基础工程2.6[课件材料]

1、2.6 扩展基础设计扩展基础设计 2.6.1 2.6.1 无筋扩展基础设计无筋扩展基础设计 1. 结构设计原则结构设计原则 无筋扩展基础结构设计主要考虑如下两方面要求：无筋扩展基础结构设计主要考虑如下两方面要求： 可以可以通过控制材料强度等级和台阶宽高比通过控制材料强度等级和台阶宽高比（台阶的宽（台阶的宽 度与其高度之比，表度与其高度之比，表2-92-9）来确定基础的截面尺寸，）来确定基础的截面尺寸， 而而无需进行内力分析和截面强度计算无需进行内力分析和截面强度计算。 做成阶梯形时，每一台阶除应满足台阶宽高比的要求做成阶梯形时，每一台阶除应满足台阶宽高比的要求 外，还需符合有关的构造规定。外，

2、还需符合有关的构造规定。无筋扩展基础的台阶无筋扩展基础的台阶 宽高比的允许值见表宽高比的允许值见表2-92-9所列数值。当基底压力所列数值。当基底压力pk大大 于于300kPa300kPa时，应作抗剪验算。时，应作抗剪验算。 1讲课课件 2. 无筋扩展基础构造要求无筋扩展基础构造要求 基础断面基础断面 无筋扩展基础通常做成阶梯式断面，并满足宽高比。无筋扩展基础通常做成阶梯式断面，并满足宽高比。 b1b1 h1b1 h h b0 b b b b2 b0 且300mm 且20d (a) (b) 图2-19 无筋扩展基础构造示意图 d 柱中纵向钢筋直径 2讲课课件 垫层垫层 无筋扩展基础在施无筋扩展

3、基础在施 工前常在基坑底面敷工前常在基坑底面敷 设强度等级为设强度等级为C10的混的混 凝土垫层凝土垫层，其厚度一其厚度一 般为般为100mm。垫层的垫层的 作用在于保护坑底土作用在于保护坑底土 体不被人为扰动和雨体不被人为扰动和雨 水浸泡，同时改善基水浸泡，同时改善基 础的施工条件。础的施工条件。 垫层垫层 混凝土灰土 图无筋扩展基础 （a） 砖基础 （b）毛石基础 （c）混凝土 或毛石混凝土基础（d）灰土或三合土基础 3讲课课件 各类无筋扩展基础各类无筋扩展基础 a）砖基础砖基础 俗称俗称大放脚大放脚，其各部分的尺寸应符合砖的模数。砌筑，其各部分的尺寸应符合砖的模数。砌筑 方式有方式有两皮

4、一收两皮一收和和二一间隔收二一间隔收（又称两皮一收与一皮一收（又称两皮一收与一皮一收 相间）两种（图相间）两种（图2-20）。）。 图2-20 砖基础剖面图 （a）二皮一收砌法 （b）二一间隔收砌法 b d d b 60 60 60 60 60 60 120 120100 120 5050 60 60 60 60 60 60 120 60 120 100 50 50 4讲课课件 两皮一收两皮一收是每砌两皮砖，即是每砌两皮砖，即120mm，收进收进1/4砖长，砖长， 即即60mm；二一间隔收二一间隔收是从低层开始，先砌两皮砖，收是从低层开始，先砌两皮砖，收 进进1/4砖长，再砌一皮砖，收进砖长，

5、再砌一皮砖，收进1/4砖长，如此反复。砖长，如此反复。 b）毛石、混凝土、毛石混凝土基础毛石、混凝土、毛石混凝土基础 毛石基础的毛石基础的每阶伸出宽度每阶伸出宽度不宜大于不宜大于200mm，每阶每阶 高度通常取高度通常取400600mm，并由两层毛石并由两层毛石错缝砌成错缝砌成。混。混 凝土基础凝土基础每阶高度每阶高度不应小于不应小于200mm，毛石混凝土基础毛石混凝土基础 每阶高度每阶高度不应小于不应小于300mm。 c）灰土灰土基础基础 灰土基础施工时每层虚铺灰土灰土基础施工时每层虚铺灰土220220250250mmmm，夯实至夯实至 150mm，称为称为“一步灰土一步灰土”。根据需要可设

