广厦基础CAD第08章

基础计算原理广东省建筑设计研究院94第8章基础计算原理1扩展基础计算方法布置扩展基础时，所有标准组合内力参与承载力计算，所有基本组合内力参与冲切，剪切和抗弯计算。1.1基础底压力的计算方法单柱和条形基础下扩展基础底压力计算方法：WMAGFpF--上部结构传至基础顶面的竖向力；G--基础自重和基础上的土重；A--基础底面面积。M--作用于基础底面的力矩值（M=M柱+VH考虑柱底剪力产生的力矩）；W--基础底面的抵抗矩（W=ba2/6，a,b为基础长宽）；计算标准组合内力作用下的轴心受压应力时，不考虑力矩。墙和多柱下扩展基础底压力计算方法：采用通用有限元的方法来计算：划分承台单元网格，采用3和4节点板单元模拟承台，单元刚度见筏板基础计算方法章节中的介绍，根据作用面积和基床反力系数形成弹簧单元来模拟地基作用，墙柱荷载自动布置在不同的节点上，精确求解复杂基础的底压力。标准组合内力作用下的轴心受压应力取4边中点平均压力。1.2地基承载力特征值的修正fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)式中：fa--修正后的地基承载力特征值；fak--地基承载力特征值；ηb、ηd--基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土的类别查下表；γ--基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度；b--基础底面宽度(m)，当基宽小于3m按3m取值，大于6m按6m取值；γm--基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度；d--基础埋置深度(m)，一般自室外地面标高算起。在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起。对于地下室，如采用箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起；当采用独立基础或条形基础时，应从室内地面标高算起。土的类别ηbηd淤泥和淤泥质土01.0人工填土01.0基础计算原理深圳市广厦软件有限公司95e或IL大于等于0.85的粘性土红粘土含水比αw0.8含水比αw≤0.800.151.21.4大面积压实填土压实系数大于0.95,粘粒含量ρc≥10%的粉土最大干密度大于2.1t/m3的级配砂石001.52.0粉土粘粒含量ρc≥10%的粉土粘粒含量ρc10%的粉土0.30.51.52.0e及IL均小于0.85的粘性土粉砂、细砂(不包括很湿与饱和时的稍密状态)中砂、粗砂、砾砂和碎石土0.32.03.01.63.04.4注：1.强风化和全风化的岩石，可参照所风化成的相应土类取值；其他状态下的岩石不修正；2.地基承载力特征值按建筑地基基础设计规范附录D深层平板载荷试验确定时ηd取0。1.3承载力的计算采用地震作用效应标准组合时，地基土抗震承载力应取地基承载力特征值乘以地基土抗震承载力调整系数计算。岩土名称和性状ξa岩石，紧密的碎石土，密实的砺、粗、中砂，fak≥300的粘性土和粉土1.5中密、稍密的碎石土，中密和稍密的砺、粗、中砂，密实和中密的细、粉砂，150≤fak＜300的粘性土和粉土，坚硬黄土1.3稍密的细、粉砂，100≤fak＜150的粘性土和粉土，可塑黄土1.1淤泥，淤泥质土，松散的砂，杂填土，新近堆积黄土及流塑黄土1.0轴心受压应力小于等于地基土修正或抗震调整后的承载力。偏心受压应力小于等于1.2乘以地基土修正或抗震调整后的承载力。1.4对基础的冲切和剪切验算矩形截面对基础冲切:Fl≤0.7βhpftamh0am=(at+ab)/2Fl=pjAl式中：βhp---受冲切承载力截面高度影响系数，当h不大于800mm时，βhp取1.0.