的变形为{s}可表示为：
精选ppt
三、地基的作用
地基的作用也是通过它的刚度来发挥的。所谓地基的刚度就 是地基抵抗变形的能力，表现为土的软硬或压缩性。
若地基土不可压缩，则基础不会挠曲，上部结构也不会因基 础不均匀沉降而产生附加内力。这种情况下，共同作用的相 互影响很微弱，上部结构、基础和地基三者可以分割开来分 别进行计算。岩石地基和密实的粗粒土地基上的建筑物就接 近于这种情况。
精选ppt
有限压缩层地基模型的计算参数就是土的 压缩模量Es，它可以比较容易的在现场或 室内试验中得到。
该模型的特点是地基可以分层，地基土是 在完全侧限条件下受压缩。地基计算压缩 层厚度H仍按分层总和法的规定确定。
精选ppt
为了应用有限压缩层地基模 型建立地基反力与地基变形 的关系，可以先将基底平面 划分成n个网络，并将其覆盖 的地基划分成对应的n个土柱， 土柱的下端终止于压缩层的 下限，如图3-7所示。将第i个 土柱按沉降计算方法的分层 要求再划分为m个土层，单元 编号为t = 1，2，3，…，m。
高层建筑箱形基础计算
高层建筑箱形基础计算工程概况：某12层商业住宅楼，纵向14节间。
基础采用C20砼，Es=1.6×107（KN/㎡）。
框架梁、板、柱均采用C30砼，Eb=3.0×107（KN/㎡）。
上部结构梁截面为250mm ×450mm，柱截面为500mm×500mm。
每榀框架轴力中柱为边柱的2倍。
柱列荷重：P 1=3.01×103KN；P2=6.05×103KN；P3=7.2×103KN；P4=7.15×103KN；P5=6.03×103KN；P 6=6.0×103KN；P7=6.03×103KN；P8=6.35×103KN；箱基自重：G=2.12×104 KN。
基础选型：由于上部结构宽度较大，地处城市之中，充分考虑地下空间的利用，所以采用箱形基础。
地质条件图如下：结构图如下：1、承载力验算基础以上土的加权平均重度：2m 5.6181910 6.35 5.616.94KN/m )6.35γ⨯+-⨯-==（）（）（地基承载力特征值的修正：a 2(3)(0.5)1500.39(63) 1.516.94(6.350.5)306.75KN/m )ak b d m f f b d ηγηγ=+-+-=+⨯⨯-+⨯⨯-=（ 基地平均反力：4178422(.......)8.98310(8.983 2.216)10164.09(/)54.612.5F P P P KNG F P KN m A ∑=⨯+++=⨯+∑+⨯===⨯ 306.75196.9 1.2a f P =>= 所以满足要求。
因为柱排列和荷载对称，M x =M y =0，所以地基承载力满足要求。
沉降量计算：ni i 1k i 10iS=P b E σση-=-∑Z n =(Z m +ξb)β =（12.7+0.6*12.5）*0.6=12.12 查表得 η=0.9S=164.09*12.5*0.9*（0.006+0.004+0.002）=22.15mm ，符合规范要求。
第六章 筏形和箱形基础-4-6.5箱形基础
图 6.4.8 箱形基础的最小截面尺寸要求
Байду номын сангаас
第六章 筏形和箱形基础
第四节箱形基础 二、理解与分析
1．箱形基础底板的斜截面受剪承载力及受冲切承载力计算要求同筏基。 2．相关理解见图 6.4.6~6.4.12。
图 6.4.9 箱形基础悬挑部位的常见做法
图 6.4.10 考虑局部弯曲计算时箱形基础 顶底板的最小配筋要求
第四节箱形基础 一、箱基设计的相关的规定
8）（《箱筏规范》第 5.2.10 条，《混凝土高规》第 12.3.5 条） 门洞宜设在柱间居中部位，洞边至上层柱中心的水平距离不宜小于 1.2m，洞口上过梁的高度不宜小于层高的 1/5，洞口面积不宜大于 柱距与箱形基础全高乘积的 1/6（图 6.4.4）。墙体洞口周围应设 置加强钢筋，洞口四周附加钢筋面积不应小于洞口内被切断钢筋面 积的一半，且不少于两根直径为 16mm 的钢筋，此钢筋应从洞口 边缘处延长 40 倍钢筋直径。
第六章 筏形和箱形基础
第四节箱形基础
图6.4.1 箱形基础
第六章 筏形和箱形基础
第四节箱形基础 一、箱基设计的相关的规定
1．计算规定
1）嵌固部位的确定原则见本章第一节表 6.1.6； 2）（《箱筏规范》第 5.2.6 条）当符合构造要求第 4）条及 表 6.4.1 第 4、5 项要求时，上部结构传至箱基顶部的总弯矩设计 值、总剪力设计值可分别按受力方向的墙身弯曲刚度、剪切刚度 分配至各道墙上。
第六章 筏形和箱形基础
第四节箱形基础 四、设计建议
2．关于箱基电算程序 目前采用的箱形基础计算程序均遵照或参照《箱基规范》进行 编制的，如箱形基础计算机辅助设计软件等。现介绍这类软件的 计算模型及主要假定，供择用时参考。
筏形基础与箱形基础精品PPT课件
三、地基变形验算
1.地基变形特性
• 自重应力阶段 回弹变形，再压缩变形
注：降水预压和停止降水引起的地基变形很小，可以忽略。
• 附加应力阶段 • Байду номын сангаас应力阶段
2.最终沉降量计算 方法一：
s=
+
