[工学]第七章 浅基础设计.ppt

第七章浅基础设计 7 1地基基础设计的基本原则 7 2浅基础的类型 7 3基础埋置深度的选择 7 4地基承载力 7 5基础底面尺寸的确定 7 6地基变形验算 7 7扩展基础设计 7 8减轻不均匀沉降的措施 7 1地基基础设计的基本原则 一 概述 地基基础设计必须根据建筑物的用途和安全等级 平面布置和上部结构类型 充分考虑建筑场地和地基岩土条件 结合施工条件以及工期 造价等各方面要求 合理选择地基基础方案 因地制宜 精心设计 以保证建筑物的安全和正常使用 二 选择地基基础类型主要考虑因素 1 建筑物的性质2 地基的地质情况 三 地基基础方案 1 天然地基上的浅基础2 人工地基上的浅基础3 天然地基上的深基础 桩基础 人工地基 加固上部土层 提高土层的承载力 再把基础做在这种经过人工加固后的土层上 这种地基叫做人工地基 桩基础 在地基中打桩 把建筑物支撑在桩台上 建筑物的荷载由桩传到地基深处较为坚实的土层 这种基础叫做桩基础 深基础 把基础做在地基深处承载力较高的土层上 埋置深度大于5m或大于基础宽度 在计算基础时应该考虑基础侧壁摩擦力的影响 这类基础叫做深基础 浅基础 做在天然地基上 埋置深度小于5米的一般基础 柱基或墙基 以及埋置深度虽超过5米 但小于基础宽度的大尺寸基础 如箱形基础 在计算中基础的侧面摩擦力不必考虑 统称为天然地基上的浅基础 四 常规设计常用浅基础体型不大 结构简单 在计算单个基础时 一般既不遵循上部结构与基础的变形协调条件 也不考虑地基与基础的相互作用 这种简化法也经常用于其它复杂基础的初步设计 称为常规设计 第七章浅基础设计 7 1地基基础设计的基本原则 7 2浅基础的类型 7 3基础埋置深度的选择 7 4地基承载力 7 5基础底面尺寸的确定 7 6地基变形验算 7 7扩展基础设计 7 8减轻不均匀沉降的措施 7 1地基基础设计的基本原则 人工地基 加固上部土层 提高土层的承载力 再把基础做在这种经过人工加固后的土层上 这种地基叫做人工地基 桩基础 在地基中打桩 把建筑物支撑在桩台上 建筑物的荷载由桩传到地基深处较为坚实的土层 这种基础叫做桩基础 深基础 把基础做在地基深处承载力较高的土层上 埋置深度大于5m或大于基础宽度 在计算基础时应该考虑基础侧壁摩擦力的影响 这类基础叫做深基础 浅基础 做在天然地基上 埋置深度小于5米的一般基础 柱基或墙基 以及埋置深度虽超过5米 但小于基础宽度的大尺寸基础 如箱形基础 在计算中基础的侧面摩擦力不必考虑 统称为天然地基上的浅基础 常规设计常用浅基础体型不大 结构简单 在计算单个基础时 一般既不遵循上部结构与基础的变形协调条件 也不考虑地基与基础的相互作用 这种简化法也经常用于其它复杂基础的初步设计 称为常规设计 1 选择基础的材料和类型2 选择基础的埋置深度3 确定地基承载力4 根据地基承载力 确定基础的构造尺寸 必要时进行下卧层强度验算 5 进行必要的地基验算 包括变形与稳定性验算 6 进行基础的高度设计7 绘基础施工图 天然浅基础设计内容及步骤 满足如下要求 1 承载力2 变形3 稳定4 基础本身 强度 刚度 耐久性 抗裂 设计基本原则 两种极限状态设计 承载能力极限状态 以结构内力 地基荷载 超过其承载能力为依据 各种失稳 结构破坏 正常使用极限状态 以结构 地基 的变形 裂缝 振动参数 老化蠕变 的限值为依据 有时间接通过应力控制 例如最大塑性深度的限制 容许承载力 五 地基基础设计的基本原则 1 防止地基土发生剪切破坏和丧失稳定性 应具有足够的安全度 2 控制地基的变形量 使之不超过建筑物的地基特征变形允许值 3 基础本身应具有足够的强度 刚度和耐久性 建筑地基规范 将地基基础设计分为三个设计等级 某谷仓的地基整体破坏 地基液化引起的建筑物破坏 墨西哥市艺术宫于1904年落成 至今已有100余年的历史 当地表层为人工填土与砂夹卵石硬壳层 厚度5m 其下为超高压缩性淤泥 天然孔隙比高达7 