扩展基础设计

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1、 扩展基础设计扩展基础设计 扩 展 基 础 无筋扩展基础 钢筋混凝土扩展基础 墙下钢筋混凝墙下钢筋混凝土条形基础土条形基础 柱下钢筋混凝柱下钢筋混凝土独立基础土独立基础 一、无筋扩展基础设计 *基底面积 dfFAAfAdFGakaGk kaPfFK h b b0 00()/22bbtgtghbbhtg台阶宽高比台阶宽高比允许值，见允许值，见4040页表页表2 2- -9.9. 砖墙砖墙: :承重墙承重墙b b 6070cm, 6070cm, b b0 0为为24,37,48cm24,37,48cm 非非承重墙承重墙b b 50cm50cm 【例例】某住宅承重墙厚某住宅承重墙厚240240；地基

2、土表层土为杂填土，厚度为；地基土表层土为杂填土，厚度为0.65m,0.65m,重重度度17.5KN/m17.5KN/m3 3。其下层为粉土层，重度。其下层为粉土层，重度18.3KN/m18.3KN/m3 3, ,承载力特征值承载力特征值170KPa,170KPa,孔孔隙比隙比0.86,0.86,饱和度大于饱和度大于0.910.91。地下水位在地表下。地下水位在地表下0.80m0.80m处。若已知上部墙体处。若已知上部墙体传来的竖向荷载标准值为传来的竖向荷载标准值为190KN/m190KN/m。（。（1 1）确定基础底面尺寸；（）确定基础底面尺寸；（2 2）设计）设计该承重墙下的刚性条形基础。该

3、承重墙下的刚性条形基础。 1 . 1, 0db埋深范围内土的加权平均重度：埋深范围内土的加权平均重度： 317.5 0.65 18.3 0.1517.5KN/m0.8m【解解】1 1、确定条形基础底面宽度、确定条形基础底面宽度b b。 为了方便施工，基础宜建在地下水位以上，故选择粉土作为持力为了方便施工，基础宜建在地下水位以上，故选择粉土作为持力 层，初步选择基础埋深层，初步选择基础埋深d d为为0.8m0.8m。 由由e=0.86e=0.86和和Sr=0.910.85Sr=0.910.85，查表得：，查表得： 持力层土的承载力特征值持力层土的承载力特征值 170+17.5 1.1 (0.8-

4、0.5)=176KPaaf 190b1.19 3m,17620 0.8kaGFmfr d11200240n8260取该承重墙下条形基础宽度取该承重墙下条形基础宽度b=1.2mb=1.2m。 地基承载力不需重新修正。地基承载力不需重新修正。 2 2、选择基础材料，确定基础高度、选择基础材料，确定基础高度H HO O （阶）（阶） 方案方案：采用：采用MU10砖和砖和M5水泥砂浆砌“二、一间隔收”砖基础，基础水泥砂浆砌“二、一间隔收”砖基础，基础底下做底下做100厚厚C10素混凝土垫层。素混凝土垫层。 砖基础所需台阶数：砖基础所需台阶数： 收进尺寸收进尺寸 24墙墙 得：得：H HO O72072

5、0 H HO O=120=1204 4（阶）（阶）+60+604 4（阶）（阶）=720=720，满足，满足 基坑的最小开挖深度基坑的最小开挖深度D DMMINMMIN=720+100+100=920=720+100+100=920，已深入地下水位以下，已深入地下水位以下，必然给施工带来困难，且此时实际基础埋深必然给施工带来困难，且此时实际基础埋深d d已超过前面选择的已超过前面选择的d=0.8md=0.8m。方案方案不合理。不合理。 tgHbo22 b = 2oob bH tg1tg =1.55 . 1122401200oH相应的基础高度应满足：相应的基础高度应满足： 查表有：查表有： 其中

