擴(kuò)展基礎(chǔ)與聯(lián)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)PPT演示課件

第三章,1,淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、步驟和方法,地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本規(guī)定,淺基礎(chǔ)的類型與方案選擇,地基計(jì)算,2,基本概念,地基,基礎(chǔ),基礎(chǔ)分類,天然地基,人工地基,1、根據(jù)基礎(chǔ)埋置深度分類,淺基礎(chǔ),深基礎(chǔ),2、根據(jù)基礎(chǔ)所用材料的性能分類,無筋基礎(chǔ)（剛性基礎(chǔ)）,鋼筋混凝土基礎(chǔ)（柔性基礎(chǔ)）,3,2.6擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（熟知）,一、無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)設(shè)計(jì),必須保證發(fā)生在基礎(chǔ)內(nèi)的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力不超過相應(yīng)的材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。這種保證通常是通過控制材料的強(qiáng)度和對基礎(chǔ)構(gòu)造的限制（臺(tái)階的寬度和高度比）來實(shí)現(xiàn)的，即基礎(chǔ)每個(gè)臺(tái)階的寬度與高度之比都不得超過如表2-9所列的臺(tái)階高寬比的允許值。設(shè)計(jì)時(shí)一般先選擇適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)埋置深度和基礎(chǔ)底面尺寸。設(shè)基礎(chǔ)寬度為b,則按上述限制，基礎(chǔ)高度應(yīng)滿足下列要求：,基礎(chǔ)的剛性角,基礎(chǔ),式中：b-基礎(chǔ)底面寬度；b0-基礎(chǔ)頂面的墻體寬度或柱腳寬度；H0-基礎(chǔ)高度；b2-基礎(chǔ)臺(tái)階寬度；tan-基礎(chǔ)臺(tái)階寬高比。,4,（a）不安全（b）正確（c）不經(jīng)濟(jì),剛性基礎(chǔ)臺(tái)階的確定和受力破壞簡圖,?,5,采用無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)的鋼筋混凝土柱，其柱腳高度h1不得小于b1，并不應(yīng)小于300mm且不小于20d(d為柱中的縱向受力鋼筋的最大直徑)。當(dāng)柱縱向鋼筋在柱腳內(nèi)的豎向錨固長度不滿足錨固要求時(shí)，可沿水平方向彎折，彎折后的水平錨固長度不應(yīng)小于10d也不應(yīng)大于20d。,6,錐形基礎(chǔ)的邊緣高度，不宜小于200mm；階梯形基礎(chǔ)的每階高度，宜為300-500mm；基礎(chǔ)高度小于等于250時(shí)，可做成等厚度板。,二、擴(kuò)展基礎(chǔ)的設(shè)計(jì),擴(kuò)展基礎(chǔ)的構(gòu)造，應(yīng)符合下列要求：,2.墊層的厚度不宜小于70mm，每邊伸出基礎(chǔ)50-100mm。墊層混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)為C15。,3.擴(kuò)展基礎(chǔ)底板受力鋼筋的最小直徑不宜小于10mm；間距不宜大于200mm，也不宜小于100mm。墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)縱向分布鋼筋的直徑不小于8mm；間距不大于300mm；每延米分布鋼筋的面積應(yīng)不小于受力鋼筋面積的1/10。當(dāng)有墊層時(shí)鋼筋保護(hù)層的厚度不小于40mm；無墊層時(shí)不小于70mm。,4.