基础及承台的设计

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1、基础及承台的设计基础及承台的设计 1 引言引言 基础是上部结构与地基的过渡部分，起到承上启下的作用。既要满足上部结构的要求，又要适应其下的地基。做好基础设计对于结构设计来说是一个重要环节，设计人员应引起足够重视。合理的基础选型是技术可靠、造价适中的综合反映，必须根据上部结构的特点及地基的性质正确合理地进行选型。2 第一节第一节 分类分类 按承负的上部结构分为： 建筑物基础 构筑物基础 设备基础 按刚度分为： 弹性基础 刚性基础 按受力状态分为: 轴心受压基础 偏心受压基础 3 按形状分为: 圆形基础 方形基础 按荷载性质分为 动力基础 静力基础 按结构型式分为： 独立基础（如厂房柱基） 条形基

2、础（柱下、墙下条形基础） 十字交叉条形基础（柱下、墙下条形基础） 筏形基础（平板式、梁板式） 箱形基础 块体基础（如设备基础） 壳体基础4第二节第二节 应用场合应用场合厂房柱基，因柱距较大，采用独立基础框架结构柱基当地基为非软弱地基时一般采用独立基础当地基软弱时，如上海、天津软土地区，一般采用条形或十 字交叉条形基础砖砌体房屋墙下一般采用条形基础当柱网较密且地基承载力较低时可采用十字交叉条形基础或 筏形基础高层建筑因存在地下室，通常采用筏形基础箱形基础刚度大，一般用于地基较差的高层建筑中烟囱、水塔一般采用圆形基础设备基础通常采用块形基础塔架及高耸塔器的立柱及支腿应采用整体基础，以防倾斜5 第三

3、节第三节 分析方法分析方法一、独立基础 在我们的设计中经常遇到的是独立基础，在此着重介 绍一下。6hp受冲切承载力截面高度影响系数，2000规范增 加的参数，h800取1.0，2000取0.9，中间 按内插法取值。 0.7hpftamh0为斜截面受冲切承载力，从中可以 看出受冲切承载力与砼强度等级、柱截面大小及破坏锥体的 有效高度h0有关。强度等级越高、柱截面越大、有效高度越 大，受冲切承载力就越高。pj 基本组合时的地基净反力，偏心受压基础取基础边缘 处最大净反力(pjmax)。72受弯计算（底板配筋） 8 需要指出的是，独立基础的台阶挑出长度只要满足抗冲切要求及适当的配筋即可，不必按45线

4、放台阶，造成砼量的增加。93.基础短柱 当独立基础埋深较大时，通常要采用短柱基础。一般情况下按构造配筋，如图所示当弯距较大而轴向压力又较小时，则按计算配筋，有专门的计算 程序FSPSS短柱箍筋 一般为8300 8、9度时8150104.基础杯口 当采用预制砼柱或钢柱采用杯口插入式时,便出现了杯口。11高杯口配筋 按计算确定，但可能由于计算假定的问题计算值往往 太大，实际配时可降低一些。 棒线材 10150 空压站 8 150 炼钢砼柱10150 炼钢钢柱12150 顶部焊接钢筋网同低杯口12低杯口配筋 轴心受压或小偏心受压 t/h20.65 或大偏心受压 t/h20.75 杯口不配筋 e=M/

5、N e0.3h 大偏心 e 0.3h 小偏心轴心受压或小偏心受压 0.5t/h20.65 只在顶部配焊接钢筋网其他情况同高杯口,按计算确定13二、独立承台二、独立承台1单桩承台 按构造进行配筋142三桩承台（等腰）短向桩距与长向桩距之比，0.5时按变截面 三桩承台设计 钢筋应按三向板带均匀布置，且最里面的三根钢 筋围成的三角形应在柱截面范围内。15 c1 、c2柱截面尺寸承台形心与柱形心重合，由承台形心到承台腰的板带弯矩由承台形心到底边的板带弯矩Nmax单桩净反力设计值由M1、M2算得三角形配筋的钢筋面积163.多桩承台171）柱对承台的冲切 即冲切力设计值为上部柱轴力扣除承台自重及 锥体范围

