擴展基礎與聯(lián)合基礎設計PPT演示課件

第三章,1,淺基礎設計的內(nèi)容、步驟和方法,地基基礎設計的基本規(guī)定,淺基礎的類型與方案選擇,地基計算,2,基本概念,地基,基礎,基礎分類,天然地基,人工地基,1、根據(jù)基礎埋置深度分類,淺基礎,深基礎,2、根據(jù)基礎所用材料的性能分類,無筋基礎（剛性基礎）,鋼筋混凝土基礎（柔性基礎）,3,2.6擴展基礎設計（熟知）,一、無筋擴展基礎設計,必須保證發(fā)生在基礎內(nèi)的拉應力和剪應力不超過相應的材料強度設計值。這種保證通常是通過控制材料的強度和對基礎構(gòu)造的限制（臺階的寬度和高度比）來實現(xiàn)的，即基礎每個臺階的寬度與高度之比都不得超過如表2-9所列的臺階高寬比的允許值。設計時一般先選擇適當?shù)幕A埋置深度和基礎底面尺寸。設基礎寬度為b,則按上述限制，基礎高度應滿足下列要求：,基礎的剛性角,基礎,式中：b-基礎底面寬度；b0-基礎頂面的墻體寬度或柱腳寬度；H0-基礎高度；b2-基礎臺階寬度；tan-基礎臺階寬高比。,4,（a）不安全（b）正確（c）不經(jīng)濟,剛性基礎臺階的確定和受力破壞簡圖,?,5,采用無筋擴展基礎的鋼筋混凝土柱，其柱腳高度h1不得小于b1，并不應小于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，可沿水平方向彎折，彎折后的水平錨固長度不應小于10d也不應大于20d。,6,錐形基礎的邊緣高度，不宜小于200mm；階梯形基礎的每階高度，宜為300-500mm；基礎高度小于等于250時，可做成等厚度板。,二、擴展基礎的設計,擴展基礎的構(gòu)造，應符合下列要求：,2.墊層的厚度不宜小于70mm，每邊伸出基礎50-100mm。墊層混凝土強度等級應為C15。,3.擴展基礎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不小于受力鋼筋面積的1/10。當有墊層時鋼筋保護層的厚度不小于40mm；無墊層時不小于70mm。,4.混凝土強度等級不應低于C20。,7,6.鋼筋混凝土條形基礎底板在T形及十字形交接處，底板橫向受力鋼筋僅沿一個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沿兩個方向布置。,5.當柱下鋼筋混凝土獨立基礎的邊長和墻下鋼筋混凝土條形基礎的寬度大于或等于2.5m時，底板受力鋼筋的長度可取邊長或?qū)挾鹊?.9倍，并宜交錯布置。,分布鋼筋,橫向受力鋼筋,橫向受力鋼筋,擴展基礎底板受力布筋圖,鋼筋混凝土柱和剪力墻縱向受力鋼筋在基礎內(nèi)的錨固長度應根據(jù)鋼筋在基礎內(nèi)的最小保護層厚度按現(xiàn)行有關(guān)規(guī)定確定：（復習）,8,墻下鋼筋混凝土條形基礎截面設計內(nèi)容：基礎高度和基礎底板配筋。,（一）墻下鋼筋混凝土條形基礎設計,9,（一）墻下鋼筋混凝土條形基礎設計,軸心荷載的作用,基礎內(nèi)不配箍筋和彎起筋，故基礎高度由混凝土的受剪承載力確定：,基礎高度,基底平均凈反力設計值(基本組合),基礎有效高度,剪力設計值,10,b1為基礎懸臂部分計算截面的挑出長度。當墻體為混凝土時，為基礎邊緣至墻角的距離;為磚墻且放角不大于1/4磚墻時，為基礎邊緣至墻角的距離加上0.06m。,受力鋼筋,構(gòu)造鋼筋,11,基礎底板配筋,懸臂根部的最大彎矩設計值：,基礎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，基礎邊緣處的最大凈反力設計值為：,荷載的凈偏心矩,12,13,基礎的高度和配筋計算：,14,某磚墻厚240mm，相應于荷載效應標準組合及基本組合作用在基礎頂面的軸心荷載分別為144kN/m和190kN/m，基礎埋深為0.5m，地基承載力特征值fak=106kPa，試設計此基礎。,【例題2-7】,【解】,因基礎埋深為0.5m，埋深較淺，故采用鋼筋混凝土條形基礎?；炷恋膹姸鹊燃壊捎肅20，ft=1.10N/mm2，鋼筋用HPB235級，fy=210N/mm2,因為d=0.5m，所以不需要深度修正:,先計算基礎寬度：,基底凈反力：,基礎邊緣至磚墻計算界面的距離：,15,基礎的有效高度：,取基礎高度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）、柱下鋼筋混凝土獨立基礎設計,50,19,軸心荷載作用,基礎高度,基礎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)生的沖切力應小于沖切面處混凝土的抗沖切能力。矩形基礎一般沿柱短邊一側(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高度，即要求：,抗沖切能,沖切力,斜裂面,21,22,當沖切破壞錐體的底邊落在基礎底面積之內(nèi)時，即,23,24,當沖切破壞錐體的底邊落在基礎底面積之外時，即,25,對于階梯形基礎，除了對柱邊進行沖切驗算外，還應對上一階底邊邊界處進行下階的沖切驗算。