扩展基础与联合基础设计PPT演示课件

第三章,1,浅基础设计的内容、步骤和方法,地基基础设计的基本规定,浅基础的类型与方案选择,地基计算,2,基本概念,地基,基础,基础分类,天然地基,人工地基,1、根据基础埋置深度分类,浅基础,深基础,2、根据基础所用材料的性能分类,无筋基础（刚性基础）,钢筋混凝土基础（柔性基础）,3,2.6扩展基础设计（熟知）,一、无筋扩展基础设计,必须保证发生在基础内的拉应力和剪应力不超过相应的材料强度设计值。这种保证通常是通过控制材料的强度和对基础构造的限制（台阶的宽度和高度比）来实现的，即基础每个台阶的宽度与高度之比都不得超过如表2-9所列的台阶高宽比的允许值。设计时一般先选择适当的基础埋置深度和基础底面尺寸。设基础宽度为b,则按上述限制，基础高度应满足下列要求：,基础的刚性角,基础,式中：b-基础底面宽度；b0-基础顶面的墙体宽度或柱脚宽度；H0-基础高度；b2-基础台阶宽度；tan-基础台阶宽高比。,4,（a）不安全（b）正确（c）不经济,刚性基础台阶的确定和受力破坏简图,?,5,采用无筋扩展基础的钢筋混凝土柱，其柱脚高度h1不得小于b1，并不应小于300mm且不小于20d(d为柱中的纵向受力钢筋的最大直径)。当柱纵向钢筋在柱脚内的竖向锚固长度不满足锚固要求时，可沿水平方向弯折，弯折后的水平锚固长度不应小于10d也不应大于20d。,6,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；基础高度小于等于250时，可做成等厚度板。,二、扩展基础的设计,扩展基础的构造，应符合下列要求：,2.垫层的厚度不宜小于70mm，每边伸出基础50-100mm。垫层混凝土强度等级应为C15。,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.混凝土强度等级不应低于C20。,7,6.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。,分布钢筋,横向受力钢筋,横向受力钢筋,扩展基础底板受力布筋图,钢筋混凝土柱和剪力墙纵向受力钢筋在基础内的锚固长度应根据钢筋在基础内的最小保护层厚度按现行有关规定确定：（复习）,8,墙下钢筋混凝土条形基础截面设计内容：基础高度和基础底板配筋。,（一）墙下钢筋混凝土条形基础设计,9,（一）墙下钢筋混凝土条形基础设计,轴心荷载的作用,基础内不配箍筋和弯起筋，故基础高度由混凝土的受剪承载力确定：,基础高度,基底平均净反力设计值(基本组合),基础有效高度,剪力设计值,10,b1为基础悬臂部分计算截面的挑出长度。当墙体为混凝土时，为基础边缘至墙角的距离;为砖墙且放角不大于1/4砖墙时，为基础边缘至墙角的距离加上0.06m。,受力钢筋,构造钢筋,11,基础底板配筋,悬臂根部的最大弯矩设计值：,基础每米长的受力钢筋截面面积：,偏心荷载的作用,在偏心荷载作用下，基础边缘处的最大净反力设计值为：,荷载的净偏心矩,12,13,基础的高度和配筋计算：,14,某砖墙厚240mm，相应于荷载效应标准组合及基本组合作用在基础顶面的轴心荷载分别为144kN/m和190kN/m，基础埋深为0.5m，地基承载力特征值fak=106kPa，试设计此基础。,【例题2-7】,【解】,因基础埋深为0.5m，埋深较浅，故采用钢筋混凝土条形基础。混凝土的强度等级采用C20，ft=1.10N/mm2，钢筋用HPB235级，fy=210N/mm2,因为d=0.5m，所以不需要深度修正:,先计算基础宽度：,基底净反力：,基础边缘至砖墙计算界面的距离：,15,基础的有效高度：,取基础高度h=300mm:,配钢筋,以上受力钢筋沿垂直于砖墙长度的方向配置，纵筋分布筋取,垫层用100mm的C15的混凝土。,16,17,18,（二）、柱下钢筋混凝土独立基础设计,50,19,轴心荷载作用,基础高度,基础高度由混凝土的受冲切承载力确定。在柱荷载作用下，如果基础高度（或阶梯高度）不足，将沿柱周边（或阶梯高度变化处）产生冲切破坏，形成45度斜裂面的角锥体.,20,冲切破坏锥体以外的地基净反力所产生的冲切力应小于冲切面处混凝土的抗冲切能力。矩形基础一般沿柱短边一侧先产生冲切破坏，所以只需要根据柱短边一侧的冲切破坏条件确定基础高度，即要求：,抗冲切能,冲切力,斜裂面,21,22,当冲切破坏锥体的底边落在基础底面积之内时，即,23,24,当冲切破坏锥体的底边落在基础底面积之外时，即,25,对于阶梯形基础，除了对柱边进行冲切验算外，还应对上一阶底边边界处进行下阶的冲切验算。,26,底板配筋,在基底净反力作用下，基础沿柱的周边向上弯曲。一般矩形基础的长宽比小于2，故为双向受弯。当弯应力超过了基础的抗弯强度时，就发生弯曲破坏。其破坏特征是裂缝沿柱角至基础角将基础底面分成四块梯形面积。故配筋计算时，将基础板看成四块固定在柱边的梯形悬臂板。