1、 基基 础础 工工 程程四川理工学院建筑工程学院四川理工学院建筑工程学院赵蕴林赵蕴林一、无筋扩展基础设计一、无筋扩展基础设计 无筋扩展基础通过无筋扩展基础通过控制材料强度等级控制材料强度等级和和台阶宽高台阶宽高比比来确定基础的截面尺寸，并无需进行内力分析和截来确定基础的截面尺寸，并无需进行内力分析和截面强度计算。面强度计算。第六节第六节 扩展基础设计扩展基础设计容许宽高比容许宽高比 减少剪应力和拉应力构造措施减少剪应力和拉应力构造措施tan/)(210bbhhbhb/22无筋扩展基础构造措施无筋扩展基础构造措施表表2-9 2-9 无筋扩展基础台阶宽高比的允许值无筋扩展基础台阶宽高比的允许值 由
2、于台阶宽高比限制，无筋扩展基础的由于台阶宽高比限制，无筋扩展基础的高度一般都较大，但不应大于基础埋深，否高度一般都较大，但不应大于基础埋深，否则，应加大基础埋深或选择刚性角较大的基则，应加大基础埋深或选择刚性角较大的基础类型，如不满足，可采用钢筋砼基础。础类型，如不满足，可采用钢筋砼基础。F F F F 安全安全不安全不安全浪费浪费浪费浪费砖基础砖基础俗称大放脚，其各部分的尺寸应符合砖的俗称大放脚，其各部分的尺寸应符合砖的模数。砌筑方式有模数。砌筑方式有两皮一收两皮一收和和二一间隔收二一间隔收毛石基础毛石基础的每阶伸出宽度不宜大于的每阶伸出宽度不宜大于200mm200mm，每，每阶高度通常取阶
3、高度通常取400400600mm600mm，并由两层毛石，并由两层毛石错缝错缝砌成。砌成。混凝土基础混凝土基础每阶高度不应小于每阶高度不应小于200mm200mm，毛，毛石混凝土基础每阶高度不应小于石混凝土基础每阶高度不应小于300mm300mm。灰土基础灰土基础施工时每层虚铺灰土施工时每层虚铺灰土220220250mm250mm，夯，夯实至实至150mm150mm，称为，称为“一步灰土一步灰土”。根据需要可。根据需要可设计成二步灰土或三步灰土，即厚度为设计成二步灰土或三步灰土，即厚度为300mm300mm或或450mm450mm，三合土基础厚度不应小于，三合土基础厚度不应小于300mm300
4、mm。无筋扩展基础也可由无筋扩展基础也可由两种材料叠合组成两种材料叠合组成，例，例如，上层用砖砌体，下层用混凝土。如，上层用砖砌体，下层用混凝土。例例某承重墙厚某承重墙厚240mm240mm，作用于地面标高处的轴心荷载，作用于地面标高处的轴心荷载标标准值准值Fk=180kN/m，基础埋深，基础埋深d=1m，地基承载力特征值，地基承载力特征值fa=220kPa，要求：要求：(1)(1)确定墙下条形基础的底面宽度；确定墙下条形基础的底面宽度；(2)(2)按砖基础设计，并分别按两皮一收和二一间隔收（两皮按砖基础设计，并分别按两皮一收和二一间隔收（两皮 一收与一皮一收相间）砌法画出砖基础剖面示意图；一
5、收与一皮一收相间）砌法画出砖基础剖面示意图；(3)(3)按毛石基础设计，并画出剖面示意图；按毛石基础设计，并画出剖面示意图；(4)(4)按混凝土基础设计，并画出剖面示意图。按混凝土基础设计，并画出剖面示意图。解解(1)(1)基础宽度基础宽度 mdfFbGak9.0120220180(2)(2)按砖基础设计按砖基础设计为符合砖的模数，取基底宽度为符合砖的模数，取基底宽度b=0.96m，则砖基础所需的台阶，则砖基础所需的台阶数为：数为：6602240960n(3)(3)按毛石基础设计按毛石基础设计基底宽度取基底宽度取0.9m，基础分二阶砌筑，每阶高度为，基础分二阶砌筑，每阶高度为400mm，每阶伸
6、出宽度均小于每阶伸出宽度均小于200mm。(4)(4)按混凝土基础设计按混凝土基础设计混凝土强度等级采用混凝土强度等级采用C15，基底宽度取，基底宽度取0.9m，基础分二阶，第一阶高度基础分二阶，第一阶高度250mm，伸出宽度，伸出宽度180mm，台阶宽，台阶宽度比为度比为180:250=1:1.39；第二阶高度；第二阶高度200mm，伸出宽度，伸出宽度150mm，台阶宽高比为台阶宽高比为150:200=1:1.33。由。由p=fa=220kPa查表得台阶宽高查表得台阶宽高比的允许值为比的允许值为1:1.25，符合要求。，符合要求。其他构造要求：其他构造要求：一般不低于等级一般不低于等级MU1
