1、 柱下条形基础设计柱下条形基础设计建筑地基基础课件系列Design of strip foundations supported column loads一、柱下条形基础设计简介一、柱下条形基础设计简介二、十字交叉基础设计简介二、十字交叉基础设计简介基本内容基本内容设计的主要内容：翼板宽度，厚翼板宽度，厚度及其配筋；度及其配筋；肋梁高度，宽肋梁高度，宽度及其配筋。度及其配筋。一、 柱下条形基础设计简介（一）截面形式（二）构造要求1. 满足所有扩展基础构造要求；满足所有扩展基础构造要求；2.基础梁的高度基础梁的高度H=1/41/8柱距；柱距；翼板厚度不宜小于翼板厚度不宜小于200mm；3.条形基
2、础的端部宜向外伸出，条形基础的端部宜向外伸出，其长度宜为边跨的其长度宜为边跨的0.25倍；倍；4.现浇柱与基础梁的交接处，其现浇柱与基础梁的交接处，其平面尺寸如图平面尺寸如图5.梁顶、底面按计算配筋，顶部梁顶、底面按计算配筋，顶部全部贯通，底部通长筋不小于全部贯通，底部通长筋不小于底部受力钢筋截面积的底部受力钢筋截面积的1/3。（三）设计计算 柱下条形基础在其纵横纵横两个方向均产生弯曲变形，故在这两个方向的截面内均存在剪力和弯矩剪力和弯矩。柱下条形基础横向横向的剪力与弯矩通常可考虑由翼板翼板的抗剪、抗弯能力承担，其内力计算与墙下条形基础相同。柱下条形基础纵向纵向的剪力与弯矩一般则由基础梁基础梁
3、承担。 根据荷载条件，并考虑结构与地基基础相互作用和设计要求，柱下条形基础纵向内力的计算方法可划分为三种类型。不论何种方法一般均应满足静力平衡条件和变形协调条件。1、不考虑共同作用的简化分析方法、不考虑共同作用的简化分析方法 2、考虑基础地基共同作用的弹性地基梁法、考虑基础地基共同作用的弹性地基梁法 3、考虑上部结构地基基础共同作用的分析方法、考虑上部结构地基基础共同作用的分析方法柱下条形基础设计的重点即为计算其基础梁的内力。 1、不考虑共同作用的简化分析方法、不考虑共同作用的简化分析方法 当当柱荷载比较均匀，柱距相差不大，基础与地柱荷载比较均匀，柱距相差不大，基础与地基相对刚度较大基相对刚度
4、较大，以致可忽略柱下不均匀沉降时，以致可忽略柱下不均匀沉降时，仅进行满足仅进行满足静力平衡条件静力平衡条件下梁的计算。下梁的计算。基底反力以基底反力以线性分布线性分布作用于梁底。用梁各截面静力平衡求解内作用于梁底。用梁各截面静力平衡求解内力的方法称力的方法称静定分析法（静定梁法）静定分析法（静定梁法）。用连续梁求。用连续梁求解内力的方法称解内力的方法称倒梁法倒梁法。 倒梁法将柱下条形基础假设为以柱脚为固定倒梁法将柱下条形基础假设为以柱脚为固定铰支座的铰支座的倒置连续梁倒置连续梁，以线性分布的基底净反力，以线性分布的基底净反力作为荷载，用作为荷载，用弯矩分配法弯矩分配法或弯矩系数法求解基础或弯矩
5、系数法求解基础梁内力。由于此时支座反力与柱的作用力不相等，梁内力。由于此时支座反力与柱的作用力不相等，因此应通过因此应通过不断调整以消除不平衡力不断调整以消除不平衡力。 倒梁法计算的步骤倒梁法计算的步骤3）用弯矩分配法）用弯矩分配法或弯矩系数法或弯矩系数法计算连续梁的计算连续梁的M、V；1）根据初步选定的柱下条形基础尺寸和作用荷载，确定计算根据初步选定的柱下条形基础尺寸和作用荷载，确定计算简图简图；2）计算基底净反力及分布，按刚性梁基底反力线性分布进行计算基底净反力及分布，按刚性梁基底反力线性分布进行计算计算 ；4）调整与消除支座的不平衡力。如图，首先由支座处柱荷）调整与消除支座的不平衡力。如
6、图，首先由支座处柱荷载载Pi和支座处反力和支座处反力Ri求出不平衡力求出不平衡力Pi： iiiRPP右左iiiQQR 将各支座不平衡力均匀分布在相邻两跨的各将各支座不平衡力均匀分布在相邻两跨的各1/3跨度范围内跨度范围内)3(0iiillpq边跨支座边跨支座)33(1iiiillpq中间支座中间支座5）继续用弯矩分配法或弯矩系数法计算内力，并重复步）继续用弯矩分配法或弯矩系数法计算内力，并重复步骤骤4），直至不平衡力在计算容许精度范围内。一般不超），直至不平衡力在计算容许精度范围内。一般不超过柱荷载的过柱荷载的20。6）将逐次计算结果叠加，得到最终内力分布。）将逐次计算结果叠加，得到最终内力分
7、布。一般调整一般调整12次即可使不平衡力满足精度要求。次即可使不平衡力满足精度要求。 在比较均匀的地基上，上部结构刚度较好，柱荷载在比较均匀的地基上，上部结构刚度较好，柱荷载分布较均匀，且基础梁的高度不小于分布较均匀，且基础梁的高度不小于16柱距时，地基柱距时，地基反力可按直线分布，基础梁的内力可按倒梁法计算反力可按直线分布，基础梁的内力可按倒梁法计算 。2、考虑基础地基共同作用的弹性地基梁法、考虑基础地基共同作用的弹性地基梁法 考虑基础与地基的相互作用，不需事先假定反力分布。考虑基础与地基的相互作用，不需事先假定反力分布。分析时，根据地基土层情况选用某种分析时，根据地基土层情况选用某种地基模
