1、条形基础设计,基础结构设计,基础设计内容,1）选择基础材料，类型，进行平面布置； 2）确定地基持力层和基础埋置深度； 3）确定地基承载力； 4）底面尺寸，变形、稳定验算； 5）基础结构设计； 6）绘图、施工说明。,基础埋置深度选择,基础埋置深度：指基础底面至地面（设计地面）的距离。 影响因素： 与建筑物有关的条件 工程地质条件 水文地质条件 地基冻融条件 场地环境条件,地基承载力,1 浅基础的地基承载力是指地基承受荷载的能力。 2 地基承载力特征值：在保证地基稳定的条件下，使建筑物的沉量不超过允许值的地基承载力称为地基承载力特征值。以fak表示沉降变形的函数 地基承载力的特征值的确定 1）按土
2、的抗剪强度指标确定 2）按地基载荷试验确定 3）按规范承载力表确定 4）按建筑经验确定,地基变形验算,1、建筑物地基变形计算值，不应大于地基变形允许值。 2、：地基变形特征 沉降量基础某点的沉降值，沉降差基础两点或相邻柱基中点的沉降量之差，倾斜基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值，局部倾斜砌体承重结构沿纵向610m内基础两点的沉降差与其距离的比值。,软弱下卧层承载力验算,当地基受力层范围内有软弱下卧层时应按下式验算：作用在软弱下卧层顶面处的附加应力与自重应力之和不超过它的承载力特征值.,软弱下卧层承载力验算,计算附加应力采用简化计算方法,即按压力扩散角的概念计算,假设基底处的附加应力 往下
3、传递时按压力扩散角向外扩散至软弱下卧层表面,根据基底与扩散面积上的总附加应力相等的条件,可得附加应力的计算公式：,基底处附加应力,基底处附加应力：条形基础当软弱下卧层为压缩性高而且较厚的软粘土，或当上部结构对基础沉降有一定要求时，除承载力应满足上述要求外，还应验算包括软弱下卧层的基础沉降量。,地基稳定性验算,1、地基稳定性可采用圆弧滑动面法进行验算。2、对位于稳定土坡坡顶上的建筑，当垂直于坡顶边缘线的基础底面边长小于或等于米时，其基础底面外边缘线至坡顶的水平距离应符合下式要求，且不得小于.米。条形基础,a基础底面外边缘线至坡顶的水平距离； b垂直于坡顶边缘线的基础底面边长； d基础埋深； 边坡
4、坡角。,墙下钢筋混凝土条形基础设计,截面设计包括确定基础高度和底板配筋。计算时以基础净反力P；取1m计算单元。 1、构造要求,2、墙下钢筋混凝土条形基础 墙下钢筋混凝土条形基础的内力按平面应变问题处理。 截面设计验算的内容包括： 基础底面宽度：按地基承载力确定 基础高度：混凝土抗剪条件确定 基础底板配筋：由基础截面抗弯能力确定,注意：为什么在进行基础截面设计时，可不考虑基础及上覆土的重力，采用地基净反力进行计算？,考虑基础上面以及下面的力本身是平衡的。由墙传给基础的力也是靠基础底面的反力平衡的，这个平衡是宏观上的平衡，是体系上的平衡。对于基础局部而言，是不能平衡的，要靠基础内部的内力与基础底面
5、的净反力平衡。,基础底面尺寸的确定,轴（中）心荷载 基本条件：基底平均压力p不大于持力层承载力的特征值fa pk fa pk相应于荷载效应标准组合时,基础底面处的平均压力值；fa修正后的地基承载力特征值。,Fk相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力设计值，Gk-基础自重设计值加基础上的土重标准值，对一般实体基础，可近似地取为 ，基础及回填土的平均重度，可取 =20kNm3，但在地下水位以下部分应扣去浮力。即,fa=fak+dm(d-0.5),暂不做宽度修正,条、矩、方形基础在中心荷载作用下的基底尺寸,条形 方形 矩形,2.当偏心荷载作用时除了应满足上式外，还应满足,pkmax相
6、应于荷载效应标准组合时；基础底面边缘处的最大压力值； fa修正后的地基承载力特征值。,基础高度：基础内不配箍筋和弯起筋，故由混凝土受剪承载力确定,1）轴心荷载作用,基础底板配筋：由基础截面抗弯能力确定,公式：,2）偏心荷载时,基础高度和配筋仍按轴心荷载作用时的公式，式中的剪力和弯矩按下式计算。,柱下条形基础,适用条件： 地基软弱，承载力较低，荷载较大，地基压缩不均匀时。 荷载分布不均匀，有可能有不均匀沉降时。 上部为敏感性建筑。,构造要求,柱下条基除满足钢筋混凝土独立基础构造要求外，应满足： 1、采用倒T形截面，由肋梁和翼板组成 2、肋深高度 1/41/8柱矩，并满足受剪要求，当柱荷载加大时可
7、加腋。 3、梁沿纵向取等截面，梁比柱至少宽出50mm，柱长400mm时肋加宽。 4、翼板厚度不小于200mm,200250时用等厚度 翼板250变厚度翼板，其坡度小于等于1:3,5、端部外伸长度为边跨跨距的0.250.30倍。 6、梁顶底纵向受力钢筋除应满足计算要求外，顶部受力钢筋全部贯通，底面通常钢筋面积不少于底面受力钢筋总面积的1/3。（可能出现整体弯曲，内力分析不准） 7、h450mm时，在梁的两侧面应沿高度配置纵向构造钢筋，不小于截面0.1%，间距200，拉筋连接，直径同箍筋，500700，箍筋通常612；h800时，直径不宜小于8mm，宽350，采用双肢箍筋；宽800时，采用六肢箍筋
