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箱形基礎(chǔ)在建筑中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

所屬欄目:建筑設(shè)計(jì)論文 發(fā)布日期:2011-05-31 08:42 熱度:

  摘要:隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,高層建筑不斷增多,箱形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)愈來愈被設(shè)計(jì)師所重視。另外,隨著對(duì)車庫(kù)、人防、地下建筑等要求的不斷提高,一些地下停車庫(kù)、地下商場(chǎng)、多層建筑也常采用高層建筑中的箱形基礎(chǔ)。所以本文就箱形基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與埋置深度等展開討論,以便加強(qiáng)對(duì)箱形基礎(chǔ)的利用。
  一、 建筑箱形基礎(chǔ)的分類
  ㈠多層箱基
  由于上部建筑較高,荷載較大,穩(wěn)定要求的埋深也大,箱基高度也高。為充分利用空間往往將其分成二層或三層,箱基的整體剛度非常大。多層箱基對(duì)軟弱地基承載能力的補(bǔ)償是非常可觀的。也有效地減少了沉降。國(guó)外在較軟弱地基上建造高層建筑,優(yōu)先選用補(bǔ)償性強(qiáng)的多層箱基,而少用樁基。
  當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為框架體系時(shí),箱形基礎(chǔ)的內(nèi)力應(yīng)同時(shí)考慮整體彎曲的作用,一般在設(shè)計(jì)中,頂板按局部彎曲考慮,在計(jì)算整體彎曲產(chǎn)生的彎矩時(shí),應(yīng)考慮框架的共同作用,合理的減少箱形基礎(chǔ)承擔(dān)的整體彎曲應(yīng)力。
  ㈡單層箱基
  單層箱基同樣具有整體剛度大,調(diào)整不均勻沉降的能力強(qiáng)的功能,允許柱距不均勻,允許各柱的軸向力有差別,同樣具有為上部柱提供可靠固定端等特性。
  二、 箱形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
  ㈠箱形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算理論
  箱形基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算理論可分為兩大類.一類是彈性地基梁板理論,把箱形基礎(chǔ)作為彈性地基上的梁和板,求得整體彎曲內(nèi)力,再計(jì)算底板承受的局部彎曲內(nèi)力,與前者迭加,綜合考慮配置鋼筋;另一類是不考慮箱形基礎(chǔ)的整體彎曲內(nèi)力,認(rèn)為箱形基礎(chǔ)僅僅是建筑物的一個(gè)地下樓層,其底板如同倒置的樓蓋,只承受基底反力引起的局部彎曲內(nèi)力。
  ㈡箱形基礎(chǔ)的基本尺寸
  1.平面尺寸
  箱形基礎(chǔ)的平面尺寸應(yīng)根據(jù)地基的承載力,上部結(jié)構(gòu)的布置和荷載分布而決定.在可能的條件下,基礎(chǔ)面積宜與上部結(jié)構(gòu)一致;當(dāng)有使用要求或者地基承載力較低時(shí),箱形基礎(chǔ)可適當(dāng)擴(kuò)大。
  2.箱形基礎(chǔ)的埋深
  在箱形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)時(shí),首先要保證箱形基礎(chǔ)有足夠的埋深,這對(duì)減少建筑物的整體傾斜,防止傾覆和滑移有很大的作用.所謂箱形基礎(chǔ)的埋深,一般是指從設(shè)計(jì)室外地坪以下的埋深.在地震區(qū)或者非地震區(qū)的重要工程,埋深不宜小于建筑物高度的1/10;對(duì)非地震區(qū)的一般工程,埋深也不宜小于建筑物高度1/12,建筑物的高度指室外地坪至屋面(不包括突出屋面的電梯間、水箱等局部附屬建筑物)的高度。
  3.箱形基礎(chǔ)的高度
  為保證箱形基礎(chǔ)有足夠的剛度,箱形基礎(chǔ)的高度不宜過小.箱形基礎(chǔ)的高度H宜滿足下列要求:
  H≥(1/8-1/12)H
  H≥1/18L
  H≥3m
  上式中H為建筑物高度;L為箱形基礎(chǔ)的長(zhǎng)度,基礎(chǔ)長(zhǎng)度L不計(jì)底板的懸挑部分。
  4.箱基的墻體設(shè)計(jì)