8、型地基模型，按，按静力平衡静力平衡条件条件将上部结构与基础分割开，用结构力学方法求出柱端作将上部结构与基础分割开，用结构力学方法求出柱端作用力，并反向作为荷载加于基础上，于是基础成为设置在某用力，并反向作为荷载加于基础上，于是基础成为设置在某种地基模型上的承载结构或构件，然后由种地基模型上的承载结构或构件，然后由变形协调条件变形协调条件直接直接或近似求解基础内力和变形。或近似求解基础内力和变形。 弹性地基梁法主要有半无限弹性体法（弹性半空间地弹性地基梁法主要有半无限弹性体法（弹性半空间地基模型）和基模型）和基床系数法基床系数法（文克勒地基模型）。比较起来，（文克勒地基模型）。比较起来，基床系数
9、法在弹性地基梁法中较为典型，应用也较为广泛。基床系数法在弹性地基梁法中较为典型，应用也较为广泛。具体解法有具体解法有解析法解析法、数值法数值法等等 。（四）设计计算步骤1、 求荷载合力重心位置求荷载合力重心位置P1P2P3P4iiiiPMxPx 柱下条形基础的柱荷载分布如图，其合力作柱下条形基础的柱荷载分布如图，其合力作用点距用点距P1的距离为：的距离为：2、确定基础梁的长度和悬臂尺寸、确定基础梁的长度和悬臂尺寸P1P2P3P4 选定基础梁从左边柱轴线的外伸长度为选定基础梁从左边柱轴线的外伸长度为a1，则，则基础梁的总长度和从右边柱轴线的外伸长度基础梁的总长度和从右边柱轴线的外伸长度a2分别分
10、别如下：如下：L=2x+a1，a2=L-a-a1。如此处理后，则荷载重。如此处理后，则荷载重心与基础形心重合，计算简图变为下图：心与基础形心重合，计算简图变为下图：基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定 基础视为刚性矩形基础基础视为刚性矩形基础, L由构由构造要求确定，应尽量使其形心与基础造要求确定，应尽量使其形心与基础所受外合力重心相重合。此时地基反所受外合力重心相重合。此时地基反力为均布，从而求出力为均布，从而求出b。dfFAa20MFpmaxpminakakfpfp2 .1max 翼板可视为悬臂于肋梁两侧，按悬臂板考虑，翼板的计算方法与墙下钢筋混凝土条形基础相同。翼板的计算翼板的计算pjH
11、0thsofVh7 . 0yosfhMA9 . 0二、十字交叉基础计算简介（3）交叉条形基础）交叉条形基础柱传递的荷载分配原则：v静力平衡条件v变形协调条件iyixiyixiwwFFF441bkEIS（一）节点荷载的初步分配iyyxxyyiyiyyxxxxixFSbSbSbFFSbSbSbF1、中柱节点荷载的分配、中柱节点荷载的分配iyixiyixiwwFFFkbSFw2iyyxxyyiyiyyxxxxixFSbSbSbFFSbSbSbF4442、边柱节点荷载的分配、边柱节点荷载的分配iyixiyixiwwFFFxxxxSkbFw2yyyySkbFw2iyyxxyyiyiyyxxxxixFSb
12、SbSbFFSbSbSbF3、角柱节点荷载的分配、角柱节点荷载的分配iyixiyixiwwFFFkbSFw2（二）节点荷载的调整通过加大节点荷载的方法加以调整。通过加大节点荷载的方法加以调整。 计算调整前的地基平均反力为计算调整前的地基平均反力为 ：AAPpi式中：式中：AA十字交叉条形基础节点重叠的总面积；十字交叉条形基础节点重叠的总面积； Pi Pi 所有节点竖向荷载之和；所有节点竖向荷载之和； AA十字交叉条形基础全部支承总面积。十字交叉条形基础全部支承总面积。 将底板重叠部分面积上的地基压力，折算成整个基础将底板重叠部分面积上的地基压力，折算成整个基础底面积上地基平均压力，作为地基压力
13、的增量：底面积上地基平均压力，作为地基压力的增量： pAAp 由于重叠面积在纵横梁计算中做了重复考虑，为使由于重叠面积在纵横梁计算中做了重复考虑，为使节点达到平衡，可按比例采用下式分配：节点达到平衡，可按比例采用下式分配： pAPPPiiixixpAPPPiiiyiy 调整后的节点集中力为调整后的节点集中力为 ixixixPPPiyiyiyPPP式中：式中：Pix节点节点i在在x轴方向集中力的增量；轴方向集中力的增量； Piy节点节点i在在y轴方向集中力的增量；轴方向集中力的增量； Ai节点节点i处基础重叠的面积处基础重叠的面积。 内柱节点、带悬臂的边柱节点以及两个方向都带悬臂的内柱节点、带悬臂的边柱节点以及两个方向都带悬臂的角柱节点角柱节点，重叠面积取交叉面积重叠面积取交叉面积；无悬臂的边柱节点以及一无悬臂的边柱节点以及一个方向带悬臂的角柱节点，重叠面积只取交叉面积的一半个方向带悬臂的角柱节点，重叠面积只取交叉面积的一半；两个方向都不带悬臂的角柱节点，不计重叠面积两个方向都不带悬臂的角柱节点，不计重叠面积。 柱下条形基础设计 设计内容与方法 内力计算方法（倒梁法）十字交叉基础设计 按刚度分配，满足静力和变形协调条件 节点荷载的调整小小 结结