8、。翼板横向受力钢筋由计算确定，直径不应小于10mm，间距100200mm。分布筋810mm，间距不大于300mm。,内力计算,简化计算法：静定分析和倒梁法 1、简化计算法：假定基底反力为直线分布，有足够刚度,1/为文克勒地基上梁的特征长度，条形基础的高度不小于平均柱距的1/6。,1）上部结构刚度很小时采用静定法 先按直线分布假定求出基底净反力，柱荷载作用在梁上。按静力平衡求出任一点M,V，假定上部结构均为柔性，梁产生整体弯曲，结果偏大。 2）倒梁法： 假定上部结构为绝对刚性。柱为条基铰支座。按倒置的连续梁计算。 3）倒梁法适用条件： 地基均匀，上部结构刚度好，h1/6L，基底按直线分布。,倒梁
9、法计算结果的调整,条形基础相对刚度较大时，由于基础架越作用，两边边跨基底反力增大，两边跨跨中弯矩及第一内支座弯矩宜乘1.2增大系数。当荷载大时，土压缩性高时，随着端部基底下塑性区的开展，架越作用弱，反力从端部向内移。,计算步骤,1）基础底面尺寸确定伸出边柱长度，尽量使荷载作用点与基底面形心重合。求L 轴心荷载偏心荷载：按轴心确定基础尺寸并适当增大，然后验算边缘最大压应力。,2）基础底板计算 与墙下钢筋混凝土条形基础相同，沿纵向各跨净反力不同，可依次对各跨底板进行计算，净反力可取本跨内最大值（本跨认为相同）。 3）基础梁内力计算 计算基底净反力设计值，沿基础纵向分布,内力计算 当上部结构刚度很小
10、时，静定分析；当上部结构刚度很大时，倒梁法 求得支座力与柱子传来的轴力不符时（20%），采用基底反力调整法，将基底反力与柱轴力差分布在支座两侧各三分之一跨度范围内，对边支座的悬臂跨则取全部。 肋梁配筋：对跨中按T形、对支座按矩形截面计算。有扭力时，计算按抗扭。 两种计算方法极端情况，前提条件，结合实际调整配筋。,柱下交叉条形基础,1、组成：纵横两个方向柱下条基组成的一种空间结构，柱位于交叉节点处。 2、作用：可以进一步扩大基础底面，利用巨大的空间刚度以调整不均匀沉降。 3、适用于：软弱地基上框架结构，构造同柱下条形基础。 4、计算方法：将基础作为二方向连续梁来对待，把交叉结点处柱荷载分到纵横两
11、方向梁上，按两方向柱下条基计算。,1）满足简化计算方法条件，当上部结构刚度大时两组连续梁按倒梁法计算。2）满足简化计算方法条件，当上部结构刚度小时两组连续梁按静定分析法计算。3）不满足简化计算方法条件，两组连续梁按弹性地基梁计算。,4）简化计算假定 a设结点处纵横梁为铰接，当一个方向梁有转角时，另一方向梁内不产生扭矩。 b两方向弯矩由同向的基础梁承担，忽略了梁的纵横向基础梁的扭转。 c扭转问题在构造上保证，柱位周围配封闭抗扭箍筋(用1012)，并适当增加基础梁的纵向配筋量 5）满足两个条件a静力平衡条件 ：各节点分配在纵横基础梁上的荷载之和，应等于作用在该节点上的总荷载； b变形协调条件：纵横
12、基础梁在交叉节点处的位移应相等。,按文克勒地基上梁的分析方法，忽略相邻荷载的影响。,6）节点荷载分配： 交叉节点类型有角柱、边柱、和内柱。,角柱节点,外伸的半无限长梁，i点竖向位移,边柱节点,y方向为无限,c内柱结点两方向无长,c内柱结点两方无限长,7）节点荷载调整,两方向分别计算时，两方向面积在节点处重叠，若重叠面积较大时，设计偏不安全，可通过加大节点荷载方法调整。,长梁 短梁 刚性梁的区分,地下建筑结构的分类,短梁： .时，属于短梁。 长梁：无限长梁：当距两端的换算长度.。 半无限长梁：若荷载作用点仅距梁一端的换算长度.。 刚性梁：当换算长度时。 ，为集中荷载作用点距端点的距离。 为弹性特
13、征系数。,基础工程清华大学出版社 北京交通大学出版社 文克勒地基模型,、捷克工程师，提出如下假设。p=kS,1）把地基划分许多竖直土柱，每条土柱可由一根弹簧代替。2）基底反力图形与竖向位移相似，如刚度大（基础）受荷后基础底面仍保持平面，基底反力图形按直线规律变化。,2、下列情况运用 1）地基主要受力层为软土。 2）薄压缩层。 3）塑性区较大。 4）支承在桩上的连续基础，可以用弹簧体系代替群桩。,对短梁，可采用基底反力呈直线变化的简化方法计算； 对长梁，可利用无限长梁或半无限长梁的解答计算。 同时注意，梁上外荷载的大小和作用点位置。,地基基础科学出版社 以及基础工程高等教育出版社 的分类,集中荷载作用下的分类： 无限长梁：荷载作用点与梁两端的距离 。 半无限长梁：荷载作用点与梁一端的距离 与另一端的距离的距离 。有限长梁：荷载作用点与梁两端的距离 梁的长度 。 当梁的长度 梁的挠曲很小，可以忽略，称为刚性梁。,参考文献,基础工程 曾巧玲 崔江余 陈文化 白冰 清华大学出版社 北京交通大学出版社 地基基础 高忠 主编 于林平 韩玮 副主编 科学出版社 基础工程 华南理工大学 浙江大学 湖南大学编 中国建筑工业出版社 基础工程 赵明华 主编 徐学燕 副主编 高等教育出版社, ,