7、0的砖和不的砖和不低于低于M5砂浆；砂浆；为保证砌筑质量、平整和保护基为保证砌筑质量、平整和保护基坑作用，基底需做垫层；垫层可坑作用，基底需做垫层；垫层可选用灰土、三合土、砼。厚度一选用灰土、三合土、砼。厚度一般为般为100-200mm。必要时，在室内地面以下必要时，在室内地面以下50mm左右处铺设防潮层。左右处铺设防潮层。二、墙下钢筋混凝土条形基础设计二、墙下钢筋混凝土条形基础设计 墙下钢筋砼条形基础的截面设计包括确定墙下钢筋砼条形基础的截面设计包括确定基础高度和基础底板配筋基础高度和基础底板配筋。构造要求：构造要求：梯形截面基础的边缘高度，一般梯形截面基础的边缘高度，一般不小于不小于200
8、mm200mm；基础高度小于等于；基础高度小于等于250mm250mm时，可做成等厚度板。时，可做成等厚度板。基 础 下 的 垫 层 厚 度 一 般 为基 础 下 的 垫 层 厚 度 一 般 为100mm100mm，每边伸出基础，每边伸出基础5050100mm100mm，垫层混凝土强度等级应为垫层混凝土强度等级应为C10C10。底板受力钢筋的最小直径不宜小于底板受力钢筋的最小直径不宜小于10mm，间距不宜大于间距不宜大于200mm和小于和小于100 mm。当有垫层时，混凝土的保护层净厚度。当有垫层时，混凝土的保护层净厚度不应小于不应小于40mm，无垫层时不应小于，无垫层时不应小于70mm。纵向
9、分布筋直径。纵向分布筋直径不小于不小于8mm，间距不大于，间距不大于300mm，每延米分布钢筋的面积应，每延米分布钢筋的面积应不小于受力钢筋面积的不小于受力钢筋面积的1/10。混凝土强度等级不应低于混凝土强度等级不应低于C20。当基础宽度大于或等于当基础宽度大于或等于2.5m时，底板受力钢筋的长度可取时，底板受力钢筋的长度可取基础宽度的基础宽度的0.9倍，并交错布置。倍，并交错布置。基础底板在基础底板在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
10、力方向底板宽度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处。在拐角处底板横向受力钢筋应沿两个方向布置。应沿两个方向布置。当地基软弱时，为了减少不均匀沉降的影响，基础截面当地基软弱时，为了减少不均匀沉降的影响，基础截面可采用带肋的板，肋的纵向钢筋按经验确定。可采用带肋的板，肋的纵向钢筋按经验确定。地基净反力：地基净反力：由于基础及其上面土的重力所由于基础及其上面土的重力所产生的那部分地基反力将与重力相抵消，仅产生的那部分地基反力将与重力相抵消，仅有基础顶面荷载所产生的地基反力称为地基有基础顶面荷载所产生的地基反力称为地基净反力。以净反力。以pj表示。表示。对条形基础：对条形基础：p
11、j=F/b对矩形基础：对矩形基础：pj=F/blPj为荷载效应为荷载效应基本组合基本组合时的地基净反力；可近似取标准组合值的1.35倍。1、轴心荷载作用下、轴心荷载作用下1）基础高度）基础高度由于基础不配箍筋和弯起筋，故基础高度由砼由于基础不配箍筋和弯起筋，故基础高度由砼的的受剪承载力受剪承载力确定。确定。基础高度由砼受剪承载力确定:Pj为荷载效应荷载效应基本组合基本组合时的地基净反力。b1为挑出长度；当墙体材料为砖墙且放脚不大于1/4砖长时，b1取基础边缘至墙脚距离加0.06m。tjtfVhbpVhfV7.07.00102）基础底板配筋0s219.0A21hfMbpMyj面积：每米长的受力钢
12、筋截面2、偏心荷载作用 偏心荷载作用下，基础边缘处最大净反力设计值为：偏心荷载作用下，基础边缘处最大净反力设计值为：e0为荷载的为荷载的净偏心距净偏心距。bebFpbMbFpjj0max2max616或FMe 0 高度和配筋仍按轴心荷载作用下计算，高度和配筋仍按轴心荷载作用下计算，但式中剪力和弯矩用下式代替：但式中剪力和弯矩用下式代替：21max1max26121bppMbppVjIjjIjpjI为计算截面处的净反力设计值，按下式计算：为计算截面处的净反力设计值，按下式计算：minmax1minjjjjIppbbbpptfVh7.000s9.0AhfMy例题2-7三、柱下钢筋砼独立基础设计三、
