扩展基础与联合基础设计精选文档

1、1,2,第三章,扩展基础与联合基础设计,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,3,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,概述,4,2.6,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

2、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,0,2,tan,H,b,a,a,b,b,H,tan,2,0,0,基础的,刚性角,基础,式中,b,基础底面宽度,b,0,基础顶面的墙体宽度或柱脚宽度,H,0,基础高度,b,2,基础台阶宽度,tan,基础台阶宽高比,5,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,6,采用无筋扩展基础的钢筋混凝土柱，其,柱脚,高度,h,1,不得,小于,b,1,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

3、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,7,1,锥形基础的边缘高度,不宜小于,200mm,阶梯形基础的每阶高度,2,3,宜为,300-500,mm,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

4、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,C20,8,6,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

5、,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,混凝土,结构设计规范,有,关,规,定,确,定,复习,9,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,10,一）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,0,7,0,h,f,V,t,1,b,p,V,j,t,f,V,h,7,0,0,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,b,F,A,

6、F,p,j,1,11,b,1,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,b,b,1,1,b,p,V,j,受力,钢筋,构造,钢筋,j,p,12,基础底板配筋,悬臂根部的最大弯矩设计值,2,2,1,b,p,M,j,基础每米长的受力钢筋截面面积,0,9,0,h,f,M,A,y,s,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,b,e,b,F,p,j,j,0,m,in,m,ax,6,1,荷载的净,偏心矩,b,j,p,1,b,13,F,M,e,0,mi,n,max,

7、1,mi,n,j,j,j,j,p,p,b,b,b,p,j,j,14,基础的高度和配筋计算,t,f,V,h,7,0,0,1,max,2,1,b,p,p,V,j,j,0,9,0,h,f,M,A,y,s,2,1,m,ax,2,6,1,b,p,p,M,j,j,1,b,m,ax,j,p,j,15,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,f,ak,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,C

8、20,f,t,1.10N/mm,2,钢筋用,HPB235,级,f,y,210N/mm,2,因为,d=0.5m,所以不需要深度修正,kPa,f,f,ak,a,106,先计算基础宽度,m,d,f,F,b,G,a,k,5,1,5,0,20,106,144,kP,b,F,p,j,7,126,5,1,190,m,b,63,0,24,0,5,1,2,1,1,基底净反力,基础边缘至砖墙计算界面的距离,16,mm,m,f,b,p,h,t,j,104,104,0,1100,7,0,63,0,7,126,7,0,1,0,104,255,45,300,0,mm,mm,h,m,kN,b,p,M,j,1,25,63,0

9、,7,126,2,1,2,1,2,2,1,2,6,0,521,255,210,9,0,10,1,25,9,0,mm,h,f,M,A,y,s,200,12,2,565,m,m,A,s,250,8,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,17,MPa,11,m,i,n,1,m,ax,1,1,2,2,j,j,p,b,p,b,b,b,b,V,18,11,m,i,n,1,m,ax,1,2,1,3,6,j,j,p,b,p,b,b,b,b,M,m,kN,2,67,19,二）、柱下钢筋混凝土独立基础设计

10、,b,mm,200,m,m,50,50,20,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,21,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,0,7,0,h,b,f,F,m,t,hp,l,抗冲切能,冲切力,h,0,m,b,t,b,b,b,0,45,0,h,2,b,t,m,b,b,b,斜裂面,d,c,j,i,0,h,

11、0,h,0,h,0,2,h,b,b,c,b,22,23,当冲切破坏锥体的底边落在基础底面积之内时，即,h,0,h,h,0,0,45,0,h,0,h,h,j,p,c,a,0,h,0,h,l,0,h,0,h,c,b,b,1,A,1,A,p,F,j,l,0,0,0,0,2,h,h,b,h,b,h,b,b,A,c,m,b,t,cijd,c,t,b,b,0,2,h,b,b,c,b,0,2,h,b,b,b,b,c,b,t,m,0,2,h,b,b,c,i,j,c,d,b,b,24,c,a,0,h,0,h,l,0,h,0,h,c,b,b,1,A,i,j,c,g,b,a,f,e,h,d,0,45,2,0,0,1

