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1、 基础设计主讲 庄鹏 a 平板式筏形基础 b c 梁板式筏形基础 第一节概述 一 筏形基础 可分为平板式和梁板式两种类型 平板式筏形基础 即一块等厚度的钢筋混凝土平板 梁板式筏形基础 在筏形基础底板上沿柱轴纵横向设置基础梁 即形成梁板式筏形基础 第二章筏形基础 二 梁板式筏形基础可分为单向肋筏形基础 仅在一个方向的柱下布置肋梁 双向肋筏形基础 在纵 横两个方向的柱下都布置肋梁 双向肋筏形基础可分为 主次肋筏形基础双主肋筏形基础 第二节筏形基础设计步骤和构造要求 一 基础底面积确定 1 应满足基础持力层土的地基承载力要求 如果将xoy坐标原点置于筏基底板形心处 则基底反力可按下式计算 基底反力应
2、满足以下要求pk fapkmax 1 2fa当地下水位较高时 验算公式中的地基压力项应减去基础底面处的浮力 即p pw fapmax pw 1 2fa式中pw 地下水位作用在基础底面上的浮力 即pw whw hw 地下水位至基底的距离 2 尽可能使荷载合力重心与筏基底面形心相重合 当不能重合时 偏心距宜符合下式要求e 0 1W A式中W 与偏心距方向一致的基础底面抵抗矩 A 基础底面积 如果偏心较大 为减少偏心距 可将筏板外伸悬挑 悬跳长度不宜大于边跨柱距的1 4 对于肋梁不外伸的悬挑筏板 挑出长度不宜大于1 5 2 0m 如做成坡度 其边缘厚度不小于200mm 3 如有软弱下卧层 应验算下卧
3、层强度 验算方法与天然地基上浅基础相同 二 筏板厚度的确定筏板厚度应根据抗冲切 抗剪切要求确定 1 一般不小于柱网较大跨度的1 20 并不得小于200mm 2 可根据楼层层数 按每层50mm确定 3 对12层以上建筑的梁板式筏基 其底板厚度与最大双向板格的短边净跨之比不应小于1 14 且板厚不应小于400mm 4 对于高层建筑的筏基 可采用厚筏板 厚度可取1 3m 三 筏基底板的配筋筏基的配筋应根据内力计算结果确定 1 筏板配筋率一般在0 5 1 0 为宜 2 受力钢筋最小直径不宜小于8mm 一般不小于l2mm 间距100 200mm 3 除计算配筋外 纵横方向支座钢筋尚应有1 2 1 3贯通
4、全跨 其配筋率不应小于0 15 跨中钢筋应按计算配筋全部连通 4 对无外伸肋梁的双向外伸板角 应配置5 7根辐射状的附加钢筋 附加钢筋的直径与边跨板的主筋相同 钢筋外端间距不大于200mm 且内锚长度 从肋梁外边缘起算 应大于板的外伸长度 四 混凝土强度等级的确定筏基的混凝土强度等级不应小于C30 当有地下室时应采用防水混凝土 五 基础的沉降基础的沉降应小于建筑物的允许沉降值 可按分层总和法或按 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002规定的计算方法 六 地下室底层柱 墙的边缘至基础梁边缘的距离不应小于50mm 第三节刚性板条法 平板式筏基 一 基础底面的地基净反力 二 内力计算方法 倒
5、楼盖法和刚性板条法 1 刚性板条法计算步骤如下 刚性板条法内力计算简图 先将筏板在x y方向从跨中到跨中分成若干条带 而后取出每一条带按独立的条形基础进行分析 按平均值进行修正 柱荷载的修正系数 2 不平衡力调整 原因 没有考虑条带之间的剪力 因此 每一条带柱荷载的总和与基底净反力总和不平衡 方法 设某条带的宽度为b 长度为L 柱的总荷载为 F 基底净反力总和为bL 二者平均值为 各柱修正值分别为 Fi 修正的基底平均净反力 最后采用修正后的柱荷载及基底净反力 按独立的柱下条形基础计算基础内力 第四节倒楼盖法 主次肋梁板式筏基 倒楼盖法计算基础内力步骤 将筏基作为楼盖 地基净反力作为荷载 底板
6、按连续单向板或双向板计算 注意 采用倒楼盖法计算基础内力时 在两端第一 二开间内 应按计算增加10 20 的配筋量且上下均匀配置 主次肋筏基荷载传递路径 地基净反力传给底板 底板传给次肋 次肋传给主肋 主次肋梁板式筏形基础 一 基础底面尺寸确定 二 底板内力及配筋计算 中心受压基底净反力为 底板跨中及支座弯矩按连续板计算 可近似计算 对于中心受压情况 悬臂部分弯矩按悬臂板计算 底板配筋按简化公式计算 三 基础梁内力及配筋计算 设中间次肋JL1有n根 边缘次肋JL2只有两根 则全部肋梁折算为中间次肋共有 n 2 根 设 R2 R1 则R2 R1 中间次肋JL1 受荷面积A1 b1L1作用的总合力
7、R1 pjb1L1 边缘次肋JL2 受荷面积A2 b1L2作用的总合力R2 pjb1L2 JL4上A C轴线外地基净反力产生的线荷载q pja2 F1 N n 2 JL2与JL3交叉点的作用力F3 F1 设JL3上柱子总轴力为 N JL1与JL3的交叉点作用力 JL1上地基总合力是R1 JL1与JL4的交叉点上作用力 F2 R1 F1 2 JL2与JL4交叉点的作用力F4 F2 JL4端部 地基四个转角处地基净反力产生的集中力F5 pja1 a2 各梁的内力计算可参照柱下条形基础的计算方法 各梁受力图 例题图 各梁受力图 第五节倒楼盖法 双主肋梁板式筏基 荷载传递路径 地基净反力传给底板 底板
