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1、2.6 扩展基础设计,2.6.1 无筋扩展基础设计 结构设计原则 无筋扩展基础结构设计主要考虑如下两方面要求： 可以通过控制材料强度等级和台阶宽高比（台阶的宽度与其高度之比，表2-9）来确定基础的截面尺寸，而无需进行内力分析和截面强度计算。 做成阶梯形时，每一台阶除应满足台阶宽高比的要求外，还需符合有关的构造规定。无筋扩展基础的台阶宽高比的允许值见表2-9所列数值。当基底压力pk大于300kPa时，应作抗剪验算。,1,讲课课件,2. 无筋扩展基础构造要求 基础断面 无筋扩展基础通常做成阶梯式断面，并满足宽高比。,2,讲课课件,垫层 无筋扩展基础在施工前常在基坑底面敷设强度等级为C10的混凝土垫
2、层，其厚度一般为100mm。垫层的作用在于保护坑底土体不被人为扰动和雨水浸泡，同时改善基础的施工条件。,3,讲课课件,各类无筋扩展基础 a）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（又称两皮一收与一皮一收相间）两种（图2-20）。,4,讲课课件,两皮一收是每砌两皮砖，即120mm，收进1/4砖长，即60mm；二一间隔收是从低层开始，先砌两皮砖，收进1/4砖长，再砌一皮砖，收进1/4砖长，如此反复。 b）毛石、混凝土、毛石混凝土基础 毛石基础的每阶伸出宽度不宜大于200mm，每阶高度通常取400600mm，并由两层毛石错缝砌成。混凝土基础每阶高度不应小于2
3、00mm，毛石混凝土基础每阶高度不应小于300mm。 c）灰土基础 灰土基础施工时每层虚铺灰土220250mm，夯实至150mm，称为“一步灰土”。根据需要可设计成二步灰,5,讲课课件,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。 3. 基础高度 无筋扩展基础高度主要考虑如下两方面要求： 设计时一般先选择适当的基础埋深和基础底面尺寸，设基底宽度为b，则基础高度应满足下列条件： h （2-44） 式中，b0 为基础顶面处的墙体宽度或柱脚宽度；为基础的刚性角。,6,讲课课件,无筋扩展基础的高
4、度h不应大于基础埋深d，否则，应加大基础埋深或选择刚性角较大的基础类型（如混凝土基础），如仍不满足，可采用钢筋混凝土基础。,7,讲课课件,2.6.2 钢筋混凝土基础设计 1. 结构设计原则 钢筋混凝土基础结构设计主要考虑如下两方面要求： 钢筋混凝土基础的截面设计包括确定基础高度和基础底板配筋（底板面积已在2.5节确定）。在这些计算中，可不考虑基础及其上面土的重力，因为由这些重力所产生的那部分地基反力将与重力相抵消。仅由基础顶面的荷载所产生的地基反力，称为地基净反力，并以pj表示。 在确定基础高度、配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载能力极限状态下荷载效应的
5、基本组合，采用相应的分项系数。,8,讲课课件,2. 各类钢筋混凝土基础设计 （1）墙下钢筋混凝土条形基础设计 墙下钢筋混凝土条形基础设计 计算时，沿墙长度方向 取1m作为计算单元。 a）构造要求 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。 基础下的垫层厚度一般为100mm，每边伸出基础50100mm，垫层混凝土强度等级应为C10。 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,9,讲课课件,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3
6、00mm，每延米分布钢筋的面积应不小于受力钢筋面积的1/10。 混凝土强度等级不应低于C20。 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。 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（图2-21）。,10,讲课课件,基础纵横配筋,11,讲课课件,12,讲课课件,当地基软弱土层时，为了减少不均匀沉降的影响基础，基础截面可采用带肋的板，肋的纵向钢筋按经验确定。,13,讲课课件,b）轴心荷载作用情况计算 墙下钢筋混凝土条形基
7、础一般仅受轴心荷载作用。 基础高度 基础内不配箍筋和弯起筋， 故基础高度由混凝土的受剪承 载力确定： V0.7 ft h0 （2-45） 式中，V为剪力设计值： V= pjb1 （2-46） 于是基础高度： h0 （2-47）,14,讲课课件,式中，pj相应于荷载效应基本组合时的地基净反力值， 可按下式计算： pj = F / b （2-48） b基础宽度； h0基础有效高度； ft混凝土轴心抗拉强度设计值； b1基础悬臂部分计算截面的挑出长度，如图2-22：当墙体 材料为混凝土时，b1为基础边缘至墙脚的距离；当为 砖墙且放脚不大于1/4砖长时，b1为基础边缘至墙脚距 离加上0.06m。,15
8、,讲课课件,基础底板配筋 悬臂根部的最大弯矩设计值M为： （2-49） 基础每米长的受力钢筋截面面积： （2-50） 式中，As钢筋面积； fy钢筋抗拉强度设计值； h0基础有效高度，0.9h0为截面内力臂的近似值。 c）偏心荷载作用情况计算,16,讲课课件,基础边缘最大和最反力 在偏心荷载作用下，基础边缘处的最大和最小净反力设计值为： （2-51） 或 （2-52） 式中 ，M相应于荷载效应基本组合时作用于基础底面的 力矩值； e0荷载的净偏心矩，e0= M/F。 基础高度和配筋,17,讲课课件,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值应改按下列公式计