12、,2,2,2,2,h,b,b,b,h,a,l,A,A,A,A,A,c,c,d,h,e,b,g,c,a,g,h,f,a,b,cd,ef,1,A,p,F,j,l,bl,F,p,j,0,7,0,h,b,f,F,m,t,hp,l,0,0,2,0,0,7,0,2,2,2,2,h,h,b,f,h,b,b,b,h,a,l,p,c,t,hp,c,c,j,b,b,25,当冲切破坏锥体的底边落在基础底面积之外时，即,0,2,h,b,b,c,b,h,a,l,A,c,2,2,0,1,2,0,0,0,2,2,2,b,h,b,h,h,b,A,A,A,c,c,cgb,cijd,bgijhe,2,0,0,0,0,2,2,7,

13、0,2,2,b,h,b,h,h,b,f,b,h,a,l,p,c,c,t,hp,c,j,1,A,0,h,0,h,c,b,b,c,a,0,h,0,h,i,b,c,j,d,g,e,h,l,b,b,26,1,l,1,b,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,0,1,0,1,1,2,0,1,1,0,1,1,7,0,2,2,2,2,h,h,b,f,h,b,b,b,h,l,l,p,t,hp,j,2,01,1,01,01,1,01,1,2,2,7,0,2,2,b,h,b,h,h,b,f,b,h,l,l,p,t,hp,j,27,底板配筋,在基底净反力作用下，基

14、,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,1,2,3,4,5,1,l,1,b,1,O,l,b,c,b,c,a,0,l,6,28,地基净反力对柱边,截面产生的弯矩为,0,1234,l,A,p,M,j,I,4,1,1234,c,c,a,l,b,b,A,6,2,0,b,b,b,b,

15、a,l,l,c,c,c,2,2,24,1,c,c,j,a,l,b,b,p,M,垂直于,截面的受力筋面积可按下式计算,0,9,0,h,f,M,A,y,s,1,2,3,4,5,1,l,1,b,1,O,l,b,c,b,c,a,0,l,6,29,地基净反力对柱边,截面产生的弯矩为,0,1265,l,A,p,M,j,2,2,24,1,c,c,j,a,l,b,b,p,M,垂直于,截面的受力筋面积可按下式计算,0,9,0,h,f,M,A,y,s,d,9,0,0,h,f,M,A,y,s,1,2,3,4,5,1,l,1,b,1,O,l,b,c,b,c,a,0,l,6,30,地基净反力对柱边,截面产生的弯矩为,2

16、,1,1,2,24,1,l,l,b,b,p,M,j,1,0,9,0,h,f,M,A,y,s,地基净反力对柱边,截面产生的弯矩为,2,1,1,2,24,1,l,l,b,b,p,M,j,d,h,f,M,A,y,s,1,0,9,0,1,2,3,4,5,1,l,1,b,l,b,c,b,c,a,0,l,6,31,偏心荷载作用,6,l,e,如果只在矩形基础的长边产生偏心,l,e,lb,F,p,j,0,m,ax,6,1,基础高度,当冲切破坏锥体的底边落在基础底面积之内时,0,0,2,0,0,m,ax,7,0,2,2,2,2,h,h,b,f,h,b,b,b,h,a,l,p,c,t,h,p,c,c,j,当冲切破

17、坏锥体的底边落在基础底面积之外时,2,0,0,0,0,max,2,2,7,0,2,2,b,h,b,h,h,b,f,b,h,a,l,p,c,c,t,hp,c,j,j,p,m,ax,j,p,h,0,h,0,h,h,m,ax,j,p,min,j,p,j,p,3,j,p,1,j,p,32,底板配筋,2,m,ax,m,ax,2,48,1,c,j,j,c,j,j,a,l,b,p,p,b,b,p,p,M,0,9,0,h,f,M,A,y,s,地基净反力对柱边,截面产生的弯矩为,1,l,1,b,c,a,l,b,c,b,33,地基净反力对柱边,截面产生的弯矩为,2,1,max,1,max,2,48,1,l,l,b

18、,p,p,b,b,p,p,M,j,j,j,j,1,0,9,0,h,f,M,A,y,s,1,l,1,b,c,a,l,b,c,b,34,地基净反力对柱边,截面产生的弯矩为,2,2,24,1,c,c,j,a,l,b,b,p,M,d,9,0,0,h,f,M,A,y,s,地基净反力对柱边,截面产生的弯矩为,2,1,1,2,24,1,l,l,b,b,p,M,j,d,h,f,M,A,y,s,1,0,9,0,1,l,1,b,c,a,l,b,c,b,35,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,300mm,4