混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C20。,7,6.鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)底板在T形及十字形交接處，底板橫向受力鋼筋僅沿一個(gè)主要受力方向通長布置，另一方向的橫向受力鋼筋可布置到主要受力方向底板寬度1/4處。在拐角處底板橫向受力鋼筋應(yīng)沿兩個(gè)方向布置。,5.當(dāng)柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)的邊長和墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)的寬度大于或等于2.5m時(shí)，底板受力鋼筋的長度可取邊長或?qū)挾鹊?.9倍，并宜交錯(cuò)布置。,分布鋼筋,橫向受力鋼筋,橫向受力鋼筋,擴(kuò)展基礎(chǔ)底板受力布筋圖,鋼筋混凝土柱和剪力墻縱向受力鋼筋在基礎(chǔ)內(nèi)的錨固長度應(yīng)根據(jù)鋼筋在基礎(chǔ)內(nèi)的最小保護(hù)層厚度按現(xiàn)行有關(guān)規(guī)定確定：（復(fù)習(xí)）,8,墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)截面設(shè)計(jì)內(nèi)容：基礎(chǔ)高度和基礎(chǔ)底板配筋。,（一）墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì),9,（一）墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)設(shè)計(jì),軸心荷載的作用,基礎(chǔ)內(nèi)不配箍筋和彎起筋，故基礎(chǔ)高度由混凝土的受剪承載力確定：,基礎(chǔ)高度,基底平均凈反力設(shè)計(jì)值(基本組合),基礎(chǔ)有效高度,剪力設(shè)計(jì)值,10,b1為基礎(chǔ)懸臂部分計(jì)算截面的挑出長度。當(dāng)墻體為混凝土?xí)r，為基礎(chǔ)邊緣至墻角的距離;為磚墻且放角不大于1/4磚墻時(shí)，為基礎(chǔ)邊緣至墻角的距離加上0.06m。,受力鋼筋,構(gòu)造鋼筋,11,基礎(chǔ)底板配筋,懸臂根部的最大彎矩設(shè)計(jì)值：,基礎(chǔ)每米長的受力鋼筋截面面積：,偏心荷載的作用,在偏心荷載作用下，基礎(chǔ)邊緣處的最大凈反力設(shè)計(jì)值為：,荷載的凈偏心矩,12,13,基礎(chǔ)的高度和配筋計(jì)算：,14,某磚墻厚240mm，相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合及基本組合作用在基礎(chǔ)頂面的軸心荷載分別為144kN/m和190kN/m，基礎(chǔ)埋深為0.5m，地基承載力特征值fak=106kPa，試設(shè)計(jì)此基礎(chǔ)。,【例題2-7】,【解】,因基礎(chǔ)埋深為0.5m，埋深較淺，故采用鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)?；炷恋膹?qiáng)度等級(jí)采用C20，ft=1.10N/mm2，鋼筋用HPB235級(jí)，fy=210N/mm2,因?yàn)閐=0.5m，所以不需要深度修正:,先計(jì)算基礎(chǔ)寬度：,基底凈反力：,基礎(chǔ)邊緣至磚墻計(jì)算界面的距離：,15,基礎(chǔ)的有效高度：,取基礎(chǔ)高度h=300mm:,配鋼筋,以上受力鋼筋沿垂直于磚墻長度的方向配置，縱筋分布筋取,墊層用100mm的C15的混凝土。,16,17,18,（二）、柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì),50,19,軸心荷載作用,基礎(chǔ)高度,基礎(chǔ)高度由混凝土的受沖切承載力確定。在柱荷載作用下，如果基礎(chǔ)高度（或階梯高度）不足，將沿柱周邊（或階梯高度變化處）產(chǎn)生沖切破壞，形成45度斜裂面的角錐體.,20,沖切破壞錐體以外的地基凈反力所產(chǎn)生的沖切力應(yīng)小于沖切面處混凝土的抗沖切能力。