地基扩展基础设计计算[详细]

1、基,础,设,计,主讲：庄鹏,第一章,扩展基础,1.,基础承受的荷载,a.,上部结构荷载,b.,地基反力,2.,基础设计内容,a.,刚性基础：主要包括基础底面尺寸确定、基础,的外伸宽度与基础高度的比值确定等；,b.,扩展基础：主要包括基础底面尺寸确定、截面,高度确定和截面配筋计算等。,第一节,概述,一、刚性基础的设计原则,使基础主要承受压应力，并保证基础内产生的,拉应力和剪应力都不超过材料强度的设计值。,二、刚性基础的构造要求,1,砖基础,砖：不低于,MU7.5,；,砂浆：不低于,M2.5,，,2,毛石浆砌基础：,高度一般不小于,20cm,。,3,石灰三合土基础,配合比,(,体积比,),为,1:

2、2:4,或,1:3:6,；,在基槽内每层虚铺,22cm25cm,，夯实至,l5cm,。,第二节,刚性基础,4,灰土基础,常用的配合比,(,体积比,),有,3:7,和,2:8,；,在基槽内每层虚铺,2225cm,，夯实至,l5cm,。,最小干密度要求为,:,粉土,15.5kN/m,3,，粉质粘土,15.0,kN/m,3,，粘土,14.5,kN/m,3,。,5,混凝土和毛石混凝土基础,混凝土基础：一般用,C10,以上的素混凝土做成。,毛石混凝土基础：在混凝土基础中埋入,25%30%,(,体积比,),的毛石形成，用于砌筑的石块直径不宜,大于,30cm,。,三、刚性基础的设计计算步骤,l,初步选定基础

3、高度,H,a.,混凝土基础：高度不宜小于,20cm,，一般为,30cm,。,b.,石灰三合土基础和灰土基础,高度,H,应为,l5cm,的倍数。,c.,砖基础,高度应符合砖的模数；,布置基础剖面时，大放脚的每皮宽度,b,1,和高度,h,1,值,:,标准砖宽度,b,1,和高度,h,1,分别为,60mm,和,120mm,。,八五砖宽度,b,1,和高度,h,1,分别为,55mm,和,110mm,。,无筋扩展基础构造示意（,d,为柱中纵筋直径）,2,基础宽度,b,的确定,先根据地基承载力初步确定，再按下式验算,b,b,0,+2,H,tan,式中,b,0,基础顶面的砌体宽度；,H,基础高度；,tan,基础

4、台阶宽高比的允许值，,称为刚性角，,tan,=,b,2,/,H,可按有关表选用；,b,2,基础的外伸长度。,如验算符合要求，则可以。否则应调整基础高度重新,验算，或改用刚性角比较大的材料，直至满足要求,为止。如仍不能满足，需改用钢筋混凝土基础。,3,当刚性基础由不同材料叠合而成时，应对叠合部,分作抗压验算。,4,对混凝土基础，当基础底面平均压力超过,300kPa,时，尚应对台阶高度变化处的断面进行抗剪验算,，验算公式如下,:,V,0.7,hs,f,t,A,式中,V,剪力设计值；,h,s,截面高度影响系数，,h,800mm,时，取,800mm,，,h,2000mm,时，取,2000mm,；,A,

5、台阶高度变化处的剪切断面面积。,一、墙下钢筋混凝土条形基础的设计原则,基底宽度：根据地基承载力要求确定；,基础高度：由混凝土的抗剪切条件确定；,基础底板受力钢筋：由基础验算截面的抗弯能力确,定。,二、基础截面的设计计算步骤,1,地基净反力计算,地基净反力：仅由基础顶面的荷载设计值所产生的,地基反力，以,p,j,表示。,第三节,墙下钢筋混凝土条形基础,取沿墙长度方向,l,=1m,的基础分析,中心荷载作用下,偏心受压计算简图,中心受压计算简图,b,F,b,F,bl,F,p,j,=,=,=,1,偏心荷载（当偏心距,e,b,/6,）,2,max,min,6,b,M,b,F,p,j,=,式中,F,、,M

6、,上部结构传至,基础顶面的荷载设计值；,b,墙下钢筋混凝土条形,基础的宽度,。,2,基础高度的确定,基础验算截面,I,的剪力设计值,V,I,中心荷载,F,b,b,b,p,V,I,I,j,I,=,=,中心受压计算简图,式中,b,I,验算截面,I,距基础边,缘的距离。,混凝土墙体,b,I,=,(,b,a,)/2,砖墙、墙脚伸出不大于,1/4,砖,长时,b,I,=,(,b,a,)/2,+0.06m,偏心荷载,min,I,max,I,I,I,2,2,j,j,p,b,p,b,b,b,b,V,=,偏心受压计算简图,基础底板有效厚度,h,0,由混凝,土的抗剪切条件确定,V,I,0.7,hs,f,t,h,0,