6、内的桩净反力设计值 182）变阶处对承台的冲切与上述柱对承台的冲切 类似，只是把上阶台阶看做柱子而已3）角桩对承台的冲切Nl桩净反力设计值19 c1、c2 角桩内边缘至承台外边缘的距离 a1x、a1y承台变阶处至角桩内边缘的距离204）承台斜截面受剪计算21b0承台计算截面处的计算宽度。对于变阶处截面来说即 承台的宽度；对于柱边处的计算宽度按下列取值22对A1截面来说b0=by1对A2截面来说234局部受压承载力（包括单桩及多桩承台） 当承台的砼强度等级低于柱或桩的砼强度等级时，当承台的砼强度等级低于柱或桩的砼强度等级时，应验算柱下或桩上承台的局部受压承载力。应验算柱下或桩上承台的局部受压承载

7、力。 如PHC预应力高强管桩，其强度等级能达到C80，而承台砼强度等级最高也不过C30，因而需进行局部受压验算。24砼局部受压面积局部受压计算面积5）受弯承载力计算25l砼强度影响系数，不超过C50时， l=1.0 Fl 桩的全反力设计值，包括承台及土的自重， 偏压时取最大全反力设计值。这与受冲切、 受弯、受剪承载力计算取净反力设计值不同。二、条形基础 条形基础也是设计中常遇到的,在软土地区或当柱网较密时或砖砌体结构，常采用条形基础。1.墙下条形基础 截面较高的砖墙下基础26 有时由于地基持力层或土冻深的原因将基础埋深加大，此时基础截面高度较大，可不进行纵向受弯计算而采用纵向构造配筋措施。但底

8、板悬挑部分要进行计算，以净反力设计值求得弯矩及剪力再算出配筋。截面高度较小的砖墙下条形基础截面高度较小的砖墙下条形基础 底板配筋按计算，肋梁按最小配筋率0.2%配筋，箍筋820027砼墙下条形基础与砖墙类似。砼墙下条形基础与砖墙类似。2.柱下条形基础28 在比较均匀的地基上，上部结构刚度较好，荷载分布较均在比较均匀的地基上，上部结构刚度较好，荷载分布较均匀匀,且条形基础梁的高度且条形基础梁的高度1/6柱距时，条形基础的内力可按连柱距时，条形基础的内力可按连续梁计算。续梁计算。 当不符合上述要求时按弹性地基梁分析当不符合上述要求时按弹性地基梁分析文克尔地基模型 p=ks即地基上任一点所受的压力p

9、只与该点的地基沉降s成正比k基床系数，表示单位面积的单位沉降所需的反力（kN/m3） 如中密砂土 k=1.51042.5104 可塑粘土 k=2.01044.010429 基底反力不是直线分布，弹性地基梁的分析有专门的程序计算（如理正弹性地基梁分析）,因为涉及到微分方程，人工计算不太现实。与倒梁法相比，其上下的配筋会有差别，底部钢筋小一些，顶部钢筋大一些。 4.条形承台 倒梁法 将柱做为支座，桩反力为荷载进行连续梁的计算30弹性地基梁将柱压力做为荷载，桩做为弹性支座。 弹性支座的刚度系数可根据试桩报告QS曲线的弹性阶段取值， 弹性地基梁以软件（如PKPM系列基础软件）进行计算， 有些类似于轨道

10、基础的基础亦可用此方法进行计算，其与倒梁法计算结果差别较大，弹性地基梁法更合理一些。与倒梁法相比，梁顶部钢筋小一些，底部钢筋大一些。31条形承台的构造三.十字交叉条形基础32 与条形基础类似亦按倒梁及弹性地基梁两种假定计算。倒梁法可人工计算，弹性地基梁以软件计算。十字交叉承台梁与上述条形承台梁类似，但计算方法不同了，亦采用有关软件（如PKPM基础软件）进行计算。四四.筏形基础筏形基础1.平板式筏形基础 当地基土比较均匀、上部结构刚度较好、平当地基土比较均匀、上部结构刚度较好、平板厚板厚1/6跨度，且相邻柱荷载及柱间距的变比不超跨度，且相邻柱荷载及柱间距的变比不超过过20%时，筏形基础可仅考虑局