式中pc为基坑底面以上土的自重应力；Eci为土的回弹模量；p0 为基底附加压力； Eci为土的回弹模量。
降很小，则该要求可适当放宽，例如对硬土地基、岩石地基。
岩石地基
3.地基的均匀性
软 硬
(2)基底压力
非抗震设防：pkmin≥0 抗震设防： p ≤faE
pmax ≤1.2 faE 零应力区面积≤0.15A
(3)横向整体倾斜
T
b 100H g
3.8.1 筏形基础
一、 概述
1.类型
墙下筏基：为等厚度（200~300mm）的钢筋混凝土平板，适用 于具有硬壳层（包括人工处理形成的）比较均匀的软弱地 基，六层及六层以下横墙较密的民用建筑。
柱下筏基
平板式：板厚1.5~4m，施工简便 梁板式：较经济 2.应注意的几个问题 (1)满堂基础 实为柱下扩展基础， 但整体性有很大提高。
(2)有桩基础时的地下室底板
可能为筏基（桩筏基础），可能仅为地下室底板，需看设
计意图而定。
若为地下室底板，其受力主要为地下水的浮力。
为减少浮力引起的底板跨中弯矩，常在底板下设置抗拉锚
3)将基础分块
工程实例－－广州某文体活动中心筏形基础设计
作者：陈兰、徐其功 《地基基础工程》2001年第1期 框架结构，地上6层，地下1层
按式(3-59)验算时须注意： 1.是否属于高层建筑筏形基础？
3柱下条形基础、筏形和箱形基础【ppt课件】资料
倒梁法
• 前提：刚性梁，基底反力直线分布
(a) F1 F2 M1 M2
(b
F3
F4
M3
M4
• 按设计要求拟定基础尺寸和荷载；
• 计算基底净反力分布；
p b jmax
p b jmin
净反力分布图
p
• 定计算简图：以柱端为不动铰支的多
基底反力分布
跨连续梁，基底(a净) 反力为荷载；
计算方法：
若按常规设计方法（仅满足静力平衡条件），误差较大； 应考虑上部结构－基础－地基相互作用，采用适当方法； 可仅考虑地基－基础相互作用，采用弹性地基上的梁、板模 型计算——如文克尔弹性地基上梁计算模型等。
5
常规设计法：在目前工程设计中，既不遵循上部结构与基础的变形协调条件,也 不考虑地基与基础的相互作用，即将上部结构、基础、地基分别按隔离体对待， 上部结构与基础接触处的内力作为外荷载（一般为支座反力）,作用于上部结构 或基础上（方向相反），支座反力取决于基础与上部结构的连接方式，可按铰 接或固接求解，地基反力一般按简化法直线分布计算，按此进行基础设计的方 法称为常规设计。这种方法一般用于浅基础（如扩展基础、双柱联合基础）的 设计计算，同时也经常用于许多连续基础的初步设计。特点：计算简单,只满足 静力平衡条件，忽略三者受荷后变形的连续性，不经济、不合理。
地基上梁板的计算法：采用弹性地基上的梁、板模型计算——如文克尔弹性地基 上梁计算模型等。通常柱下条形基础、筏板基础及箱形基础等连续基础可采用此 方法。特点：仅考虑地基与基础的相互作用，建立既满足静力平衡条件又满足地 基与基础接触面上的变形协调条件的地基应力与应变关系式，直接或近似求解基 础内力。
3.柱下条形基础、筏形和箱形基础
高层建筑筏形和箱形基础计算方法概述
7 高层建筑筏形和箱形基础的设计计算7-1）设计计算方法概述箱形和筏形基础的设计计算方法是与建筑工程的需要相适应的，是随着建筑科学研究的深入而进步的。
当建筑工程处于层数很少、体量很小、重量很轻的阶段时，对地基基础的要求不高，计算方法也很简单。
后来建筑物的层数增加了，重量大了，整体式的筏形和箱形基础就相应出现了，因为单靠条形基础、独立基础是无法满足建筑物的承重要求了。
而且人们在修建铁路、码头、船坞的过程中，逐渐认识到了置于地基上的梁和板的受力特性和变形特性，并且将其逐步发展成一套“弹性地基”的理论。
高层建筑出现以后，地基基础的问题变得更加复杂，人们对它的研究也更加深化了。
例如对地基土的力学特性和变形特性的研究，地震作用的研究。
地基基础和上部结构变形协调的研究，基础梁、板的受力分析等等，逐一取得了丰硕的成果。
随着电子计算机的出现，计算技术的飞速发展，为上部结构和地基基础共同作用课题的研究创造了条件，并且已经取得了重要的进展。
时至今日，箱形和筏形基础的设计计算方法种类繁多，在拙著《高层建筑箱形与筏形基础的设计计算》一书有详细介绍。
此在仅作一些简要的说明。
一、简化计算方法简化计算方法最基本的特点是将由上部结构、地基和基础三部分构成的一个完整的静力平衡体系（图1-2a）分割成三个部分，进行独立求解[7]，首先假定上部结构的柱是嵌固在基础上的(1-2b)，按结构力学的方法可以求出结构的内力，包括底层柱的轴力、柱脚处的弯矩和剪力。
然后将这些力反向作用在基础梁或基础板上，基础梁或板同时承受地基反力（图1-2c），地基反力与上部结构荷载（包括基础自重及其悬挑部分以上的土重）保持静力平衡，并假定其按直线分布。
再按结构力学的方法求解基础梁或板的内力。
在验算地基承载力时，假定基底压力按直线分布，即认为基础是绝对刚性的。
在计算地基变形时，又把基础看作是柔性的，基底压力是均布的（图1-2d）。
显然，简化计算方法的种种假定与整个结构体系的工作状态是不符的，它仅仅满足了总荷载与总反力的静力平衡条件，而忽视了上部结构与基础之间以及基础与地基之间的变形连续条件。