關於一些結構設計上對於剛性的理解

關於一些結構設計上對於剛性的理解(前一篇文章有不足的地方進行改動)

1:獨立基礎的台階寬高比小於等於2.5,是為了把基礎當成剛性,利用規範的假定,地基反力線性分布,如果大於2.5,那就成了柔性,成為筏板,變形成為臉盆形,反力是馬鞍形,最大反力集中在中部,這時候不適用規範上獨立基礎的公式,但是這個馬鞍形和樁基的馬鞍形不一樣,樁基反力的馬鞍形是中間小,兩邊大,這個是中間大,兩邊小。2:對於計算筏板考慮上部結構剛度的問題,傳統倒樓蓋不考慮上部結構的剛度,是不正確的,實際上部結構變形同圖2,圖2沒有畫出彈性基礎的變形,所以筏板基礎中部彎矩峰值變大,旁邊變小(和倒樓蓋相比),這時候就要在筏板底部加通長筋(如果用倒樓蓋的話,因為倒樓蓋沒有考慮整體彎曲,不過用彈性地基演算法也可以加通長,畢竟整體彎曲是存在的),如果考慮上部結構無限剛,其實上部也沒有變形,這樣就類似倒樓蓋,不過和倒樓蓋相比,彈性演算法還是有考慮基礎本身的剛度的,只是上部無限剛的話力都會被重分配,因為中間柱子嚮往下沉陷,但是拽著上部結構一起,但是上部又是無限剛,只會被均分掉,那樣就變成基礎也無限剛了,但是這個和獨立基礎的剛性是不一樣的,獨立基礎的剛性說的是基礎本身,為了讓柱子傳下來的力平均分配,基礎本身必須是剛性的(第一條)。這個和考慮上部剛度是不一樣的,倒樓蓋的方式是不安全的。然而筏板是不可能剛性的,所以這兩個說的東西不一樣,如果筏板是非常非常高,成為剛性,那上部結構變形也沒關係,因為到了筏板,一樣被均勻分配了,和獨立基礎那個是一樣的。不過顯然不可能筏板那麼高。

同樣是彈性地基梁板計算的話,考慮從上部剛度和不考慮上部剛度,主要是考慮上部剛度,上部力不均勻,基礎某個地方沉降大,會帶動上部結構一起產生內力重分布,減少沉降差,這樣也會減少配筋,倒樓蓋的方式不考慮上部和基礎的剛度,只有局部彎曲,下部鋼筋是支座負筋,只有上部拉通,但是真實情況是:基礎和上部結構都是有剛度的,那肯定是有整體彎曲,所以用倒樓蓋方法,要用構造措施,拉通底部鋼筋,這部分拉通的鋼筋是來承受整體彎曲的,但並不是說倒樓蓋算出來的鋼筋就是比較小才要加通長筋,加通長筋是因為倒樓蓋這種演算法沒考慮整體彎曲。同樣是彈性地基梁板方法計算的話,考慮上部結構剛度是比不考慮上部剛度經濟的,相當於將上部剛度等效到基礎,基礎剛度變大,變形自然變小。配筋也就減小,配筋小也可以用下面這個說法來理解。

同樣是彈性地基梁板計算的話,假如地下室有2層,考慮上部結構剛度和不考慮上部結構剛度的區別是:考慮的話可能地下室頂板處鋼筋都可能是受拉(整體彎曲)整個建築是一根大深梁,底部幾層一起受拉,其實筏板分到的力也就比較小了,這時候筏板測出來的鋼筋應力其實都是很小的,因為有上面幾層的幫助。用一根梁去理解。

一定要記住,上部剛度好的話,對於基礎是有幫助的,假設基礎不那麼剛,但是考慮上部結構剛度後,可能就會很剛,因為上部會進行重分配,一旦基礎一個地方往下陷,會拉著上部,然後上部互相拉著,一起沉降,去均分這些沉降,如果上部結構無限剛,就算基礎不剛,考慮上部後,也一樣是無限剛。就變成和倒樓蓋類似了。

對於筏板更完整的理解在另一篇文章:關於筏板計算概念的理解

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