6、计成二步。根据需要可设计成二步 灰灰 5讲课课件 土或三步灰土，即厚度为土或三步灰土，即厚度为300mm或或450mm，三合土基础三合土基础 厚度不应小于厚度不应小于300mm。 无筋扩展基础也可由两种材料叠合组成，例如，上层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。用砖砌体，下层用混凝土。 3. 基础高度基础高度 无筋扩展基础高度主要考虑如下两方面要求：无筋扩展基础高度主要考虑如下两方面要求： 设计时一般先选择适当的基础埋深和基础底面尺寸，设基设计时一般先选择适当的基础埋深和基础底面尺寸，设基 底宽度为底宽度为b，则基础高度应满足下列条件：则基础高度应满足下列条

7、件： h （2-44） 式中，式中，b0 为基础顶面处的墙体宽度或柱脚宽度；为基础顶面处的墙体宽度或柱脚宽度；为为基础基础 的刚性角。的刚性角。 tan2 0 bb 6讲课课件 无筋扩展无筋扩展基础的高基础的高 度度h不应大于基础埋不应大于基础埋 深深d，否则，应加大否则，应加大 基础埋深或选择刚基础埋深或选择刚 性角较大的基础类性角较大的基础类 型（如混凝土基型（如混凝土基 础），如仍不满足，础），如仍不满足， 可采用钢筋混凝土可采用钢筋混凝土 基础。基础。 7讲课课件 2.6.2 2.6.2 钢筋混凝土基础设计钢筋混凝土基础设计 1. 结构设计原则结构设计原则 钢筋混凝土基础结构设计主要考

8、虑如下两方面要求：钢筋混凝土基础结构设计主要考虑如下两方面要求： 钢筋混凝土基础的截面设计包括确定钢筋混凝土基础的截面设计包括确定基础高度和基础底基础高度和基础底 板配筋（底板面积已在板配筋（底板面积已在2.5节确定）节确定）。在这些计算中，可。在这些计算中，可 不考虑基础及其上面土的重力，因为由这些重力所产生不考虑基础及其上面土的重力，因为由这些重力所产生 的那部分地基反力将与重力相抵消。仅由基础顶面的荷的那部分地基反力将与重力相抵消。仅由基础顶面的荷 载所产生的地基反力，称为载所产生的地基反力，称为地基净反力地基净反力，并以，并以pj表示。表示。 在确定基础高度、配筋和验算材料强度时，上部

9、结构传在确定基础高度、配筋和验算材料强度时，上部结构传 来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载能力极承载能力极 限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。 8讲课课件 2. 各类钢筋混凝土基础设计各类钢筋混凝土基础设计 （1）墙下钢筋混凝土条形基础设计）墙下钢筋混凝土条形基础设计 墙下钢筋混凝土条形基础设计墙下钢筋混凝土条形基础设计 计算时，计算时，沿墙长度方向沿墙长度方向 取取1m作为计算单元。作为计算单元。 a）构造要求）构造要求 梯形截面基础的边缘高度，一般不小于梯形截面基础的边缘高度，一般不小

10、于200mm；基础高基础高 度小于等于度小于等于250mm时，可做成等厚度板。时，可做成等厚度板。 基础下的垫层厚度一般为基础下的垫层厚度一般为100mm，每边伸出基础每边伸出基础 50100mm，垫层混凝土强度等级应为垫层混凝土强度等级应为C10。 底板受力钢筋的最小直径不宜小于底板受力钢筋的最小直径不宜小于10mm，间距不宜大于间距不宜大于 200mm和小于和小于100 mm。当有垫层时，混凝土的保护层当有垫层时，混凝土的保护层 9讲课课件 净厚度不应小于净厚度不应小于40mm，无垫层时不应小于无垫层时不应小于70mm 。纵向纵向 分布筋直径不小于分布筋直径不小于8mm ，间距不大于间距不