11、部弯曲作用。筏形时，筏形基础可仅考虑局部弯曲作用。筏形基础的内力，可按基底反力直线分布进行计算。基础的内力，可按基底反力直线分布进行计算。33 以柱为支座，在基底净反力作用下按无梁楼盖进行计算，分为柱上板带、跨中板带。注意求出总弯距后，分配至柱上及跨中板带，不得随意简化。 不符合上述要求时，按弹性地基板计算，以PKPM基础软件计算，程序自动划分有限元网格，计算板内力及配筋。342.梁板式筏形基础 倒楼盖法，先计算板，板的荷载传至梁，再 计算 十字交叉梁。 弹性地基梁板计算法，以软件进行计算。3.桩筏基础 如筏板落于群桩之上，筏板上直接承受楼地面荷 载，如地坪，则按桩为支座的无梁楼盖进行计算。

12、如为框架、剪力墙等结构的桩筏基础，则以PK-PM 软件进行分析，此时的桩的弹簧支座，按弹性地 基梁板进行计算。35五.箱形基础 箱形基础包括桩箱基础用于高层建筑中，因高层建筑 存在地下室，利用地下室做箱形基础。 箱形基础实现的前提要具备一定数量的隔墙以形成整 体刚度，隔墙数量不足，只能视为筏形基础。六.动力基础1.框架式36 根据扰力、扰频以程序进行多质点、多自由度振动计算，算出振动速度与振幅，查验是否满足规范要求。此类基础有空压机、氧压站、鼓风机等基础。按转速划分: n1000 r/min 低速机器 1000n3000 r/min 中速机器 n3000 r/min 高速机器 通常有两个扰频,

13、如电机、压缩机,振幅与速度为两个扰频的合成值.2.块式 风机、小型电机、引风机、送风机的块式基础，在 n1000r/min时，可不做动力计算，但基础重量4倍机器重量。373.构造 体积40m3的大块式基础六个面均要配筋，1014200。第四节第四节 基础系梁基础系梁 系梁是基础设计中经常遇到的问题，规范及参考书的说法不尽一致，设计人员的做法也不甚统一。为此，有必要在此统一一下做法。一.系梁的作用 1.承受弯矩，类似于框架梁，多用于民用建筑中382.将基础或承台连为一体，共同承担水平力（风、地震）3.单桩承台及两桩承台的稳定（静力、风、地震）39二.应用场合1单桩承台在两个方向设置系梁，当桩柱截

14、面面积之比较大(2)且柱底剪力和弯矩较小(轴心受压)时可不设系梁;2. 两桩承台在其短向设置系梁，当桩柱截面之比较大（2）且短向柱底剪力和弯矩较小时可不设置系梁;3. 当单桩水平承载力特征值较低,桩水平承载力总和不能抵抗水平力作用时应设置系梁。如柱间支撑处。 4. 有抗震要求时，框架柱独立承台应按纵横设置系梁40三、系梁设计要点 1. 系梁标高 一般情况下系梁顶面与承台顶面位于同一标高； 2. 系梁截面高度取承台中心距的1/101/15,且不小于250;截 面宽度不小于200,且不小于截面高度的1/2; 3. 纵向钢筋以柱底剪力作用于梁端，按受拉进行配筋计算； 4. 兼作基础梁时,应计算受弯钢筋,与系梁钢筋叠加,受弯钢 筋的计算一般按梁两端固接计算; 5. 当系梁承受弯矩时,应在系梁钢筋的基础上适当增加受弯 钢筋; 6. 有抗震要求的系梁,其拉压力按竖向压力取值,8、9度 0.1N,6、7度0.05N,以此进行配筋计算; 7. 需通过系梁将水平力传给相邻基础或承台时,系梁的拉、 压力不小于水平力的1/4。418.系梁配筋示意讲座结束 谢谢大家！2004.4.942