A 地基反力及净反力净反力的定义:仅由基础顶面标高以上上部结构(包括基础拉梁)传下来的荷载所产生的地基反力。
有两个要点:①不包括基础自重及其上覆土重;②用于计算基础本身强度(抗弯、抗剪、抗冲切),所以为承载力极限状态下的基本组合;规范里用p j 来表示。
A.1 已知条件分别给出基础顶面标高以上恒载标准值、活载标准值(注意《荷规》第12页表4.1.2的活载折减):A.1.1计算基底面积时:采用标准值组合k F =恒载标准值+最大活载标准值+其余活载组合值,且与基础自重及其上覆土重G k 相加后,按《基规》第20页5.2.1条计算。
A.1.2 计算基础沉降时:采用准永久值组合F k =恒载标准值+所有活载准永久组合值,且与基础自重及其上覆土重G k 相加后,再减去被挖除的原状土重得到附加应力后,按《基规》第29页计算。
A.1.3 计算基础本身强度时:采用基本组合,分为活载控制(γG =1.2,《荷规》第7页式3.2.3-1)和恒载控制(γG =1.35,《荷规》第7页式3.2.3-2),应分别验算、取大者得到上部结构轴设计值N (如有基础拉梁,按有偏心计算,且计入基础拉梁的压力设计值F b 、对基底形心取矩的弯矩设计值M b =F b ×e b )。
条基取B =1m 计算。
①没有偏心(弯矩及基顶剪力均为零):净反力设计值p j =N /(A ×B ) ,A —沿弯矩方向基底边长,B —垂直弯矩方向基底边长。
地基反力设计值p =p j +γG ×20h d (A ×B ),(h d 取基础埋深h ,有室内外高差h ∆时,h d =h +0.5h ∆);②有偏心:基底弯矩设计值M =上部结构弯矩设计值M +M b +V ×h V (h V 为上部结构剪力V 到基底距离),基底压力设计值N =N +F b +γG ×20h d (A ×B ),基底偏心距e 0=M /N (且e 0≤基础宽度A /6),地基反力设计值max0min 6(1)e N p A BA=±⨯,地基净反力设计值,max max ,min min 20j j G d p p h γ=-⨯。
已知设计值:,max,min 26j j N M p A BBA=±⨯。
常取p j =p j max计算;A.2 已知条件给出基础顶面标高以上设计值(基本组合值):近似取设计值(恒载控制)除1.35,作为标准组合值计算基底面积。
基础沉降计算,条件不足无法计算。
计算基础本身强度时同A.1.3。
B 各类基础的验算要求B.1 无筋扩展基础:基本上通过构造满足要求,要保证基础宽度b 及每阶总宽位于压力扩散角(查《基规》第55页表8.1.2)之内。
B.1.2 基础采用不同材料叠合组成时验算内容:①下层为素砼:《混规》第88页第7.8.3条0.9l c l c l F f A ββ≤;②下层为砌体:《砌规》第26页第5.2.1条l l N fA γ≤;B.1.3 素砼基础基底平均压应力>300kP a 时验算抗剪: 《混规》第67页第7.5.3条,按无腹筋板式构件验算。
B.2 配筋扩展基础的验算要求:公式①:无基础梁00.9s y M A f h =(计算外皮钢筋的00.5h h c d =--,d 假设为20mm ,有垫层时c =40mm ,无垫层时c =70mm ;计算内层第二排钢筋的0h ,应再减去一个外皮筋直径)。
有基础梁按《混规》第40页插页B.1.1求解。
公式②:《基规》第61页第8.2.7条。
公式③:《混规》第88页第7.8.3条0.9l c l c l F f A ββ≤。
公式④:无基础梁取b 为1000mm ,00.7h t V f bh β≤,按《混规》第64页插页C 求解。
有基础梁,按《混规》第64页插页D.1求解。
公式⑤:按《混规》第75页第7.6节求解。
C 柱下独基的抗冲切验算C.1 基本参数:00.5h h c d =--,d 假设为20mm ,有垫层时c =40mm ,无垫层时c =70mm ,计算内层第二排钢筋的0h ,应再减去一个外皮筋直径。
f t 查《混规》第17页表4.1.4。
净反力设计值p j 按A.1.3计算。
[][][]51.0800(8.33310)(800) 1.080020000.92000hp h mm h mm h mm h mm β-≤=-⨯-+<<≥⎧⎪⎨⎪⎩,h 为基础高度。
C.2 计算A l 、a m :独基长边为A 、短边为B ,相应柱截面尺寸为a 、b 。
02b h B +<时:200()()22l A a B b A B h h --=---,0m a b h =+。
02b h B +≥时:02()2l A h aA B --=,2m b B a +=。
C.3 计算F l :l j l F p A =,计算00.7hp t m f a h β,如≥F l 则抗冲切满足。
D 柱下独基、墙下条基底板抗弯验算《基规》第63页:p 和p max 不是地基净反力而是地基反力。
墙下条基可按地基净反力设计值p j max 和来p j min 计算,根据第63页a 1插值得到p j a1,按悬臂梁梯形匀载可得内力M Ⅰ和V 。
E 多柱联合条形基础的验算E.1 计算柱荷载合力作用点(荷载重心)位置:第i (从左至右编号)根柱(支座)的集中力为i F 、弯矩为i M (没有时取0,顺时针为正),i F 距离F 1为i x ,则:荷载重心距F 1的距离1'21()ni ii i nii M F xM x F==±+±=∑∑。