12 天然含水量高达150 600 为世界罕见的软弱土 层厚达25m 因此 这座艺术宫严重下沉 沉降量竟高达4m 临近的公路下沉2m 公路路面至艺术宫门前高差达2m 参观者需步下9级台阶 才能从公路进入艺术宫 下沉量为一般房屋一层楼有余 造成室内外连接困难和交通不便 内外网管道修理工程量增加 比萨斜塔 不均匀沉降 始建于1173年 60米高 1271年建成平均沉降2米 最大沉降4米 倾斜5 5 顶部偏心2 1米 相邻建筑物引起的不均匀沉降 膨胀土地基上的建筑物 7 2浅基础的类型 1 砖石砌体砖 标号不应低于MU10 大放角基础 两皮一收或两皮一收与一皮一收相间 毛石 未经加工整平的石料 注意其构造要求及台阶高宽比要求 一 按基础材料分类 2 混凝土和毛石混凝土 3 钢筋混凝土 4 灰土石灰和土的体积比一般为3 7或2 8灰土干重度 14 5 15 5KN m3 容许承载力可达250 300KPa 应 捏紧成团 落地开花5 三合土其体积比一般为1 3 6或1 2 4 石灰 砂子 骨料 二 按构造分类 1 独立基础 烟囱 水塔 高炉等构筑物 有时也可采用壳体基础外 更多的是采用钢筋混凝上圆板或圆环基础及混凝土大块式基础 2 条形基础 长度远大于宽度的基础 3 柱下十字形基础 4 筏板基础 满堂红 5 箱形基础 目前在高层建筑中多采用 6 壳体基础 一般适用于水塔 烟囱 料仓和中小型高炉等高耸的构筑物的基础 7 2浅基础的类型 1 刚性基础 三 按材料性能分类 1 材料 砖 块石 毛石 砼 三合土等 2 特性 抗压强度大 抗拉 抗剪强度小 3 高度由构造满足要求 允许刚性角 允许宽高比 4 目的 使得基础内部产生压力而不产生拉力 允许刚性角 允许宽高比 2 柔性基础 三 按材料性能 1 材料 钢筋混凝土 2 特性 抗压 抗拉 抗剪强度都大 3 高度由抗冲切验算满足 4 目的 使得基础不产生冲切破坏 7 3基础埋置深度的选择 一 概念 1 基础埋置深度基础底面至地面 一般指室外设计地面 的距离 2 基础埋深选择的意义 影响 建筑物的安全和正常使用 基础施工技术措施 施工工期 工程造价 安全方面 对高层稳定 滑移的影响 地基强度 变形的影响 基础由于冻胀或水影响下的耐久性 3 基础埋深选择的原则 在保证建筑物安全 稳定 耐久使用的前提下 应尽量浅埋 以便节省投资 方便施工 除基岩外 一般不宜小于0 5米 基础顶面应低于设计外地面100mm以上 以避免基础外露 1 建筑物的用途类型及荷载大小性质 1 建筑物的用途 有无地下室 设备基础和地下设施等 2 上部结构对不均匀沉降敏感 3 基础承受较大垂直与水平荷载 4 在地震区或有振动荷载的基础 5 同一建筑物基础埋深不同 6 刚性基础构造要求 二 影响基础埋深的因素 2 工程地质条件和水文地质条件 1 根据工程地质条件选择合适的土层作为地基持力层是确定基础埋深的主要因素 二 影响基础埋深的因素 密实土 A 松软土 B 松软土 C 密实土 密实土 D 软弱土 第七章浅基础设计 7 1地基基础设计的基本原则 7 2浅基础的类型 7 3基础埋置深度的选择 7 4地基承载力 7 5基础底面尺寸的确定 7 6地基变形验算 7 7扩展基础设计 7 8减轻不均匀沉降的措施 1 选择基础的材料和类型2 选择基础的埋置深度3 确定地基承载力4 根据地基承载力 确定基础的构造尺寸 必要时进行下卧层强度验算 5 进行必要的地基验算 包括变形与稳定性验算 6 进行基础的高度设计7 绘基础施工图 天然浅基础设计内容及步骤 3 基础埋深选择的原则 在保证建筑物安全 稳定 耐久使用的前提下 应尽量浅埋 以便节省投资 方便施工 除基岩外 一般不宜小于0 5米 基础顶面应低于设计外地面100mm以上 以避免基础外露 1 建筑物的用途类型及荷载大小性质 1 建筑物的用途 有无地下室 设备基础和地下设施等 2 上部结构对不均匀沉降敏感 3 基础承受较大垂直与水平荷载 4 在地震区或有振动荷载的基础 