基础工程课件——第3章浅基础结构设计.ppt

第3章浅基础结构设计 1、概念无筋扩展基础是基础的一种做法，指由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成的墙下条形基础或柱下独立基础。无筋扩展基础适用于多层民用建筑和轻型厂房，又称为刚性基础。3.1无筋扩展基础设计 2、受力特点：脆性材料（抗拉、抗剪差）必须控制基础内拉应力和剪应力；结构设计时通过控制材料强度等级和台阶高宽比来确定基础截面尺寸，不需要进行内力分析和强度计算。3、设计内容：1）确定基础底面尺寸，设计时按地基持力层地基承载力特征值确定。2）确定基础高度，设计时按满足刚性角（控制台阶宽高比）确定。 4、计算公式1）确定基础底面尺寸设计时，先选定埋深d并初步选择基底尺寸，对于中心受压基础，Pk≤fadfaFkAGg-》dfaFkbGg-（矩形）（条形）Gk——基础自重和基础上的土重。AGkFkpk+=》 Pk——相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值。fa——修正后的地基承载力特征值。注意：d为基础平均埋深A——基础底面面积。 2）确定基础高度无筋扩展基础的宽高比限值无筋扩展基础构造示意——刚性角，大小取决于基础材料和pk(荷载效应标准组合时基底处的平均压力)： 表3-1无筋扩展基础台阶宽高比的允许值 5、构造要求砖基础俗称大放脚，其各部分的尺寸应符合砖的模数。砌筑方式有两皮一收和二一间隔收（又称两皮一收与一皮一收相间）两种（图2-23）。两皮一收是每砌两皮砖，即120mm，收进1/4砖长，即60mm；二一间隔收是从底层开始，先砌两皮砖，收进1/4砖长，再砌一皮砖，收进1/4砖长，如此反复。 毛石基础的每阶伸出宽度不宜大于200mm，每阶高度通常取400~600mm，并由两层毛石错缝砌成。混凝土基础每阶高度不应小于200mm。 〔例〕某承重墙厚240mm，作用于地面标高处的轴心荷载标准值Fk=180kN/m，基础埋深d=1m，地基承载力特征值fa=220kPa，要求：(1)确定墙下条形基础的底面宽度；(2)按砖基础设计，并分别按两皮一收和二一间隔收（两皮一收与一皮一收相间）砌法画出砖基础剖面示意图；(3)按毛石基础设计，并画出剖面示意图；(4)按混凝土基础设计，并画出剖面示意图。〔解〕(1)基础宽度 (2)按砖基础设计取基底宽度b=0.9m，则砖基础所需的台阶数为： (3)按毛石基础设计基底宽度取0.9m，基础分二阶砌筑，每阶高度为400mm，每阶伸出宽度均小于200mm。 (4)按混凝土基础设计混凝土强度等级采用C15，基底宽度取0.9m，基础分二阶，第一阶高度250mm，伸出宽度180mm，台阶宽度比为180:250=1:1.39；第二阶高度200mm，伸出宽度150mm，台阶宽高比为150:200=1:1.33。由p=fa=220kPa查表得台阶宽高比的允许值为1:1.25，符合要求。 作业：某砖墙厚240mm，基础埋深1.3m（自室外地面算起），拟采用砖基础，室内比室外高0.6m，地基土为砂土，γ=20kN/m3，fak=202kPa，ηb=2.0，ηd=3.0；上部荷载为：竖向荷载Fk=160kN/m，无地下水。试确定基础底面满足以上条件的最小宽度，若采用二一间隔法或二皮一收法来修建，试分别求出两种方法所对应的基础高度。 3.2扩展基础设计一、设计荷载取值：确定基础配筋和验算材料强度，上部结构传来的荷载效应组合应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合；相应的基底反力为净反力（不包括基础自重和基础台阶上回填土重所引起的反力）。仅由基础顶面的荷载所产生的地基反力，称为地基净反力，并以pj表示。对条形基础：pj=F/b对矩形基础：pj=F/blF为基本组合的上部结构传来的荷载设计值 二、墙下钢筋混凝土条形基础的结构计算1.中心荷载：基底的净反力一般沿墙长度方向取1m作为计算单元基础进行分析在基础底板内产生弯矩M和剪力V。Ⅰ-Ⅰ截面为结构控制截面，此截面上的弯矩M和剪力V为结构的控制内力。基础高度由混凝土受剪承载力确定 计算截面位置：b1——基础悬臂部分计算截面的挑出长度，如图2-22：当墙体材料为混凝土时，b1为基础边缘至墙脚的距离；当为砖墙且放脚不大于1/4砖长时，b1为基础边缘至墙脚距离加上0.06m。 2.偏心荷载计算基底净反力的偏心距基础边缘处的最大和最小净反力为： 2.6.3柱下钢筋混凝土独立基础设计1.构造要求阶梯形基础每阶高度一般为300~500mm，当基础高度大于等于600mm而小于900mm时，阶梯形基础分二级；当基础高度大于等于900mm时，则分三级。当采用锥形基础时，其边缘高度不宜小于200mm，顶部每边应沿柱边放出50mm。 柱下钢筋混凝土基础的受力筋应双向配置。现浇柱的纵向钢筋可通过插筋锚入基础中。插筋的数量、直径以及钢筋种类应与柱内纵向钢筋相同。插入基础的钢筋，上下至少应有两道箍筋固定。插筋与柱的纵向受力钢筋的连接方法，应按现行的《混凝土结构设计规范》规定执行。插筋的下端宜做成直钩放在基础底板钢筋网上。 单独基础冲切破坏验算——确定基础高度45o 2.轴心荷载作用(1)基础高度基础高度由混凝土受冲切承载力确定。设计时一般先按经验假定基础高度，得出h0，再代入式（2-55）进行验算。Fl≤0.7βhpftbmh0（2-55）Fl=Pj*A1（2-56） 冲切力作用面积Al的计算a+2h0l<基础变阶处柱与基础交接处 a+2h0>l 当b≥bc+2h0时，要求当b