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1、第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础12.4 2.4 刚性基础与扩展基础刚性基础与扩展基础 的设计计算的设计计算n要点：要点：地基承载力验算；地基承载力验算；软弱下卧层验算；软弱下卧层验算；地基与基础稳定性验算；地基与基础稳定性验算；钢筋混凝土扩展基础结构设计钢筋混凝土扩展基础结构设计* *；基础变形验算（沉降量、沉降差、倾斜、基础变形验算（沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜）。局部倾斜）。第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础22.4.1 2.4.1 地基承载力验算地基承载力验算 按地基承载力计算按地基承载力计算基底尺寸基底尺寸Au中心受荷基础中心受荷基础中心荷载作用下
2、的基础中心荷载作用下的基础要求：要求：第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础3d=(1.0+1.3)/2=1.15m内墙、内柱内墙、内柱 外墙、外柱外墙、外柱计算荷载时，应按传力系统，计算荷载时，应按传力系统，自建筑屋顶面开始，自上而下自建筑屋顶面开始，自上而下累计至设计地面。当室内外地累计至设计地面。当室内外地坪不同时，对于外墙或外柱可坪不同时，对于外墙或外柱可累计至累计至室内外设计地面的平均室内外设计地面的平均高程高程d d。第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础4 2.4.1 2.4.1 地基承载力验算地基承载力验算方形基础方形基础 矩形基础矩形基础 条形基础条形
3、基础 沿长度方向取沿长度方向取lmlm计算，则：计算，则： （需先选定需先选定b b或或l l，一般取，一般取l/ bl/ b1.01.02.02.0）第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础5计算步骤：计算步骤：1 1、先假定基础宽度、先假定基础宽度b b0 0，一般初步取，一般初步取b b0 0 3m 3m，这样不用，这样不用进行基础宽度修正；进行基础宽度修正；2 2、求宽深修正后的地基承载力特征值、求宽深修正后的地基承载力特征值f fa a。3 3、按下式计算宽度、按下式计算宽度b b方形基础方形基础 矩形基础矩形基础 条形基础条形基础 4 4、比较、比较b b与与b b0 0
4、，如果二者一致，则，如果二者一致，则b b为所求。否则，以为所求。否则，以b b代替代替b b0 0。第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础6当当荷载较小荷载较小而而地基承载力又比较大地基承载力又比较大时，按上式计时，按上式计算可能算可能基础宽度较小基础宽度较小，为保证安全和便于施工，为保证安全和便于施工，承重墙下承重墙下的基础宽度不得小于的基础宽度不得小于600700mm600700mm；非承重墙非承重墙下的基础宽度不得小于下的基础宽度不得小于500mm500mm。第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础7n 偏心受荷基础偏心受荷基础2.4.1 2.4.1 地基承载力验
5、算地基承载力验算Wx、Wy基底对基底对x和和y轴的截面抵抗矩，轴的截面抵抗矩，m3ex 、ey荷载对荷载对y轴和轴和x轴的偏心距，轴的偏心距，m 要求：要求：偏心荷载作用下的基础偏心荷载作用下的基础第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础8n 偏心荷载下逐次渐近试算法求偏心荷载下逐次渐近试算法求A2.4.1 2.4.1 地基承载力验算地基承载力验算p根据已选定的根据已选定的l l和和b b验算偏心距和基底边缘最大压力；验算偏心距和基底边缘最大压力；步骤：步骤：思路思路：先试算，后验算先试算，后验算p先按先按中心荷载中心荷载作用下的公式预估基底面积作用下的公式预估基底面积A A0 0或
6、宽度或宽度b b0 0； p考虑考虑偏心距偏心距的影响，根据偏心距大小将的影响，根据偏心距大小将A A0 0或或b b0 0增大增大10%40%10%40%，作为首次试算尺寸，作为首次试算尺寸A A或或b b；p根据根据A A的大小初步选定矩形基础的底面边长的大小初步选定矩形基础的底面边长l l和和b b；p调整调整l l和和b b。第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础9如果基底压力出现如果基底压力出现负值负值，即产生拉应力，此时基底，即产生拉应力，此时基底边缘最大压力边缘最大压力p pkmaxkmax的计算公式为的计算公式为a-a-偏心荷载作用点至最大压应力偏心荷载作用点至最大