5 同一建筑物基础埋深不同 6 刚性基础构造要求 二 影响基础埋深的因素 2 工程地质条件和水文地质条件 1 根据工程地质条件选择合适的土层作为地基持力层是确定基础埋深的主要因素 二 影响基础埋深的因素 密实土 A 松软土 B 松软土 C 密实土 密实土 D 软弱土 2 工程地质条件和水文地质条件 2 合理选择地基持力层应考虑动态 渗流力 浮托力 的作用 二 影响基础埋深的因素 粘土层底面土压力应大于粘土层底部单位面积上受到承压水的浮托力 以免开挖基槽 坑底土被承压水冲破引起突涌或流砂现象 2 工程地质条件和水文地质条件 3 一般基底宜设置在地下水位以上 4 必须置于地下水位以下时 则应考虑地下水对基础是否有侵蚀性 以及施工时基坑排水及坑壁围护等问题 二 影响基础埋深的因素 3 相邻建筑物的基础埋深 1 当存在相邻建筑物时 新建建筑物的基础埋深不宜大于原有建筑物的基础埋深 2 当埋深大于原有建筑物的基础埋深时 两基础之间应保持一定净距 其数值应根据原有建筑物荷载大小 基础型式和土质情况而定 3 如上述要求不能满足时 应采取分段施工 设临时加固支撑 打板桩 地下连续墙等施工措施 或加固原有建筑物的地基 二 影响基础埋深的因素 3 相邻建筑物的基础埋深 二 影响基础埋深的因素 4 地基土冻胀和融陷的影响 二 影响基础埋深的因素 1 选择基础的材料和类型2 选择基础的埋置深度3 确定地基承载力4 根据地基承载力 确定基础的构造尺寸 必要时进行下卧层强度验算 5 进行必要的地基验算 包括变形与稳定性验算 6 进行基础的高度设计7 绘基础施工图 天然浅基础设计内容及步骤 7 4地基承载力 一 概念 1 地基承载力 地基在保证其稳定的前提下 满足建筑物各类变形要求时的承载能力 2 地基承载力的确定方法 a 按土的抗剪强度指标确定 b 按地基载荷试验确定 c 按地基规范承载力表确定 d 根据相邻条件相似的建筑物经验确定 7 4地基承载力 二 按土的抗剪强度指标确定 1 建筑地基规范 推荐的理论公式 2 魏锡克公式 或汉森公式 当e 0 033b 根据土的抗剪强度指标确定地基承载力 fa 土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值Mb Md Mc 承载力系数 可根据 k查表7 9得到 地基土的重度 地下水位以下取浮重度d 基础埋置深度 m 从室外地面标高计算m 基础底面以上土的加权重度 地下水位以下取浮重度b 基础底面宽度 大于6m时 按6m取值 对于砂土小于3m时按3m取值ck 基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值 1 建筑地基规范 推荐的理论公式 二 按土的抗剪强度指标确定 2 魏锡克公式 或汉森公式 总安全系数设计原则 三 按地基载荷试验确定 1 载荷试验法 是在保持地基土天然应力和结构状态情况下 模拟建筑物荷载条件 通过一定面积的承压板向地基施加垂向荷载 研究地基土变形和强度规律的一种原位试验 试验中土的受力条件近似无侧限压缩 三 按地基载荷试验确定 1 载荷试验法 由拐点得地基极限承载力pu 除以安全系数K得容许承载力 p 平板载荷试验要点 0 5m 0 5m 0 71m 0 71m 1 0m 1 0mB 3b 3d 以消除侧向土自重引起的超载影响同一土层参加统计的试验点不应少于3点 各试验实测值的极差不得超过其平均值的30 取此平均值作为该土层的地基承载力特征值fak 逐级加荷 逐级观测 记录土的变形量 直至地基土达到破环状态 承压板周围土出现明显裂缝或隆起 变形急剧增加 p s曲线出现陡降段等 8 10级每级稳定的标准承载力的标准 特征 值 按载荷试验成果确定地基承载力特征值 p s曲线确定地基承载力特征值 1 当p s曲线上有比例界限时 取该比例界限所对应的荷载值 2 当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的2倍时 