课题八 天然地基上浅基础设计(四)(1)

课题八天然地基上浅基础设计（四）钢筋混凝土扩展基础的设计扩展基础系指柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础。特点：1）不受刚性角的限制，设计上可以做到宽基浅埋，充分利用表层好土层作为持力层。2）与刚性基础相比，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。广泛使用在单层和多层结构中。扩展基础的构造要求۞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。۞2垫层的厚度不宜小于70mm；垫层混凝土强度等级应为C10。۞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；۞4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。۞5有垫层时钢筋保护层的厚度不小于40mm；无垫层时不小于70mm。۞6混凝土强度等级不应低于C20。۞书P171，图7.14扩展基础的构造要求۞7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。扩展基础的构造要求۞8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。۞9在拐角处底板横向受力钢筋应沿两个方向布置。•现浇柱基础中插筋的数量、直径以及钢筋种类应与柱内纵向受力钢筋相同；•插筋的锚固长度应满足上款要求；•插筋与柱的纵向受力钢筋的连接方法应符合现行《混凝土结构设计规范》的规定；•插筋下端宜作成直钩放在放置在基础底板钢筋网上；•当符合以下条件之一时，可仅将四角的插筋插入至底板钢筋网上，其余插筋锚固在基础顶面下的长度按照是否有抗震设防要求分别为La或Lae;1)柱为轴心受压或小偏心受压,基础高度大于等于1200mm2)柱为大偏心受压,基础高度大于等于1400mm扩展基础设计破坏形式•剪切破坏：直接上下剪断很少见–斜拉：腹筋少，剪跨大（冲切破坏）–斜压：腹筋多，剪跨小。强度高（0.25fcbh0),不起控制作用–剪压：一般情况和梁类似，柱为支座，地反力为荷载（分布荷载）•净反力概念:自重就地平衡,不引起基础的Q、M•弯曲破坏墙下钢筋混凝土条形基础底板计算1.轴心荷载作用时(1)地基净反力计算jFpb(2)最大内力设计值(取墙边截面)12jVpba218jMpba(3)基础底板厚度00.7tVhf(4)基础底板配筋00.9syMAhf2.偏心荷载作用时(1)地基净反力偏心距0nMeF(2)地基净反力0maxmin61njjeFpbbminmaxmin2jjjjppbabpp(3)最大内力设计值abppVjj221max2max281abppMjj(4)基础底板厚度及基础配筋计算原理同前柱下钢筋混凝土单独基础底板厚度及配筋计算1．基础底板高度的确定基础在柱荷载作用下，如果沿柱周边的基础高度不够，就会发生冲切破坏，即沿柱边45方向斜面拉裂。为保证基础不发生冲切破坏，必须使冲切面外的地基净反力产生的冲切荷载应小于或等于冲切面上混凝土的抗冲切强度，即0.7lhptmljlFfAFpA基础冲切破坏0.7lthpmFfAƒt—混凝土抗拉强度设计值，kPa；βhp—受冲切承载力截面高度影响系数;Am—冲切破坏面在基础底面上的投影面积，m2Fι—基础受冲切承载力设计值，Fι=pjAl，kN；pj—地基净反力设计值，kPa；Al—冲切力作用面积，m2；(1)当b＞bc+2h0时如图(a)21002222ccablbAhbh200cAbhhl、b——分别为基础长边和短边；αc、bc——分别为l及b方向的柱边长。