第二章 浅基础(2)
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3、设置沉降缝 当建筑物体型复杂或长高比过大时,可设沉降缝建筑物 (包括基础)分割成若干独立的沉降单元。 沉降缝可设于如下部位: (1)建筑物平面转折处; (2)高度或荷载变化较大处; (3)长高比不符合要求的砌体结构或框架结构的适当部位; (4)地基压缩性有明显变化处; (5)建筑结构或基础类型不同处; (6)分期建造房屋的交界处; (7)拟设置伸缩缝处(三缝合一)
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(3)等效梁沿横向长度可取该断面的平均值。 四、连梁式联合基础 1、适用条件 连梁式联合基础适用于两柱间距离较大,采用矩形或梯形 联合基础不适宜时。因为随柱间距的增大,跨中基底净反力会 使跨中负弯矩急剧增大。 2、结构特点 (1)连系梁底面不与地面接触,基底反力仅作用于两柱下的 扩展基础,连系梁中弯矩较小; (2)连系梁的作用是将偏心产生的弯矩传递给另一侧的柱基 础,从而使两基础的基底反力均匀。
二、墙下钢筋混凝土条形基础设计 设计内容: (1)确定基础高度; (2)基础底板配筋。 ※截面设计时不考虑基础及回填土的重力,仅考虑上部 荷载作用下地基的净反力。计算时,沿条形基础长度方 向取1m作为计算单元。
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1、构造要求
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2、轴心荷载作用下的基础设计
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(2)基础底板配筋 悬臂根部最大弯矩设计值M为:
b b0 tan
b b0 h
2 tan
2h
b0 ——基础顶面处墙体或柱脚宽度:
——基础刚性角(取决于基础材料);
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(3)确定基础最小埋置深度 d
d h 100 ~ 150 mm (保护层厚度) 最小埋置深度:
判定基础埋置深度是否满足要求;若不满足要求,则 应加大基础埋深或者选择刚性角较大的基础类型(如混凝 土基础)以及钢筋混凝土基础。
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§2.7 联合基础设计 一、概述 (1)联合基础的分类 ①矩形联合基础(a) ②梯形联合基础(b) ③连梁式联合基础(c) (2)联合基础设计的基本假设 ①基础刚性; 当基础高度 h l 6 时,基础可视为刚性基础。
②基底压力为线性分布; ③地基主要受力层范围内土质均匀; ④不考虑上部结构刚度的影响。
F l 0.7 hp f t um h0
(2-67)
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②受剪承载力验算,其公式为:
V 0.7h ft bh0 (2-68)
(6)按弯矩图中的最大正负弯矩进行配筋计算; (7)按等效梁法进行横向配筋计算。
※等效梁法:因矩形联合基础为等厚平板,靠近柱位区段基础 横向刚度很大。根据J.E.波勒斯(Bowles)建议,可在柱边缘 以外各取 0.75h0 宽度(如图2-29)与柱宽合计作为“等效梁” 宽度。基础横向受力钢筋按横向等效梁的柱边截面弯矩计算确 定,等效梁以外区段按构造要求配置。各横向等效梁底面基底 净反力以相应等效梁上的柱荷载计算确定。
(2-70)
通过解方程组(2-69)、(2-70)可得基底尺寸a、b的值。 3、内力分析与设计 计算方法与矩形联合基础相同,但应注意以下几点: (1)梯形联合基础基底净反力沿纵向呈线性变化(即呈梯形 分布); (2)选取受剪承载力验算截面和纵向配筋计算截面时应考虑 板宽的影响(即内力最大的截面并非一定为最不利截面)。
h0 ——基础有效高度。
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(d)相关参数计算 (i)当冲切破坏锥体的底边位于基础底面积以内[如图2-26(b) 所示],即当 b bc 2h0 时。
① bm 的计算 假定柱截面长、短边分别为 ac 、bc ,则沿柱边产生冲切时有:
bt bc
bb bc 2h0
bm bt bb 2 bc h0 即有:
0.7 hp f t bm h0 0.7 hp f t bc h0 h0
即满足:
0.7 1.0 1100 0.3 0.555 0.555 365.38kN
Fl 0.7hp ft bmh0
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②对于变阶处截面:
对于变阶处截面有:
b b1
ac
bc
l1
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如图2-27如示,地基净反力对柱边I-I截面产生的弯矩设计值为:
M p j A1234 l0
式中:A1234 ——梯形1234的面积;
A1234 1 b bc l ac 4
l 0 ——梯形1234的形心至柱边的距离;
l ac bc 2b l0 6bc b
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3、设计要点 (1)连系梁必须为刚性,梁宽不应小于最小柱宽; (2)两基础的底面尺寸除满足地基承载力要求之外,尚应满足 地基不均匀沉降的要求; (3)连系梁底面不应与地面接触,以免造成计算困难和使连系 梁跨中产生过大弯矩,设计中不计连系梁的自重。 4、设计步骤
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§2.8 减轻建筑物不均匀沉降危害的措施
Fl 0.7 hp f t bm h0