取极限荷载值的一半 3 当不能按上述二点确定时 如压板面积为0 25 0 50m2 可取s b 0 01 0 015所对应的荷载 但其值不应大于最大加载量的一半 2 静力触探试验法 CPT conepenetrationtest Qf Qc 用静压力匀速将装有标准规格探头的触探器压入土中 通过压力传感器及电阻应变仪测出土层对探头的贯入阻力 探头贯入阻力的大小直接反映了土的强度的大小 把贯入阻力与荷载试验所得到的地基容许承载力建立相关关系 从而即可按照实测的贯入阻力确定地基的容许承载力值 还可以把土的贯入阻力与土的变形模量及压缩模量建立相关关系 从而可以确定变形模量和压缩模量 方法介绍 探头阻力Q可分为两个部分 1 锥头阻力Qc 2 侧壁摩阻力Qf 比贯入阻力 探头单位截面积的阻力 3 标准贯入试验法 SPT standardpenetrationtest 试验时 先行钻孔 再把上端接有钻杆的标准贯入器放至孔底 然后用质量为63 5kg的锤 以76cm的高度自由下落将贯入器先击入土中15cm 然后测继续打30cm的所需要锤击数 该击数称为标准贯入击数 建立标准贯入击数与地基承载力之间的对应关系 可以得到相应标准贯入击数下的地基承载力 四 按 地基规范 承载力表确定 规范 规定 当b 3m或d 0 5m 地基承载力特征值应该进行修正 fa 修正后的地基承载力特征值fak 地基承载力特征值 根据强度指标确定 b d 基础宽度和埋深的地基承载力修正系数 可查表7 10 说明 规范 规定地基承载力特征值还可以由载荷试验或其它原位测试 并结合工程经验等方法综合确定 五 例题分析 例 某一柱下钢筋混凝土单独基础如图所示 已知基础底面尺寸为3 0 5 1m 1 按第2层粉质粘土的抗剪强度指标确定地基承载力特征值 2 已知土层2的地基承载力特征值 试按地基规范承载力表确定地基承载力特征值 F1 M 粉质粘土 F2 粉质粘土 淤泥质土 1000 500 3 0 5 1m 7 5基础底面尺寸的确定 天然地基上浅基础的设计包括内容 1 选择基础的材料 类型和平面布置 2 选择基础的埋置深度 3 确定地基承载力 4 确定基础尺寸 5 进行地基变形与稳定性验算 6 进行基础结构设计 7 绘制基础施工图 提出施工说明 一 按地基持力层的承载力计算基底尺寸设计时 先选定埋深d并初步选择基底尺寸 求得持力层承载力设计值fa 再验算并调整尺寸直至满足设计要求 1 对于中心受压基础 若是条形基础 F G取单位长度基底面积计算 G GAd 取室内外平均埋深计算 1 对于中心受压基础 Pk 相应于荷载效应标准组合时 基础底面处的平均压力值 fa 修正后的地基承载力特征值 Fk 相应于荷载效应标准组合时 上部结构传至基础顶面的竖向力值 Gk 基础自重和基础上的土重 A 基础底面面积 注意 d为基础平均埋深 作用于基础底面形心上的力矩M F G e 基础底面的抵抗矩 矩形截面W bl2 6 2 对于偏心受压基础 当e0 基底压力呈梯形分布 当e l 6时 pmax 0 pmin 0 基底压力呈三角形分布 当e l 6时 pmax 0 pmin 0 基底出现拉应力 基底压力重分布 基底压力重分布 偏心荷载作用在基底压力分布图形的形心上 2 对于偏心受压基础 算法 1 按中心受压计算 求出A0 2 考虑偏心影响 令A 1 1 1 4 A0 l b 1 2 2 0 4 验证 3 计算Pkmax Pkmin 一般应使Pkmin 0 二 软弱下卧层的强度验算 当地基受力层范围内有软弱下卧层 承载力显著低于持力层的高压缩性土层 按持力层土的承载力计算得出基础底面所需的尺寸后 还必须对软弱下卧层进行验算 基底压力标准值 基底处自重压力值 应力扩散角 表7 19 三 例题分析 例1 某一柱下钢筋混凝土单独基础如图所示 已知基础底面尺寸为3 0 5 1m 作用于基础的荷载标准值如图所示 试验算地基承载力是否满足要求 