混凝土结构设计课件-柱下钢筋混凝土独立基础
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12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
和 L; （4）按下列公式进行基底压应力验算 ,若不满足公式 (12.14)
或公式 ( 12.16)的要求时 ,则应调整基础底面尺寸 ,再重新验算 ,直到 满足要求为止。
pK,max
FK
GK A
MK W
1.2 fa
（12.14）
Pk ,min
FK
GK A
MK W
（12.15）
pk
pk,max 2
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
3 基础高度验算
基础的受冲切承载力截面位置
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
3 基础高度验算
《建筑地基基础设计规范》规定，对矩形截面柱的矩形基础，柱 与基础交接处以及基础变阶处的受冲切承载力应按下列公式验算：
Fl 0.7hp ftamh0
第12章 单层工业厂房
(1) 底板弯矩： 对轴心荷载或单向偏心荷载作用下的矩形基础 ,当台阶的宽高比小
于或等于 2.5和偏心距小于或等于基础宽度的 1/6时 ,任意截面的底板 弯矩可按下列公式计算 :
M
1 12
a12
2l
a'
pmax
p
2G A
pmax
pl
M
1 48
l a'
2
(12.17)
am (at ab ) / 2 Fl pj Al
(12.18) (12.19)
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
4 基础底板配筋
独立基础底板的受力状态可看作在地基土反力作用下支承于柱上 倒置的变截面悬臂板。基础底板配筋采用地基土净反力。
基础底板配筋计算图
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
As
M
0.9h0 d f y
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
5 构造规定
教材222页
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
6.屋架设计要点
（1） 屋架的高度和杆件截面尺寸 ❖屋架高度与跨度之比一般取1/10~1/6； ❖上、下弦截面宽度一般取200 ~240 mm； ❖上、下弦截面高度一般取180 ~140 mm； ❖上弦节间长度一般采用3 m，下弦节间长度为4.5 ~6.0 m ； ❖腹杆长度与其截面短边之比不应大于40(拉杆）或35（压杆）。
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
3 基础高度H0
独立基础的高度除应满足构造要求外，还应根据柱与基础交接处以及 基础变阶处混凝土的受冲切承载力计算确定。
基础承受柱传来的荷载时，如果柱周边或变阶处的高度不够高，将会 沿着这些截面产生冲切破坏，这种破坏大约沿柱边45°方向发生。
基础冲切破坏示意图
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
2 基础底面尺寸
（1）轴心荷载作用下的基础 ：在轴心荷载作用下，基础底面的压 力为均匀分布，设计时应满足：
pk
FK
GK A
fa
若基础的埋置深度为d，
基础及其上填土的平均重
度为 ,则0 Gk 0d，A可
得基础底面面积为：
A FK
fa 0d
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
3 基础高度H0
基础高度首先应满足柱插入杯口深度和杯口基础底面最小厚度的 要求。
当基础高度不够时，柱传给基础的荷载会使基础发生大致成45° 方向的冲切锥体破坏。
确定基础高度 H0时 ,应满足抗冲切承载力、抗剪承载力及相关的 构造规定 , H0通常由抗冲切承载力控制。一般情况下 ,可先按构造规 定假定基础高度 H0,然后进行抗冲切承载力验算 ,当不满足公式 (12．17 )时 ,调整 H0 ,直到满足要求为止。
pk ,min
fa
（12.16）
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
式中
M k——相应于荷载效应标准组合时 ,作用于基础底
面的力 矩值 ;
W——基础底面的抵抗矩 , W =
bh2 6
p k , mi n， p k , max ——相应于荷载效应标准组合时 ,基础底面边缘的
最大压力值和最小压力值。
2b b'
pm
ax
pm in
2G A
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
(2) 底板配筋计算： 在弯矩 MⅠ作用下 ,基础底板受力钢筋应沿底板边长 b方向设置 ,其
所需的截面面积 A sⅠ按下式计算 :
As
M 0.9h0 f y
在弯矩 MⅡ作用下 ,基础底板受力钢筋应沿底板边长 b方向设置 ,其 所需的截面面积 A sⅠ按下式计算 :
第12章 单层工业厂房
7.吊车梁设计要点
