土力学课件天然地基上浅基础设计

8天然地基上浅基础设计学习目标：通过学习应掌握地基基础的设计原则、了解各类基础特点及埋深选定的原则；掌握基础底面积的确定方法，地基承载力确定方法；熟练掌握无筋扩展基础、墙下条形基础与柱下单独基础的设计方法。了解其它基础的简化设计要点。掌握减轻不均匀沉降的措施。 8.1概述本章内容8.2浅基础的类型及材料8.3基础埋置深度的确定8.4基础底面尺寸的确定8.5刚性基础设计8.6墙下钢筋砼条形基础设计8.7钢筋砼柱下独立基础设计8.8钢筋砼柱下条形基础与十字交叉基础8.9高层建筑筏形基础设计要点8.10减小不均匀沉降的措施 8.1概述地基基础浅基础深基础天然地基人工地基天然地基：未经加固处理，能直接支承建筑物的地基；人工地基：若地基土层较软弱，建筑物的荷重又较大，地基的承载力和变形都不能满足设计要求时，通过人工加固处理的地基。浅基础：大多数建筑物基础的埋深不会很大（一般不大于5米），可以用普通开挖基坑和敞坑排水的方法修建。如条形基础、片筏基础和箱形（埋深小于等于宽度）等。深基础：如桩基、沉井和地下连续墙等。 浅基础定义:埋入地层深度较浅，施工一般采用敞开挖基坑修筑的基础。浅基础在设计计算时可以忽略基础侧面土体对基础的影响，基础结构形式和施工方法也较简单。深基础埋入地层较深，结构形式和施工方法较浅基础复杂，在设计计算时需考虑基础侧面土体的影响。浅基础特点:由于埋深浅，结构形式简单，施工方法简便，造价也较低，因此是建筑物最常用的基础类型。 天然地基上浅基础设计的一般步骤为：选择基础的材料和类型；选择基础的埋置深度；确定地基承载力设计值；确定基础的底面尺寸；进行必要的地基验算(如变形，稳定性等)；进行基础的结构和构造设计；绘制基础施工图。 地基基础设计应符合下列规定：所有建筑物的地基均应满足承载力计算的有关规定；甲、乙级建筑物，均应验算地基变形；丙级建筑物可不作变形验算。对经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙等，以及建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物，尚应验算其稳定性；当地下水埋藏较浅，存在地下室上浮问题时，尚应进行抗浮验算；所有建筑的基础设计应满足相应的《钢筋混凝土设计规范》及《砌体结构设计规范》等要求，保证基础有足够的强度、刚度和耐久性。 8.2浅基础的类型及材料8.2.1无筋扩展基础 (1)砖基础砖基础具有一定的抗压强度，但抗拉和抗剪强度较低，砖基础所用材料的最低强度等级按《砌体结构设计规范》规定，不得低于规范要求。砖基础具有取材容易、价格便宜、施工简单等特点，因此应用广泛。砖基底面以下一般做10cm垫层，其剖面通常做成台阶式，俗称大放脚，常用形式有“二一间隔收”和“两皮一收”如图： 砖基础砌筑工艺标准（601-1996） (2)毛石基础毛石是指未经加工凿平的石材，毛石基础应选用未经风化的硬质岩石砌筑而成。毛石和砂浆的强度等级应符合规范要求。毛石基础剖面形状有阶梯形和梯形。每阶高度一般为300～400mm，块石应竖砌、错缝，缝内砂浆应饱满，如图： (3)三合土基础三合土基础是由石灰、砂和骨料(碎石、碎砖或矿渣等)按体积比1:2:4～1:3:6配成，加人适量水拌和均匀后铺人槽内，每层虚铺约220mm，夯至150mm，分层夯实而成。三合土基础在我国南方地区常用，一般用于地下水位较低的四层及四层以下民用建筑。其厚度不小于300mm，宽度不小于700mm，如图： (4)灰土基础灰土是用石灰和土料配制而成。石灰和土料的体积比一般为3：7或2：8，加适量水拌匀，然后铺人基槽内分层夯实，方法与三合土基本相同。问题：既然石灰不耐水，为什么由它配置的灰土或三合土却可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位？