9、算： （2-53） （2-54） 式中，pjI为计算截面的净反力设计值， （2）柱下钢筋混凝土独立基础设计 a) 构造要求,18,讲课课件,除应满足上述墙下钢筋混凝土条形基础的要求外，尚应满足 ： 阶梯形基础每阶高度一般为300500mm 当基础高度大于等于600mm而小于900mm时，阶梯形基础分二级；当基础高度大于等于900mm时，则分三级）。当采用锥形基础时，其边缘高度不宜小于200mm，顶部每边应沿柱边放出50mm 。,19,讲课课件,双向配置受力筋,柱下钢筋混凝土基础双向配置受力筋,20,讲课课件,现浇柱的纵向钢筋可通过插筋锚入基础中，插筋的数量、直径以及钢筋种类应与柱内纵向钢筋相同
10、。 柱筋链接：插入基础的钢筋，上下至少应有两道箍筋固定。插筋与柱的纵向受力钢筋的连接方法，应按现行的混凝土结构设计规范规定执行。插筋的下端宜做成直钩放在基础底板钢筋网上。 例外情况：当符合下列条件之一时，可仅将四角的插筋伸至底板钢筋网上，其余插筋伸入基础的长度按锚固长度确定：柱为轴心受压或小偏心受压，基础高度大于等于1200mm；柱为大偏心受压，基础高度大于等于1400mm。,21,讲课课件,立柱配筋(一),22,讲课课件,立柱配筋(二),23,讲课课件,柱下钢筋混凝土独立基础浇铸模及配筋（一）,24,讲课课件,柱下钢筋混凝土独立基础浇铸模及配筋（二）,25,讲课课件,柱下钢筋混凝土独立基础浇
11、铸模及配筋（三）,26,讲课课件,b）轴心荷载作用 情况计算 基础高度确定 基础高度由混凝土受冲切承载力确定 冲切破坏：在柱荷载作用下，如果基础高度（或阶梯高度）不足，则将沿柱周边（或阶梯高度变化处）产生冲切破坏，形成45斜裂面的角锥体（图2-24）。因此，由冲切破坏锥体以外的地基净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。,27,讲课课件,基础高度抗冲切计算 矩形基础一般沿柱短边一侧先产生冲切破坏，所以只需根据短边一侧的冲切破坏条件确定基础高度，即要求： Fl 0.7hp ft bmh0 （2-55） 式中，右边部分为混凝土抗冲切能力，左边部分为冲切力： Fl = pj A1 （2
12、-56） 式中，pj相应于荷载效应基本组合的地基净反力，pj = F/bl ； A1冲切力的作用面积（图2-26中的斜线面积），具体计算 方法见后述；,28,讲课课件,hp受冲切承载力截面高度影响系数，当基础高度h不大 于800mm时，取1.0，当h大于等于2000mm时，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； bm冲切破坏锥体斜裂面上、下（顶、底）边长bt、bb的平 均值（图2-25）； h0基础有效高度。,29,讲课课件,设计时一般先按经验假定基础高度，得出h0，再代入式（2-55）进行验算，直至抗冲切力（该式右边）稍大于冲切力（该式左边）为止。 对于阶梯形基础
13、，例如分成二级的阶梯形，除了对柱边进行冲切验算外，还应对上一阶底边变阶处进行下阶的冲切验算。验算方法与上面柱边冲切验算相同，只是在使用书中式（2-57）和（2-58）时，ac、bc分别换为上阶的长边l1和短边b1（参考图2-27），h0换为下阶的有效高度h01（参考书中图2-28）便可。 当基础底面全部落在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。,30,讲课课件,底板配筋 底板破坏形式 在地基净反力作用下，基础沿柱的周边向上弯曲。一般矩形基础的长宽比小于2，故为双受弯。当弯曲应力超过了基础的抗弯强度时，就发生弯曲破坏。其破坏特征是裂缝沿柱角至基础角将基础底面分裂成四块梯形
14、面积。故配筋计算时，将基础板看成四块固定在柱边的梯形悬臂板（图2-27）。,31,讲课课件,抗弯计算 当基础台阶宽高比tana2.5时参见图2-26（a），底板弯矩设计值可按下述方法计算： 地基净反力pj对柱边-截面产生的弯矩为： 式中，A1234梯形1234的面积（图2-27）： l0梯形1234的形心O1至柱边的距离：,32,讲课课件,于是，弯矩计算公式为 （2-59） 平行于l方向（垂直于-截面）的受力筋面积可按下式计 算： (2-60) 同理，由面积1265上的净反力可得柱边-截面的弯矩为： （2-61） (2-62),33,讲课课件,阶梯形基础情况 阶梯形基础在变阶处也是抗弯的危险截
15、面，按式（2-59）（2-62）可以分别计算上阶底边-和-截面的弯矩M、钢筋面积AS和M、AS，只要把各式中的ac、bc换成上阶的长边 l1和短边b1，把h0换为下阶的有效高度h01便可。然后按ASI和AS中的大值配置平行于l边方向的钢筋，并放置在下层；按AS和AS中的大值配置平行于b边方向的钢筋，并放置在上排。,34,讲课课件,c）偏心荷载作用 基底压力计算 如果只在矩形基础长边方向产生偏心，则当荷载偏心距e l/ 6时，基底净反力设计值的最大值和最小值为： （2-63） 或 （2-64）,35,讲课课件,基础高度 可按式（2-57）或（2-58）计算（见教科书的p46），但此处应以pjmax代替式中的pj 。,36,讲课课件,底板配筋 仍可按式（2-60）和（2-62）计算钢筋面积，但式（2-60）中的M应按下式计算： （2-65） 式中，pjI为I-I截面的净反力设计值：,37,讲课课件,谢 谢！,38,讲课课件,