8、传给主肋 纵横梁荷载分布图 基础梁受荷情况 三角形荷载与梯形荷载 边梁还有轴线以外地基传来的均匀线荷载 一 基础底面尺寸确定 对于中心受压情况 对于矩形基础 二 基础底板厚度确定 根据构造初步确定 再进行抗冲切 抗剪切验算 1 抗冲切计算 Fl 0 7 hpftumh0式中Fl 底板承受的冲切力 净反力乘阴影面积 底板的冲切 hp 受冲切承载力截面高度影响系数 h0 800mm时 取1 0 h0 2000mm时 取0 9 其间按线性内插法取用 um 距荷载边为h0 2处的周长 2 斜截面抗剪计算 Vs 0 7 hsftbh0 hs 800 h0 1 4 Vs的计算方法示意 hs 受剪承载力截面
9、高度影响系数 当h0小于800mm时 取800mm h0大于2000mm时 取2000mm b 支座边缘处板的净宽 h0 板的有效高度 式中Vs 基底净反力产生的板支座边缘处的总剪力设计值 底板分成单列 双列 三列双向板 三 底板内力及配筋计算 一 单列双向板 有两个板的编号1 2及两个支座编号a b 板1称为角区格 板2称为中间区格 单列双向板 角区格1 1 角区格1 将荷载pj分解为p1x与p1y 即p1x x1xpjp1y x1ypj x1x x1y为荷载分配系数 显然x1x x1y 1 x方向的梁 在x lx 2处 有挠度 x p1xlx4 192EI y方向的梁 在y ly 2处 有
10、挠度 y 5p1yly4 384EI 由 x y得p1xlx4 192EI 5p1yly4 384EI 由p1y pj p1x得 由此可得 ly lx x1x x1y已制成表格 应用时可根据 ly lx查表 板中最大弯矩 考虑板的扭转影响后可得 M1x 1xpjlx2M1y 1ypjly2 1x 1y为系数 根据 ly lx的比值查表 区格2 2 中间区格2 x方向的梁 在x lx 2处 有挠度 x p2xlx4 384EIy方向的梁 在y ly 2处 有挠度 y 5p2yly4 384EI 利用在板中点处的条件 x y pj p2x p2y 可得p2x x2xpjp2y x2ypj 板中最大
11、弯矩M2x 2xpjlx2M2y 2ypjly2x2x x2y 2x 2y是 的函数 可查表 3 支座弯矩Ma Mb在a b支座处有 二 双列双向板 双列双向板 单列双向板 1 区格3在板的中心处有挠度 x p3xlx4 192EI y p3yly4 192EI 板中最大弯矩M3x 3xpjlx2M3y 3ypjly2x3x x3y 3x 3y是 的函数 可查表 利用条件 x y与pj p3x p3y得p3x x3xpjp3y x3ypj 区格3 2 区格4在板的中心处有挠度 x p4xlx4 384EI y p4yly4 192EI 板中最大弯矩M4x 4xpjlx2M4y 4ypjly2x
12、4x x4y 4x 4y是 的函数 可查表 利用条件 x y与pj p4x p4y得p4x x4xpjp4y x4ypj 区格4 3 支座弯矩 双列双向板 三 三列双向板 三列双向板 区格3 4的计算公式及相应系数与二列双向板相同 1 区格4 在板的中心处有挠度 x p 4xlx4 192EI y p 4yly4 384EI 板中最大弯矩M 4x 4xpjlx2 4ypjlx2M 4y 4ypjly2 4xpjly2x 4x未制成表格 计算时可直接将 带入公式计算 利用条件 x y与pj p 4x p 4y得p 4x x 4xpjp 4y x 4ypj 区格4 2 区格5在板的中心处有挠度 x
13、 p5xlx4 384EI y p5yly4 384EI 板中最大弯矩M5x 5xpjlx2M5y 5ypjly2x5x x5y 5x 5y是 的函数 可查表 利用条件 x y与pj p5x p5y得p5x x5xpjp5y x5ypj 区格5 3 支座弯矩 三列双向板 四 支座弯矩调整设基础梁的宽度为b 板在支座处的集中反力近似看成pjl 2 在支座处弯矩的调整值为 在x y方向上弯矩的调整值为 式中i 1 2 3 4 5 调整后的支座处弯矩为Mkx Mk MixMly Ml Miy式中k a b c d l c d e f 支座弯矩调整图 五 底板的配筋计算底板配筋按简化公式计算 基础梁的
14、内力可按倒置的连续梁进行计算 四 纵横梁内力分析与配筋 1 杆端弯矩 可用连续梁系数法求杆端弯矩 这时可将三角形或梯形荷载化成等效荷载 求等效荷载的根据 梁在等效荷载作用下固端弯矩分别与三角形荷载或梯形荷载作用下梁的固端弯矩相等 梁在三角形荷载作用下的固端弯矩 在等效荷载作用下的固端弯矩 令则有 梁在梯形荷载作用下的固端弯矩 令则有 在等效荷载作用下的固端弯矩 2 梁的跨内弯矩 在三角形荷载作用下 求出杆端弯矩之后 求梁任一点的内力 仍然要用作用于梁上的实际荷载 Mmax发生在V x 0处 由此而得 将x0代入M x 方程可得 工程技术中 常用下面近似公式计算跨中最大弯矩 边跨 中间跨 式中MB 第二支座的设计弯矩 在梯形荷载作用下 Mmax发生在V x 0处 由此而得 将x0代入M x 方程可得 工程技术中 常用下面近似公式计算跨中最大弯矩 边跨 中间跨 式中MB 第二支座的设计弯矩