解答：石灰是氧化钙（生石灰）和氢氧化钙（消石灰）的统称。不论生石灰、消石灰，水化后和土壤中的二氧化硅或三氧化二铝以及三氧化二铁等物质结合，即可生成胶结体的硅酸钙、铝酸钙以及铁酸钙，将土壤胶结起来，使灰土有较高的强度和抗水性。灰土逐渐硬化，增加了土壤颗粒间的附着强度。 问题：既然石灰不耐水，为什么由它配置的灰土或三合土却可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位？解答：石灰是氧化钙（生石灰）和氢氧化钙（消石灰）的统称。不论生石灰、消石灰，水化后和土壤中的二氧化硅或三氧化二铝以及三氧化二铁等物质结合，即可生成胶结体的硅酸钙、铝酸钙以及铁酸钙，将土壤胶结起来，使灰土有较高的强度和抗水性。灰土逐渐硬化，增加了土壤颗粒间的附着强度。 (5)混凝土和毛石混凝土基础混凝土基础的抗压强度、耐久性、抗冻性都较好，当荷载较大或位于地下水位以下时，常采用混凝土基础，混凝土强度等级一般为CI5。为了节约水泥用量，降低造价，可在混凝土内渗入25％～30％的毛石，做成毛石混凝土基础。渗入的毛石尺寸不应大于300mm，且应冲洗干净。如下图：毛石 8.2.2钢筋混凝土扩展基础钢筋扩展基础墙下钢筋混凝土条形基础，墙下钢筋混凝土条形基础一般做成无肋式，若地基土质不均匀也可做成有肋式。柱（墙）下钢筋混凝土独立基础，现浇可做成阶梯形或锥形，预制一般做成杯形。独立基础条形基础 筏形基础可分为平板式和梁板式两类。底面积更大，能满足较软弱地基的承载力要求，不均匀沉降也因而减少。8.2.4高层结构筏形（片筏）基础平板式梁板式梁板式 问题：条形基础和筏形基础的区别解答：条形基础和阀形基础完全不同。顾名思义，条形基础的形式是条形的，如果横竖两个方向都有条形基础，我们就会看到基础呈一格一格的形状，多用于上部荷载不是很大，地质条件又比较好，没有地下室的建筑物。筏形基础又称筏板基础，俗称“大底板”，整片基础是一块钢筋混凝土筏板，多用于高层建筑，有地下室的建筑物。 8.2.3柱下钢筋混凝土条形基础和十字交叉基础柱下钢筋混凝土条形基础可以是单向将同一排的柱基础连通设置成条形，也可在柱网下纵横两方向设置，形成柱下十字交叉基础。基础的整体刚度大，可调整地基变形，减小不均匀沉降，而且施工方便。柱下钢筋混凝土条形基础柱下柱下十字交叉基础 8.2.5岩石锚杆基础岩层锚杆基础适用于直接建在基岩上的柱基，以及承受拉力或水平力较大的建筑物、构筑物基础。锚杆基础图：d1—锚杆孔直径l—锚杆的有效锚固长度d—锚杆直径 8.2.6其他基础形式箱形基础，用于高层建筑物壳体基础，用于高耸建筑物箱形基础壳体基础 8.3基础埋置深度的确定从室外地面标高到基础底面的距离称为基础的埋置深度。基本原则：满足地基稳定和变形要求的前提下，基础应尽量浅埋。基础的最小埋置深度 8.3.1工程地质条件尽量在地下水位以上,否则开挖降水,费用大，有承压水时，防止承压水顶破基底。h＞whw;位于稳定边坡之上的拟建工程，要保证地基有足够的稳定性。对于坡高H≤8m，坡角≤45°，且b≤3m，a≥2.5m时，如果基础埋深符合下列条件，则可以认为已满足稳定要求：条形基础矩形基础 8.3.2建筑物条件8.3.3作用在地基上荷载的大小和性质地震区，除岩石地基外，天然地基的筏形和箱形基础埋深不宜小于建筑物高度的1/15。地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便于维修。荷载承受较大水平荷载的基础，必须加大埋深承受上拔力的基础，也要求有较大的埋深承受振动荷载的基础，不选易液化的土层作为持力层 8.3.4相邻建筑物的基础埋深如上述要求不能满足时，应采取分段施工，设临时加固支撑、打板桩、地下连续墙等施工措，必要时应进行专门的基坑开挖设计，或对原有建筑物地基进行加固。 