单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2018/9/18,#,本章教学目的和基本要求,1,、掌握刚性基础的构造要求及设计方法，明确刚性角的概念；,2,、掌握柱下钢筋混凝土单独基础的设计内容、步骤及构造要求；,3,、掌握墙下钢筋混凝土条形基础的设计内容、步骤及构造要求；,4,、掌握柱下钢筋混凝土条形基础的设计内容、步骤及构造要求；,5,、了解交叉条形基础与联梁式条形基础的构造要求和简化计算方法。,6,、了解筏形基础和箱形基础的类型、特点与构造要求，及箱形基础的施工要求。,第一节 概述,进行地基基础设计需要同学明白,6,大主要问题：,1,、应明确浅基础的,“,受力特点,”,，浅基础在建筑物的三大组成部分之间是承上启下（,两头受气,“,力,”,）的作用，既承受来自上部结构的各种力的作用，又承受来自地基的反力的作用。,2,、应明确由于设计人员选择的浅基础的材料不同，材料的性质也不同，导致基础受力的能力也不同，各种基础特点和实用性必将不同,。,总之设计应满足因地制宜、说地取材、保护环境和节约资源的原则，做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境，并根据岩土工程勘察资料，综合考虑结构类型、材料情况与施工条件、经济等因素，精心设计。,3,、应明确进行刚性基础设计和柔性扩展基础设计的区别,（,1,）刚性基础设计的,核心技术要求,-,通过控制基础宽高比的方法达到保证使基础内产生的拉应力和剪应力小于所选用材料强度的设计值，从而满足安全的原则。,（,2,）柔性扩展基础设计的特点,-,布置形式灵活、自由、不受宽高比的限制（当然从经济的角度通常会按刚性角进行处理多余材料），主要受,“,力,”,的控制，根据,两头受气,“,力,”,的情况确定相应的基底面积（尺寸）、基础截面的高度，以及截面的配筋等。其中：,基底面积（尺寸）按地基承载力和变形的要求进行确定；,基础高度由混凝土的抗剪切（或抗冲切）条件确定（,墙下钢筋混凝土条基按抗剪切条件确定、柱下钢筋混凝土独立基础按抗冲切条件确定,）；,基础受力钢筋配筋量则由基础相应验算截面的抗弯能力确定。,4,、应明确地基土压力或地基反力在用于不同的计算目的时对其的取值相应各不相同。,在确定基底尺寸和计算基础沉降时，,必须考虑建筑物设计地面以下基础和其上回填土的重力作用,。其中：,a,、,在确定基底尺寸,时，传至基础底面上的荷载应应按,正常使用极限状态,下荷载效应的,标准,组合值,；,b,、在计算,基础沉降,时，传至基础底面上的荷载效应应按,正常使用极限状态,下荷载效应的,准永久,组合值,。,而在进行,基础截面设计（高度和底板配筋）时,则应,按地基净反力,进行计算，即,不考虑建筑物设计地面以下基础和其上回填土的重力作用,。传至基础上的荷载效应组合和相应的基底反力，应按,承载能力极限状态,下荷载效应的,基本组合值,，采用相应的分项系数。,5,、应明确基底反力分布假设是基础内力计算的前提，应根据基础形式和地基条件正确确定。,三大条件：,教材,P64,页,4,段,对,墙下,条形基础,和,柱下,独立基础,-,地基反力按直线分布考虑；,对,柱下,条形基础,和,筏板,基础,等，,当,地基条件好、上部结构刚度好、各柱距较均匀并柱荷载分布较均匀,时,-,地基反力也可认为按直线分布考虑,；,故相应基础梁的内力可按简化的直线分布考虑；,当,相关条件,不满足上述条件时,-,宜,按弹性地基梁法进行计算,。,6,、应明确目前现行两大基础设计方法的区别、联系与现状。,（,1,）常规设计方法,（是同学需重点掌握的设计方法）,也,是目前一般工程基础设计的主要方法,，,设计时,把建筑物三大部分分离开来,，考虑,互为支座,，,不考虑三者,之间的,相对位移影响,（即变形协调条件）。,特点分析,：设计计算方法简单，设计结果与实际有一定偏差（但在,满足地基沉降较小,或,较均匀,以及,基础刚度较大时,常规设计方法可认为,是可行的,）。,（,2,）共同作用设计方法,是,今后,基础设计的主要,发展方向,设计时考虑,建筑物,三大部分,的相互作用影响（,变形协调条件,），即墙、柱底端发生的位移与该处基础的变位同地基表明的沉降三者一致。,特点分析,：设计计算方法复杂，但,设计结果与实际较接近,。由于目前共同作业设计理论不够成熟，现,主用于指导对重要、大型工程的概念设计。,第二节 无筋扩展基础,在本节学习之前需要弄清楚的几个基本问题：,1,、什么是无筋扩展基础（刚性基础）？