4扩展基础设计讲解

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⑺当地基软弱时,为了减少不均匀沉降的影响,基础截面 可采用带肋的板,肋的纵向钢筋按经验确定。
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地基净反力:由于基础及其上面土的重力所 产生的那部分地基反力将与重力相抵消,仅 有基础顶面荷载所产生的地基反力称为地基 净反力。以pj表示。
对条形基础: pj=F/b
对矩形基础: pj=F/bl Pj为荷载效应基本组合时的地基净反力;可近似取标 准组合值的1.35倍。
毛石基础的每阶伸出宽度不宜大于200mm,每 阶高度通常取400~600mm,并由两层毛石错缝 砌成。
混凝土基础每阶高度不应小于200mm,毛 石混凝土基础每阶高度不应小于300mm。
灰土基础施工时每层虚铺灰土220~250mm,夯 实至150mm,称为“一步灰土”。根据需要可 设计成二步灰土或三步灰土,即厚度为300mm 或450mm,三合土基础厚度不应小于300mm。
受剪承载力验算: V 0.7 f bh
ht
0
按等效梁进行横向配筋计算
等效梁:由于靠近柱位的区段,基础横向刚度很大,因此 可认为在柱边以外各取0.75h。的宽度与柱宽合计作为“ 等效梁”宽度。
例题2-9.
2.7.3 梯形联合基础
当较大荷载柱一侧空间受约束时,采用矩形 时,基础形心无法与荷载重心重合,为使基 底压力分布均匀,采用梯形。
筋网。
锥形基础
柱下独立基础在弯、剪荷载共同作用下, 主要破坏形式是先在弯剪区出现斜裂缝, 随着荷载增大,裂缝向上扩展。未开裂部 分的正应力和剪应力迅速增加。当主应力 出现拉应力且大于砼的抗拉强度时,斜裂 缝被拉断,基础内形成45°斜裂面锥体,
出现斜拉破坏,即冲切破坏。
柱下独立基础高度由混凝土受冲切承载 力确定。
基础底面全部落在45°冲切破坏锥体底边以内时, 则成为刚性基础,无需进行冲切验算。
对于阶梯形基础,除了对柱边进行冲切验算外, 还应对上一阶底边变阶处进行下阶的冲切验算。
验算方法与上面柱边冲切验算相同,只是将ac、 bc分别换为上阶的长边l1和短边b1,h0换为 下阶的有效高度h01便可。
设计时,一般先按经验假定基础高度,得出h0, 再进行抗冲切验算,直至满足为止。
p jI

p
j
m in

l
ac 2l
p j max p j min
例题2-8
第七节 联合基础设计
联合基础设计的假定:
一般认为,当基础高度不小于柱距的1/6时,基础 是刚性的。
基底压力为线性分布; 地基主要受力层范围内土质均匀; 不考虑上部结构刚度的影响。
一、矩形联合基础
基础工程
四川理工学院建筑工程学院 赵蕴林
第六节 扩展基础设计
一、无筋扩展基础设计
无筋扩展基础通过控制材料强度等级和台阶宽高 比来确定基础的截面尺寸,并无需进行内力分析和截 面强度计算。
无筋扩展基础构造措施
容许宽高比 减少剪应力和拉应力构造措施
b / h b / h
2
2
h

1 2
(b

b0
Am bmh0 (bc h0 )h0
A1


l 2

ac 2

h0
b

b 2

bc 2

h0
2

pj

l 2

ac 2
h0
b
b 2

bc 2
h0
2

0.7hp
ft bc

h0 h0
当b bc 2h0时 ,在基础底
Fl p j A1
45o
中心荷载
h0 l0 h0 l
h0 b0 b h0
Fl 0.7hp ftbmh0
Fl 0.7hp ftbmh0
Fl p j A1
用Am表示
p j A1 0.7hp ft Am
当 b bc 2h0 时
当冲切破坏锥体的底 边落在基础底面积之 内时,即
n 960 240 6 2 60
(3)按毛石基础设计
基底宽度取0.9m,基础分二阶砌筑,每阶高度为400mm, 每阶伸出宽度均小于200mm 。
(4)按混凝土基础设计
混凝土强度等级采用C15,基底宽度取0.9m,
基础分二阶,第一阶高度250mm,伸出宽度180mm,台阶宽 度比为180:250=1:1.39;第二阶高度200mm,伸出宽度150mm, 台阶宽高比为150:200=1:1.33。由p=fa=220kPa查表得台阶宽高 比的允许值为1:1.25,符合要求。
V 1 2
p j max p jI
b1
M
1 6
2 p j max p jI
b12
V h0 0.7 ft
M As 0.9 f yh0
pjI为计算截面处的净反力设计值,按下式计算:
p
jI