按冻胀要求确定基础最小埋深dminzdhmax8.3.5地基土冻胀和融陷的影响z0—标准冻深（观测平均值）zd—设计冻深hmax—允许最大残留冻深h′、Δz—实测冻土厚度与地表冻胀量ψ—冻深影响系数（土类、冻胀性、环境） 8.3.6地基承载力特征值修正a—修正后的地基承载力特征值(地基承载力设计值)；kPaak—地基承载力特征值；kPab、d—基础宽度和埋深的地基承载力修正系数；(P107表2-20)—基础底面以下土的重度;kN/m3m—基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度；d—基础埋置深度（m），小于0.5m按0.5m考虑一般自室外地面标高算起。b—基础底面宽度（m），当基宽小于3m按3m考虑，大于6m按6m考虑； 8.3.7根据土的强度理论公式确定承载力特征值a—地基承载力设计值；Mb、Md、Mc—承载力系数，由k查表(P128表5-6)；—基础底面以下土的重度；m—基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度；d—基础埋置深度（m），一般自室外地面标高算起；b—基础底面宽度（m），当基宽小于3m按3m考虑，大于6m按6m考虑；ck—基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力。 8.4基础底面尺寸的确定8.4.1初步确定基底尺寸8.4.1.1轴心荷载作用 矩形基础：取l/b=n(1.5~2.0)l=n·b方形基础：l=b条形基础：取l=1m或一个开间为计算单元因为a的修正与b有关,所以基础底面尺寸的确定需用试算法。 轴心荷载下基础底面积确定步骤（试算法）：假定基础底宽b≤3m进行承载力修正，初步确定承载力特征值；2.根据fa确定基底面积A；3.取l/b=1.5~2.0l=n·bA=l·b4.若b﹤3m,则假设成立,若B﹥3m,假设不成立,继续“试算”将算出的B带入1中，对a进行修正，再根据2求解A1，最终确定基础底面尺寸！ 8.4.1.2偏心荷栽作用偏心荷载作用下基础底面尺寸的确定同样需用试算法。 偏心荷载下基础底面积确定步骤（试算法）：假定基础底宽b≤3m进行承载力修正，初步确定承载力特征值；2.按中心受压估算基底面积A0，考虑偏心影响将A0扩大10%~40%；3.承载力验算：取l/b=n(1.5~2.0) 如图所示，某柱地基为均质粘性土层，重度γ=17.5kN／m3，孔隙比e=0.75，液性指数IL=0.80，已确定其地基承载力特征值为ƒak=220kPa。柱截面为300mm×400mm，Fk=700kN、Mk=80kN·m，水平荷载Vk=13kN。基础埋深从设计地面(±0.000)起算为1.3m。试确定柱下独立基础的底面尺寸。解：1.求修正后的地基承载力特征值ƒa(先假设b≤3m)因为粘性土e=0.75，IL=0.80查P107表5-7可得ηd=1.6则持力层承载力ƒa为2.初步选择基础底面积计算基础和回填土所受重力Gk的基础埋深采用平均埋深d，即 基础底面积酌按10％增大，即3.验算持力层的地基承载力基础及回填土所受重力Gk为偏心距属于小偏心该柱下独立基础的尺寸为2.4m×1.6m。 8.4.1.3带壁柱的条形基础底面尺寸的确定带壁拄墙基础计算单元 Fpdzpcz软土Es1Es2注意：下卧层承载力az只做深度修正8.4.2验算地基软弱下卧层承载力由P174表4-5查得θ 例题：某轴心受压柱基础，上部结构传来轴向力标准值Fk=700kN，地基及基础资料见图，试确定基础底面积并验算下卧层承载力。解：1.持力层的地基承载力修正(先假设b≤3m)粉质粘性土，查P130表5-7可得ηd=1.0,则持力层承载力ƒa为2.初步选择基础底面积 3.