6、：其中：bo墙厚度墙厚度 HO-基础高度基础高度 有：有： tgtg =1.0(C15=1.0(C15混凝土混凝土, , 在在100100200KPa)200KPa)，所以混凝土垫层可以缩进，所以混凝土垫层可以缩进300300。 混凝土垫层之上的砖基础所需台阶数为：混凝土垫层之上的砖基础所需台阶数为： 19020 0.8 1.21741.2fGkkpKPaKA由，查表：112002402 300n3260 方案方案：基础上层采用：基础上层采用MU10砖和砖和M5水泥砂浆砌“二、一间隔收”砖水泥砂浆砌“二、一间隔收”砖基础，下层为基础，下层为300厚厚C10素混凝土垫层。素混凝土垫层。 混凝土垫

7、层（作为基础结构层）设计混凝土垫层（作为基础结构层）设计 相应的基础高度相应的基础高度Ho=1202（阶）（阶）+601（阶）（阶）+300=600 （阶）（阶） 计算得：计算得：H Ho o270270（实际为（实际为300300）满足要求。）满足要求。 基础顶面至地面的距离取基础顶面至地面的距离取200200，则埋深，则埋深d=0.8m,d=0.8m,对前面选择的对前面选择的d=0.8md=0.8m完全吻合完全吻合. .方案方案合理。合理。 3 3、绘制基础剖面图（如图所示）、绘制基础剖面图（如图所示） o1200240600Htg211.5tg验算验算C10混凝土垫层之上的砖基础的高度是

8、否满足：混凝土垫层之上的砖基础的高度是否满足： 1.构造要求构造要求 （1 1）基础边缘高度）基础边缘高度 （2）基底垫层基底垫层 （3）钢筋钢筋 （4）混凝土混凝土 二、墙下钢筋混凝土条形基础设计二、墙下钢筋混凝土条形基础设计 在在 pn 作用下，将在基础底板内产生弯距作用下，将在基础底板内产生弯距M和剪力和剪力V，其值在图中，其值在图中- -截面（悬截面（悬臂板跟部）最大。臂板跟部）最大。 2j1j11Mpb2Vpb截面截面- -至至基础边缘的距基础边缘的距离（离（m m）。对）。对于墙下钢筋混于墙下钢筋混凝土条形基础，凝土条形基础，其最大弯距、其最大弯距、剪力的位置应剪力的位置应符合规定

9、符合规定. . 2.中心受荷中心受荷 注：为了防止因M、N作用而使基础底板发生弯曲破坏和剪切破坏，基础底板应有足够的厚度和配筋。 基础底板厚度 墙下钢筋混凝土条形基础底板属不配箍筋和弯起钢筋 的受弯钢筋，应满足混凝土的抗剪切条件： h t0V0.7f h混凝土轴心抗拉强度混凝土轴心抗拉强度设计值设计值 基础底板有效高度基础底板有效高度（），即基础底板（），即基础底板厚度减去钢筋保护层厚度减去钢筋保护层厚度（有垫层厚度（有垫层4040，无垫层无垫层7070）和）和1/21/2倍的钢筋直径倍的钢筋直径 截面高度影响系数，截面高度影响系数， 当当h ho o80020002000时，取时，取h h0

10、 0=2000=2000。 1/4h0(800/h ) 0h tVh0.7f 或或 基础底板配筋 式中：式中： As-每米长基础底板受力钢筋截面积；每米长基础底板受力钢筋截面积； fy-钢筋抗拉强度设计值。钢筋抗拉强度设计值。 注意：实际计算时，将各数值代入上式时的单位应统一，即注意：实际计算时，将各数值代入上式时的单位应统一，即M取取N/m，ho取，取， fy 取取N/2，AS为为2/m。 公式：公式： so yMA0.9h f 应符合混凝土结构设计规范正截面受弯承载力计算公式。也应符合混凝土结构设计规范正截面受弯承载力计算公式。也可按简化公式计算可按简化公式计算。 （按简化矩形截面单筋板（