11、大于300mm，每延米分每延米分 布布钢筋的面积应不小于受力钢筋面积的钢筋的面积应不小于受力钢筋面积的1/10。 混凝土强度等级不应低于混凝土强度等级不应低于C20。 当基础宽度大于或等于当基础宽度大于或等于2.5m时，底板受力钢筋的长度可取时，底板受力钢筋的长度可取 基础宽度的基础宽度的0.9倍，并交错布置。倍，并交错布置。 基础底板在基础底板在T形及十字形交接处，底板横向受力钢筋仅沿形及十字形交接处，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布置到主要受力方向底板宽度1/4处。在拐角

12、处底板横向处。在拐角处底板横向 受力钢筋应沿两个方向布置（图受力钢筋应沿两个方向布置（图2-21）。）。 10讲课课件 基础纵横配筋基础纵横配筋 11讲课课件 主要受力轴向 分布筋 受力筋 分布筋通长 分布筋断开 分布筋通长 受力筋 主要受力轴向 (a) (b) 图2-21 墙下条形基础底板配筋构造 （a）T形交接处；（b）L形拐角处 b 4 12讲课课件 当地基软弱土层时，为了减少不均匀沉降的影响基础，基当地基软弱土层时，为了减少不均匀沉降的影响基础，基 础截面可采用带肋的板，肋的纵向钢筋础截面可采用带肋的板，肋的纵向钢筋按经验按经验确定。确定。 (a)(b) 图2-3墙下钢筋混凝土条形基础

13、 (a)无肋的； （b）有肋的 底板 肋 垫层 13讲课课件 b）轴心荷载作用情况计算）轴心荷载作用情况计算 墙下钢筋混凝土条形基础一般仅受轴心荷载作用。墙下钢筋混凝土条形基础一般仅受轴心荷载作用。 基础高度基础高度 基础内不配箍筋和弯起筋，基础内不配箍筋和弯起筋， 故故基础高度由混凝土的受剪承基础高度由混凝土的受剪承 载力确定载力确定： V0.7 ft h0 （2-45） 式中，式中，V为剪力设计值：为剪力设计值： V= pjb1 （2-46） 于是基础高度：于是基础高度： h0 （2-47） t f V 7 .0 受力筋构造筋 图2-22 墙下条形基础 b1 b h0 14讲课课件 式中，

14、式中，pj相应于荷载效应基本组合时的地基净反力值，相应于荷载效应基本组合时的地基净反力值， 可按下式计算：可按下式计算： pj = F / b （2-48） b基础宽度；基础宽度； h0基础有效高度；基础有效高度； ft混凝土轴心抗拉强度设计值；混凝土轴心抗拉强度设计值； b1基础悬臂部分计算截面的挑出长度，如图基础悬臂部分计算截面的挑出长度，如图2-22：当墙体：当墙体 材料为混凝土时，材料为混凝土时，b1为基础边缘至墙脚的距离；当为为基础边缘至墙脚的距离；当为 砖墙且放脚不大于砖墙且放脚不大于1/4砖长时，砖长时，b1为基础边缘至墙脚距为基础边缘至墙脚距 离加上离加上0.06m。 15讲课

15、课件 基础底板配筋基础底板配筋 悬臂根部的最大弯矩设计值悬臂根部的最大弯矩设计值M为：为： （2-49） 基础每米长的受力钢筋截面面积：基础每米长的受力钢筋截面面积： （2-50） 式中，式中，As钢筋面积；钢筋面积； fy钢筋抗拉强度设计值；钢筋抗拉强度设计值； h0基础有效高度，基础有效高度，0.9h0为截面内力臂的近似值。为截面内力臂的近似值。 c）偏心荷载作用情况计算）偏心荷载作用情况计算 2 1j 2 1 bpM 0y s 9 . 0hf M A 16讲课课件 基础边缘最大和最反力基础边缘最大和最反力 在偏心荷载作用下，基础边缘处的最大和最小净反力在偏心荷载作用下，基础边缘处的最大和