  內(nèi)外墻是箱形基礎(chǔ)的重要組成部分.外墻應(yīng)沿建筑物周邊以利于荷載直接傳遞,縱橫墻宜分布均勻,避免偏置和過分集中.
  為了保證箱基有足夠的剛度,墻必須有一定的數(shù)量.縱橫墻合并計(jì)算,每m2基礎(chǔ)面積上,墻體的毛長(zhǎng)度不應(yīng)小于400mm,毛截面積不應(yīng)小于基礎(chǔ)面積的,計(jì)算墻體的毛長(zhǎng)度和毛面積時(shí),不扣除洞口,以軸線長(zhǎng)度計(jì)算,基礎(chǔ)面積也不含外墻以外的底板懸挑部分.
  為使箱形基礎(chǔ)縱向有足夠的剛度,長(zhǎng)矩形基礎(chǔ)中,縱向墻不應(yīng)小于總截面積的60%.
  5.頂板和底板的設(shè)計(jì)
  箱形基礎(chǔ)底板和頂板的厚度,應(yīng)根據(jù)受力情況、整體剛度和防水要求確定.且應(yīng)滿足柱或墻沖切驗(yàn)算的要求,通常當(dāng)?shù)鼗钠骄戳在200kPa左右時(shí),約為隔墻間距的1/10,當(dāng)P在300kPa左右時(shí),約為隔墻間距的1/8,但底板厚度不宜小于250mm,頂板厚度不宜小于150mm.實(shí)際工程都大于這一厚度,底板由于防水和受力的要求,常常厚度約在500-600mm以上;頂板由于有人防防倒塌荷載和抗沖擊波的要求,厚度可達(dá)300-350mm以上.
  三、 箱形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的事項(xiàng)
  ㈠在箱基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中,對(duì)于低墻率的箱基應(yīng)另作考慮,可按平面剛架分析,也可按筏基分析。
  ㈡在箱基的墻率不是很小時(shí),底板不應(yīng)當(dāng)取得過厚,這對(duì)于減少基礎(chǔ)沉降作用不明顯,反而可能會(huì)增加基礎(chǔ)的內(nèi)力。
  ㈢箱基墻體布置的附加條件:
  1.縱橫墻間距不應(yīng)大于10m;
  2.不得采用缺外墻的箱基;
  3.開洞長(zhǎng)度大于50%的墻體,不能做為計(jì)算最大間距的墻體.
  ㈣墻體上開洞應(yīng)滿足以下要求:盡量不開、開小洞、開圓洞或八字角的洞較好;不要開寬洞(洞口寬b宜小于1.2m).也不宜開連洞(即在一個(gè)柱距中連開幾個(gè)洞口);盡量不在同一橫截面上同時(shí)開洞,使箱基斷開;也不要在最薄弱處開洞;當(dāng)洞口邊距柱中心線距離不大于1.2m時(shí),洞邊設(shè)暗柱,而且柱的主筋要一直通到箱基底;洞口邊距墻邊,洞口邊距柱邊不宜小于600mm;不要在中部處將墻全部切斷,至少要保留相當(dāng)高的連梁;框架􀀂剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力墻應(yīng)通箱基底,而且在箱基的部分盡量不要開洞口;洞口之間的凈距不宜小于1.0m.否則這一墻肢應(yīng)按柱子設(shè)計(jì)必須采取構(gòu)造加強(qiáng)措施。
  ㈤箱形基礎(chǔ)的平面形狀要求簡(jiǎn)單規(guī)整.同一建筑單元中,不宜采用局部箱形基礎(chǔ),同一箱形基礎(chǔ)不宜采用不同高度或不同基底標(biāo)高;在同一結(jié)構(gòu)單元中,不能將箱基與筏基、箱基與條基同時(shí)便用;剪力墻只落在箱基的頂板上,由大梁框支,對(duì)箱基不利,不宜采用。
  ㈥計(jì)算箱基底板因受整體彎曲而承受的最大拉應(yīng)力時(shí),在箱基形狀規(guī)則、荷載均勻、無相鄰建筑影響的條件下,建議直接取按深梁理論求得的梁底跨中最大拉應(yīng)力。
  ㈦在箱基的底板設(shè)計(jì)時(shí),可以適當(dāng)?shù)目紤]箱基的補(bǔ)償性,這樣可以減少一定的底板厚度。
  四、 結(jié)語
  箱形基礎(chǔ)在現(xiàn)澆鋼筋混凝土底板、頂板和內(nèi)外墻體共同組成下,它象一塊空心浮板一樣,把上部結(jié)構(gòu)荷載均勻地傳給地基,在內(nèi)墻的適當(dāng)位置開設(shè)門洞,這塊浮板的中空部分還可做為地下室。因此,在現(xiàn)代多高層的建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。

文章標(biāo)題:箱形基礎(chǔ)在建筑中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

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