11、按简化矩形截面单筋板 =x/h0=0.2） （2）偏心荷载作用 计算基底净反力的偏心矩：计算基底净反力的偏心矩： j,0Mbe()F6基础边缘最大和最小净反力：基础边缘最大和最小净反力： n,0j,maxj,min6eFp(1)bb悬臂根部悬臂根部1-1截面处的净反力：截面处的净反力： 1j,1j,minj,maxj,min2bpp(pp)b处理：处理：1）pj按按pj,max取值；取值； 2）pj按按1/2(pj,max+ pj,1)取值取值. 锥形基础和阶梯形基础构造要求的剖面尺寸在满足“一锥形基础和阶梯形基础构造要求的剖面尺寸在满足“一般要求”下，可按下图所示要求。般要求”下，可按下图所

12、示要求。 三、现浇柱下钢筋混凝土独立基础设计现浇柱下钢筋混凝土独立基础设计 1.1.构造要求构造要求 现浇柱基础中应伸出插筋，插筋在柱内的纵向钢筋连接宜优先采用焊接或机械连接，插筋在基础内应符合下列要求： 插筋的数量、直径、插筋的数量、直径、以及钢筋种类应与柱以及钢筋种类应与柱内的纵向钢筋相同。内的纵向钢筋相同。 2. 底板厚度和配筋计算 在柱中心荷载在柱中心荷载F F（KNKN）作用下，如果基础高度（或阶梯高度）作用下，如果基础高度（或阶梯高度）不足，则将沿着柱周边（或阶梯高度变化处）产生冲切破坏，不足，则将沿着柱周边（或阶梯高度变化处）产生冲切破坏，形成形成4545O O斜裂面的角锥体。斜

13、裂面的角锥体。 因此，要求冲切破坏锥体以外的地基反力所产生的冲切力应因此，要求冲切破坏锥体以外的地基反力所产生的冲切力应小于冲切面处混凝土的抗冲切能力。小于冲切面处混凝土的抗冲切能力。 （1 1）中心荷载作用）中心荷载作用 基础底板厚度基础底板厚度 对于矩形基础，柱短边一侧冲切破坏较长边一侧危险，一般对于矩形基础，柱短边一侧冲切破坏较长边一侧危险，一般只根据短边一侧冲切破坏条件确定底板厚度，即要求对矩形只根据短边一侧冲切破坏条件确定底板厚度，即要求对矩形截面柱的矩形基础，应验算柱与基础交接处以及基础变阶处截面柱的矩形基础，应验算柱与基础交接处以及基础变阶处的受冲切承载力。的受冲切承载力。 公式

14、：公式： lhp tmoF0.7f a h相应于荷载相应于荷载效应基本组效应基本组合时作用在合时作用在A Al l上的地基上的地基净反力设计净反力设计值；值；Fl=pnAl 受冲切承载力截面受冲切承载力截面高度影响系数，当高度影响系数，当h800h800时，时， hphp取取1.01.0，当，当h2000h2000时，时， hphp取取0.90.9；其；其间按线性内插法取间按线性内插法取用。用。 基础冲切破坏锥基础冲切破坏锥体最不利一侧计体最不利一侧计算长度算长度 2tbmaaa基础冲切破坏锥体最不利一侧基础冲切破坏锥体最不利一侧截面的长边长，当计算柱与基截面的长边长，当计算柱与基础交接处的受

15、冲切承载力时，础交接处的受冲切承载力时，取柱宽；当计算基础变阶处的取柱宽；当计算基础变阶处的受冲切承载力时，取上阶宽。受冲切承载力时，取上阶宽。 基础冲切破坏锥体最不利一侧基础冲切破坏锥体最不利一侧斜面在基础底面积范围内的下斜面在基础底面积范围内的下边长，当冲切破坏锥体的底面边长，当冲切破坏锥体的底面积落在基础底面以内，计算柱积落在基础底面以内，计算柱与基础交接处的受冲切承载力与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽加两倍基础有效高时，取柱宽加两倍基础有效高度；当计算基础变阶处的受冲度；当计算基础变阶处的受冲切承载力时，取上阶宽加两倍切承载力时，取上阶宽加两倍该处的基础有效高度。该处的基础有效高度