验算软弱下卧层的地基承载力属于小偏心⑵下卧层顶面处自重压力pcz：pcz=16×1.5+18×2=60kPa⑴软弱下卧层地基承载力修正(只进行深度修正)：淤泥质粘土，查P107表2-20可得ηd=1.0⑶下卧层顶面处附加压力pz： ∴该柱下独立基础的尺寸为2.2m×2.2m，且软弱下卧层满足承载力的要求。由P174表4-5查得θ=25°⑷下卧层下卧层承载力验算： 8.5刚性基础设计刚性基础除应满足承载力要求外，基础底面宽度还应符合：tanα基础台阶宽高比=b2/H0 p177表4-6刚性基础台阶宽高比的允许值 例题：某住宅楼承重墙厚240mm，上部结构传来荷载Fk=190kN／m，地基承载力特征值为ƒa=175kPa地下水位在地表下0.8m，试设计此承重墙下无筋扩展基础。解：1.确定基底宽度b（为便于施工，基础宜建在地下水位以上，初选基础埋深d=0.8m），则取b=1.2m=1200mm2.选择基础材料，并确定基础剖面尺寸方案I：采用MUl0砖和M5砂浆，砌“二一间隔收”砖基础。每层台阶宽度b1=60mm，基础下做100mm厚C15素混凝土垫层，砖基础所需台阶数为：基础高度H0=120×4+60×4=720mm 基坑最小开挖深度=720+100+100（基础顶面至地面的最小高度）=920mm﹥800mm方案Ⅱ：基础由两种材料叠合而成，下层采用C15素混凝土，厚300mm，其上仍采用“二一间隔收”砖基础。每层台阶宽度b1=60mm，基础下做100mm厚C15素混凝土垫层，查P177表8-8，C15素混凝土台阶宽高比的允许值:b2/H0=1.0，所以混凝土垫层收进宽度b2为300mm砖基础所需台阶数为：基础高度H0=120×2+60×1+300=600mm基础顶面至地表距离假定为200mm，则基础埋深d=0.8m，与初设条件相符，方案Ⅱ比较合理。(3)绘制基础剖面图基础剖面形状及尺寸如图所示。 8.6墙下钢筋混凝土条形基础设计8.6.1构造要求(1)锥形基础边缘高度≥200mm，阶梯形基础每阶高度=300～500mm；(2)垫层厚度≥70mm，混凝土强度等级C10，两端各宽出基础边缘50mm；(3)基础底板受力钢筋直径≥10mm，100mm≤间距≤200mm，基础纵向分布钢筋直径≥8mm，间距≤300mm，每延米分布钢筋面积应≥受力钢筋面积1/10。有垫层时钢筋保护层厚度≥40mm，无垫层时≥70mm；(4)混凝土强度等级不应低于C20；(5)当基础宽度≥2.5m时，底板受力钢筋长度取宽度的0.9倍，并宜交错布置；(6)基础底板在T形及十字形交接处，底板横向受力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的1/4处在拐角处，底板横向受力钢筋应沿两个方向布置；(7)在墙下条形基础相交处，不应重复计入基础面积。 8.6.2基础底板计算8.6.2.1轴心荷载作用时(1)地基净反力计算(2)最大内力设计值(取墙边截面)a (3)基础底板厚度a一般取h≥b/8，采用试算法，进行抗剪强度验算，V≤0.7hstLh0hs——受剪承载力截面高度影响系数；L——一般沿长度方向取单位长度1m；h0＜800mm,取800mm,则hs=1；当h0＞2000mm,取2000，中间值代入计算即可。h0——基础底板有效高度，当设垫层时，h0=h-40-/2；不设垫层时，h0=h-70-/2,(40、70)为保护层厚度。t——混凝土轴心抗拉强度设计值 (3)基础底板厚度a一般工程基础大多h0＜800mm，所以可hs=1，且L为单位长度，所以：V≤0.7hstLh0V≤0.7th0即：(4)基础底板配筋由此看出，h0＜800mm可不用试算法，直接套左侧公式即可求出h0，但是，当h0＞800mm时，仍用试算法。基础底板厚度的最后取值，应以50mm为模数确定。 例题：试设计某370mm墙下钢筋混凝土条形基础。