7、式中,hs,由,h,0,确定。,基础高度,h,有垫层,h,=,h,0,+40mm,无垫层,h,=,h,0,+75mm,设计时，可初选基础高度,h,=,b,/8,。,3,基础底板的配筋,中心和偏心荷载作用下，基础,验算截面,I,的弯矩设计值,中心受压计算简图,每延米墙长受力钢筋面积,I,I,I,2,1,b,V,M,=,0,I,s,0.9,h,f,M,A,y,=,三、墙下条形基础的构造要求,基础边缘高度一般不宜小于,200mm,，坡度,i,1:3,。,基础高度小于,250mm,时，也可做成等厚度板。,底板受力钢筋直径不宜小于,8mm,，间距,100200mm,。,纵向分布钢筋，直径,68mm,，间

8、距,250300mm,。,（,a,）,无肋式,（,b,）有肋式,墙下钢筋混凝土条形基础,一、柱下独立基础的设计计算,（一）基础截面的抗冲切验算与基础高度的确定,1,中心荷载作用,第四节,柱下独立基础,冲切破坏,冲切角锥体,思路：先假设一个基础高度,h,，然后验算抗冲切能力。,冲切强度计算：在柱与基础交接处及基础变阶处,F,l,0.7,h p,f,t,b,m,h,0,b,m,= (,b,t,+,b,b,) /2,F,l,=,p,j,A,l,式中,F,l,底板承受的冲切力设计值；,h,p,受冲切承载力截面高度影响系数；,h,0,800mm,时，取,1.0,；,h,0,2000mm,时，取,0.9;

9、,其间按线性内插法取用；,h,0,冲切破坏锥体的有效高度；,b,m,冲切破坏锥体最不利一侧计算长度；,柱下独立基础的抗冲切验算,F,l,0.7,h,p,f,t,b,m,h,0,b,m,=,(,b,t,+,b,b,),/2,F,l,=,p,j,A,l,b,t,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时，取柱宽，即,b,t,=,b,0,；,当计算基础变阶处时，取上阶宽,;,b,b,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，计,算柱与基础交接处时，取柱宽加两倍基础有效高,度，即,b,b,=,b,0,+2,h,0,；当计算基

10、础变阶处时，取上阶,宽加两倍基础有效高度。,当冲切破坏锥体的底面在,b,方向落在基础底面,以外，即,b,0,+2,h,0,b,时，,b,b,=,b,；,A,l,冲切验算时取用的基底面积,。,A,l,计算方法如下（验算柱与基础交接处冲切强度时）,（,1,）当,b,b,0,+2,h,0,时，冲切破坏锥体的底面落在基础,底面范围之内,2,0,0,0,0,2,2,2,2,=,h,b,b,b,h,l,l,A,l,（,2,）当,b,b,0,+2,h,0,时，冲切破坏锥体的底面在,b,方向落,在基础底面范围之外,b,h,l,l,A,l,=,0,0,2,2,（,3,）当,b,b,0,+2,h,0,，,l,l,

11、0,+2,h,0,时,，冲切破坏锥体的底面,全部落在基础底面范围之外，则不会产生冲切破,坏，不必做冲切验算。,2,偏心荷载作用,计算方法同中心荷载作用，仅需将,p,j,以基底最大设,计净反力,p,jmax,代替即可（偏于安全）。,3,对阶梯形基础,（,1,）还应验算变阶处的有效高度,h,01,。,（,2,）验算方法与上述基本相同，仅需将,b,0,和,l,0,分别换,成变阶处相应的台阶宽度,b,1,和长度,l,1,即可。,（,3,）如果从柱边起的,45,斜截面线位于变阶处起的,45,斜截面线以外，则仅需进行变阶处验算，否则就,要进行柱与基础交接处以及变阶处的冲切验算。,（二）基础内力计算和配筋,

12、1,中心荷载作用内力计算,l,方向,j,p,b,b,a,M,=,2,6,1,2,1,I,b,方向,j,p,l,l,b,b,M,=,2,24,1,2,II,式中,M,I,、,M,II,任意截面,I,I,和,II,II,处的弯矩设计值；,a,1,任,意,截,面,I,I,至,基,底边缘的距离；,b,、,l,分别为截面,I,I,和,II,II,的上边长。,基础底板内力计算,l,l,0,b,b,0,2,偏心荷载作用内力计算,当台阶的宽高比不大于,2.5,及偏心距不大于,b,/6,时,l,方向,b,方向,I,max,2,1,I,2,12,1,j,j,p,p,b,b,a,M,=,min,max,2,II,2

13、,48,1,j,j,p,p,l,l,b,b,M,=,3,基础配筋计算,底板长边和短边方向的受力钢筋面积,A,sI,和,A,sII,分别为,0,y,I,sI,0.9,h,f,M,A,=,d,h,f,M,A,=,0,y,II,sII,0.9,式中,d,钢筋直径。,二、柱下独立基础的设计构造要求,1,矩形独立基础底面的长边与短边的比值,l,/,b,，一般,取,11.5,。,2,阶梯形基础每阶高度一般为,300500mm,。,3,锥形基础的边缘高度，一般不宜小于,200mm,，也,不宜大于,500mm,；锥形坡度,i,1:3,；锥形基础的顶,部每边宜沿柱边放出,50mm,，以便柱子支模。,4,基础混凝土的强度等级不宜低于,Cl5,。,5,基