柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)培訓(xùn)講義

1、 思考題1.牛腿的基本類型？2.短牛腿在豎向荷載作用下的主要破壞形態(tài)有哪些？進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)是如何保證牛腿在正常設(shè)計(jì)荷載作用下不發(fā)生這些破壞的？3.牛腿的根部尺寸、端部尺寸、底面尺寸分別如何確定？4.牛腿上的水平受拉鋼筋、水平箍筋、彎起鋼筋分別如何確定？需要滿足哪些基本要求？12.4 柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)獨(dú)立基礎(chǔ)形式：平板式基礎(chǔ)（杯形基礎(chǔ)）(a)、(b)、(c)板肋式基礎(chǔ)（杯口、肋板預(yù)制）(d)殼體基礎(chǔ)(e)倒圓臺(tái)板式基礎(chǔ)(f)樁基12.4.1 概述a)b)杯口杯底預(yù)制柱c)底板肋d)e)f)樁基礎(chǔ) 地基與基礎(chǔ) 基礎(chǔ)是建筑物上部承重結(jié)構(gòu)向下的延伸和擴(kuò)大，它承受建筑物的全部荷載，并把這些荷載連同本身的重量

2、一起傳到地基上。而地基不是建筑物的組成部分，它只是承受由基礎(chǔ)傳來(lái)荷載的土層。其中，具有一定的地耐力，直接承受建筑荷載，并需進(jìn)行力學(xué)計(jì)算的土層稱為持力層，持力層以下的土層為稱為下臥層（圖示）。 基礎(chǔ)應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度、耐久性方面的要求； 地基應(yīng)滿足強(qiáng)度、變形及穩(wěn)定性方面的要求 基礎(chǔ)與地基基礎(chǔ)的埋置深度及其影響因素 基礎(chǔ)的埋置深度 由室外設(shè)計(jì)地面到基礎(chǔ)底面的距離，稱為基礎(chǔ)的埋置深度，簡(jiǎn)稱基礎(chǔ)的埋深（圖示）。 一般情況下埋深大于等于5米，且采用了特殊的結(jié)構(gòu)形式和施工方法的為深基礎(chǔ)；埋深小于5米的為淺基礎(chǔ)。 從經(jīng)濟(jì)角度考慮，基礎(chǔ)的埋置深度愈小，工程造價(jià)愈低。但基礎(chǔ)埋深過(guò)小時(shí)，基礎(chǔ)底面的土層受到壓力后會(huì)把

3、基礎(chǔ)四周的土擠出，使基礎(chǔ)產(chǎn)生滑移而失去穩(wěn)定；同時(shí)接近地表的土層帶有大量植物根莖等易腐物質(zhì)及灰渣、垃圾等雜填物，又因地表面受雨雪、寒暑等外界因素影響較大，故基礎(chǔ)的埋深度一般不小于500mm。 基礎(chǔ)的埋深基礎(chǔ)埋深和地下水位的關(guān)系（1）土層構(gòu)造情況（2）地下水位的影響影響基礎(chǔ)埋深的因素 基礎(chǔ)埋深和冰凍線的關(guān)系（3）冰凍深度的影響（4）相鄰建筑物基礎(chǔ)的影響（5）其他因素的影響 當(dāng)建筑物上部結(jié)構(gòu)為框架、排架時(shí)，基礎(chǔ)常采用獨(dú)立基礎(chǔ)。 獨(dú)立基礎(chǔ)是柱下基礎(chǔ)的基本形式。當(dāng)柱為預(yù)制構(gòu)件時(shí)，基礎(chǔ)澆筑成杯形，然后將柱子插入，并用細(xì)石混凝土嵌固，稱為杯形基礎(chǔ)。 獨(dú)立基礎(chǔ)常用的斷面形式有階梯形、錐形、杯形等,（圖示）。

4、獨(dú)立基礎(chǔ)（a) 階梯形 （b) 錐形 （c) 杯形獨(dú)立基礎(chǔ)分類 獨(dú)立基礎(chǔ)的主要受力取自柱在基頂?shù)慕孛妫ǎ┑牟焕麅?nèi)力組。如圖所示，若基底土反力均布，則稱為軸壓基礎(chǔ)，否則稱為偏壓基礎(chǔ)。柱下獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有四項(xiàng)：（1）按地基承載力確定基礎(chǔ)底面面積，以防止基礎(chǔ)底板 面積過(guò)小，基底應(yīng)力超過(guò)地基承載力造成地基破壞；（2）按基礎(chǔ)沖切承載力確定基礎(chǔ)高度，以防止基礎(chǔ)高度 不足，發(fā)生沿柱周邊與基底連線約呈45方向的沖 切面的拉開(kāi)破壞；（3）按基礎(chǔ)受彎承載力確定底板上的雙向受力鋼筋，以 防止擴(kuò)展式基礎(chǔ)因底板雙向懸挑受力，造成控制截 面的彎曲破壞；（4）基礎(chǔ)構(gòu)造處理，以防止發(fā)生其他問(wèn)題。單廠設(shè)計(jì)12.1 組成

5、與布置12.2 結(jié)構(gòu)分析12.3 排架柱設(shè)計(jì)12.4 .1概述12.4 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)12.4 .2平板式基礎(chǔ)12.4.2 平板式獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一、地基基礎(chǔ)破壞類型地基破壞沖切破壞受彎破壞二、設(shè)計(jì)內(nèi)容：地基承載力計(jì)算（確定底板尺寸）抗沖切承載力計(jì)算（確定基礎(chǔ)高度）受彎承載力計(jì)算（確定底板配筋）構(gòu)造措施（根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)、規(guī)范）1.地基承載力計(jì)算基底面積的確定軸心受壓基礎(chǔ)設(shè)基底面積為A、反力為P，則設(shè)計(jì)應(yīng)滿足公式： 修正后的地基承載力特征值值，按建筑地基基礎(chǔ) 設(shè)計(jì)規(guī)范的相應(yīng)規(guī)定計(jì)算采用； 基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上土重的重力標(biāo)準(zhǔn)值；設(shè)基礎(chǔ)埋深d，近似取基礎(chǔ)及上覆土重力密度平均值，則，代入上式可得：求得基底面積后，只要