三 例题分析 例2 某一柱下钢筋混凝土单独基础如图所示 基础埋深2m 基础建筑在如图所示地基上 已知作用于基础的荷载标准值如图所示 试确定该基础基底尺寸 第七章浅基础设计 7 1地基基础设计的基本原则 7 2浅基础的类型 7 3基础埋置深度的选择 7 4地基承载力 7 5基础底面尺寸的确定 7 6地基变形验算 7 7扩展基础设计 7 8减轻不均匀沉降的措施 四 课堂练习 题1 某一柱下钢筋混凝土单独基础如图所示 已知基础底面尺寸为3 0 3 5m 作用于基础的荷载标准值如图所示 试验算地基承载力是否满足要求 1 选择基础的材料和类型2 选择基础的埋置深度3 确定地基承载力4 根据地基承载力 确定基础的构造尺寸 必要时进行下卧层强度验算 5 进行必要的地基验算 包括变形与稳定性验算 6 进行基础的高度设计7 绘基础施工图 天然浅基础设计内容及步骤 一 建筑物沉降观测 反映地基的实际变形以及地基变形对建筑物的影响程度根据沉降观测资料验证地基设计方案的正确性 地基事故的处理方式以及检查施工的质量沉降计算值与实测值的比较 判断现行沉降计算方法的准确性 并发展新的更符合实际的沉降计算方法 7 6地基变形验算 以精密水准方法 测定建筑物垂直方向的变形 为基础工程的勘探 设计 施工和科研服务 一般分为甲 乙两类 甲类观测按二等水准测量方法实施 乙类观测按三等水准测量方法实施 一 建筑物沉降观测 观测工作主要内容 1 收集资料和编写计划2 水准基点设置3 观测点的设置4 水准测量5 观测资料的整理 7 6地基变形验算 二 地基的容许变形值 地基变形按其变形特征划分1 沉降量 一般指基础中点的沉降量2 沉降差 相邻两基础的沉降量之差3 倾斜 基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离之比4 局部倾斜 承重砌体沿纵墙6 10m内基础两点的沉降差与其距离之比 三 地基变形验算 地基变形验算一般规定 根据建筑物地基基础设计等级及长期荷载作用下地基变形对上部结构的影响程度 地基基础设计应符合下列规定 所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定 甲级 乙级建筑物 均应按地基变形设计 表7 2所列范围内的丙级建筑物可不作变形验算 但如有下列情况之一时 仍应作变形验算 地基承载力特征值小于130kPa 且体型复杂的建筑 在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大 可能引起地基产生过大的不均匀沉降时 软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时 1 选择基础的材料和类型2 选择基础的埋置深度3 确定地基承载力4 根据地基承载力 确定基础的构造尺寸 必要时进行下卧层强度验算 5 进行必要的地基验算 包括变形与稳定性验算 6 进行基础的高度设计7 绘基础施工图 天然浅基础设计内容及步骤 7 7扩展基础设计 扩展基础是指柱下钢筋混凝土单独基础和墙下钢筋混凝土条形基础由于不受刚性角限制 设计上可以做到宽基浅埋 充分利用浅层好土层作为持力层 与刚性基础相比较 钢筋混凝土基础具有较大的抗拉 抗弯能力 能承受较大的竖向荷载和弯矩 因此 钢筋混凝土扩展基础普遍应用于单层和多层结构中 1 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 500mm 一 扩展基础的构造要求 2 混凝土强度等级不宜低于C20 基础下通常设置C10混凝土垫层 垫层厚度为70 100mm 每边伸出基础边缘100mm 3 扩展基础底板受力钢筋的最小直径不宜小于10mm 间距不宜大于200mm 也不宜小于100mm 墙下钢筋混凝土条形基础纵向分布钢筋的直径不小于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 