16、最小净反力 设计值为：设计值为： （2-51） 或或 （2-52） 式中式中 ，M相应于荷载效应基本组合时作用于基础底面的相应于荷载效应基本组合时作用于基础底面的 力矩值；力矩值； e0荷载的荷载的净偏心矩，净偏心矩，e0= M/F。 基础高度和配筋基础高度和配筋 2 jmin jmax6 b M b F p p ) 6 1 ( 0 jmin jmax b e b F p p 17讲课课件 基础的高度和配筋仍按式（基础的高度和配筋仍按式（2-47）和（）和（2-50）计算，但式）计算，但式 中的剪力和弯矩设计值应改按下列公式计算：中的剪力和弯矩设计值应改按下列公式计算： （2-53） （2-5

17、4） 式中，式中，pjI为计算截面的净反力设计值，为计算截面的净反力设计值， （2）柱下钢筋混凝土独立基础设计）柱下钢筋混凝土独立基础设计 a) a) 构造要求构造要求 1jIjmax )( 2 1 bppV 2 1jIjmax )2( 6 1 bppM )( )( jminjmax 1 jminjI pp b bb pp 18讲课课件 除应满足上述墙下钢筋混除应满足上述墙下钢筋混 凝土条形基础的要求外，凝土条形基础的要求外， 尚应满足尚应满足 ： 阶梯形基础阶梯形基础每阶高度一般每阶高度一般 为为300500mm 当基础高度大于等于当基础高度大于等于 600mm而小于而小于900mm时，时，

18、 阶梯形基础分二级；当基阶梯形基础分二级；当基 础高度大于等于础高度大于等于900mm时，时， 则分三级）。当采用锥形则分三级）。当采用锥形 基础时，其边缘高度不宜基础时，其边缘高度不宜 小于小于200mm，顶部每边应，顶部每边应 沿柱边放出沿柱边放出50mm 。 垫层（C10） 混凝土 （C20以上） 图2-23 柱下钢筋混凝土 独立基础的构造 600h900100 ld 5050 300500 b 19讲课课件 双向配置受力筋双向配置受力筋 柱下钢筋混凝土基础双向配置受力筋柱下钢筋混凝土基础双向配置受力筋 20讲课课件 现浇柱的纵向钢筋可通过插筋锚入基础中，插筋的现浇柱的纵向钢筋可通过插筋

19、锚入基础中，插筋的数量、数量、 直径以及钢筋种类直径以及钢筋种类应与柱内纵向钢筋相同。应与柱内纵向钢筋相同。 柱筋链接：柱筋链接：插入基础的钢筋，插入基础的钢筋，上下至少应有两道箍上下至少应有两道箍 筋固定筋固定。插筋与柱的纵向受力钢筋的。插筋与柱的纵向受力钢筋的连接方法连接方法，应按现，应按现 行的行的混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范规定执行。插筋的规定执行。插筋的下端宜下端宜 做成直钩做成直钩放在基础底板钢筋网上。放在基础底板钢筋网上。 例外情况：例外情况：当符合下列条件之一时，可仅将四角的插当符合下列条件之一时，可仅将四角的插 筋伸至底板钢筋网上，其余插筋伸入基础的长度按锚固筋伸至底

20、板钢筋网上，其余插筋伸入基础的长度按锚固 长度确定：长度确定：柱为轴心受压或小偏心受压，基础高度大柱为轴心受压或小偏心受压，基础高度大 于等于于等于1200mm；柱为大偏心受压，基础高度大于等柱为大偏心受压，基础高度大于等 于于1400mm。 21讲课课件 立柱配筋立柱配筋( (一一) )22讲课课件 立柱配筋立柱配筋( (二二) )23讲课课件 柱下钢筋混凝土独立基础浇铸模及配筋（一）柱下钢筋混凝土独立基础浇铸模及配筋（一） 24讲课课件 柱下钢筋混凝土独立基础浇铸模及配筋（二）柱下钢筋混凝土独立基础浇铸模及配筋（二） 25讲课课件 柱下钢筋混凝土独立基础浇铸模及配筋（三）柱下钢筋混凝土独立