13、柱下钢筋砼独立基础设计1、构造要求、构造要求锥形基础的边缘高度，不宜小于锥形基础的边缘高度，不宜小于200mm；阶梯；阶梯形基础的每阶高度，宜为形基础的每阶高度，宜为300500 mm。基础顶部四周应水平放宽至少基础顶部四周应水平放宽至少50 mm，以便柱，以便柱子支模。子支模。受力筋应双向配置；受力筋应双向配置；现浇柱的纵向钢筋可通过插筋锚入基础中，插入现浇柱的纵向钢筋可通过插筋锚入基础中，插入基础的钢筋至少应有两道箍筋固定；基础的钢筋至少应有两道箍筋固定；插筋下端宜做成直钩放在基础底板钢筋网上；插筋下端宜做成直钩放在基础底板钢筋网上；当符合一定条件时，可仅将四角插筋伸至底板钢当符合一定条件
14、时，可仅将四角插筋伸至底板钢筋网。筋网。锥形基础 柱下独立基础在弯、剪荷载共同作用下，柱下独立基础在弯、剪荷载共同作用下，主要破坏形式是先在弯剪区出现斜裂缝，主要破坏形式是先在弯剪区出现斜裂缝，随着荷载增大，裂缝向上扩展。未开裂部随着荷载增大，裂缝向上扩展。未开裂部分的正应力和剪应力迅速增加。当主应力分的正应力和剪应力迅速增加。当主应力出现拉应力且大于砼的抗拉强度时，斜裂出现拉应力且大于砼的抗拉强度时，斜裂缝被拉断，基础内形成缝被拉断，基础内形成45斜裂面锥体，斜裂面锥体，出现斜拉破坏，即出现斜拉破坏，即冲切破坏冲切破坏。柱下独立基础高度由混凝土柱下独立基础高度由混凝土受冲切承载受冲切承载力力
15、确定。确定。补充内容：补充内容：柔性基础（扩展基础）柔性基础（扩展基础）冲切弯曲21 21纯剪2、轴心荷载作用下1）基础高度的确定）基础高度的确定 在柱荷载作用下，基础高度不足时，则将沿柱周在柱荷载作用下，基础高度不足时，则将沿柱周边产生冲切破坏，形成边产生冲切破坏，形成 45斜裂面的角锥体。根据斜裂面的角锥体。根据短边一侧短边一侧的冲切破坏条件确定基础高度，即：的冲切破坏条件确定基础高度，即：107.0ApFhbfFjlmthpl45ob0h0h0bh0h0l0l中心荷载中心荷载107.0ApFhbfFjlmthpl07.0hbfFmthpl107.0ApFhbfFjlmthpl用用Am表示
16、表示mthpjAfAp7.01当当 时时02hbbc当冲切破坏锥体的底当冲切破坏锥体的底边落在基础底面积之边落在基础底面积之内时，即内时，即0020020010007.022222222)(hhbfhbbbhalphbbbhalAhhbhbActhpccjcccmm ，在基础底，在基础底面短边方向上，冲切破坏锥面短边方向上，冲切破坏锥体的底面落基础底面之外，体的底面落基础底面之外，冲切力的作用面积冲切力的作用面积AL为一为一矩形：矩形：时当02hbbc200002000001)22()(7.022)22()(22bhbhhbfbhalpbhbhhbhbAbhalAccthpcjccmmc000
17、0012)(7.022)(2122hbbfbhalphbbhbAbhalActhpcjcmmc简化计算简化计算-规范法规范法时当02hbbc 基础底面全部落在基础底面全部落在45冲切破坏锥体底边以内时，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。则成为刚性基础，无需进行冲切验算。时当002,2halhbbcc对于阶梯形基础，除了对柱边进行冲切验算外，对于阶梯形基础，除了对柱边进行冲切验算外，还应对上一阶底边还应对上一阶底边变阶处变阶处进行下阶的冲切验算。进行下阶的冲切验算。验算方法与上面柱边冲切验算相同，只是将验算方法与上面柱边冲切验算相同，只是将ac、bc分别换为上阶的长边分别