E.2 确定基础长度,使基础中心与荷载重心尽量重合:∑A i 为边柱中心距,左、右端外挑(挑出端距边柱中心)距离分别为A 0、A n ,则基础总长度(包括两端挑出长度)A =2(A 0+x ’)=2(∑A i -x ’+ A n )=A 0+∑A i +A n 。
E.3 按地基承载力特征值、荷载标准值确定基底面积:按《基规》第20页分别按轴心、偏心荷载(标准值)计算,其中M k 为各集中荷载对基础几何中心取矩的弯矩和(如有水平剪力应记入其弯矩),此时W =(B ×A 2)/6,A 为平行于弯矩平面的长边(基础总长度),B 为垂直于弯矩平面的短边(b f )。
E.4 按地基净反力直线分布,静定分析基础内弯矩、剪力: ij Fp A B =⨯∑(kN/m 2)直线分布,上部结构柱为铰支座。
E.4.1 第m 跨中最大负弯矩:柱轴力i F (从左至右编号)距离F 1为x i (x 1≡0),第m 跨内剪力零点距离左悬挑端为'1mii m j Fx p B==∑,max'20111()()2m mmiiij m i i M M F xA pB x ===++-∑∑,M i 顺时针为正。
E.4.2求条基内最大支座剪力: 第m 支座左侧剪力: 111()2m m lcm m ijii i a V F p B A --===--∑∑;第m 支座右侧剪力: 11()2m m rcm m ijii i a V F p B A -===-+∑∑;上两式中: a cm 为第m 支座梁、柱宽(对应于基础长边A ),求得的剪力l m V 、rm V 在隔离体内(总是包含左悬挑端)向下为正。
E.5 按地基净反力,计算基础翼缘底板弯矩、剪力(可求解翼缘板厚度):无偏心地基净反力:ijFp A B=⨯∑(kN/m 2)。
①弯矩2()8j b p B b M -=(b b —沿B 方向基础梁宽或柱宽),配筋面积00.9s y M A f h =(00.5h h c d =--,d 假设为20mm ,有垫层时c =40mm ,无垫层时c =70mm ;)。
②剪力计算截面位于梁边,剪力()2j b p B b V -=,按《混规》第64页插页C 求解:00.7h t V f bh β≤(此处b 取1m 计算)。
E.6 柱边截面抗冲切验算:第m 根柱(或台阶)平面尺寸为a cm ×b cm (对应于基础长边A 和短边B )、轴力为F m ,冲切锥体底面积A m 及上、下周边平均值a m 、b m ,冲切力m m j m P F p A =-。
E.6.1 中支座柱,填表计算如下:公式①:00.7m hp t m P f a h β≤;公式②:00.7m hp t m P f b h β≤;《基规》第61页8.2.7条。
E.6.2 边支座柱,填表计算如下:102()()2cm x a h x +≤⎧⎨⎩左悬挑长度右悬挑长度时按中柱计算。
否则按边柱如下:公式①:00.7m hp t m P f a h β≤;公式②:00.7m hp t m P f b h β≤;《基规》第61页8.2.7条。
F 多跨柱下条形基础内力的验算跨数≤2的时候采用E.4分跨计算尚可,否则计算量过大,可改用其它方法整体计算,支座弯矩采用三弯矩方程计算,跨中最大弯矩按F.2,支座剪力按E.4.2条计算。
F.1 采用三弯矩方程计算支座正弯矩: 地基净反力设计值ij j FP p B A==∑(kN/m )。
从0开始编号,共n 个不动铰支座(上部结构柱),共(n -1)跨,左悬挑长度为l 0、右悬挑长度为l n ,中间各跨跨度为l i 。
M i ’为第i 支座柱弯矩,顺时针为正。
各跨分别计算截面惯性矩I i 、l i /I i 、l i 3/I i 分别代入方程组①,解方程组,求得各支座弯矩M i (顺时针为正)。
如果各跨截面相同(I 相同),可简化为方程组②计算。
F.2 各跨跨中最大弯矩计算:第i 跨左、右支座编号为i -1、i ,支座弯矩绝对值较小为M 1,另一个M 2。
距M 1距离为212i j il M M x P l -=-处跨中最大负弯矩12max ()()2j i i iP x l x M l x M xM l --+=-。
方程组①2'0033'112212012111221233'1111111112'1122()()()42()()()42j j j i i i i i i i i i i ii i i i i j n n n P l M M P l l l l l l M M M M I I I I I I P l l l l l l M M M M I I I I I I P l M M +++-+-+++--=-++++=-+++++=-++=-+⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩共n 个方程组②20'0033'011122212133'1111112'1122()()42()()42j j j i i i i i i i i i i j nn n P l M M P M l M l l M l l l M P M l M l l M l l l M P l M M -++++---=-++++=-+++++=-++=-+⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩共n 个。