16、。 A0 设计时阴影部分面积设计时阴影部分面积A Al l及及A A0 0的计算的计算 两种情况：两种情况： 当当bb（b b0 0+2h+2h0 0）冲切角锥体的底面积落在基底面积范围以内）冲切角锥体的底面积落在基底面积范围以内 式中式中:l:l-矩形基础的长边（矩形基础的长边（m m） a ac c-矩形基础冲切破坏锥体斜截面长边的上边长度（柱截面的长边矩形基础冲切破坏锥体斜截面长边的上边长度（柱截面的长边m m） b b-矩形基础的宽度（矩形基础的宽度（m m） b bc c-矩形基础冲切破坏锥体斜截面短边的上边长度（柱截面的短边矩形基础冲切破坏锥体斜截面短边的上边长度（柱截面的短边m

17、m） h h0 0-基础底板的有效高度（基础底板的有效高度（m m）。）。 当当bb（b b0 0+2h+2h0 0）时，冲切角锥体的底面积部分落在基底面积外，）时，冲切角锥体的底面积部分落在基底面积外， 200()()2222cclablbAh bh0()22clalAh bL 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 200()()2222cclablbAh bhAL=S123456=S127856 S237-S458 2S237 A0=S3,9,10,4 =1/2(bc+bc+2h0) h0 = (bc+h0) h0 0()22clalAh b1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A

18、L=S1234 A0=S256783 =S2,10, 567893 S25,10-S389 =1/2(bc+bc+2h0) h0 2*1/2 (bc+2h0)/2-b/2 = (bc+h0) h0 (bc b)/2 + h0 基础底板配筋 由于单独基础底板在地基净反力作用下，在两个方向均发生弯由于单独基础底板在地基净反力作用下，在两个方向均发生弯曲，所以两个方向都要配受力钢筋，钢筋面积按两个方向的最曲，所以两个方向都要配受力钢筋，钢筋面积按两个方向的最大弯距分别计算。大弯距分别计算。 i isioi yMA0.9h f 计算截面位置：计算截面位置： 柱边，变截面处柱边，变截面处 各种情况的最大

19、弯距各种情况的最大弯距 计算公式：计算公式： 柱边柱边- -、- -截面截面 1 2 3 4 cccI Inccc2cnc2nccaal1lb22222Mpaba1lb2l222222322lap2bb241pla2bb24 （2）偏心荷载作用）偏心荷载作用 偏心受压基础底板厚度和配筋计算与中心受压情况基本相同偏心受压基础底板厚度和配筋计算与中心受压情况基本相同 计算基础底板厚度时，只需将公式计算基础底板厚度时，只需将公式中的中的p pn n换成换成偏心受压时基础偏心受压时基础边缘处最大净反力边缘处最大净反力pn,max代替即可。代替即可。 lhp tmoF0.7f a hln,maxlFpA

20、 ,max6(1)n oneFplbln,0MeF 偏心受压基础底板配筋计算时，只需将弯距公式（柱与基础偏心受压基础底板配筋计算时，只需将弯距公式（柱与基础交接处、基础变阶处的弯距，即交接处、基础变阶处的弯距，即M、M、M、M）其中）其中pn改成：改成： nn,maxn,11p(pp)2nn,maxn,1p(pp)2 或或 基础变阶处基础变阶处 柱与基础交接处柱与基础交接处 一、概述一、概述 1) 1) 基础是刚性的；基础是刚性的； 2 2）基础的基底压力采用反力直线分布，当基础受中心荷载作用）基础的基底压力采用反力直线分布，当基础受中心荷载作用时反力呈直线均匀分布；时反力呈直线均匀分布； 3