,对于矩形基础，当台阶的宽高比小于或等于2.5和偏心距小于或等于1/6基础宽度时，底板弯矩设计值可按下述方法计算：,27,地基净反力对柱边截面产生的弯矩为：,垂直于截面的受力筋面积可按下式计算：,28,地基净反力对柱边截面产生的弯矩为：,垂直于截面的受力筋面积可按下式计算：,29,地基净反力对柱边截面产生的弯矩为：,地基净反力对柱边截面产生的弯矩为：,30,偏心荷载作用,如果只在矩形基础的长边产生偏心：,基础高度,当冲切破坏锥体的底边落在基础底面积之内时：,当冲切破坏锥体的底边落在基础底面积之外时：,31,底板配筋,地基净反力对柱边截面产生的弯矩为：,32,地基净反力对柱边截面产生的弯矩为：,33,地基净反力对柱边截面产生的弯矩为：,地基净反力对柱边截面产生的弯矩为：,34,【例题2-8】,【解】,设计如图所示的柱下独立基础。已知相应于荷载效应基本组合的柱荷载为F=700kN，M=87.8kN.m，柱截面尺寸为300mm400mm，基础底面尺寸为1.6m2.4m。,采用C20混凝土，HPB235级钢筋，查得ft=1.10N/mm2，fy=210N/mm2，垫层采用C15混凝土。,净偏心距：,基底最大净反力设计值：,1、计算平均基底净反力,35,2、基础高度,（1）、柱边截面取h=600mm，h0=555mm,即冲切破坏锥体的底边落在基础底面积之内。因为偏心：,满足要求,36,基础分二级，下阶h1=300mm，h01=255mm取,基础长边方向的设计弯距：截面的弯距：,（2）、变阶处的截面,冲切力：,满足要求,(3)、配筋计算,抗冲切力：,37,截面的弯矩：,比较,和,，按大的配筋。,与长边平行，在宽度范围内配,38,基础短边方向的设计弯距：,截面的弯矩,截面的弯矩,按构造要求配置,39,2.7联合基础设计（熟知）,典型的双柱联合基础可分为三种类型：矩形、梯形和连梁式联合基础,40,联合基础的设计通常作如下的规定或假定基础是刚性。一般认为，当基础高度不小于柱距的1/6时，基础可视为刚性；基底压力为线性分布；基础主要受力层范围内为土质均匀；不考虑上部结构刚度的影响。,41,矩形联合基础,设计步骤：,1、计算柱荷载的合力作用点位置（荷载重心）；2、确定基础长度，使基础底面形心尽可能与柱荷载重心重合；3、按地基土承载力确定基础底面宽度；4、按反力线性分布假定计算基底净反力设计值，并用静力分析法计算基础内力，画出弯距图和剪力图；5、根据受冲切和受剪承载力确定基础高度。一般可先假设基础高度在代入下式进行验算。,受冲切承载力验算，验算公式：,42,6、按弯矩图中的最大正负弯矩进行纵向配筋计算；7、按等效梁的概念进行横向配筋计算。,由于矩形联合基础为一等厚度平板，其在两柱间的受力方式如同一块单向板，而在靠近柱位的区段，基础的横向刚度很大，因此，波勒建议可在柱边以外各取0.75h0的宽度与柱宽合计作为等效梁的宽度。基础的横向受力钢筋按横向等效梁的柱边截面弯距计算并配置于该截面内。等效梁以外的区域按构造要求配筋。各横向等效梁底面的基础净反力以相应等效梁上的柱荷载计算。,受剪承载力验算，验算公式：,43,【例题2-9】,【解】,设计如图所示的二柱矩形联合基础。已知柱荷载为相应于荷载效应基本组合的设计值，基础材料采用C20混凝土，HRB335级钢筋，柱1、柱2截面尺寸为300mm300mm，要求基础左端与柱1侧面对齐。基础埋深为1.2m，修正后的地基承载力特征值fa=140kPa，柱距3m。查得ft=1.10N/mm2，fy=300N/mm2。,1、计算柱荷载的合力作用点位置（基础底面形心），并确定基础长度。,对柱1的中心取距:,（基础形心距离柱1中心的距离）,确定基础长度：,44,2、计算基础底面宽度（采用荷载效应标准组合），可近似取基本组合值除以1.35。,3、计算基础内力,由,计算的剪力和弯距结果绘出V和M图。,净反力设计值（采用荷载效应基本组合）,45,4、计算基础的高度,取柱2进行验算（荷载大）冲切力为柱轴心荷载设计值减去冲切破坏椎体范围内的基底净反力。,临界截面的周长：,满足要求,h0=455mm,（1）受冲切承载力验算,46,（2）、受剪承载力验算取柱2冲切破坏椎体底面边缘处截面为计算截面，该截面的剪力设计值为：,满足要求,5、配筋计算（1）、纵向配筋（采用HRB335级钢筋）柱间最大负弯距为：,所需钢筋的面积为：,柱间最大正弯距为：,所需钢筋的面积为：,47,（2）横向钢筋（HPB235级钢筋）查得ft=1.10N/mm2，fy=210N/mm2。柱1处等效梁宽为：（柱边以外各取0.75h0的宽度与柱宽合计作为等效梁的宽度）,基础的横向受力钢筋按横向等效梁的柱边截面弯距计算并配置与该截面内。等效梁以外的区域按构造要求配筋。各横向等效梁底面的基础净反力以相应等效梁上的柱荷载计算。,每米板宽内的配筋面积为:,48,柱2处等效梁宽为：,每米板宽内的配筋面