2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,第七节 刚性基础设计,一、基础结构计算,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,、刚性角：基础台阶挑出部分的宽度与其对应的高度之比bc / H0 （或bi / hi ），即为tan（见图）。、刚性基础的结构设计可以通过限制材料等级和刚性角的要求进行，无需进行内力分析和截面强度计算。下表根据基础材料、地基反力等情况提出基础台阶宽高比的允许值bc / H0 。,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,注：p为基础底面处的平均压力，kPa；阶梯形毛石基础每阶伸出宽不宜大于200；当基础由不同材料叠合组成时，应对接触部分作抗压验算。,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping, 为了保证基础结构不破坏,必须满足下式的要求,根据这一要求，基础的设计宽度和高度应为：,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,注：对于阶梯形截面的刚性基础，除了验算整个基础宽高比bc / H0 外，还应对每个台阶的宽高比bi / hi进行验算。对于由两种或两种以上材料叠合而成的组合刚性基础，应分别满足不同材料的台阶宽高比（或刚性角）允许值，并应对两种材料接触部位进行局部受压验算。,各字母意义见上图。,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,墙下条形刚性基础，只能在墙厚方向（横向）扩展放坡（或放阶）；而柱下单独刚性基础，则在两个方向放坡（或放阶）。因而验算时，每个方向均应符合基础台阶宽高比允许值的要求。 、若基础结构验算不满足上式的要求时，可采用下列措施进行调整：1、增加基础高度H0（即加大基础埋深）；2、改用钢筋砼柔性基础；3、必要时可改为人工地基，进行地基处理，提高地基土的承载力，减小基础宽度，从而减小基础外伸宽度bc，使台阶的宽高比bc / H0满足其允许宽高比bc / H0的要求。,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,二、基础构造要求 1、基顶埋深dt除岩石地基外，一般民用建筑dt150，工业建筑dt 500。 2、基顶宽度btbt值原则上应符合基础材料的模数要求：砖bt 60，石bt 100，砼bt 50。 3、基础边缘高度与台阶高度hi 为满足基础台阶宽高比要求，基础的侧边轮郭线必须在刚性角斜线之外；,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,为使基底下出现锐角而破坏，要求基底上应至少做一台阶，其边缘高度不小于200，一般为300500； 阶梯形基础的每阶高度宜为300500，也应符合基础材料的模数。4、基础垫层 基础垫层的作用是：找平基底、便于施工放线。 基础垫层的厚度一般为50100，其宽度可与基底宽度相同，也可以比基底宽每边伸出50100。,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,基础垫层不能作为基础的一部分，其宽度和厚度都不能计入基础的宽度b和埋深d之内。 一般情况下，基础下均应做垫层，常用灰土、三合土和砼做垫层，如地质条件较好时，基础下也可以不做垫层。5、基础材料要求刚性基础所用的基础材料，详见上表中的“基础材料”和“质量要求”两栏。,例题6-4,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,第八节 钢筋砼墙下条形基础,墙下钢筋砼条形基础的截面设计包括的内容有:A、确定基础高度；B、基础底板配筋。地基净反力Pn是由基础顶面的荷载值所产生的地基反力。,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,一、轴心荷载作用,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,地基净反力为：,符号意义同前。,1、基础高度基础内不配置箍筋和弯筋，故基础高度由砼的抗剪切条件确定：,式中：V剪力设计值，,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,b1基础悬臂部分计算截面的挑出长度，如上图：当墙体材料为砼时， b1为基础边缘至墙面的距离；当为砖墙且墙脚伸出1/4时， b1为基础边缘至墙面距离加上006m。 h0基础有效高度，即基础高度h减去砼保护层厚度。 c砼轴心抗压强度设计值，kPa。设计时,初选基础高度h=b/8, b为基础的宽度。,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,2、基础底板配筋 悬臂根部的最大弯矩M（kNm）为：,符号意义同前。,每米墙长的受力钢筋截面面积：,式中：As钢筋面积，2； y钢筋抗拉强度设计值，N/ 2 ； h0基础有效高度， m。,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,二、偏心荷载作用,基底净偏心距：,基础边缘处的净反力为：,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,悬臂根部截面I（如上图）处的净反力为：,基础的高度和配筋仍按轴心荷载的公式进行计算，不过，计算剪力和弯矩时，式中的pn改为（pnmax+pn1）/2。,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,三、构造要求1、锥形截面基础的边缘高度一般不小于200，锥形坡度不大于1:3。基础高度小于250时，可做成等厚度板。2、基础下的垫层厚度一般为100。3、底板受力钢筋的最小直径不宜小于8，间距不宜大于200和小于100。当有垫层时，砼的保护层厚度不宜小于35，无垫层时不宜小于70。纵向分布筋直径68，间距250300。,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,4、砼强度等级不宜低于C15。 5、当地基软弱时，为了减小不均匀沉降的影响，基础截面可采用带肋的板，肋的纵向钢筋和箍筋按经验确定。