矩形基礎(chǔ)一般沿柱短邊一側(cè)先產(chǎn)生沖切破壞，所以只需要根據(jù)柱短邊一側(cè)的沖切破壞條件確定基礎(chǔ)高度，即要求：,抗沖切能,沖切力,斜裂面,21,22,當(dāng)沖切破壞錐體的底邊落在基礎(chǔ)底面積之內(nèi)時(shí)，即,23,24,當(dāng)沖切破壞錐體的底邊落在基礎(chǔ)底面積之外時(shí)，即,25,對于階梯形基礎(chǔ)，除了對柱邊進(jìn)行沖切驗(yàn)算外，還應(yīng)對上一階底邊邊界處進(jìn)行下階的沖切驗(yàn)算。,26,底板配筋,在基底凈反力作用下，基礎(chǔ)沿柱的周邊向上彎曲。一般矩形基礎(chǔ)的長寬比小于2，故為雙向受彎。當(dāng)彎應(yīng)力超過了基礎(chǔ)的抗彎強(qiáng)度時(shí)，就發(fā)生彎曲破壞。其破壞特征是裂縫沿柱角至基礎(chǔ)角將基礎(chǔ)底面分成四塊梯形面積。故配筋計(jì)算時(shí)，將基礎(chǔ)板看成四塊固定在柱邊的梯形懸臂板。,對于矩形基礎(chǔ)，當(dāng)臺(tái)階的寬高比小于或等于2.5和偏心距小于或等于1/6基礎(chǔ)寬度時(shí)，底板彎矩設(shè)計(jì)值可按下述方法計(jì)算：,27,地基凈反力對柱邊截面產(chǎn)生的彎矩為：,垂直于截面的受力筋面積可按下式計(jì)算：,28,地基凈反力對柱邊截面產(chǎn)生的彎矩為：,垂直于截面的受力筋面積可按下式計(jì)算：,29,地基凈反力對柱邊截面產(chǎn)生的彎矩為：,地基凈反力對柱邊截面產(chǎn)生的彎矩為：,30,偏心荷載作用,如果只在矩形基礎(chǔ)的長邊產(chǎn)生偏心：,基礎(chǔ)高度,當(dāng)沖切破壞錐體的底邊落在基礎(chǔ)底面積之內(nèi)時(shí)：,當(dāng)沖切破壞錐體的底邊落在基礎(chǔ)底面積之外時(shí)：,31,底板配筋,地基凈反力對柱邊截面產(chǎn)生的彎矩為：,32,地基凈反力對柱邊截面產(chǎn)生的彎矩為：,33,地基凈反力對柱邊截面產(chǎn)生的彎矩為：,地基凈反力對柱邊截面產(chǎn)生的彎矩為：,34,【例題2-8】,【解】,設(shè)計(jì)如圖所示的柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。已知相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合的柱荷載為F=700kN，M=87.8kN.m，柱截面尺寸為300mm400mm，基礎(chǔ)底面尺寸為1.6m2.4m。,采用C20混凝土，HPB235級(jí)鋼筋，查得ft=1.10N/mm2，fy=210N/mm2，墊層采用C15混凝土。,凈偏心距：,基底最大凈反力設(shè)計(jì)值：,1、計(jì)算平均基底凈反力,35,2、基礎(chǔ)高度,（1）、柱邊截面取h=600mm，h0=555mm,即沖切破壞錐體的底邊落在基礎(chǔ)底面積之內(nèi)。因?yàn)槠模?滿足要求,36,基礎(chǔ)分二級(jí)，下階h1=300mm，h01=255mm取,基礎(chǔ)長邊方向的設(shè)計(jì)彎距：截面的彎距：,（2）、變階處的截面,沖切力：,滿足要求,(3)、配筋計(jì)算,抗沖切力：,37,截面的彎矩：,比較,和,，按大的配筋。,與長邊平行，在寬度范圍內(nèi)配,38,基礎(chǔ)短邊方向的設(shè)計(jì)彎距：,截面的彎矩,截面的彎矩,按構(gòu)造要求配置,39,2.7聯(lián)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)（熟知）,典型的雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)可分為三種類型：矩形、梯形和連梁式聯(lián)合基礎(chǔ),40,聯(lián)合基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)通常作如下的規(guī)定或假定基礎(chǔ)是剛性。