p
j
m in

b
b1 b
p j max p j min
例题2-7
h01
2)底板配筋
抗弯验算控 制扩展基础 的配筋
地基净反力对柱边截面产生的弯矩:
M I p j A1234l0
A1234

1 4
b

bc
l

ac

l0

l
ac bc 2b 6bc b
MI

1 24
p j l
ac 2 2b bc
AsI

MI 0.9 f yh0
三、柱下钢筋砼独立基础设计
1、构造要求 锥形基础的边缘高度,不宜小于200mm;阶梯
形基础的每阶高度,宜为300~500 mm。 基础顶部四周应水平放宽至少50 mm,以便柱
子支模。
受力筋应双向配置; 现浇柱的纵向钢筋可通过插筋锚入基础中,插入
基础的钢筋至少应有两道箍筋固定;
插筋下端宜做成直钩放在基础底板钢筋网上; 当符合一定条件时,可仅将四角插筋伸至底板钢
连梁作用:将偏心产生的弯距传给另一侧柱 基,使两基础基底反力较均匀。
设计要点: 1)连梁刚性,梁宽不小于柱宽; 2)两基础底面尺寸满足承载力要求,沉降小; 3)连梁底面不应着地;
例题2-11
The End
II-II截面的弯矩为:M II

1 24
p j b bc 2 2l

ac

钢筋面积为:AsII

M II 0.9 f yh0
阶梯形基础在变阶处也是 抗弯的危险截面,也须进行 计算弯矩和钢筋面积。
3、偏心荷载作用下
单向偏心 e l 6时,基底净反力最大值为:
p
j m ax

F lb
(bc 2
h0

b 2
)
2

简化计算-规范法
当b bc 2h0时
A1


l 2

ac 2
h0
b
Am

bm h0

1 2
(bc
b)h0
p
j

l 2

ac 2

h0
b

0.7hp
ft
(bc b) 2
h0
当b bc 2h0 , l ac 2h0时
)
/
tan
表2-9 无筋扩展基础台阶宽高比的允许值
由于台阶宽高比限制,无筋扩展基础的 高度一般都较大,但不应大于基础埋深,否 则,应加大基础埋深或选择刚性角较大的基 础类型,如不满足,可采用钢筋砼基础。
F

安全
F

浪费
F

不安全
F

浪费
砖基础俗称大放脚,其各部分的尺寸应符合砖的 模数。砌筑方式有两皮一收和二一间隔收
1
6e0 l

或p j max

F lb

6M bl 2
确定基础高度时,仍按轴心荷载作用下的公式计 算,但应用pjmax代替式中的pj。
底板配筋时,仍按轴心荷载作用下计算,只是弯 矩公式应按下式计算:
MI