(2)当b＜bc+2h0时如图(b)(3)当b=bc+2h0时如图(c)1022calAhb2000222bhbhhbAcc1022calAhbA2=(bc+h0)h01002222ccaallAhh200cAahh(4)当l=b,ac=bc,bbc+2h0时如图(d)注意：若基础为阶梯形，除应对柱与基础交接处进行抗冲切验算外，还应对变阶处进行抗冲切验算。2基础底板配筋计算I—I截面：2224jIccpMlabb00.9IsIyMAhfⅡ—Ⅱ截面：2224jIIccpMbbla00.9IIsIIyMAhf对于阶梯形基础，还须计算变阶处：Ⅲ一Ⅲ截面：Ⅳ一Ⅳ截面：211224jIIIpMlabb010.9IIIsIIIyMAhf211224jIVpMbbla010.9IVsIVyMAhf偏心荷载作用下独立基础设计1基础高度确定偏心荷载作用下基础高度的计算方法与中心荷载作用时基本相同，仅需将中心荷载作用时的基础受冲切承载力设计值Fl=pjA1，改为Fl=pjmaxA1即可，此时：0max61njeFplbl0nMeF地基净反力偏心距2基础底板配筋计算I—I截面：Ⅱ—Ⅱ截面：Ⅲ一Ⅲ截面：Ⅳ一Ⅳ截面：2max111248IIIjjIIIMpplabb2maxmin111248IVjjMppbbla)2())((4812maxIccjIjbbalppMmax12jjjIpppmaxmin12jjjppp)2())((4812minmaxccjjIIalbbppMmaxmin12jjjppp)(21maxjIIIjjppp补充：地基变形验算一、地基变形特征–沉降量：总体沉降水平或一点的沉降–沉降差：（不同于沉降量，量大差可小，而量小差必小）–倾斜：多指高耸结构基础的整体倾斜–局部倾斜：用于墙体，计算点相距6-10m不同结构对不同类型的变形更敏感：框架对沉降差敏感；高耸结构怕倾斜；墙体怕局部倾斜二、变形允许值对单层排架结构控制沉降量亦为控制沉降差；对高耸结构，如地基、荷载均匀，可仅验算沉降量。三、变形验算s[s]s由规范的分层总和法计算，不合要求时应调整基础尺寸、型式。例城乡中心工程。7.7柱下条形基础与十字交叉基础一、柱下条形基础的构造要求除了要满足墙下条形基础与柱下独立基础的构造要求外，还须满足：（1）高度为柱距的1/4～1/8，翼板厚度≥200mm。当翼板厚度≥250mm时，宜用变厚度翼板，其坡度≤1:3；（2）条形基础的端部宜外伸，但不宜伸出过长，一般为第一跨距l/4；（3）现浇柱与条形基础梁的交接处，其平面尺寸不应小于规范规定；（4）条形基础梁顶面和底面的纵向受力钢筋除满足计算要求外，顶面钢筋全部贯通，底面通长钢筋不应少于底面受力钢筋总面积的l/3；（5）梁上部和下部的纵向受力筋的配筋率各≥0.2％，当梁高≥700mm时，应在梁侧加设腰筋，其直径≥10mm，箍筋直径≥φ8。二、柱下条形基础的简化计算1地基承载力验算ikkwkkaFGGpflbaikwkkikkfblMlbGGFp2.162maxikkwkaGFGGAfd2基础底板的计算max2min6iwijjFGMpblbl翼板的计算方法与墙下钢筋混凝土条形基础相同。3基础梁内力计算max2min6iijjFMpblbl7.8高层结构筏形基础设计要点筏形基础构造要求(1)墙下筏板基础宜为等厚度的钢筋混凝土平板；(2)底板受力钢筋直径≥8mm。(3)埋置深度较大时，宜做成架空地板，其净空要满足管道的安装和检修要求;(4)筏板厚度可根据楼层层楼按每层50mm初定，但应≥250mm；(5)筏板悬挑(外伸)长度，从轴线算起横向≤1500mm，纵向≤1000mm；(6)当筏形基础的厚度≥2000mm时，宜在板厚中间部位设置直径≥φ12、间距不≤300mm的双向钢筋网；(7)采用筏形基础的地下室，地下室钢筋混凝土外墙厚度≥250mm，内墙厚度≥200mm。