上部结构传来轴心荷载效应组合标准值Fk=300kN/m（主要为永久荷载），基础埋置深度d=1.3m（从室外地面算起），室内外高差为0.3m(室内高)，地基承载力特征值ak=150kPa,ηb=1.0,ηd=1.1，1=18kN/m3，混凝土强度等级C25，t=1.27N/mm2,采用HPB235级钢筋，y=210N/mm2。（配筋计算时只需要计算出钢筋的总横截面积）解：(1)确定基底平面尺寸：基础平均埋深d=0.5(d1+d2)=0.5(1.3+1.3+0.3)=1.45m假设b＜3m，对地基承载力进行修正取b=2.2m=2200mm (2)确定基础高度，取单位长度计算地基净反力：墙脚处截面剪力：基础有效高度：取h=250mm，设100mm厚C10素混凝土垫层，h0=250-40=210mm＞189.48mm。（1.35：永久荷载分项系数） 墙脚处截面弯矩(3)确定基础底板配筋基底受力钢筋 8.6.2.2偏心荷载作用时(1)地基净反力偏心距(2)地基净反力(3)最大内力设计值(4)基础底板厚度及基础配筋计算原理同前 8.7钢筋混凝土柱下独立基础设计(1)钢筋混凝土独立基础应符合墙下钢筋混凝土条形基础构造要求中的(1)～(4)条规定。(2)当柱下钢筋混凝土独立基础的边长大于2.5m时，底板受力钢筋的长也可取边长的0.9倍，并交错布置。(3)现浇柱基础：其插筋的数量、直径以及钢筋种类应与柱内纵向受力钢筋相同。插筋的锚固长度应符合现行《钢筋混凝土结构设计规范》要求。(4)预制钢筋混凝土柱与杯口基础的连接，应符合规范列要求。8.7.1构造要求 8.7.2轴心荷载作用下独立基础设计基础冲切破坏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;bm—冲切破坏锥体最不利一侧计算长度；A2—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；8.7.2.1基础高度确定 am—冲切破坏锥体最不利一侧计算长度；A2—冲切破坏面在基础底面上的投影面积，m2bt—冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长，当计算柱边截面时，取柱子边长，当计算台阶截面时，取上层台阶边长；bb—冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基底范围内的下边长，当冲切锥体落在基底范围内时(b≥bc+2h0)，bb=bc+2h0；amh0=A2（真实值）当冲切锥体部分落在基底范围之外时(b＜bc+2h0)，bb=b；amh0＜A2（真实值） (1)当b≥bc+2h0时如图(a)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)两种方法均可，都需要试算。 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剪切验算。 8.7.2.2基础底板配筋计算I—I截面：Ⅱ—Ⅱ截面： 对于阶梯形基础，还须计算变阶处：Ⅲ—Ⅲ截面：Ⅳ—Ⅳ截面： 例题：试设计钢筋混凝土内柱基础。已知上部结构传来荷载Fk=550kN，柱截面尺寸350mm×350mm，基础埋深d=1.8m，初选基础高度=350mm，修正后地基承载力特征值ƒa=150kN／m2。基础选用C25混凝土，ƒt=1.27N／mm2，HPB235钢筋，ƒy=210N／mm2。解：(1)基础底面积确定(2)基础底板厚度确定初选基础高度h=350mm，h0=310mm。bc+2h0=350+2×310=970mm＜b=2200mm Fl=pj·A1=153.4×0.975=149.5kNA2=(bc+h0)h0=(350+310)×310=204600mm2=0.2046m20.7ƒt·A2=0.7×1.27×103×0.2046=182kN基础高度满足要求。Fl=149.5kN＜0.7t·A2=182kN=974775mm2=0.975m2 (3)基础配筋选配1612@140钢筋，实际As=1809mm2。 