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 (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。