当有垫层时钢筋保护层的厚度不小于40mm 无垫层时不小于70mm 4 钢筋混凝土条形基础底板在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 5 当柱下钢筋混凝土独立基础的边长和墙下钢筋混凝土条形基础的宽度大于或等于2 5m时 底板受力钢筋的长度可取边长或宽度的0 9倍 并宜交错布置 1 选择基础的材料并初步拟定立面的形式和高度 2 选择地基持力层并决定基础的埋置深度 3 计算基础底面积并决定其尺寸 循环试算 4 必要时计算地基基础的稳定性和沉降 5 验算基础的抗冲切 抗剪和抗弯曲承载力并配置钢筋 6 决定基础的细部尺寸并绘制结构图 二 扩展基础的结构设计 扩展基础 钢筋混凝土 设计 确定基础高度 抗剪 墙下条基 抗冲切 独立基础 配筋 抗弯 1 钢筋混凝土条形基础 2 墙下钢筋混凝土条形基础 墙下钢筋混凝土条形基础的构造要求 1 垫层的厚度不宜小于70mm 通常采用100mm 2 锥形基础的边缘高度不宜小于200mm 阶梯形基础的每一级高度宜为300 500mm 3 受力钢筋的最小直径不宜小于10mm 间距不宜大于200mm 也不宜小于100mm 分布钢筋的直径不宜小于8mm 间距不大于300mm 每延米分布钢筋的面积不小于受力钢筋面积的1 10 4 保护层厚度 有垫层时不小于40mm 无垫层时不小于70mm 墙下钢筋混凝土扩展基础的构造 墙下条形扩展基础一般沿基础长度取1m作为计算区段 相关的计算规定如下 a 基础底板的高度应满足抗剪要求 b 基础底板的配筋应按抗弯计算确定 c 确定基础底面积时不应重复计算纵横基础交接处的面积 墙下条形扩展基础的结构设计 a 计算基底净反力 不考虑基础自重和基础上的覆土压力 b 按抗剪要求确定截面高度 c 计算基础的抗弯钢筋 弯矩 最大弯矩发生在基础的根部 当墙体为混凝土时 a b1 当墙体为砖墙且墙体放脚伸出不超过1 4砖长时 a b1 0 06 m 最大弯矩确定之后 可由正截面抗弯计算确定基础的配筋 钢筋配置时除了满足构造要求外 还应注意下列两条 基础的主要受力方向一般为横向 所以受力钢筋也布置在横向 且应布置在底层 当地基较软时 为增加基础的纵向刚度 也可在纵向设置受力钢筋 或进一步设置纵梁 3 柱下钢筋混凝土单独基础 现浇基础 预制基础 基础底板的高度和变阶处高度按抗冲切计算确定 基础底板的配筋按抗弯计算确定 当采用钢筋混凝土柱时 尚应检算基础与柱连接处的强度 当基础混凝土强度小于柱时 柱下单独扩展基础的计算原则 a 计算基底净反力 不考虑基础自重和基础上覆土压力 基底的净反力按刚性基础的基底压力简化算法计算 计算公式与墙下条形基础相同 不过基础的宽度应为其实际宽度 检算地基承载力时使用荷载的标准组合 检算基础结构的截面强度时使用荷载的基本组合 双向偏心时可按两个方向分别计算和配筋 独立扩展基础如高度不足容易产生冲切破坏 破坏的特征是发生沿柱边或台阶边缘产生近似于45 方向的张拉裂缝 最后形成冲切破坏锥体 b 抗冲切验算 确定基础高度 b 抗冲切验算 确定基础高度 独立扩展基础抗冲切验算的基本原则是 基础可能冲切破坏面以外的地基净反力产生的冲切力应小于或等于基础相应破坏面 破坏角锥体表面 冲切面 上的混凝土抗冲切能力 计算的关键是确定冲切力和冲切破坏面的几何特征 b 抗冲切验算 确定基础高度 相应于荷载效应基本组合时作用在上地基土的净反力设计值 受冲切承载力截面高度影响系数 混凝土轴心抗拉设计强度 冲切破坏锥体的有效高度 有垫层时 ho h 45mm 无垫层时 ho h 75mm 扣除基础自重及其上土重后相应于荷载效应基本组合时的基底净反力 对偏心受压基础可取基础边缘处用最大地基土单位面积净反力 冲切验算时取用的部分基底面积 冲切破坏锥体最不利一侧计算长度 冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长 