一般認(rèn)為，當(dāng)基礎(chǔ)高度不小于柱距的1/6時(shí)，基礎(chǔ)可視為剛性；基底壓力為線性分布；基礎(chǔ)主要受力層范圍內(nèi)為土質(zhì)均勻；不考慮上部結(jié)構(gòu)剛度的影響。,41,矩形聯(lián)合基礎(chǔ),設(shè)計(jì)步驟：,1、計(jì)算柱荷載的合力作用點(diǎn)位置（荷載重心）；2、確定基礎(chǔ)長度，使基礎(chǔ)底面形心盡可能與柱荷載重心重合；3、按地基土承載力確定基礎(chǔ)底面寬度；4、按反力線性分布假定計(jì)算基底凈反力設(shè)計(jì)值，并用靜力分析法計(jì)算基礎(chǔ)內(nèi)力，畫出彎距圖和剪力圖；5、根據(jù)受沖切和受剪承載力確定基礎(chǔ)高度。一般可先假設(shè)基礎(chǔ)高度在代入下式進(jìn)行驗(yàn)算。,受沖切承載力驗(yàn)算，驗(yàn)算公式：,42,6、按彎矩圖中的最大正負(fù)彎矩進(jìn)行縱向配筋計(jì)算；7、按等效梁的概念進(jìn)行橫向配筋計(jì)算。,由于矩形聯(lián)合基礎(chǔ)為一等厚度平板，其在兩柱間的受力方式如同一塊單向板，而在靠近柱位的區(qū)段，基礎(chǔ)的橫向剛度很大，因此，波勒建議可在柱邊以外各取0.75h0的寬度與柱寬合計(jì)作為等效梁的寬度?；A(chǔ)的橫向受力鋼筋按橫向等效梁的柱邊截面彎距計(jì)算并配置于該截面內(nèi)。等效梁以外的區(qū)域按構(gòu)造要求配筋。各橫向等效梁底面的基礎(chǔ)凈反力以相應(yīng)等效梁上的柱荷載計(jì)算。,受剪承載力驗(yàn)算，驗(yàn)算公式：,43,【例題2-9】,【解】,設(shè)計(jì)如圖所示的二柱矩形聯(lián)合基礎(chǔ)。已知柱荷載為相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合的設(shè)計(jì)值，基礎(chǔ)材料采用C20混凝土，HRB335級(jí)鋼筋，柱1、柱2截面尺寸為300mm300mm，要求基礎(chǔ)左端與柱1側(cè)面對齊?；A(chǔ)埋深為1.2m，修正后的地基承載力特征值fa=140kPa，柱距3m。查得ft=1.10N/mm2，fy=300N/mm2。,1、計(jì)算柱荷載的合力作用點(diǎn)位置（基礎(chǔ)底面形心），并確定基礎(chǔ)長度。,對柱1的中心取距:,（基礎(chǔ)形心距離柱1中心的距離）,確定基礎(chǔ)長度：,44,2、計(jì)算基礎(chǔ)底面寬度（采用荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合），可近似取基本組合值除以1.35。,3、計(jì)算基礎(chǔ)內(nèi)力,由,計(jì)算的剪力和彎距結(jié)果繪出V和M圖。,凈反力設(shè)計(jì)值（采用荷載效應(yīng)基本組合）,45,4、計(jì)算基礎(chǔ)的高度,取柱2進(jìn)行驗(yàn)算（荷載大）沖切力為柱軸心荷載設(shè)計(jì)值減去沖切破壞椎體范圍內(nèi)的基底凈反力。,臨界截面的周長：,滿足要求,h0=455mm,（1）受沖切承載力驗(yàn)算,46,（2）、受剪承載力驗(yàn)算取柱2沖切破壞椎體底面邊緣處截面為計(jì)算截面，該截面的剪力設(shè)計(jì)值為：,滿足要求,5、配筋計(jì)算（1）、縱向配筋（采用HRB335級(jí)鋼筋）柱間最大負(fù)彎距為：,所需鋼筋的面積為：,柱間最大正彎距為：,所需鋼筋的面積為：,47,（2）橫向鋼筋（HPB235級(jí)鋼筋）查得ft=1.10N/mm2，fy=210N/mm2。柱1處等效梁寬為：（柱邊以外各取0.75h0的寬度與柱寬合計(jì)作為等效梁的寬度）,基礎(chǔ)的橫向受力鋼筋按橫向等效梁的柱邊截面彎距計(jì)算并配置與該截面內(nèi)。等效梁以外的區(qū)域按構(gòu)造要求配筋。各橫向等效梁底面的基礎(chǔ)凈反力以相應(yīng)等效梁上的柱荷載計(jì)算。,每米板寬內(nèi)的配筋面積為:,48,柱2處等效梁寬為：,每米板寬內(nèi)的配筋面