(2-55)
式中: Fl ——作用于冲切锥体上的冲切力,Fl p j A1
p j ——相应于荷载效应基本组合的地基净反力,
b hp ——受冲切承载力截面高度影响系数;
A1 ——冲切力的作用面积;
p j F bl
A1
bb
bm
bt
ft ——混凝土轴心抗拉强度设计值; bm ——冲切破坏锥体斜裂面上、下边长的平均值;
(2-52)
M ——相应于荷载效应基本组合时作用于基 式中: 础底面的力矩值; e0 ——荷载的净偏心矩, e0 M F
※基础的高度和配筋仍按式(2-47)和(2-50)计算,但式 中的剪力和弯矩设计应按下列公式计算:
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1 p j max p jI b1 2 1 M 2 p j max p jI b12 6 V
M 1 p j b12 2
(2-49)
式中符号意义同前。 M A 基础每米长的受力钢筋截面积为: s 0.9 f h (2-50) y 0
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3、偏心荷载作用下的基础设计 基础边缘处的最大净反力设计值为:
p j max F 6M 2 b b
(2-51)
或者
p j max
F 6e0 1 b b
b1
p j min
p jI
Ⅰ
p j max
b
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基底面积计算 采用标准组合 截面计算采用 基本组合
b1
Fk
d
b
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三、柱下钢筋混凝土独立基础设计
1、构造要求
除应满足墙下钢筋混凝土条形基础 相关构造要求外,尚应满足如下要求: (1)阶梯形基础台阶高度取为 300~500mm; (2)采用锥形基础时,其边缘高度 不宜少于200mm,顶部每边应沿柱边放 出50mm; (3)受力钢筋应双向配置; (4)现浇柱纵向钢筋可通过插筋锚 入基础。插筋数量、直径及种类与柱内 纵向钢筋相同。
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二、矩形联合基础 1、矩形联合基础设计步骤 (1)计算柱荷载的合力作用点(荷载重心)位置; (2)确定基础长度,使基础底面形心尽可能与柱荷载重心重合; (3)按地基承载力确定基础底面宽度; (4)计算基底净反力设计值,用静定分 析法计算基础内力; (5)根据受冲切和受剪承载力确定基 础高度;一般先假定基础高度,然后 进行验算确定。 ①受冲切承载力验算,其公式为:
一、建筑措施 1、建筑物的体型力求简单 体型简单的建筑物(如“一”字型),整体刚度大,抵 抗变形能力强,平面形状复杂的建筑物(如“L”、“T”、 “H”型),因基础密集、地基附加应力重叠,容易产生不均 匀沉降。 2、控制建筑物的长高比、合理布置纵横墙 长高比大的砌体承重结构,整体刚度小,纵墙容易因过 度挠曲而开裂。房屋建筑的长高比一般不宜大于3.0,否则应 设置沉降缝。
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三、梯形联合基础 1、适用条件 当建筑界限靠近荷载较小的柱一侧时,采用矩形联合 基础合适,当荷载较大的柱一侧空间受到限制时,只能采用梯 形联合基础。因此时采用矩形联合基础,基底形心将无法与荷 载重心重合。 由图2-30可知,梯形基础适用 范围为:l 3 x l 2 ;当 x l 2 时, 梯形基础转化为矩形基础。 2、基础底面尺寸确定
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②冲切力作用面积 A1
(ii)当冲切破坏锥体的底边部分位于基础底面积以外[如图 2-26(c)所示],即当 b bc 2h0 时。 ①抗冲切面积 bm h0 的计算
②冲切力作用面积 A1 :
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(e)具体设计方法 ①按经验假定基础高度,得出有效高度 h0 ②将相关参数代入式(2-57)或(2-58)进行验算,直至抗 冲切力(即等式右边)稍大于冲切力(等式左边)为止。 注意:当基础底面全部落于45o冲切锥体底边以内时, 基础成为刚性基础,无需进行冲切验算。 (2)底板配筋 ①矩形基础破坏模式: 对于长宽比小于2的矩形基础,其破坏特征为沿柱角至 基础四角呈梯形裂纹破坏。 ②配筋计算方法: 视基础底板为四块固定于柱边的梯形悬臂板。
(2-53) (2-54)
式中:p jI ——计算截面处基底净反力设计值。按下式计算:
p jI p j min b b1 p j max p j min b
Ⅰ
注:M计算公式推导:
1 1 2 M b1 p jI b1 p j max p jI b1 b1 2 2 3 1 1 1 p j maxb12 p jI b12 p jI b12 3 3 2 1 2 p j max p jI b12 6
l
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思考题: 1、无筋扩展基础需通过控制( )和( )来确定基础的 截面尺寸? 2、墙下钢筋砼条形基础底板厚度主要根据( )条件确定;而 柱下钢筋砼独立基础底板厚度则应根据( )条件确定? 3、处于同一土层条件且埋深相同的甲、乙两相邻柱下正方形扩 展基础,甲基础的底面积大于乙基础的底面积。若甲、乙基 础的基底平均压力均等于地基土的承载力,则甲、乙基础的 沉降量关系为( )。 (A)甲基础大;(B)乙基础大;(C)一样大 4、某条形基础上部结构荷重为F=160kN/m,经修正后地基承载 力特征值为f=100kPa,基础埋深为d=1m,条形基础最小宽度 最接近于下列哪一个数值?( ) (A)1.0m (B) 1.5m (C) 2.0m (D) 2.5m