21、 3）地基主要受力层范围内土质均匀；）地基主要受力层范围内土质均匀； 4 4）计算中不考虑上部结构的刚度作用。）计算中不考虑上部结构的刚度作用。 第七节第七节 联合基础设计联合基础设计 墙下联合基础墙下联合基础 柱下联合基础柱下联合基础 类型类型 设计假定：设计假定： 设计步骤：设计步骤： 1 1）确定矩形联合基础底面形心，应尽可能与上部结）确定矩形联合基础底面形心，应尽可能与上部结构的荷载的合力作用线重合或接近。构的荷载的合力作用线重合或接近。 2 2）按地基土承载力确定基础底面尺寸。）按地基土承载力确定基础底面尺寸。 3 3）将基础看成支承在柱上的反梁，承受按直线分布）将基础看成支承在柱上

22、的反梁，承受按直线分布假定计算的地基净反力，画出弯矩和剪力图。假定计算的地基净反力，画出弯矩和剪力图。 aGFAfr d Alb 二、矩形联合基础二、矩形联合基础 4 4）根据抗剪切和抗冲切验算基础高度）根据抗剪切和抗冲切验算基础高度H H0 0. . 验算公式如下：验算公式如下： 抗剪切抗剪切 抗冲切抗冲切 式中：式中： f ft t-混凝土轴心抗拉强度设计值混凝土轴心抗拉强度设计值KPaKPa； b b-联合基础的宽度联合基础的宽度m m； h h0 0-联合基础的有效高度联合基础的有效高度m m； u um m-距柱边距柱边h h0 0/2/2处冲切临界截面的周长。处冲切临界截面的周长。

23、 1th0V0.7fbh2hp tm0V0.7f u h V1V1-剪切荷载设计值剪切荷载设计值KNKN，验算剪切位置的剪力；，验算剪切位置的剪力； V2V2-冲切荷载设计值冲切荷载设计值KNKN，（每一个柱验算）。，（每一个柱验算）。 式中：式中： F F-基础顶面的柱荷载，基础顶面的柱荷载，KNKN； p pn n-基底净反力，基底净反力，KPaKPa； a,ha,h-柱截面的宽度和高度，柱截面的宽度和高度，m m。 2n00VFp (a2h )(h2h )6 6）横向配筋计算。）横向配筋计算。 So yMA0.9h f 5 5）按控制截面计算正、负弯矩，进行纵向配筋。）按控制截面计算正、

24、负弯矩，进行纵向配筋。 So yMA0.9h f 因为柱子附近很大，保守地把柱荷载分布在柱附近一因为柱子附近很大，保守地把柱荷载分布在柱附近一个范围个范围（如柱边以外各取（如柱边以外各取0.75h0）, ,然后按悬臂梁计算弯矩并配然后按悬臂梁计算弯矩并配筋。筋。 在此范围以外的部分可按规定的最小配筋率（可取在此范围以外的部分可按规定的最小配筋率（可取0.2%0.2%）配筋。）配筋。 作作 业业 1.简述减轻建筑物不均匀沉降的措施。简述减轻建筑物不均匀沉降的措施。 2. 简述天然地基上的浅基础的设计内容和步骤？简述天然地基上的浅基础的设计内容和步骤？ 3.设计无筋扩展基础（刚性基础）时应进行哪些设计无筋扩展基础（刚性基础）时应进行哪些方面的计算？方面的计算？ 4.简述无筋扩展基础的台阶宽高比要求的一般表简述无筋扩展基础的台阶宽高比要求的一般表达式的具体含义？达式的具体含义？ 5.设计柱下钢筋混凝土独立基础和条形基础应进设计柱下钢筋混凝土独立基础和条形基础应进行哪些方面的计算？行哪些方面的计算？