基础工程扩展基础设计（PPT48页)

一、无筋扩展基础设计无筋扩展基础通过控制材料强度等级和台阶宽高比来确定基础的截面尺寸，并无需进行内力分析和截面强度计算。扩展基础设计tan/)(210bbh由于台阶宽高比限制，无筋扩展基础的高度一般都较大，但不应大于基础埋深，否则，应加大基础埋深或选择刚性角较大的基础类型，如不满足，可采用钢筋砼基础。FFFF安全不安全浪费浪费砖基础俗称大放脚，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，毛石混凝土基础每阶高度不应小于300mm。灰土基础施工时每层虚铺灰土220~250mm，夯实至150mm，称为“一步灰土”。根据需要可设计成二步灰土或三步灰土，即厚度为300mm或450mm，三合土基础厚度不应小于300mm。无筋扩展基础也可由两种材料叠合组成，例如，上层用砖砌体，下层用混凝土。〔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mdfFbGak9.0120220180(2)按砖基础设计为符合砖的模数，取基底宽度b=0.96m，则砖基础所需的台阶数为：6602240960n(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。其他构造要求：一般不低于等级MU10的砖和不低于M5砂浆；为保证砌筑质量、平整和保护基坑作用，基底需做垫层；垫层可选用灰土、三合土、砼。厚度一般为100-200mm。必要时，在室内地面以下50mm左右处铺设防潮层。柔性扩展基础的设计（二）柱下钢筋混凝土单独基础设计（一）墙下钢筋混凝土条形基础设计补充内容：•柔性基础（扩展基础）冲切弯曲2121纯剪二、墙下钢筋混凝土条形基础设计墙下钢筋砼条形基础的结构设计包括确定基础高度和基础底板配筋。构造要求：⑴梯形截面基础的边缘高度，一般不小于200mm；基础高度小于等于250mm时，可做成等厚度板。⑵基础下的垫层厚度一般为100mm，每边伸出基础50~100mm，垫层混凝土强度等级应为C10。⑶底板受力钢筋的最小直径不宜小于10mm，间距不宜大于200mm和小于100mm。当有垫层时，混凝土的保护层净厚度不应小于40mm，无垫层时不应小于70mm。纵向分布筋直径不小于8mm，间距不大于300mm，每延米分布钢筋的面积应不小于受力钢筋面积的1/10。⑷混凝土强度等级不应低于C20。⑸当基础宽度大于或等于2.5m时，底板受力钢筋的长度可取基础宽度的0.9倍，并交错布置。⑹基础底板在T形及十字形交接处，底板横向受力钢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1/4处。在拐角处底板横向受力钢筋应沿两个方向布置。⑺当地基软弱时，为了减少不均匀沉降的影响，基础截面可采用带肋的板，肋的纵向钢筋按经验确定。地基净反力：由于基础及其上面土的重力所产生的那部分地基反力将与重力相抵消，仅有基础顶面荷载所产生的地基反力称为地基净反力。以pj表示。对条形基础：pj=F/b对矩形基础：pj=F/blPj为荷载效应基本组合时的地基净反力；可近似取标准组合值的1.35倍。1、轴心荷载作用下1）基础高度由于基础不配箍筋和弯起筋，故基础高度由砼的受剪承载力确定。基础高度由砼受剪承载力确定:Pj为荷载效应基本组合时的地基净反力。b1为挑出长度；当墙体材料为砖墙且放脚不大于1/4砖长时，b1取基础边缘至墙脚距离加0.06m。2）基础底板配筋0s219.0A21hfMbpMyj面积：每米长的受力钢筋截面2、偏心荷载作用偏心荷载作用下，基础边缘处最大净反力设计值为：e0为荷载的净偏心距。bebFpbMbFpjj0max2max616或FMe0)6(0bNMe高度和配筋仍按轴心荷载作用下计算，但式中剪力和弯矩用下式代替：21max1max26121bppMbppVjIjjIjpjI为计算截面处的净反力设计值，按下式计算：minmax1minjjjjIppbbbpptfVh7.000s9.0AhfMy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。三、柱下钢筋砼独立基础设计1.构造要求边缘高度顶部每边沿柱边放出50mm锥形基础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、以及钢筋种类应与柱内的纵向钢筋相同。1、构造要求锥形基础的边缘高度，不宜小于200mm；阶梯形基础的每阶高度，宜为300~500mm。基础顶部四周应水平放宽至少50mm，以便柱子支模。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，插入基础的钢筋至少应有两道箍筋固定；插筋下端宜做成直钩放在基础底板钢筋网上；当符合一定条件时，可仅将四角插筋伸至底板钢筋网。2.