当计算柱与基础交接处的受冲切承载力时 取柱宽 当计算基础变阶处的受冲切承载力时 取上阶宽 冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长 当冲切破坏锥体的底面落在基础底面以内时计算柱与基础交接处的受冲切承载力时 取柱宽加两倍基础有效高度 计算基础变阶处的受冲切承载力时 取上阶宽加两倍该处的基础有效高度 基础底板在荷载效应基本组合时的净反力作用下 如同固定于台阶根部或柱边的倒置悬臂板 一般属于双向受弯构件弯矩控制截面在柱边缘处或变阶处计算出控制弯矩后可分别对基础的两个方向配置钢筋 配筋时应满足相应的构造要求 同时应将主要受力方向的钢筋布置在下层 在轴心荷载或单向偏心荷载的作用下 当基础台阶的宽高比小于或等于2 5和偏心距小于或等于1 6短边长度时 任意截面的弯矩按下式计算 c 内力计算及配筋 4 柱下钢筋混凝土条型基础 a 基础底面尺寸的确定长度由构造要求确定 宽度由地基承载力要求确定b 翼板的计算c 基础梁纵向内力分析 a 基础底面尺寸的确定 首先按构造要求确定基础长度l 然后将基础视为刚性矩形基础 按地基承载力特征值确定基础底面宽度b 在按构造要求确定基础长度l时 应尽量使其形心与基础所受外合力的重心相重合 b 翼板的计算 翼板可视为肋梁两侧的悬臂 计算肋梁根部的剪力和弯矩 然后按斜截面的抗剪强度确定翼板厚度并由肋梁根部的弯矩M计算翼板内的横向配筋 横向钢筋通常布置在下层 c 基础梁纵向内力分析 1 静定分析法 2 倒梁法 静定分析法是一种按线性分析基底净反力的简化计算方法 也就是刚性基础基底压力的简化算法 其适用前提是要求基础具有足够的相对抗弯刚度以及上部结构对于地基的差异变形不敏感 假定基底反力呈线性分布 求得基底净反力 基础上所有的作用力都已确定并按静力平衡条件计算出任意截面上的剪力V及弯距M 由此绘出沿基础长度方向的剪力图和弯距图 依此进行肋梁的抗剪计算及配筋 静定分析法没有考虑基础自身的变形以及与上部结构的相互作用 与其他方法比较 计算所得基础不利截面上的弯矩绝对值一般偏大 此法只宜用于上部为柔性或简支结构 且基础自身刚度较大的条形基础以及联合基础 1 静定分析法 适于上部为柔性结构 基础本身刚度较大 弯矩值偏大 把柱脚视为条形基础的支座 支座间不存在相对竖向位移 并假定基底净反力呈线性分布 且柱作用于基础的荷载已求出按倒置的普通连续梁计算梁沿纵向的内力 如采用力矩分配法 力法 位移法等 2 倒梁法 当上部荷载较大 地基土较软弱 只靠单向设置柱下条形基础已不能满足地基承载力和地基变形要求时 可采用沿纵 横柱列设置交叉条形基础 又称十字交叉梁基础或交梁基础 柱下十字交叉梁基础可视为双向的柱下条形基础 其每个方向的条形基础的构造与计算 与前述相同 只是由柱传来的竖向力由两个方向的条形基础共同承担 故需在两个方向上进行分配 而柱传递的弯矩Mx和My直接加于相应方向的基础梁上 不必再做分配 即不考虑基础梁承受扭矩 4 柱下十字交叉条形基础 第一个条件指在节点处分配给两个方向条形基础的荷载之和等于柱荷载第二个条件指分离后的条形基础在交叉节点处的挠度应相等 竖向荷载在正交的两个条形基础上的分配原则应满足两个条件 静力平衡条件和变形协调条件 1 概述 三 筏形基础与箱形基础设计 筏形基础是指柱下或墙下连续的平板式或梁板式钢筋混凝土基础 亦称筏板基础 片筏基础或满堂红基础 当建筑物开间尺寸不大 或柱网尺寸较小以及对基础的刚度要求不很高时 为便于施工 可将其做成一块等厚度的钢筋混凝土平板 即平板式筏形基础 板上若带有梁 则称为梁板式或肋梁式筏形基础 筏形基础的自身刚度较大 可有效地调整建筑物的不均匀沉降 对充分发挥地基的承载力较为有利 箱形基础是由底板 顶板 侧墙及一定数量的内隔墙构成的整体刚度较好的单层或多层钢筋混凝土基础 箱形基础的内部空间可结合建筑物的使用功能设计成地下室 地下车库或地下设备层等 箱形基础具有很大的刚度和整体性 