（1） 拟定截面尺寸 ❖混凝土一般采用C30~C50；预应力钢筋采用钢铰 线、螺旋肋 钢丝，普通钢筋用HRB335、HRB400级。 ❖吊车梁的截面一般为工字形或T形，高度取h=(1/10~1/5）L。 L为吊车梁的跨度。
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房 （2）吊车梁的荷载特点及吊车梁验算项目 ❖ 吊车荷载是两组移动的集中荷载：竖向轮压和横向水平 制动力。 ❖ 吊车荷载具有冲击和振动作用，设计时应考虑动力系数。 ❖ 吊车荷载是重复荷载，设计时应进行疲劳验算。 ❖ 吊车荷载使吊车梁产生扭矩。
第12章 单层工业厂房
1 基础的分类与设计内容
(1)柱下独立基础（扩展基础）根据其受力性能可分为： 轴心受压基础 偏心受压基础
(2)基础的设计内容： 基础的形式； 埋置深度； 底面尺寸； 基础高度； 底板的配筋计算； 对一些重要的建筑物或土质较为复杂的地基，尚应进行变形 或稳定性验算； 当独立基础的混凝土强度等级小于柱的混凝土强度等级时，尚 应验算柱下独立基础顶面的局部受压承载力。
轴心受压基础压力分布
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
2 基础底面尺寸
（2）偏心荷载作用下的基础 ：在偏心荷载作用下，基础底面的压力 为线性分布。
偏心受压基础压力分布
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
确定偏心受压基础底面积及其基底尺寸时 ,可按下列步骤进行 : （1）按轴心受压公式 ( 12.13)确定基础底面积 ,记为 A1 ; （2）取偏心受压基础基底估算面积 A = ( 1．2～1．4 ) A1 ; （3）取基底长短边之比 小于或等于 2,一般可取 1.5,确定其 b
屋架计算简图
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房 （4）杆件截面设计和配筋构造要求 ❖ 混凝土一般采用C30~C50；预应力钢筋采用钢铰线、螺旋肋 钢丝，普通钢筋用HRB335、HRB400级。 ❖ 屋架上弦杆为小偏心受压构件；下弦杆一般为轴心受拉构件； 腹杆为轴心受力构件。
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
（2） 荷载及荷载组合 ❖设计屋架时应考虑三种荷载组合：
▪全跨恒载+全跨活载 ▪全跨恒载+半跨活载 ▪屋架自重恒载+半跨屋面板重+半跨屋面安装荷载
屋架荷载组合图
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
（3） 计算简图和内力计算 1. 按具有不动铰支座的连续梁计算上弦杆的弯矩； 2. 按铰支桁架计算各杆件的轴力。
和 L; （4）按下列公式进行基底压应力验算 ,若不满足公式 (12.14)
或公式 ( 12.16)的要求时 ,则应调整基础底面尺寸 ,再重新验算 ,直到 满足要求为止。
pK,max
FK
GK A
MK W
1.2 fa
（12.14）
Pk ,min
FK
GK A
MK W
（12.15）
pk
pk,max 2
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
3 基础高度验算
基础的受冲切承载力截面位置
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
3 基础高度验算
《建筑地基基础设计规范》规定，对矩形截面柱的矩形基础，柱 与基础交接处以及基础变阶处的受冲切承载力应按下列公式验算：
Fl 0.7hp ftamh0
第12章 单层工业厂房
(1) 底板弯矩： 对轴心荷载或单向偏心荷载作用下的矩形基础 ,当台阶的宽高比小
于或等于 2.5和偏心距小于或等于基础宽度的 1/6时 ,任意截面的底板 弯矩可按下列公式计算 :
M
1 12
a12
2l
a'
pmax
p
2G A
pmax
pl
M
1 48
l a'
2
(12.17)
am (at ab ) / 2 Fl pj Al
(12.18) (12.19)
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
4 基础底板配筋
独立基础底板的受力状态可看作在地基土反力作用下支承于柱上 倒置的变截面悬臂板。基础底板配筋采用地基土净反力。
基础底板配筋计算图
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
As
M
0.9h0 d f y
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
5 构造规定
教材222页
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
6.屋架设计要点
（1） 屋架的高度和杆件截面尺寸 ❖屋架高度与跨度之比一般取1/10~1/6； ❖上、下弦截面宽度一般取200 ~240 mm； ❖上、下弦截面高度一般取180 ~140 mm； ❖上弦节间长度一般采用3 m，下弦节间长度为4.5 ~6.0 m ； ❖腹杆长度与其截面短边之比不应大于40(拉杆）或35（压杆）。