当h大于等于2000mm时，βhp取0.9，其间按线性内插法取用；ft---混凝土轴心抗拉强度设计值；基础计算原理广东省建筑设计研究院96h0---基础冲切破坏锥体的有效高度（基础高度-保护层厚度）；am---冲切破坏锥体最不利一侧计算长度；at---冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长，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；ab---冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长，当冲切破坏锥体的底面落在基础底面以内(图a、b)，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。当冲切破坏锥体的底面在l方向落在基础底面以外，即a+2h0≥l时,(图c),ab=l；pj---扣除基础自重及其上土重后相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积净反力，对偏心受压基础可取基础边缘处最大地基土单位面积净反力；Al---冲切验算时取用的部分基底面积(图a、b中的阴影面积ABCDEF，或图c中的阴影面积ABCD)；Fl---相应于荷载效应基本组合时作用在Al上的地基土净反力设计值。1-冲切破坏锥体最不利一侧的斜截面，2-冲切破坏锥体的底面对基础冲切验算时，CAD处理方法：1)每一边找到离边中点最近的墙肢或柱，用包围该墙肢或柱的矩形截面对基础进行冲切验算；2)考虑了矩形截面对基础有偏心情况；3)验算墙柱和基础变阶处冲切；4)条形基础am=1000mm；5)承载力抗震调整系数γRE为0．85。对基础剪切应符合下列规定：V≤0.7βhftbh0βh=(800/h0)1/4式中:基础计算原理深圳市广厦软件有限公司97V--构件斜截面上的最大剪力设计值；βh--截面高度影响系数：当h0800mm时，取h0=800mm；当h02000mm时，取h0=2000mm；ft--混凝土轴心抗拉强度设计值。对基础剪切验算时，CAD处理方法：1)每一边找到离边中点最近的墙肢或柱，包围该墙肢或柱的矩形边（离基础最近的边）对基础进行剪切验算，矩形边45°向基础边方向斜切形成斜截面；2)考虑了矩形截面对基础有偏心情况；3)验算墙柱和基础变阶处剪切；4)条形基础b=1000mm。5)承载力抗震调整系数γRE为0．85。1.5抗弯和配筋计算抗弯计算：MⅠ和MⅡ=1/12a21[(2l+a')(pmax+p-2G/A)+(pmax-p)l]式中：MⅠ、MⅡ---任意截面Ⅰ-Ⅱ、Ⅱ-Ⅱ处相应于荷载效应基本组合时的弯矩设计值；a1---任意截面Ⅰ-Ⅰ至基底边缘最大反力处的距离；pmax,pmin---相应于荷载效应基本组合时的基础底面边缘最大和最小地基反力设计值；p---相应于荷载效应基本组合时在任意截面Ⅰ-Ⅰ处基础底面地基反力设计值；G---考虑荷载分项系数的基础自重及其上的土自重；当组合值由永久荷载控制时，G=1.35Gk,Gk为基础及其上土的标准自重。对于墙下条形基础任意截面的弯矩，可取l=a'=1m。基础计算原理广东省建筑设计研究院98配筋计算：0002211hfbfhhMMAycs承载力抗震调整系数γRE为0．75。1.6局部受压验算当扩展基础的混凝土强度等级小于柱和墙肢的混凝土强度等级时，尚应验算柱和墙肢下扩展基础顶面的局部受压承载力。Fl≤1.35βcβlfcAlnβl=(Ab/Al)1/2式中:Fl--局部受压面上作用的局部荷载或局部压力设计值；fc--混凝土轴心抗压强度设计值βc--混凝土强度影响系数：当混凝土强度等级不超过C50时，取βc=1.0；当混凝土强度等级为C80时，取βc=0.8；其间按线性内插法确定；βl--混凝土局部受压时的强度提高系数；Al--混凝土局部受压面积；Aln--混凝土局部受压净面积；对后张法构件，应在混凝土局部受压面积中扣除孔道、凹槽部分的面积；Ab--局部受压的计算底面积，按如下图确定。2桩基础计算方法2.1桩顶轴力的计算方法单柱下桩基础桩顶轴力计算方法：基础计算原理深圳市广厦软件有限公司9922iiyiixixxMyyMnGFQF---作用于桩基承台顶面的竖向力；G---桩基承台自重及承台上土自重标准值；n--桩基中的桩数；Qi---偏心竖向力作用下第i根桩的竖向力；Mx,My---作用于承台底面通过桩群形心的x、y轴的力矩；xi,yi---桩i至桩群形心的y、x轴线的距离；计算标准组合内力作用下的桩顶轴心力时，不考虑力矩。