8.7.3偏心荷载作用下独立基础设计8.7.3.1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：地基净反力偏心距 8.7.3.2基础底板配筋计算I—I截面：Ⅲ一Ⅲ截面： 8.7.3.2基础底板配筋计算Ⅱ—Ⅱ截面：Ⅳ一Ⅳ截面： 习题：一钢筋混凝土内柱截面尺寸为300mm×300mm，作用在基础顶面的轴心荷载Fk＝400kN。自地表起的土层情况为：素填土，松散，厚度1.0m，＝16.4kN/m3；细砂，厚度2.6m，＝18kN/m3，sat＝20kN/m3，ak=140kPa；粘土，硬塑，厚度较大。地下水位在地表下1.6m处。试确定扩展基础的底面尺寸并设计基础截面及配筋。〔解〕(1)确定地基持力层素填土层厚度不大，且承载力偏低，不宜作持力层；细砂层ak=140kPa，此值较大，故取细砂层作为地基持力层。第三层硬塑粘土层的承载力亦较高，但该层埋深过大，不宜作持力层。 (2)确定基础埋深及地基承载力特征值由于地下水位在地表下1.6m深处，为避免施工困难，基础埋深不宜超过1.6m。根据浅埋的原则，现取埋深d=1.0m。查P107表2-20，得细砂的ηd=3.0，地基承载力特征值为(假定b＜3m)：a=ak+ηdm(d-0.5)=140+3.0×16.4×(1-0.5)=164.6kPa(3)确定基础底面尺寸取b=l=1.7m。 (4)计算基底净反力设计值(5)确定基础高度采用C20混凝土，t=1.10N/mm2，钢筋用HPB235级，y=210N/mm2。取基础高度h=400mm，设100mmC10垫层，h0=400-40=360mm。因bc+2h0=0.3+2×0.36=1.02m87.4kN（可以） (6)确定底板配筋本基础为方形基础，故可取配钢筋1110双向，As＝863.5mm2>842mm2。 习题，条件同上题，但基础底面形心处还作用有弯矩Mk＝110kN·m。取基底长宽比为1.5，试确定基础底面尺寸并设计基础截面及配筋。〔解〕取基础埋深为1.0m，由上题知地基承载力特征值a=164.6kPa。(1)确定基础底面尺寸初取基底尺寸：L=nb=1.5×1.6=2.4m Fk+Gk=400+20×1.6×2.4×1=476.8kN (2)计算基底净反力设计值平行于基础短边的柱边Ⅰ-Ⅰ截面的净反力： (3)确定基础高度采用C20混凝土，t=1.10N/mm2，钢筋用HPB235级，y=210N/mm2。取基础高度h=500mm，h0=500-45=455mm。因bc+2h0=0.3+2×0.455=1.21m216.9kN（可以） 配钢筋1512，As＝1695mm2>1602mm2，平行于基底长边布置。(4)确定底板配筋对柱边Ⅰ-Ⅰ截面，按式计算弯矩： 按构造要求配筋1310，As＝1021mm2>587mm2，平行于基底短边布置。对柱边Ⅱ-Ⅱ截面（平行于基础长边），按式计算弯矩： 长钢筋放下层，短钢筋放上层。 8.8钢筋混凝土柱下条形基础与十字交叉基础柱下条形基础是常用于软弱地基上框架或者排架结构的一种基础类型。它具有刚度大、调整不均匀沉降能力强的优点，但造价较高，因此，在一般情况下，优先采用独立扩展基础。遇到下述情况可以考虑采用住下条形基础：1.地基软弱，承载力较低，而荷载较大时，或地基压缩性不均匀时；2.当荷载分布不均匀，有可能导致较大的不均匀沉降时；3.当上部结构对基础沉降比较敏感，有可能产生较大的次应力或影响使用功能时。 8.8.1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≥8。 图8.23现浇柱与条形基础梁交接处平面尺寸 8.8.2柱下条形基础的简化计算《地基基础设计规范》规定，在比较均匀的地基上，上部结构刚度较好，荷载分布较均匀，且条形基础梁的高度h≥l/6柱距时，地基反力可按直线分布，条形基础梁的内力可按连续梁计算，即通常所称的“倒梁法”。