19、00mm,基,础,底,面,尺,寸,为,1.6m,2.4m,采用,C20,混凝土,HPB235,级钢筋，查得,f,t,1.10N/mm,2,f,y,210N/mm,2,垫层采用,C15,混凝土,kP,a,bl,F,p,j,3,182,4,2,6,1,700,m,F,M,e,125,0,700,8,87,0,kPa,l,e,lb,F,p,j,3,239,4,2,125,0,6,1,3,182,6,1,0,m,ax,净偏心距,基底最大净反力设计值,1,计算平均基底净反力,36,m,b,h,b,c,6,1,41,1,555,0,2,3,0,2,0,0,0,2,0,0,m,ax,7,0,2,2,2,2,

20、h,h,b,f,h,b,b,b,h,a,l,p,c,t,hp,c,c,j,kN,h,b,b,b,h,a,l,p,c,c,j,2,168,2,2,2,2,2,0,0,m,ax,kN,kN,h,h,b,f,c,t,hp,2,168,4,365,7,0,0,0,2,基础高度,1,柱边截面,取,h=600mm,h,0,555mm,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,37,8m,0,b,2,1,1,1,m,l,基础分二级，下阶,h,1,300mm,h,01,255mm,取,m,b,h,b,6,1,31,1,255,0,2,8,0,2,01,1,01,01,1,2,01,1,01,

21、1,m,ax,7,0,2,2,2,2,h,h,b,f,h,b,b,b,h,l,l,p,t,h,p,j,kN,h,b,b,b,h,l,l,p,j,1,127,2,2,2,2,2,01,1,01,1,m,ax,kN,kN,h,h,b,f,t,hp,1,127,1,207,7,0,0,1,0,1,1,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,38,m,kN,a,l,b,p,p,b,b,p,p,M,c,j,j,c,j,j,6,130,2,48,1,2,m,ax,m,ax,2,0,1245,9,0,mm,h,f,M,A,y,s,m,kN,l,l,b,

22、p,p,b,b,p,p,M,j,j,j,j,3,53,2,48,1,2,1,m,ax,1,m,ax,2,1,0,1106,9,0,mm,h,f,M,A,y,s,s,A,s,A,12,11,2,2,1245,1244,mm,mm,A,s,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,39,基础短边方向的设计弯距,m,kN,a,l,b,b,p,M,c,c,j,8,66,2,24,1,2,2,0,651,9,0,mm,d,h,f,M,A,y,s,m,kN,l,l,b,b,p,M,j,2,29,2,24,1,2,1,1,2,1,0,636,9,0,mm,d,h,f,M,A,y,s,10

23、,13,2,2,651,1021,mm,mm,A,s,截面的弯矩,截面的弯矩,按构造要求配置,40,2.7,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,x,l,41,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,42,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

24、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,0,7,0,h,u,f,F,m,t,hp,l,43,6,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,0.75h,0,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

25、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,0,7,0,bh,f,V,t,h,44,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,300mm,300mm,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,f,a,140kPa,柱距,3m,查得,f,t,1.10N/mm,2,f,y,300N/mm,2,1,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,0,M,m,F,

26、F,M,M,l,F,x,7,1,2,1,1,2,1,2,0,m,x,l,7,3,15,0,2,0,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,45,d,f,F,lb,A,G,a,k,m,d,f,l,F,F,b,G,a,k,k,0,1,2,1,20,140,7,3,35,1,340,240,2,1,2,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,kPa,lb,F,F,p,j,8,156,1,7,3,340,240,2,1,m,kN,bp,j,8,156,3,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

27、效应基本组合,46,mm,l,h,500,6,3000,6,1,kN,b,l,l,b,h,b,p,F,F,c,c,j,l,9,158,155,1,1,8,156,340,2,2,2,1,2,0,2,m,b,b,u,c,m,65,0,2,1,2,l,m,t,hp,F,kN,h,u,f,7,227,455,0,65,0,1100,0,1,7,0,7,0,0,4,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,h,0,455mm,1,受冲切承载力验算,m,b,mm,h,b,c,1000,1210,455,2,300,2,0,2,47,kN,V,9,158,455,0,15,0,8,156,8,253,V,kN,bh,f,t,h,1,350,455,0,1,1100,0,1,7,0,7,0,0,2,受剪承载力验算,取柱,2,冲切破坏椎体底面边缘处