地基和基礎分析的重點和難點在于如何確定地基反力的分布。而地基反力的分布與地基、基礎和上部結(jié)構(gòu)的相對剛度均有關(guān)系,可以簡單總結(jié)如下:
1.地基越堅硬,地基反力越不均勻;巖石是堅硬地基的特例,反力分布如圖1:
地基越軟弱,地基反力越均勻;水是軟弱地基的特例,反力分布如圖2:
而常見地基既不像巖石那么硬,也沒有水那么軟,故其地基反力如圖3:
由上面的三個反力圖可以看出,在基礎和上部結(jié)構(gòu)相同的情況下,地基由軟到硬,基礎彎矩逐漸減小,對基礎越有利;也就是說,基床系數(shù)越大,基礎配筋應該越小。
2.基礎越剛強,地基反力越均勻;最剛強的基礎是多層箱形基礎,地基反力分布大約同圖2;基礎越柔弱,地基反力越不均勻;最柔弱的基礎是柱下單獨基礎+防水板,地基反力分布大約同圖1。常見的筏板基礎剛度介于箱基和單獨基礎之間,地基反力類似于圖3;
3.上部結(jié)構(gòu)剛度越大,地基反力越均勻。剛度最大的上部結(jié)構(gòu)是塔式剪力墻結(jié)構(gòu),基礎主要是局部彎曲,受力較??;剛度最小的是大跨排架結(jié)構(gòu),滿堂式基礎不僅有局部彎曲,而且有整體彎曲,對基礎受力不利;
4.基礎的局部彎曲和整體彎曲可以用下圖來理解。圖4可以分解為圖5和圖6。
即圖4=圖5+圖6。圖5為局部彎曲,圖6為整體彎曲,基礎的實際受力是圖5與圖6的疊加。
關(guān)于整體彎曲,可以從兩方面理解,一是豎向構(gòu)件不作為基礎的完全支座,基礎以遠大于柱距的距離為跨度受彎(如圖6所示);另一種是,考慮地基、基礎與上部結(jié)構(gòu)作為一個整體而共同作用,基礎受彎中和軸上移或下移,使得基礎全截面作為受拉區(qū)或者受壓區(qū),如圖7。樓層越多整體作用越明顯。
綜上可見,影響地基反力分布的因素眾多,所以地基基礎計算模式的選擇不能一概而論;應綜合分析地基基礎和上部結(jié)構(gòu)的實際情況,選用切合實際的計算模式,才能得到貼合實際的計算結(jié)果;否則就會相去甚遠。
對于一般地基條件,大致可歸納為:
1.多層框架結(jié)構(gòu)可選用“普通彈性地基梁”;
2.高層框剪結(jié)構(gòu)可選用“setwe或yjk上部剛度或等代上部結(jié)構(gòu)剛度的彈性地基梁”;
3.普通剪力墻結(jié)構(gòu)可選用“上部結(jié)構(gòu)為剛性的彈性地基梁”;
4.“傳統(tǒng)倒樓蓋” 計算模式僅適用于地基比較軟弱、基礎和上部結(jié)構(gòu)足夠剛強的高層剪力墻結(jié)構(gòu)。