墙和多柱下桩基础桩顶轴力计算方法：采用通用有限元的方法来计算：划分承台单元网格，采用3和4节点板单元模拟承台，2节点杆单元模拟桩，单元刚度见筏板基础计算方法章节中的介绍，墙柱荷载自动布置在不同的节点上，精确求解复杂基础的桩顶轴力。标准组合内力作用下的桩顶轴心力取所有桩的平均桩顶轴力。2.2承载力的计算非液化土中低承台桩基的抗震验算时，单桩的竖向抗震承载力特征值，可均比非抗震设计时提高25%，单桩抗震承载力调整系数可取1.25。桩顶轴心力小于等于修正或抗震调整后的单桩承载力。桩顶偏心力小于等于1.2乘以修正或抗震调整后的单桩承载力。CAD中单桩的承载力包括抗压和抗拉承载力，同时进行抗压和抗拉承载力验算。2.3对基础的冲切和剪切验算柱和墙肢对承台的冲切：Fl≤2[βox(bc+aoy)+βoy(hc+aox)]βhpfth0Fl=F-∑Niβox=0.84/(λox+0.2)βoy=0.84/(λoy+0.2)式中:Fl---扣除承台及其上填土自重，作用在冲切破坏锥体上相应于荷载效应基本组合的冲切力设计值，冲切破坏锥体应采用自柱边或承台变阶处至相应桩顶边缘连线构成的锥体，锥体与承台底面的夹角不小于45°(如下图)；ho---冲切破坏锥体的有效高度；βhp---受冲切承载力截面高度影响系数，其值按基础规范第8.2.7条的规定取用。βox,βoy---冲切系数；λox,λoy---冲跨比,λox=aox/h0、λoy=aoy/ho,aox、aoy为柱边或变阶处至桩边的水平距离；当aox(aoy)0.2h0时,aox(aoy)=0.2h0,当aox(aoy)h0时,aox(aoy)=h0；基础计算原理广东省建筑设计研究院100F---柱根部轴力设计值；∑Ni---冲切破坏锥体范围内各桩的净反力设计值之和。对中低压缩性土上的承台，当承台与地基土之间没有脱空现象时，可根据地区经验适当减小柱下桩基础独立承台受冲切计算的承台厚度。柱和墙肢对承台进行冲切验算时，CAD考虑承台上每根柱和每片墙肢对承台的冲切，承载力抗震调整系数γRE为0．85。角桩对承台的冲切:Nl≤[β1x(c2+a1y/2)+β1y(c1+a1x/2)]tan(θ/2)βhpfth0β1x=(0.56/λ1x+0.2)β1y=(0.56/λ1y+0.2)式中:Nl---扣除承台和其上填土自重后的角桩桩顶相应于荷载效应基本组合时的竖向力设计值；β1x,β1y---角柱冲切系数；λ1x,λ1y---角桩冲跨比，其值满足0.2-1.0,λ1x=a1x/h0,λ1y=a1y/h0；c1,c2---从角桩内边缘至承台外边缘的距离；a1x,a1y---从承台底角桩内边缘引45°冲切线与承台顶面或承台变阶处相交点至角桩内边缘的水平距离；h0---承台外边缘的有效高度。θ---角桩所在的角点承台两外边缘夹角。以上公式适用于多边形和三桩三角形承台受角桩冲切验算，当θ=90°,为多桩矩形承台受角桩冲切的承载力计算公式，承载力抗震调整系数γRE为0．85。基础计算原理深圳市广厦软件有限公司101墙柱边对多排桩边的剪切验算：V≤βhsβftb0h0β=1.75/λ+1.0式中：V---扣除承台及其上填土自重后相应于荷载效应基本组合时斜截面的最大剪力设计值；b0---承台计算截面处的计算宽度；h0---计算宽度处的承台有效高度；β---剪切系数；βhs---截面高度影响系数：当h0800mm时，取h0=800mm；当h02000mm时，取h0=2000mm；λ---计算截面的剪跨比，λx=ax/h0、λy=ay/h0、ax、ay.为柱或承台变阶处至x,y方向计算一排桩的桩边的水平距离，当λ0.3时、取λ=0.3；当λ3时，取λ=3。墙柱边对多排桩边进行剪切验算时，CAD分别考虑在上下左右4个方向从多排桩边到最近墙柱边进行斜截面受剪验算，承载力抗震调整系数γRE为0．85。2.4抗弯和配筋计算多桩矩形承台柱边