条形基础设计计算

条形基础设计计算

作者：马家幸

来源：《城市建设理论研究》2013年第17期

摘要：六层以下住宅结构目前广泛采用的砖混结构型式，设计人员往往认为其结构型式简单，重视不够，以致引起建筑物沉降过大或不均匀沉降，甚至开裂等一系列问题。这些问题必须引起设计人员重视，认真学习规范才能够得以避免。

关键词：墙下条形基础条形基础宽度条形基础修正

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

六层以下住宅结构目前广泛采用的砖混结构型式，条形基础。设计人员往往认为其结构型式简单，重视不够，尤其对基础设计没有足够的重视，往往会引起建筑物沉降过大或不均匀沉降，甚至开裂等一系列问题。这些问题必须引起设计人员重视，认真学习规范才能够得以避免。下面就砖混结构的条形基础作如下的分析。

条形基础分为墙下和柱下条形基础，墙下条形基础是挡土墙下或六层以下的砖混结构常用的基础形式，其横剖面可以是矩形或筑成台阶形。有时为了增强桥柱下基础的承载能力，将同一排若干个柱子的基础联合起来，也就成为柱下条形基础。

条形基础的适用范围：由于条形基础具有抗弯刚度较大，调整不均匀沉降能力较强，且有能将所承受的集中柱荷载较均匀地分布到整个基底面积上的优点，因此可适用以下范围：1）当地基较软弱，承载力较低，而荷载较大时，或地基压缩性不均匀时；2）当采用单独基础所需底面积由于邻近建筑物或构筑物基础的限制而无法扩展时；3）各柱荷载差异过大,采用单独基础会引起基础之间较大的相对沉降差异时；4）当上部结构对基础沉降较敏感，有可能产生较大的次应力或影响使用功能时。

但就我目前进行的结构设计计算中，大部分结构的基础均采用墙下条形基础，下面就我在设计当中遇到的一些问题加以概括讨论，为以后更科学的设计计算提供一些方便。

设计中，墙下条形基础通常可以采用两种型式：无筋条形基础和钢筋混凝土条形基础。其中不配筋基础材料具有较好的抗压性能，但是抗拉、抗剪强度都不高，设计时必须保证其拉应力和剪应力不超过相应的材料强度设计值。目前多层砌体结构当基础宽度不大于2.5m时，通常采用该基础形式。钢筋混凝土条形基础的抗弯和抗剪性能良好，所以其多应用在竖向荷载较大、地基不高以及受由水平方向的力及力矩的情况下。本文中，针对无筋条形基础在非抗震情况下进行具体的分析讨论。

一、基础埋深的确定

条形基础设计，首先要对基础埋深进行确定，有关基础埋深选择是在满足地基稳定和变形的前提下，基础尽量浅埋。并且在设计时也需要注意的是除岩石基础外，基础埋深也不宜小于0.5m。其具体埋深应该有下列条件确定： 1）建筑物有没有地下室、设备基础和地下设施；2）作用在地基上的荷载的大小和性质；3）建筑物所建地点的地质条件和水文条件；4）相邻建筑物的基础埋深：5）地基土冻胀和融陷的影响等条件。

基础地面宽度的确定

1、条形基础宽度的计算

在确定基础埋深后，条形基础最重要的是条形基础的宽度计算。当采用墙下条形无筋基础时，条形基础一般采用对称形式，使基础底面积形心与荷载作用线位于同一垂线上，以避免基础发生倾斜。

且满足1）

其中——相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值（KPa）

——修正后的地基承载力特征值（KPa）

这时基础截面的面积

（1）

当条形基础长度方向上取单位长度时，基础宽度

（2）

其中：——基础及其上覆土的混合重度，一般可近似取为20KN/:地下水位以下取浮重度。

d——基础埋深（m）

——单位长度上上部结构传至基础顶面处竖向力值（KN）单位长度竖向力为KN/m。

图1 无筋条形基础剖面图

条形基础考虑交叉处的影响基础宽度的计算

上面这种计算方法可以大概估算出条形基础的宽度，这种设计计算方法虽然方便简单，也存在一些问题，主要就是基础纵横交叉连接处底面积重叠，当地基承载力较低，基础宽度较大时，问题将是更加突出，用上述的方法确定的基础宽度所构成的基础底面积将小于实际所需的基底面积。所以墙下条形基础在面积相交处，应扣除其重叠的面积,采用以下的步骤进行条形基础宽度的计算:

（1）求深宽修正后地基承载力标准值fa；

（2）确定各道墙的计算长度Li及墙上线荷载Nki；

（3）由式（3）求出比例系数Ki；

式中：Nki −相应于荷载效应标准组合时，第i道墙在室内地面处竖向线荷载；

L i − 第i 道墙的墙长，即计算墙段两端交叉点之间的距离；

Bi −第i 道墙下基础的宽度；

n − 墙段的道数之和；

j − 与第i 道墙两端相交的墙号（不含转角情况），不重复计入；

d－基础埋深；

γ－基础及基础以上土的平均重度。

例题：平面图详下图，基本数据为：N1＝200kN／m，fa＝160kN/m2，γ＝18kN/m3，d＝2.0m。计算结果见表1-1。

表1-1

通过上面的算例分析可以得出，不扣除基础相交处重叠面积，所计算出的基础宽度将小于实际所需的基底宽度，因此在结构设计中，要注意交叉点面积重叠问题。

三、基础截面高宽的确定

基础截面应满足一定的高宽，以满足基础截面抗剪承载力的要求。

由于无筋条形基础的抗剪和抗拉抗载承载力都不高，因此，为满足截面抗拉和抗剪应力不超过相应材料强度设计值，

基础截面的高度按下列条件决定

（6）

图5：基础截面高度示意图

其中台阶高宽比的允许值，应按照选取的材料依据《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2011）表8.1.1进行确定。

结论

无筋条形基础设计虽然简单，但是必须要注意关键部分的验算设计，否则不但会造成关键部位的承载力不足，还会造成不必要的材料浪费。

参考文献

[1]、建筑地基基础设计规范（GB5007-2011）

[2]、北京地区建筑地基基础勘察设计规范（DBJ11-501-2009 ）