21、基础浇铸模及配筋（三） 26讲课课件 b）轴心荷载作用）轴心荷载作用 情况计算情况计算 基础高度确定基础高度确定 基础高度由混凝土受冲切承载基础高度由混凝土受冲切承载 力确定力确定 冲切破坏：冲切破坏：在柱荷载作用下，在柱荷载作用下， 如果基础高度（或阶梯高度）如果基础高度（或阶梯高度） 不足，则将沿柱周边（或阶梯不足，则将沿柱周边（或阶梯 高度变化处）产生冲切破坏，高度变化处）产生冲切破坏， 形成形成45斜裂面的角锥体（图斜裂面的角锥体（图 2-24）。因此，由）。因此，由冲切破坏锥冲切破坏锥 体以外的地基净反力体以外的地基净反力所产生的所产生的 冲切力冲切力应小于应小于冲切面冲切面处混凝土

22、处混凝土 的的抗冲切能力。抗冲切能力。 冲切破坏锥体 图2-24 基础冲切破坏 斜裂面 图2-25 冲切斜裂面边长 45 45 bt h0 b bb 27讲课课件 基础高度抗冲切计算基础高度抗冲切计算 矩形基础一般沿柱短边一侧先产生冲切破坏矩形基础一般沿柱短边一侧先产生冲切破坏，所以只，所以只 需根据短边一侧的冲切破坏条件确定基础高度，即要求：需根据短边一侧的冲切破坏条件确定基础高度，即要求： Fl 0.7hp ft bmh0 （2-55） 式中，右边部分为混凝土抗冲切能力，左边部分为冲切力：式中，右边部分为混凝土抗冲切能力，左边部分为冲切力： Fl = pj A1 （2-56） 式中，式中，

23、pj相应于荷载效应基本组合的地基净反力，相应于荷载效应基本组合的地基净反力，pj = F/bl ； A1冲切力的作用面积（图冲切力的作用面积（图2-26中的斜线面积），具体计算中的斜线面积），具体计算 方法见后述；方法见后述； 28讲课课件 45 h0 h A1 (a)基础截面 (b) bbc+2h0 (c) bbc+2h0 图2-26 基础冲切计算 45 h0 a pj b/2b/2 h0h0 h0h0ac bc l/2 h0h0ac b/2b/2 h0h0 bc A1 l/2 l/2l/2 45 h0 h A1 (a)基础截面 (b) bbc+2h0 (c) bbc+2h0 图2-26 基

24、础冲切计算 45 h0 a pj b/2b/2 h0h0 h0h0ac bc l/2 h0h0ac b/2b/2 h0h0 bc A1 l/2 l/2l/2 hp受冲切承载力截面高度影响系数，当基础高度受冲切承载力截面高度影响系数，当基础高度h不大不大 于于800mm800mm时，取时，取1.01.0，当，当h大于等于大于等于2000mm2000mm时，取时，取0.90.9， 其间按线性其间按线性内插法取用；内插法取用； ft混凝土轴心抗拉强度设计值；混凝土轴心抗拉强度设计值； bm冲切破坏锥体斜裂面上、下（顶、底）边长冲切破坏锥体斜裂面上、下（顶、底）边长bt、bb的平的平 均值（图均值（图