7、压应力P Pkmaxkmax作用边缘的距离，作用边缘的距离，a=a=（l/2l/2）-e-eb-b-垂直于力矩作用方向的基础底边边长。垂直于力矩作用方向的基础底边边长。第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础10基底最大最小压力相差不宜过大，否则易引起基础倾斜。基底最大最小压力相差不宜过大，否则易引起基础倾斜。一般认为，在一般认为，在高、中压缩性土高、中压缩性土上的基础，或有吊车的厂房上的基础，或有吊车的厂房基础，基础，e ek k不宜大于不宜大于l/6/6；对对低压缩性低压缩性地基上的基础，当考虑短期作用的荷载时，地基上的基础，当考虑短期作用的荷载时， e ek k可适当放宽，但应
8、控制在可适当放宽，但应控制在l/4/4之内。否则，应调整基底尺之内。否则，应调整基底尺寸，或做成梯形底面形状。寸，或做成梯形底面形状。注意：注意：第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础112.4.1 2.4.1 地基承载力验算地基承载力验算【例例2.12.1】柱截面柱截面300mm300mm400mm400mm，作用，作用在柱底的荷载标准值：在柱底的荷载标准值：中心垂直荷载中心垂直荷载700kN700kN，力矩力矩80kN80kNm m，水平荷，水平荷载载13kN13kN。其他参数见。其他参数见右图。试根据持力层右图。试根据持力层地基承载力确定基础地基承载力确定基础底面尺寸。底面尺
9、寸。例例 题题 题题 图图第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础12第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础13 求地基承载力特征值求地基承载力特征值根据粘性土根据粘性土e e0.70.7，I IL L0.78,0.78,查规范表得：查规范表得：b b=0.3=0.3，d d=1.6 =1.6 。持力层承载力特征值持力层承载力特征值f fa a( (先不考虑对基础宽度进行修正先不考虑对基础宽度进行修正) )：【 解解 】第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础14 初步选择基底尺寸初步选择基底尺寸 A A= =l lb b（取（取l/b=1.5l/b=1.5）=
10、2.4=2.41.6=3.84m1.6=3.84m2 2(3.88m(3.88m2 2) )，且且b b=1.6m3m=1.6m3m，不需再对，不需再对f fa a进行修正。进行修正。初步选择基底尺寸初步选择基底尺寸由于偏心不大，基础底面积按由于偏心不大，基础底面积按20%20%增大，即增大，即计算基础和回填土重计算基础和回填土重G Gk k时的时的基础埋深基础埋深由公式：由公式：d=1/2(1.0+1.3)=1.15m第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础15偏心距偏心距（满足要求）（满足要求）基础和回填土重基础和回填土重 验算持力层地基承载力验算持力层地基承载力（满足要求）（满
11、足要求）第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础16基底最大压应力：基底最大压应力： 最后，确定该柱基础底面长最后，确定该柱基础底面长l l=2.4m =2.4m ，宽，宽b b=1.6m=1.6m。（满足要求）（满足要求）第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础17验算思路：验算思路：传递到软弱下卧层顶面处的附加应力与自重应传递到软弱下卧层顶面处的附加应力与自重应力之和不超过软弱下卧层的承载力，即：力之和不超过软弱下卧层的承载力，即： 2.4.2 2.4.2 软弱下卧层的验算软弱下卧层的验算 p pz z软弱下卧层顶面处的软弱下卧层顶面处的附加附加应力值应力值 p pc
12、cz z软弱下卧层顶面处土的软弱下卧层顶面处土的自重自重应力值应力值 f fazaz软弱下卧层顶面处软弱下卧层顶面处经深度修正经深度修正后的地基承载力特征值后的地基承载力特征值 第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础182.4.2 2.4.2 软弱下卧层的验算软弱下卧层的验算P Pz z计算计算压力扩散角法压力扩散角法矩形基础矩形基础：条形基础：条形基础：地基压力扩散角，查规范表地基压力扩散角，查规范表确定确定第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础19如果软弱下卧层如果软弱下卧层验算不满足验算不满足，应考虑，应考虑增大基础底面积增大基础底面积，或或改变基础埋深改变基础埋
13、深，甚至，甚至改用地基处理改用地基处理或或深基础设计深基础设计的的基础方案。基础方案。中间值进中间值进行插值估行插值估算算注：注：1.Es1为上层土压缩模量；为上层土压缩模量；Es2为下层土压缩模量；为下层土压缩模量；2.z/b0.50时时值不变。值不变。第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础20【作业作业】图中柱基础荷载标准值，图中柱基础荷载标准值，F Fk k=1100kN=1100kN，M Mk k=140kN=140kNm m，若基础底面寸，若基础底面寸，l lb=3.6mb=3.6m2.6m2.6m。试根据图中资料验算基础底。试根据图中资料验算基础底面是否满足地基承载力要