1 48
p j max p jI (2b bc ) p j max p jI b l ac 2
其他构造要求:
一般不低于等级MU10的砖和不 低于M5砂浆;
为保证砌筑质量、平整和保护基 坑作用,基底需做垫层;垫层可 选用灰土、三合土、砼。厚度一 般为100-200mm。
必要时,在室内地面以下50mm 左右处铺设防潮层。
二、墙下钢筋混凝土条形基础设计
墙下钢筋砼条形基础的截面设计包括确定 基础高度和基础底板配筋。 构造要求:
设计步骤: 计算柱荷载的合力作用点位置; 确定基础长度,使基础底面形心尽可能与柱荷载重 心重合; 按地基土承载力确定基础底面宽度; 计算基底净反力,并画出弯矩图和剪力图; 根据受冲切和受剪承载力确定基础高度。 按弯矩图中的最大正负弯矩进行纵向配筋计算; 按等效梁概念进行横向配筋计算。
受冲切承载力验算: Fl 0.7hp ftumh0
无筋扩展基础也可由两种材料叠合组成,例 如,上层用砖砌体,下层用混凝土。
〔例〕某承重墙厚240mm,作用于地面标高处的轴心荷载标 准 值 Fk=180kN/m , 基 础 埋 深 d=1m , 地 基 承 载 力 特 征 值 fa=220kPa,要求: (1) 确定墙下条形基础的底面宽度; (2)按砖基础设计,并分别按两皮一收和二一间隔收(两皮
形心位置
x l 2a b 3 ab
A Fk1 Fk 2
fa Gd
A abl 2
梯形联合基础内力最大的截面不一定是最不利的截面; 其底面较小,造价低,沉降均匀。
例题2-10
2.7.4 连梁式联合基础
随柱距增大,跨中基底净反力会使跨中负弯 距增大,故采用连梁式联合基础。基底反力 由两柱下扩展基础承担,连梁中弯距较小。
⑴梯形截面基础的边缘高度,一般 不 小 于 200mm ; 基 础 高 度 小 于 等 于 250mm时,可做成等厚度板。
⑵基础下的垫层厚度一般为 100mm,每边伸出基础 50~100mm, 垫层混凝土强度等级应为C10。
⑶底板受力钢筋的最小直径不宜小于10mm,间距不宜大于 200mm和小于100 mm。当有垫层时,混凝土的保护层净厚度 不应小于40mm,无垫层时不应小于70mm。纵向分布筋直径 不小于8mm ,间距不大于300mm,每延米分布钢筋的面积应 不小于受力钢筋面积的1/10。
面短边方向上,冲切破坏锥 体的底面落基础底面之外, 冲切力的作用面积AL为一 矩形:
A1


l 2

ac 2

h0
b
Am

bm h0

(bc
h0 )h0
(bc 2
h0

b)2 2
p
j

l 2

ac 2
h0
b

0.7hp
ft (bc
h0 )h0
⑷混凝土强度等级不应低于C20。
⑸当基础宽度大于或等于2.5m时,底板受力钢筋的长度可取 基础宽度的0.9倍,并交错布置。
⑹基础底板在T形及十字形交接处,底板横向受力钢筋仅沿一 个主要受力方向通长布置,另一方向的横向受力钢筋可布置 到主要受力方向底板宽度1/4处。在拐角处底板横向受力钢筋 应沿两个方向布置。
一收与一皮一收相间)砌法画出砖基础剖面示意图; (3)按毛石基础设计,并画出剖面示意图; (4)按混凝土基础设计,并画出剖面示意图。 〔解〕(1)基础宽度
b Fk 180 0.9m
fa Gd 220 20 1
(2)按砖基础设计
为符合砖的模数,取基底宽度b=0.96m,则砖基础所需的台阶 数为:
补充内容:
• 柔性基础(扩展基础)
2 1
1 2 纯剪
冲切
弯曲
2、轴心荷载作用下
1)基础高度的确定 在柱荷载作用下,基础高度不足时,则将沿柱周
边产生冲切破坏,形成 45°斜裂面的角锥体。根据 短边一侧的冲切破坏条件确定基础高度,即:
Fl 0.7hp ftbmh0
Fl p j A1
Fl 0.7hp ftbmh0
1、轴心荷载作用下
1)基础高度
由于基础不配箍筋和弯起筋,故基础高度由砼 的受剪承载力确定。
基础高度由砼受剪承载力确定:
V 0.7 fth0
V p jb1
h0

V 0.7
ft
Pj为荷载效应基本组合时的地基净反力。
b1为挑出长度;当墙体材料为砖墙且放脚不大于1/4 砖长时,b1取基础边缘至墙脚距离加0.06m。
2)基础底板配筋
M

1 2
p jb12
每米长的受力钢筋截面面积:
M As 0.9 f yh0
2、偏心荷载作用
偏心荷载作用下,基础边缘处最大净反力设计值为:
p jmax

F b

6M b2
或p j max

F b
1
6e0 b

e0为荷载的净偏心距。
e0 M F
高度和配筋仍按轴心荷载作用下计算, 但式中剪力和弯矩用下式代替:
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