25、2-252-25）；）； h0基础有效高度。基础有效高度。 45 h0 h A1 (a)基础截面 (b) bbc+2h0 (c) bbc+2h0 图2-26 基础冲切计算 45 h0 a pj b/2b/2 h0h0 h0h0ac bc l/2 h0h0ac b/2b/2 h0h0 bc A1 l/2 l/2l/2 29讲课课件 设计时一般先按经验假定基础高度，得出设计时一般先按经验假定基础高度，得出h0，再代入式，再代入式 （2-55）进行验算，直至抗冲切力（该式右边）稍大于冲）进行验算，直至抗冲切力（该式右边）稍大于冲 切力（该式左边）为止。切力（该式左边）为止。 对于阶梯形基础，例如分成

26、二级的阶梯形，除了对柱边进对于阶梯形基础，例如分成二级的阶梯形，除了对柱边进 行冲切验算外，行冲切验算外，还应对上一阶底还应对上一阶底边边变阶处变阶处进行下阶的进行下阶的冲切冲切 验算验算。验算方法与上面柱边冲切验算相同，只是在使用书。验算方法与上面柱边冲切验算相同，只是在使用书 中式（中式（2-57）和（）和（2-58）时，）时，ac、bc分别换为上阶的长边分别换为上阶的长边l1 和短边和短边b1（参考图（参考图2-27），），h0换为下阶的有效高度换为下阶的有效高度h01（参（参 考书中图考书中图2-28）便可。）便可。 当当基础底面全部落在基础底面全部落在45冲切破坏锥体底边以内时，则成

27、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。为刚性基础，无需进行冲切验算。 30讲课课件 底板配筋底板配筋 底板破坏形式底板破坏形式 在地基净反力作用下，基础在地基净反力作用下，基础 沿柱的周边向上弯曲。一般矩沿柱的周边向上弯曲。一般矩 形基础的长宽比小于形基础的长宽比小于2，故为双，故为双 受弯。当弯曲应力超过了基础受弯。当弯曲应力超过了基础 的抗弯强度时，就发生弯曲破的抗弯强度时，就发生弯曲破 坏。其破坏特征是裂缝沿柱角坏。其破坏特征是裂缝沿柱角 至基础角将基础底面分裂成四至基础角将基础底面分裂成四 块梯形面积。故配筋计算时，块梯形面积。故配筋计算时， 将基础板看成四块固定

28、在柱边将基础板看成四块固定在柱边 的梯形悬臂板的梯形悬臂板（图（图2-27）。）。 图2-27 产生弯矩的地基 净反力作用面积 b1 5 4 3 6 2 1 l acl0 b bc l O2 O1 31讲课课件 抗弯计算抗弯计算 当基础台阶宽高比当基础台阶宽高比tana2.5时时 参见图参见图2-26（a） ，底，底 板弯矩设计值可按下述方法计算：板弯矩设计值可按下述方法计算： 地基净反力地基净反力pj对柱边对柱边-截面产生的弯矩为：截面产生的弯矩为： 式中，式中，A1234梯形梯形1234的面积（图的面积（图2-27）：）： l0梯形梯形1234的形心的形心O1至柱边的距离：至柱边的距离：

29、01234jI lApM )(6 )2)( c cc 0 bb bbal l cc1234 4 1 albbA 32讲课课件 于是，弯矩计算公式为于是，弯矩计算公式为 （2-59） 平行于平行于l方向（垂直于方向（垂直于-截面）的受力筋面积可按下式计截面）的受力筋面积可按下式计 算：算： (2-60)(2-60) 同理，由面积同理，由面积1265上的净反力可得柱边上的净反力可得柱边-截面的弯矩为：截面的弯矩为： （2-61） (2-62)(2-62) c 2 cjI 2 24 1 bbalpM 0y sI 9 . 0hf M A c 2 cj 2 24 1 albbpM 0y s 9 . 0hf M A 33讲课课件 阶梯形基础情况阶梯形基础情况 阶梯形基础在变阶处也是抗弯的危险截面，按式阶梯形基础在变阶处也是抗弯的危险截面，按式 （2-59）（2-62）可以分别计算上阶底边）可以分别计算上阶底边-和和-截截 面的弯矩面的弯矩M 、 、钢