,例题6-5,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,第九节 柱下钢筋砼单独基础设计,一、轴心荷载作用 （一）基础高度基础高度由砼抗冲切强度确定。在柱荷载作用下，如果基础高度（或阶梯高度）不足，则将沿柱周边（或阶梯高度变化处）产生冲切破坏，形成45斜裂面的角锥体。如下图：,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,由冲切破坏锥体以外的地基净反力的产生的冲切力应小于冲切面处砼的抗冲切能力。矩形基础一般沿柱短边一侧先产生冲切破坏。所以只需根据短边一侧的冲切破坏条件确定基础高度，即要求：,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,式中： Fl冲切力； pn地基净反力，kPa； A1冲切力的作用面积，详见下列讲解。 t砼抗拉强度设计值； bm冲切破坏锥体斜裂面上、下（顶、底）边长bt、bb的平均值，详见下列讲解； h0基础有效高度；,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,1、bm和A1确定,、当冲切破坏锥体的底边落在基础底面之内（如下图），即bbc+2h0时：,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,如柱截面长边、短边分别用c、bc表示，则沿柱边产生冲切时：,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,抗冲切验算公式可改写为：,注：用抗冲切验算公式算出h0后，应复核是否符合bbc+2h0的前提条件，如不符合，应改为按如下的bbc+2h0情况考虑。,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,、当b bc+2h0时，冲切力的作用面积A1为一矩形（见下图）：,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,抗冲切验算公式可改写为：,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,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，还应对上一阶底边变阶处进行下阶的冲切验算。验算方法与上面柱边冲切验算相同，只是在使用验算式时，c、bc分别换为上阶的长边和短边，h0换为下阶的有效高度便可。当基础底面全部落在45冲切破坏锥体底边以内时，无需进行计算。,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,（二）底板配筋在地基净反力作用下，基础沿柱周边向上弯曲。一般矩形基础的长宽比小于2，故为双向受弯。当弯曲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底面分裂成四块梯形面积。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。如右图：,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,地基净反力pn对柱边II截面产生的弯矩为：,式中： A1234梯形1234的面积：,l0梯形1234的形心O1至柱边的距离：,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,MI的公式可改写为：,平行于长边方向（垂直于II截面）的受力钢筋面积可按下式计算：,同理,由面积1265的净反力可得柱边截面的弯矩为:,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,同理：截面、截面的弯矩和钢筋面积求解同II截面和截面。注：长边方向的最终配筋取II截面和截面的配筋最大值。短边方向的最终配筋取截面和截面的配筋最大值。,钢筋面积为：,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,二、偏心荷载作用 （一）单偏心时 1、单偏心且偏心方向为基础长边方向(如下图),2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,、基础高度按轴心荷载作用时的公式计算，但应以Pnmax代替式中的Pn。 、底板配筋可按轴心受压的相应公式计算，但计算弯矩时，地基净反力按下法取定：,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,计算MI时,式中的pn改为(Pnmax + pnI)/2，其中pnI见上图。同理计算M时,式中的pn改为(Pnmax+pII)/2 M、M的计算与MI和M同理。2、短边方向为轴心荷载作用，所以按上面讲解的轴心荷载作用情况进行计算弯矩和配筋。 (二)双偏心荷载作用在长边和短边分别按单偏心荷载作用时的计算公式计算。,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,三、构造要求柱下钢筋砼单独基础，除应满足上述墙下钢筋砼条形基础的要求外，尚应满足其它一些要求（参照图）。,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,1、阶梯形基础每阶高度一般为300500，当基础高度大于600而等于或小于900时，阶梯形基础分为二级；当基础高度大于900时，则分三级。每级的伸出宽度不应大于25倍高度。当采用锥形基础时，其顶部每边应沿柱边放出50。由于 阶梯形基础的施工质量较易保证，宜优先考虑采用。 2、柱下钢筋砼基础的受力钢筋应双向配置。现浇柱的纵向钢筋可通过插筋锚入基础中。插筋的根数和直径应与柱内纵向钢筋相同。当基础高度不大于900时，全部插筋伸至基底钢筋网上面，端部弯直钩。（下续）,2002年10月25日星期五,Teaher Yang Ping,当基础高度大于900时，将柱截面四角的钢筋伸至基底钢筋网上面，端部弯直钩，其余钢筋按锚固长度确定。插入基础的钢筋，上下至少应有两道箍筋固定。插筋与柱的纵向向受力钢筋的搭接长度ld应按现行的钢筋混凝土设计规范规定执行。在搭接长度内的箍筋应加密；当柱内纵筋为受压时，箍筋间距不应大于10d（d为柱内纵向受力钢筋中的最小直径）；当为受拉时，箍筋间距不应大于5d。当基础边长大于或等于3m时，基础底面处的受力筋可缩短10%，并隔条错开放置。杯形基础的相关规定详见现行规范。,