底板厚度和配筋计算（1）中心荷载作用•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。•在柱中心荷载F（kN）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，形成45O斜裂面的角锥体。因此，要求冲切破坏锥体以外（）的地基反力所产生的冲切力（）应小于冲切面处混凝土的抗冲切能力。lFlA1）基础高度的确定公式：07.0hbfFmthpllnlApF相应于荷载效应基本组合时作用在Al上的地基净反力设计值；Fl=pnAl受冲切承载力截面高度影响系数，当h≤800㎜时，hp取1.0，当h≥2000㎜时，hp取0.9；其间按线性内插法取用。基础冲切破坏锥体最不利一侧计算长度Am2)(btmbbb基础冲切破坏锥体最不利一侧截面的上边长，当计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽；当计算基础变阶处的受冲切承载力时，取上阶宽。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边长，当冲切破坏锥体的底面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时，取柱宽加两倍基础有效高度；当计算基础变阶处的受冲切承载力时，取上阶宽加两倍该处的基础有效高度。•设计时阴影部分面积Al及Am的计算两种情况：1.当冲切角锥体的底面积落在基底面积范围以内时，b≥（bc+2h0），式中:l--矩形基础的长边（m）ac--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）b--矩形基础的宽度（m）bc--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）h0--基础底板的有效高度（m）。200()()2222cclablbAhbh两个等腰直角三角形面积之和。000000)()2(21)(21hhbhhbbhbbhbAcccbcmm12345678910–2S237AL=S1,2,3,4,5,6=S1,2,7,8,5,6–S2,3,7-S4,5,8200()()2222cclablbAhbh000004,10,9,3)()2(21)(21hhbhhbbhbbSAcccbcm2.当冲切角锥体的底面积部分落在基底面积外，b≤（bc+2h0）时0()22clalAhb20000)22()(bhbhhbhbAccmm两个等腰直角三角形面积之和0()22clalAhb12345678910AL=S1234Am=S2,5,6,7,8,3=S2,10,5,6,7,8,9,3–S2,5,10-S3,8,92000]2)2(21[212)2(21bhbhhbbccc2000)22()(bhbhhbcc基础底面全部落在45°冲切破坏锥体底边以内时，则成为刚性基础，无需进行冲切验算。时当002,2halhbbcc基础高度计算公式中以pjmax代替pj1ApFjl1maxApFjl（2）偏心荷载作用阶梯形基础还应验算变截面处抗冲切强度。如何验算？局部受压承载力的验算MF当基础底面全部落在45冲切破坏锥体底边以内，则成为刚性基础，无需计算一般采用试算法。即先假定某一基础高度，求得相应有效高度，然后采用适当公式验算。基础高度的确定2、柱下单独基础的底板配筋按抗弯计算确定；独立柱基在地基净反力的作用下，两个方向都产生弯曲，需双向配筋；抗弯计算时，把基础看成是固定在柱边或变截面处的倒置悬臂板，最大弯矩作用面在柱边或变截面处。当矩形基础台阶的宽高比≤2.5和e≤b/6时，任意截面弯矩可按如下公式计算。（1）中心荷载作用)2()(2421ttjbbalpMⅠ—Ⅰ截面latbtbAe1ⅡⅡpj3214ⅠⅠ112341eApMj))((411234ttbbalA)(6)2)((1tttbbbbale)2()(242ttjⅡalbbpMⅡ—Ⅱ截面latbtbAe1ⅡⅡpj3214ⅠⅠⅢ—Ⅲ截面Ⅳ—Ⅳ截面)2()(24121bbllpMjⅢ)2()(24121llbbpMjⅣb1l1bblbⅣⅣⅢpj受荷面积变截面处（2）偏心荷载作用时])())(2[()(4811max1max21bppppbbalMjjjjtt)(2minmaxmin1jjtjjpplalpp)2()(242ttjⅡalbbpM])())(2[()(481Ⅲmaxmax121ⅢbppppbbllMjjjjⅢ)(2minmax1minⅢjjjjpplllpp)2()(24121llbbpMjⅣ求得MⅠ、MⅡ、MⅢ、MⅣ后，分别求得对应钢筋面积AsⅠ、AsⅡ、AsⅢ、AsⅣ。利用AsⅠ、AsⅢ中的大值配置平行于l方向的钢筋，并放置在下层；按AsⅡ、AsⅣ中的大值配置平行于b方向的钢筋，并放置在上排；基底和柱截面均为正方形时，MⅠ＝MⅡ、MⅢ＝MⅣ，此时只需计算一个方向的弯矩。yosfhMA9.0