能有效地调整基础的不均匀沉降 又由于它具有较大的埋深 土体对其具有良好的嵌固与补偿效应 因而具有较好的抗震性和补偿性 是目前高层建筑中经常采用的基础类型之一 筏形基础和箱形基础的选型应根据工程地质和水文地质条件 上部结构体系的形式 柱距 荷载大小以及施工条件等因素综合确定 平面尺寸应根据地基土的承载能力 上部结构的布置及荷载分布等因素按计算确定 筏基和箱基底面的形心最好与上部结构竖向永久荷载的重心相重合 若不能重合 在永久荷载与楼 屋 面活荷载长期效应组合下的偏心距e 对高层建筑最好能符合 2 筏形基础和箱形基础的构造 1 筏形基础的构造 平板式和梁板式筏基均可用作柱下和墙下基础 梁板式筏基的梁可以增大基础自身的刚度 当需使筏板顶面保持为平面时 基础梁可从板底向下伸出 墙下筏板也可在其厚度内设置暗梁 研究表明 矩形筏基的纵向相对挠曲要比横向大得多 若需扩大筏板面积 宜向宽度方向扩展 以使筏基的纵向相对挠曲不致过大 高层建筑的平板式筏基 筏板伸出墙柱外缘的宽度不宜大于2 0m 对梁板式筏基 筏板伸出基础梁外缘的宽度 在基础纵向不宜大于0 8m 横向不宜大于1 2m 多层建筑的墙下筏基 筏板悬挑墙外的长度 从轴线起算横向不宜大于1 5m 纵向不宜大于1 0m 1 筏形基础的构造 筏板可以根据需要设计成等厚度或变厚度 对于高层建筑 平板式筏基的板厚不宜小于400mm 梁板式的板厚应不小于300m 且板厚与板格的最小跨度之比不宜小于1 20 多层建筑筏基的板厚可适当减小 其中墙下筏基的板厚不得小于200mm 平板式和梁板式筏基均可用作柱下和墙下基础 梁板式筏基的梁可以增大基础自身的刚度 当需使筏板顶面保持为平面时 基础梁可从板底向下伸出 墙下筏板也可在其厚度内设置暗梁 若筏基内力用后面所述的倒楼盖法求得 其配筋除满足计算要求外 还应符合下述规定 平板式筏基柱下板带和跨中板带的底部钢筋及梁板式筏基筏板纵横方向的支座钢筋 指柱下 基础梁及剪力墙处板底的钢筋 均应有1 3 1 2贯通全跨 且其配筋率应不小于0 15 对肋梁不外伸的双向外伸悬挑板 其转角部分最好切角 并在板底布置辐射状 直径与边跨的受力钢筋相同 内锚长度大于外伸长度且大于混凝土受拉锚固长度的附加钢筋 其外端最大间距不大于200mm 平板式筏基两种板带顶部的钢筋和梁板式筏基跨中的钢筋都应按实际配筋全部连通 筏基的混凝土强度等级 对高层建筑应不低于C30 多层建筑的墙下筏基可采用C20 地下水位以下的地下室筏基防水混凝土的抗渗等级 应根据地下水的最高水头与混凝土厚度之比确定 且不应低于0 6MPa 1 筏形基础的构造 地下室底层柱或剪力墙与基础梁连接的构造要求 2 箱形基础的构造 箱基的高度应满足结构强度 刚度和使用要求 其值不宜小于长度的1 20 并不宜小于3m 箱基的埋置深度应满足抗倾覆和抗滑移的要求 在抗震设防地区 其埋深不宜小于建筑物高度的1 15 同时基础高度要适合做地下室的使用要求 净高不应小于2 2m 箱基的外墙应沿建筑物四周布置 内墙宜按上部结构柱网尺寸和剪力墙位置纵 横交叉布置 一般每平方米基础面积上墙体长度不小于400mm或墙体水平截面总面积不宜小于箱基外墙外包尺寸的水平投影面积的1 10 不包括底板悬挑部分面积 对基础平面长宽比大于4的箱基 其纵墙水平截面积不得小于外墙外包尺寸的水平投影面积的1 18 2 箱形基础的构造 计算墙体水平截面积时 不扣除洞口部分 箱基的墙体厚度应根据实际受力情况确定 外墙不应小于250mm 常用250 400mm 内墙不宜小于200mm 常用200 300mm 箱基的墙体一般采用双向 双层配筋 无论竖向 横向其配筋均不宜小于 10 200 除上部结构为剪力墙者外 箱基墙体的顶部均宜配置两根以上不小于 20的通长构造钢筋 箱基中应尽量少开洞口 必须开设洞口时 门洞应设在柱间居中位置 洞边至柱中心的距离不宜小于1 2m 洞口上过梁的高度不宜小于层高的1 5 洞口面积不宜大于柱距与箱基全高乘积的1