减小不均匀沉降的措施减小不均匀沉降的措施建筑措施结构措施施工措施建筑物体型应力求简单；控制建筑物的长高比；合理布置纵横墙；设置沉降缝；合理安排相邻建筑物之间的距离；调整建筑物的某些标高；减轻建筑物自重；减少或调整基底的附加压力；加强基础整体刚度；增强建筑物的整体刚度和强度；合理安排施工顺序；减少扰动。减轻建筑物不均匀沉降危害的措施一、建筑措施1.建筑物体型应力求简单建筑物体型包括其平面与立面形状及尺度。平面形状复杂的建筑物，如“L”、“┳”、“━”、“F”、“工”字形等，在纵横单元交接处的基础密集，地基中附加应力相互重叠，导致该部分的沉降往往大于其他部位。建筑措施2.控制建筑物的长高比及合理布置纵横墙当建筑物的长度与高度之比越大，整体刚度越差，抵抗弯曲变形的能力弱，容易导致建筑物的开裂。合理布置纵横墙，使内外墙贯通，减少墙体转折和中断的情况，是增强建筑物刚度的重要措施。另外，门窗洞口或管道洞口如开设过大，就会削弱墙体刚度，可在洞口周圈设置钢筋混凝土边框予以加强。建筑措施3.设置沉降缝用沉降缝将建筑物由基础到屋顶分割成若干个独立单元，使分割成的每单元体型简单，长高比减小，从而提高建筑物的抗裂能力。建筑物的下列部位宜设置沉降缝：（1）建筑物平面的转折处；（2）建筑物高度或荷载差异处；（3）长高比过大的砌体承重结构或钢筋混凝土框架结构适当部位；（4）地基土的压缩性有显著差异处；（5）建筑结构或基础类型不同处；（6）分期建造房屋的交界处。建筑措施4.控制相邻建筑物基础间的净距由于地基中附加应力的扩散作用，使距离近的相邻建筑物间的沉降相互影响。一般既有建筑物受相邻新建筑物沉降的影响，对于同时建造的建筑物，则轻（低）建筑物受影响较重(高)的建筑物严重。建筑措施5.调整建筑物的标高建筑物的沉降过大时，将会引起管道破损、雨水倒漏、设备运行受阻等情况，影响建筑物的正常使用，根据具体情况，可采取如下措施：（1）室内地坪和地下设施的标高，应根据预估沉降量适当提高；建筑物各部分或设备之间有联系时，可将沉降较大者的标高予以提高。（2）建筑物与设备之间，应留有足够的净空。当建筑物有管道穿过时，应预留足够尺寸的孔洞，或采用柔性的管道接头等结构措施1.减轻建筑物自重通常建筑物自重在总荷载中所占比例很大，民用建筑约占60%～70%，工业建筑约占40%～50%，为减轻建筑物自重，达到减小不均匀沉降的目的，在软弱地基上可采用下列一些措施。（1）减少墙体重量。大力发展和应用轻质高强的墙体材料，严格控制使用自重大，又耗农田的粘土砖，已是形势所迫。（2）选用轻型结构。如采用预应力钢筋混凝土结构、轻钢结构、轻型空间结构等，屋面板可采用具有防水、隔热保温一体的轻质复合板。（3）减少基础和回填土的重量。如采用补偿性基础、可浅埋的配筋扩展基础，以及架空地板减少室内回填土厚度，都是有效措施。结构措施2.增强建筑物的整体刚度和强度（1）设置圈梁当墙体挠曲时，布置在墙体中的圈梁犹如钢筋混凝土梁内的受拉钢筋，它主要承受拉应力，可有效地防止砌体的开裂。（2）加强基础刚度对于建筑体形复杂、荷载差异较大的框架结构，可采用加强基础整体刚度的方法，如采用箱基、桩基、厚度较大的筏基等，以抵抗地基的不均匀沉降。结构措施3.减小或调整基底附加压力（1）设置地下室。采用补偿性基础设计方法，以挖除的土重抵消部分甚至全部的建筑物重量，达到减小沉降的目的。（2）调整基底尺寸。按地基承载力确定出基础底面尺寸之后，应用沉降理论和必要的计算，并结合设计经验，调整基底尺寸，以控制不同荷载的基础沉降量接近。4.选用非敏感性结构排架结构或三铰拱等结构，地基发生一定的不均匀沉降时，不会引起很大的附加应力，因此可减轻不均匀沉降的危害。对于单层工业厂