6、選定基底的一個(gè)邊長(zhǎng)，則可求知另一邊長(zhǎng)。基礎(chǔ)是絕對(duì)剛性的；基底某點(diǎn)反力與該點(diǎn)的地基沉降成正比。地基承載力計(jì)算假定軸心受壓基礎(chǔ)取對(duì)于甲級(jí)、乙級(jí)和部分丙級(jí)建筑，還需進(jìn)行變形驗(yàn)算。單廠設(shè)計(jì)12.1 組成與布置12.2 結(jié)構(gòu)分析12.3 排架柱設(shè)計(jì)12.4 .1概述12.4 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)12.4 .2平板式基礎(chǔ)偏心受壓基礎(chǔ)基礎(chǔ)邊緣的最大和最小反力為： 作用于基礎(chǔ)底面形心處力矩設(shè)計(jì)值， ； 與對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)底面的抵抗矩， 取代入上式，則:計(jì)算可知：當(dāng)eb/6時(shí)，pmin0，說(shuō)明此時(shí)基底土反力呈梯形分布；當(dāng)e=b/6時(shí)， pmin =0，此時(shí)，基底土反力呈全三角形分布；當(dāng)eb/6時(shí)， pmin 0，這說(shuō)明此時(shí)基底面

7、積與地基土部分脫離，土反力呈部分三角形分布，此時(shí)pmax計(jì)算如下：設(shè)土反力分布長(zhǎng)度為3a，則合力作用點(diǎn)距基礎(chǔ)最近邊緣為a，且 所以:偏壓基礎(chǔ)基底面積的應(yīng)滿足的設(shè)計(jì)條件公式為： 考慮到Pk,max僅發(fā)生在基礎(chǔ)邊緣，為節(jié)省，式中將地基承載力的設(shè)計(jì)值提高20%是可行的。工程設(shè)計(jì)時(shí)一般采用試算法，即先按軸壓基礎(chǔ)確定基底面積：定出面積尺寸，然后驗(yàn)算是否滿足兩個(gè)條件公式，若不滿足，則按估計(jì)加大尺寸后再算，直到滿足為止。2.基礎(chǔ)沖切承載力計(jì)算計(jì)算是在按構(gòu)造要求確定出初步的基礎(chǔ)高度后進(jìn)行的。（1）基底凈反力的概念使基礎(chǔ)構(gòu)件產(chǎn)生沖切效果的基底應(yīng)力稱為基底凈反力，用Pj表示。對(duì)于軸壓基礎(chǔ)： 對(duì)于偏壓基礎(chǔ): （2）

8、基礎(chǔ)沖切承載力計(jì)算對(duì)最常見(jiàn)的矩形截面柱下的矩形基礎(chǔ)，應(yīng)分別驗(yàn)算柱與基礎(chǔ)交接處和基礎(chǔ)變階處的沖切承載力，見(jiàn)圖。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，驗(yàn)算時(shí)取一個(gè)最不利沖切破壞錐面即可，只要該面不壞，則其他錐面也不會(huì)破壞。另外，對(duì)于沖切破壞錐面大于基礎(chǔ)底面積的情形，沖切破壞永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生，故不必驗(yàn)算。沖切破壞面 式中:沖切荷載 計(jì)算長(zhǎng)度:受沖切承載力截面高度影響系數(shù) 對(duì)于矩形柱下矩形基礎(chǔ)，由圖不難看出：當(dāng)基底寬度小于四棱臺(tái)底面寬度時(shí)，則： 3 基礎(chǔ)受彎承載力計(jì)算在基底凈反力作用下，柱下單獨(dú)基礎(chǔ)可視為雙向挑出并固定于柱周邊的懸臂板，為分析方便，將基礎(chǔ)倒置，視底板為四邊懸挑的變截面懸臂板，按對(duì)角線，把基礎(chǔ)底板分成四塊梯形面積，近

9、似把每塊面積上的合力視為作用在該懸臂方向的荷載，當(dāng)為階形基礎(chǔ)時(shí)，還應(yīng)再取變階截面為配筋控制截面計(jì)算。一種近似的計(jì)算辦法是：沿長(zhǎng)邊取彎矩控制截面-，利用：控制彎矩=合力合力作用點(diǎn)到控制截面的距離，可得：式中：b矩形基礎(chǔ)長(zhǎng)邊； L矩形基礎(chǔ)短邊； hc柱截面或變階截面長(zhǎng)邊； bc柱截面或變階截面短邊；對(duì)于偏壓基礎(chǔ)：偏壓方向時(shí) 垂直偏壓方向時(shí) 4.基礎(chǔ)構(gòu)造規(guī)定詳見(jiàn)教材相關(guān)內(nèi)容.單廠設(shè)計(jì)12.1 組成與布置12.2 結(jié)構(gòu)分析12.3 排架柱設(shè)計(jì)12.4 .1概述12.4 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)12.4 .2平板式基礎(chǔ)六、構(gòu)造要求材料混凝土：C20；鋼筋：保護(hù)層厚度有100厚素混凝土墊層時(shí)，為35；沒(méi)有墊層時(shí)為70。插入深度應(yīng)滿足表12-10的要求（與柱截面形式和截面尺寸有關(guān)）縱筋錨固要求吊裝時(shí)的穩(wěn)定要求（5%柱