18、换为上阶的长边l1和短边和短边b1，h0换为换为下阶的有效高度下阶的有效高度h01便可。便可。设计时，一般先按经验假定基础高度，得出设计时，一般先按经验假定基础高度，得出h0，再进行抗冲切验算，直至满足为止。再进行抗冲切验算，直至满足为止。h012）底板配筋）底板配筋抗弯验算抗弯验算控控制扩展基础制扩展基础的的配筋配筋地基净反力对柱边截面产生的弯矩：地基净反力对柱边截面产生的弯矩：0201234012349.022416241hfMAbbalpMbbbballalbbAlApMyIsIccjIcccccjI 029.02241hfMAalbbpMyIIsIIccjIIII-II截面的弯矩为：截
19、面的弯矩为：钢筋面积为：钢筋面积为：阶梯形基础在变阶处也是阶梯形基础在变阶处也是抗弯的危险截面，也须进行抗弯的危险截面，也须进行计算弯矩和钢筋面积。计算弯矩和钢筋面积。3、偏心荷载作用下、偏心荷载作用下单向偏心单向偏心 时，基底净反力最大值为：时，基底净反力最大值为：确定基础高度时，仍按轴心荷载作用下的公式计确定基础高度时，仍按轴心荷载作用下的公式计算，但应用算，但应用pjmax代替式中的代替式中的pj。6le 2max0maxM661bllbFplelbFpjj或底板配筋时，仍按轴心荷载作用下计算，只是弯底板配筋时，仍按轴心荷载作用下计算，只是弯矩公式应按下式计算：矩公式应按下式计算：2ma
20、xmax)2(481cjIjcjIjIalbppbbppMminmaxmin2jjcjjIpplalpp例题例题2-8第七节第七节 联合基础设计联合基础设计联合基础设计的假定：联合基础设计的假定：一般认为，当基础高度不小于柱距的一般认为，当基础高度不小于柱距的1/6时，基础时，基础是刚性的。是刚性的。基底压力为线性分布；基底压力为线性分布；地基主要受力层范围内土质均匀；地基主要受力层范围内土质均匀；不考虑上部结构刚度的影响。不考虑上部结构刚度的影响。一、矩形联合基础一、矩形联合基础设计步骤：设计步骤：计算柱荷载的合力作用点位置；计算柱荷载的合力作用点位置；确定基础长度，使基础底面形心尽可能与柱
21、荷载重确定基础长度，使基础底面形心尽可能与柱荷载重心重合；心重合；按地基土承载力确定基础底面宽度；按地基土承载力确定基础底面宽度；计算基底净反力，并画出弯矩图和剪力图；计算基底净反力，并画出弯矩图和剪力图；根据受冲切和受剪承载力确定基础高度。根据受冲切和受剪承载力确定基础高度。按弯矩图中的最大正负弯矩进行纵向配筋计算；按弯矩图中的最大正负弯矩进行纵向配筋计算；按等效梁概念进行横向配筋计算。按等效梁概念进行横向配筋计算。受冲切承载力验算：受冲切承载力验算：受剪承载力验算：受剪承载力验算：07.0hufFmthpl07.0bhfVth等效梁：等效梁：由于靠近柱位的区段，基础横向刚度很大，因此由于靠
22、近柱位的区段，基础横向刚度很大，因此可认为在柱边以外各取可认为在柱边以外各取0.75h。的宽度与柱宽合计作为。的宽度与柱宽合计作为“等效梁等效梁”宽度。宽度。按等效梁进行横向配筋计算按等效梁进行横向配筋计算例题例题2-9.2.7.3 梯形联合基础梯形联合基础当较大荷载柱一侧空间受约束时，采用矩形当较大荷载柱一侧空间受约束时，采用矩形时，基础形心无法与荷载重心重合，为使基时，基础形心无法与荷载重心重合，为使基底压力分布均匀，采用梯形。底压力分布均匀，采用梯形。形心位置形心位置lbaAdfFFAbabalxGakk22321例题例题2-10梯形联合基础内力最大的截面不一定是最不利的截面；梯形联合基
23、础内力最大的截面不一定是最不利的截面；其底面较小，造价低，沉降均匀。其底面较小，造价低，沉降均匀。2.7.4 连梁式联合基础连梁式联合基础随柱距增大，跨中基底净反力会使跨中负弯随柱距增大，跨中基底净反力会使跨中负弯距增大，故采用连梁式联合基础。基底反力距增大，故采用连梁式联合基础。基底反力由两柱下扩展基础承担，连梁中弯距较小。由两柱下扩展基础承担，连梁中弯距较小。连梁作用：连梁作用：将偏心产生的弯距传给另一侧柱将偏心产生的弯距传给另一侧柱基，使两基础基底反力较均匀。基，使两基础基底反力较均匀。设计要点：设计要点：1）连梁刚性，梁宽不小于柱宽；）连梁刚性，梁宽不小于柱宽；2）两基础底面尺寸满足承载力要求，沉降小；）两基础底面尺寸满足承载力要求，沉降小；3）连梁底面不应着地；）连梁底面不应着地；例题例题2-11The End