若不满足上述要求，宜按弹性地基梁法计算。倒梁法是一种实用的计算地基梁的简化方法。 8.8.2.1地基承载力验算轴心荷载作用时∑Fik—各柱传至基础顶面的荷载效应标准组合值，kN；Gk—基础及上覆土重标准值，kN；Gwk—作用在基础梁上墙重标准值，kN；b—基础底面翼板宽度，m；l—基础梁长度，m；ƒa—修正后地基承载力特征值，kPa。 若为偏心荷载作用，将A扩大10％～40％。底面选定后，进一步确定l和b值，基础长度可按主要荷载合力作用点与基底形心尽量靠近的原则，并结合端部伸长尺寸选定，一般采用试算法。同时需验算承载力A=（1.1~1.4）A0ΣMik—各荷载效应标准值对基础中点的力矩代数和，kN·m； 8.8.2.2基础底板的计算由于假定基底反力是直线分布，所以基础自重和上覆土重产生的基底压力与相应的地基反力相抵消，故地基净反力：ΣFi—各柱传来总荷载效应设计值,kNΣMi—各荷载效应设计值对基础中点的力矩代数和，kN·m；Gw—作用在基础梁上墙重设计值，kN。 为简化计算，地基净反力在横向按均匀分布考虑。作用在基础底板上的地基净反力可取每柱距内的最大值。故各柱距内底板的配筋是不同的。当净反力相差不大时，宜采用同一配筋。翼板的计算方法与墙下钢筋混凝土条形基础相同。 8.8.2.3基础梁内力计算采用简化的方法求出基底反力后，可按倒梁法计算条形基础梁的内力，即以柱作为基础梁的不动铰支座(可认为上部结构的刚度很大)，地基净反力作为荷载，求连续梁的内力。由于沿梁全长作用的均布墙重、基础及上覆土重均由其产生的地基反力所抵消，故作用在基础梁上的净反力只有由柱传来的荷载所产生，这时 考虑到上部结构与地基、基础相互作用的影响，在协调地基变形过程中将引起端部地基反力的增加，因而在按地基反力直线分布假设进行计算后，将条形基础两端边跨的跨中弯矩及第一内支座的弯矩值宜乘以1.2的系数。计算求得的“支座”反力，一般不等于原柱传来的荷载。此时可将支座反力与柱子的轴力之差折算成均匀荷载布置在支座两侧各1/3跨内，再按连续梁计算内力，并与原算得的内力叠加。经调整后不平衡力将明显减少，一般调整1～2次即可，这个调整方法也称调整倒梁法。具体可参考《钢筋混凝土结构设计规范》。 8.8.3柱下十字交叉基础的简化计算当上部结构荷载较大，以致沿柱列一个方向上设置条形基础已不再能满足地基承载力要求和地基变形要求时，可考虑沿柱列的两个方向都设置条形基础，形成十字交叉基础，以增大基础底面积及基础刚度。十字交叉梁基础是具有较大抗弯刚度的超静定结构体系，对地基的不均匀变形有较大的调节能力。柱下交叉梁基础，在每个交叉点(简称节点)上作用有柱传来的轴力及两个方向的弯矩。同柱下条形基础一样，当两个方向的梁高均h≥1/6柱距，地基土比较均匀，上部结构刚度较好，地基反力可近似按直线分布。根据节点处两方向竖向位移和转角相等的条件，可求得各节点在两方向梁上的分配荷载，然后按柱下条形基础的方法进行设计即可。 1.地基梁刚度特征系数s的计算Ks——地基系数，kN／m3；b——基础宽度，m；I——基础横截面的惯性矩，m4；Ec——混凝土弹性模量，MPa。Ec·I——基础横截面刚度，kN·m2S——地基梁弹性特征系数的倒数，S=1/ 地基系数Ks值(kN／m3)淤泥质土、有机质土或新填土1000～5000软质粘性土5000～10000粘性土软塑10000～20000可塑20000～40000硬塑40000～10000松砂10000～15000中密砂或松散砾石15000～25000紧密砂或中密砾石25000～40000 2.