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
3 基础高度H0
独立基础的高度除应满足构造要求外，还应根据柱与基础交接处以及 基础变阶处混凝土的受冲切承载力计算确定。
基础承受柱传来的荷载时，如果柱周边或变阶处的高度不够高，将会 沿着这些截面产生冲切破坏，这种破坏大约沿柱边45°方向发生。
基础冲切破坏示意图
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
2 基础底面尺寸
（1）轴心荷载作用下的基础 ：在轴心荷载作用下，基础底面的压 力为均匀分布，设计时应满足：
pk
FK
GK A
fa
若基础的埋置深度为d，
基础及其上填土的平均重
度为 ,则0 Gk 0d，A可
得基础底面面积为：
A FK
fa 0d
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
3 基础高度H0
基础高度首先应满足柱插入杯口深度和杯口基础底面最小厚度的 要求。
当基础高度不够时，柱传给基础的荷载会使基础发生大致成45° 方向的冲切锥体破坏。
确定基础高度 H0时 ,应满足抗冲切承载力、抗剪承载力及相关的 构造规定 , H0通常由抗冲切承载力控制。一般情况下 ,可先按构造规 定假定基础高度 H0,然后进行抗冲切承载力验算 ,当不满足公式 (12．17 )时 ,调整 H0 ,直到满足要求为止。
pk ,min
fa
（12.16）
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
式中
M k——相应于荷载效应标准组合时 ,作用于基础底
面的力 矩值 ;
W——基础底面的抵抗矩 , W =
bh2 6
p k , mi n， p k , max ——相应于荷载效应标准组合时 ,基础底面边缘的
最大压力值和最小压力值。
2b b'
pm
ax
pm in
2G A
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
(2) 底板配筋计算： 在弯矩 MⅠ作用下 ,基础底板受力钢筋应沿底板边长 b方向设置 ,其
所需的截面面积 A sⅠ按下式计算 :
As
M 0.9h0 f y
在弯矩 MⅡ作用下 ,基础底板受力钢筋应沿底板边长 b方向设置 ,其 所需的截面面积 A sⅠ按下式计算 :
第12章 单层工业厂房
7.吊车梁设计要点
（1） 拟定截面尺寸 ❖混凝土一般采用C30~C50；预应力钢筋采用钢铰 线、螺旋肋 钢丝，普通钢筋用HRB335、HRB400级。 ❖吊车梁的截面一般为工字形或T形，高度取h=(1/10~1/5）L。 L为吊车梁的跨度。
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房 （2）吊车梁的荷载特点及吊车梁验算项目 ❖ 吊车荷载是两组移动的集中荷载：竖向轮压和横向水平 制动力。 ❖ 吊车荷载具有冲击和振动作用，设计时应考虑动力系数。 ❖ 吊车荷载是重复荷载，设计时应进行疲劳验算。 ❖ 吊车荷载使吊车梁产生扭矩。
第12章 单层工业厂房
1 基础的分类与设计内容
(1)柱下独立基础（扩展基础）根据其受力性能可分为： 轴心受压基础 偏心受压基础
(2)基础的设计内容： 基础的形式； 埋置深度； 底面尺寸； 基础高度； 底板的配筋计算； 对一些重要的建筑物或土质较为复杂的地基，尚应进行变形 或稳定性验算； 当独立基础的混凝土强度等级小于柱的混凝土强度等级时，尚 应验算柱下独立基础顶面的局部受压承载力。
轴心受压基础压力分布
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
2 基础底面尺寸
（2）偏心荷载作用下的基础 ：在偏心荷载作用下，基础底面的压力 为线性分布。
偏心受压基础压力分布
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
确定偏心受压基础底面积及其基底尺寸时 ,可按下列步骤进行 : （1）按轴心受压公式 ( 12.13)确定基础底面积 ,记为 A1 ; （2）取偏心受压基础基底估算面积 A = ( 1．2～1．4 ) A1 ; （3）取基底长短边之比 小于或等于 2,一般可取 1.5,确定其 b
屋架计算简图
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房 （4）杆件截面设计和配筋构造要求 ❖ 混凝土一般采用C30~C50；预应力钢筋采用钢铰线、螺旋肋 钢丝，普通钢筋用HRB335、HRB400级。 ❖ 屋架上弦杆为小偏心受压构件；下弦杆一般为轴心受拉构件； 腹杆为轴心受力构件。
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
（2） 荷载及荷载组合 ❖设计屋架时应考虑三种荷载组合：
▪全跨恒载+全跨活载 ▪全跨恒载+半跨活载 ▪屋架自重恒载+半跨屋面板重+半跨屋面安装荷载
屋架荷载组合图
12.5 柱下钢筋混凝土独立基础
第12章 单层工业厂房
（3） 计算简图和内力计算 1. 按具有不动铰支座的连续梁计算上弦杆的弯矩； 2. 按铰支桁架计算各杆件的轴力。