14、求。面是否满足地基承载力要求。第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础21I IL=第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础22偏心偏心受荷基础受荷基础地基承载力验算要求：地基承载力验算要求：地基承载力的验算：地基承载力的验算：持力层的验算：持力层的验算：软弱下卧层的验算：软弱下卧层的验算：1 1、持力层的验算、持力层的验算第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础232 2、软弱下卧层的验算、软弱下卧层的验算第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础24第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础262.4.3 2.4.3 基础与地基的稳定性验算基础
15、与地基的稳定性验算n 地基抗水平滑动的稳定性验算地基抗水平滑动的稳定性验算n地基整体滑动稳定验算地基整体滑动稳定验算n基础倾覆稳定性验算基础倾覆稳定性验算第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础27轴心荷载下基础结构设计轴心荷载下基础结构设计p pj j作用下，图中作用下，图中-截面弯矩与剪力截面弯矩与剪力（maxmax）：）：2.4.4 2.4.4 钢筋混凝土扩展基础结构设计钢筋混凝土扩展基础结构设计* *n 墙下钢筋混凝土条形基础墙下钢筋混凝土条形基础(1) (1) 地基净反力地基净反力p pj j仅由基顶荷载设计值所产生的地仅由基顶荷载设计值所产生的地基反力，沿墙长取基反力，沿
16、墙长取1m1m计算计算墙下钢筋混凝土条基受力墙下钢筋混凝土条基受力M 图图V 图图第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础282.4.4 2.4.4 钢筋混凝土扩展基础结构设计钢筋混凝土扩展基础结构设计f ft t砼轴心抗拉强度设计值（规范砼轴心抗拉强度设计值（规范4.1.44.1.4）；）；h h截面高度影响系数截面高度影响系数( (混凝土规范）。混凝土规范）。(2)(2)基础高度的验算基础高度的验算由于基础内由于基础内不配箍筋和弯筋不配箍筋和弯筋，故基础有效高度由砼的抗，故基础有效高度由砼的抗剪切条件确定：剪切条件确定：第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础29f f
17、y y钢筋抗拉强度设计值；钢筋抗拉强度设计值；h h0 0基础有效高度基础有效高度,0.9,0.9h h0 0为截面内力臂的近似值。为截面内力臂的近似值。(3)(3)基础底板配筋基础底板配筋每米墙长的受力钢筋截面面积：每米墙长的受力钢筋截面面积： 2.4.4 2.4.4 钢筋混凝土扩展基础结构设计钢筋混凝土扩展基础结构设计第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础30墙下钢筋混凝土条形基础的验算截面墙下钢筋混凝土条形基础的验算截面基础高度验算基础高度验算验算截面处的验算截面处的剪力剪力： a验算截面验算截面-距基础边缘距离距基础边缘距离n确定剪力后，基础有效高度确定剪力后，基础有效高度
18、h0由混凝土抗剪条件确定由混凝土抗剪条件确定。基础底板配筋基础底板配筋由验算截面处的由验算截面处的弯矩弯矩M决定决定 pj计算截面的地基净反力计算截面的地基净反力偏偏心心荷荷载载n确定弯矩后，可计算基础长确定弯矩后，可计算基础长度方向每延米基础底板的配度方向每延米基础底板的配筋面积。筋面积。第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础31冲切破坏示意图冲切破坏示意图u中心中心荷载作用：荷载作用：(1)(1)基础底板厚度基础底板厚度由抗冲切验算定由抗冲切验算定Fl地基净反力设计值，地基净反力设计值，Fl=PjAlam冲切破坏锥体最不利一侧计算长度冲切破坏锥体最不利一侧计算长度n 柱下钢筋混
19、凝土独立基础柱下钢筋混凝土独立基础（基础高度和底板配筋）（基础高度和底板配筋）第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础33u偏心偏心荷载作用：荷载作用：偏心偏心荷载作用时，将上式中的荷载作用时，将上式中的Pj换成换成Pjmax则可。则可。Fl=PjmaxAl第第2 2章章刚刚性性基基础础与与扩扩展展基基础础34(2)基础底板配筋基础底板配筋由抗弯验算定由抗弯验算定矩形基础底板计算矩形基础底板计算求出求出M后，由此可计算底板长、短边后，由此可计算底板长、短边方向受力钢筋面积方向受力钢筋面积As和和As。n 柱下钢筋混凝土独立基础柱下钢筋混凝土独立基础台阶宽高比台阶宽高比2.5 2.5 偏心距偏心距e el l/6/6 轴心或偏心轴心或偏心荷载作用下，对荷载作用下，对矩形矩形基础基础,当满足：当满足：