节点轴力分配计算根据节点的不同类型，节点轴力可按下列公式计算：(1)“T”形节点图8.35 (2)十字形节点图8.35 (3)L形节点①对于无外伸的L形节点图8.35(c) 8.9高层结构筏形基础设计要点(1)墙下筏板基础宜为等厚度的钢筋混凝土平板；垫层厚度宜为l00mm；混凝土强度等级可选用C30，对于地下水位以下的地下室筏板，尚需考虑混凝土抗渗等级；(2)底板受力钢筋直径≥8。当有垫层时，其保护层厚度不小于35mm。底板配筋除符合计算要求外，纵横方向支座钢筋，尚应有0.15％的配筋率连通配置，跨中钢筋应全部连通；(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，如采用不埋式筏板，四周必须设置边梁，底板四角尚应布置放射状附加构造钢筋；构造要求 (4)筏板厚度可根据楼层层楼按每层50mm初定，宜≥250mm；对12层以上建筑的梁板式筏形基础，其底板厚度与最大双向板格的短边净跨之比≥1/14，且板厚≥400mm。(5)筏板悬挑(外伸)长度，从轴线算起，横向≤1500mm，纵向≤1000mm；当预估沉降量＞120mm时，必须加强上部结构的刚度和强度。(6)当筏形基础的厚度＞2000mm时，宜在板厚中间部位设置直径≥12、@≤300mm的双向钢筋网。底板和基础梁的配筋除了应满足计算要求外，纵横方向的底部钢筋尚应有1/2～1/3贯通全跨，且其配筋率不应小于0.15%，顶部钢筋按计算配筋全部贯通。梁板式筏形基础的柱下板带和跨中板带的底部钢筋应有1/2～1/3贯通全跨，且配筋率不应小于0.15％，顶部钢筋应按计算配筋全部贯通。 (7)采用筏形基础的地下室，地下室钢砼外墙厚度≥250mm，内墙厚度≥200mm。墙的截面设计除了应满足计算承载力要求外，尚应考虑变形、抗裂及防渗等要求。墙体内应设置双面钢筋，竖向和水平钢筋的直径＞12，@≤300mm。地下室底层柱、剪力墙与梁板式筏形基础的基础梁连接时，要求：柱、墙的边缘至基础梁边缘的距离≥50mm[图(a)]；当交叉基础梁的宽度小于柱截面的边长时，交叉基础梁连接处应设置八字角，角柱与八字角之间的净距≥50mm[图(b)]；单向基础梁与柱的连接、基础梁与剪力墙的连接分别采用[图(c)]、[图(d)]。筏板与地下室外墙的接缝、地下室外墙沿高度处的水平接缝应严格按施工缝要求施工，必要时可设通长止水带。 8.10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，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；设置圈梁(增强建筑物的整体刚度和强度)；设置基础梁(加强基础整体刚度)；减少或调整基底的附加压力；调整上部结构形式，降低其对不均匀沉降的敏感度。合理安排施工顺序(先重后轻、先高后低)；注意堆载、沉桩、降水等对邻近建筑物的影响；减少扰动。 比萨斜塔目前：塔向南倾斜，南北两端沉降差1.80m，塔顶离中心线已达5.27m，倾斜5.5°1360：再复工，至1370年竣工，全塔共8层，高度为55m1272：复工，经6年，至7层，高48m，再停工1178：至4层中，高约29m，因倾斜停工1173：动工原因：地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层，模量较低，变形较大。1590:伽利略在此塔做落体实验 比萨斜塔1838-1839：挖环形基坑卸载1933-1935：基坑防水处理基础环灌浆加固1990年1月:封闭1992年7月：加固塔身，用压重法和取土法进行地基处理目前:已向游人开放。处理措施 虎丘塔问题：塔身向东北方向严重倾斜，塔顶离中心线已达2.31m，底层塔身发生不少裂缝，成为危险建筑物而封闭。概况：位于苏州市虎丘公园山顶，落成于宋太祖建隆二年（公元961年）。全塔7层，高47.5m，塔的平面呈八角形。原因：坐落于不均匀粉质粘土层上，产生不均匀沉降。处理：在塔四周建造一圈桩排式地下连续墙并对塔周围与塔基进行钻孔注浆和打设树根桩加固塔身，效果良好。 本章结束