,26,底板配筋,在基底凈反力作用下，基礎沿柱的周邊向上彎曲。一般矩形基礎的長寬比小于2，故為雙向受彎。當彎應力超過了基礎的抗彎強度時，就發(fā)生彎曲破壞。其破壞特征是裂縫沿柱角至基礎角將基礎底面分成四塊梯形面積。故配筋計算時，將基礎板看成四塊固定在柱邊的梯形懸臂板。,對于矩形基礎，當臺階的寬高比小于或等于2.5和偏心距小于或等于1/6基礎寬度時，底板彎矩設計值可按下述方法計算：,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,如果只在矩形基礎的長邊產(chǎn)生偏心：,基礎高度,當沖切破壞錐體的底邊落在基礎底面積之內(nèi)時：,當沖切破壞錐體的底邊落在基礎底面積之外時：,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】,設計如圖所示的柱下獨立基礎。已知相應于荷載效應基本組合的柱荷載為F=700kN，M=87.8kN.m，柱截面尺寸為300mm400mm，基礎底面尺寸為1.6m2.4m。,采用C20混凝土，HPB235級鋼筋，查得ft=1.10N/mm2，fy=210N/mm2，墊層采用C15混凝土。,凈偏心距：,基底最大凈反力設計值：,1、計算平均基底凈反力,35,2、基礎高度,（1）、柱邊截面取h=600mm，h0=555mm,即沖切破壞錐體的底邊落在基礎底面積之內(nèi)。因為偏心：,滿足要求,36,基礎分二級，下階h1=300mm，h01=255mm取,基礎長邊方向的設計彎距：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,基礎短邊方向的設計彎距：,截面的彎矩,截面的彎矩,按構(gòu)造要求配置,39,2.7聯(lián)合基礎設計（熟知）,典型的雙柱聯(lián)合基礎可分為三種類型：矩形、梯形和連梁式聯(lián)合基礎,40,聯(lián)合基礎的設計通常作如下的規(guī)定或假定基礎是剛性。一般認為，當基礎高度不小于柱距的1/6時，基礎可視為剛性；基底壓力為線性分布；基礎主要受力層范圍內(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,設計步驟：,1、計算柱荷載的合力作用點位置（荷載重心）；2、確定基礎長度，使基礎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底面寬度；4、按反力線性分布假定計算基底凈反力設計值，并用靜力分析法計算基礎內(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高度。一般可先假設基礎高度在代入下式進行驗算。,受沖切承載力驗算，驗算公式：,42,6、按彎矩圖中的最大正負彎矩進行縱向配筋計算；7、按等效梁的概念進行橫向配筋計算。,由于矩形聯(lián)合基礎為一等厚度平板，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的寬度與柱寬合計作為等效梁的寬度?；A的橫向受力鋼筋按橫向等效梁的柱邊截面彎距計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凈反力以相應等效梁上的柱荷載計算。,受剪承載力驗算，驗算公式：,43,【例題2-9】,【解】,設計如圖所示的二柱矩形聯(lián)合基礎。已知柱荷載為相應于荷載效應基本組合的設計值，基礎材料采用C20混凝土，HRB335級鋼筋，柱1、柱2截面尺寸為300mm300mm，要求基礎左端與柱1側(cè)面對齊?；A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、計算柱荷載的合力作用點位置（基礎底面形心），并確定基礎長度。,對柱1的中心取距:,（基礎形心距離柱1中心的距離）,確定基礎長度：,44,2、計算基礎底面寬度（采用荷載效應標準組合），可近似取基本組合值除以1.35。,3、計算基礎內(nèi)力,由,計算的剪力和彎距結(jié)果繪出V和M圖。,凈反力設計值（采用荷載效應基本組合）,45,4、計算基礎的高度,取柱2進行驗算（荷載大）沖切力為柱軸心荷載設計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）受沖切承載力驗算,46,（2）、受剪承載力驗算取柱2沖切破壞椎體底面邊緣處截面為計算截面，該截面的剪力設計值為：,滿足要求,5、配筋計算（1）、縱向配筋（采用HRB335級鋼筋）柱間最大負彎距為：,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的寬度與柱寬合計作為等效梁的寬度）,基礎的橫向受力鋼筋按橫向等效梁的柱邊截面彎距計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凈反力以相應等效梁上的柱荷載計算。,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