无筋扩展基础有哪些种类？各有何特点？适用条件有哪些？,2,、进行刚性基础设计的,核心技术要求是,什么？,无筋扩展基础也叫刚性基础，系指由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成的墙下条形基础或柱下独立基础。,主要优点是,：材料具有较好的抗压性能，稳定性好、施工简便、能承受较大的荷载，所以只需地基承载力能满足要求，适用于多层民用建筑和轻型厂房。,当基础较厚时，可在纵横两个剖面上都做成台阶形，以减少基础自重，节省材料。,主要缺点是,：自重大，并且当持力层为软弱土时，由于扩大基础面积有一定限制，需要对地基进行处理或加固后才能采用，否则会因所受的荷载压力超过地基承载力而影响结构物的正常使用。,所以对于荷载大或上部结构对差异沉降较敏感的结构物，当持力层土质较差又较厚时，无筋扩展基础作为浅基础是不适宜的。,1,、什么是无筋扩展基础（刚性基础）？无筋扩展基础有哪些种类？各有何特点？适用条件有哪些？,2,、进行刚性基础设计的核心技术要求是什么？,无筋扩展基础的材料虽具有较好的抗压性能，但其抗拉、抗剪强度却不高。故设计时,必须保证发生在基础内的拉应力和剪应力不超过相应的材料强度值,。,这种,保证,通常,是通过对基础构造的限制来实现的,，即,基础每个台阶的宽度与其高度之比（宽高比）都不得超过规范规定的台阶宽高比的允许值。,基础在基底反力作用下，在,a-a,断面产生的弯曲拉应力和剪应力若超过了基础建材的强度值，为防止基础在,a-a,断面开裂甚至断裂，必须在基础中配置足够数量的钢筋。,在本节中需要同学掌握主要内容,1,、刚性基础设计的程序、依据和原则,；,2,、刚性基础设计的原理,；,对基础用砖、石料、混凝土砌块及水泥砂浆最低标号的要求；,对刚性基础的构造要求；,刚性基础设计的主要内容和设计深度要求；,刚性基础设计的方法和步骤。,3,、,条形基础,05SG811,设计图集的使用方法,一、刚性基础设计的程序、依据和原则,1,、地基基础设计的程序,（设计的步骤和内容）,（,1,）根据上部结构形式，荷载大小选择基础的结构类型、材料和平面布置；,（,2,）选择基础的埋置深度；,（,3,）确定地基承载力特征值；,（,4,）根据基础顶面荷载值及持力层的地基承载力，初步确定基础底面尺寸；,（,5,）若地基持力层下部存在软弱土层，则需验算软弱下卧土层承载力。,（,6,）设计等级为甲级、乙级的建筑物及部分丙级的建筑物应进行地基变形验算；,（,7,）进行基础剖面及结构设计；,（,8,）绘制基础施工图，提出施工说明。,2,、设计的依据,地基基础设计规范,、规程以及建设部建质,216,号文,建筑工程设计文件编制深度要求,等的有关要求（即在计算方法、构造以及制图等方面的要求）；,建设场地岩土工程勘察资料（场地条件、地下水、持力层和承载力等的要求）；,建筑物上部结构重要性（类型）布置及荷载要求；,材料情况与施工条件、经济指标等的要求。,3,、设计的原则,地基基础设计应满足因地制宜、就地取材、保护环境和节约资源的原则，做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境的要求。,必须保证刚性基础主要承受压应力,，并保证基础内产生的拉应力和剪应力均不超过相应材料强度的设计值；,-,保证措施,：,将基础的外伸宽度与基础高度的比值（宽高比）控制在规范要求的范围之内。,基础的宽度必须满足地基承载力条件的最小值要求（,公式,2-11,，在上部外力和地基承载力已确定的条件下，基础底面上的压应力的大小由基础的宽度或基底面积的大小决定，,保证,p,k,fa,即可,），同时应满足刚性基础台阶宽高比允许值的最大值要求（公式,3-1,要求）。,公式,3-1,公式,2-11,二、刚性基础设计方法,（一）对基础用砖、石料、混凝土砌块及水泥砂浆最低标号的要求,刚性基础的特点是抗压性能好，而抗弯和抗剪性能差。为保证基础材料有足够的强度和耐久性，根据地基的潮湿程度和气候环境等条件不同，基础用砖、石料、混凝土砌块和水泥砂浆允许的最低标号如下表所示。,（二）对刚性基础的构造要求,刚性角：,由基础台阶宽高比的允许比值确定的角度,角。,根据理论计算分析，刚性基础沿墙柱边挑出部分的最大拉应力与基础台阶的宽高比有关，而由于这类基础的抗拉和抗剪性能差，因此，可通过限制材料等级和台阶宽高比来避免刚性基础高度突变截面处的底面产生弯曲和拉裂破坏。,宽高比的允许值是根据基础材料和地基反力而定,。,在进行刚性基础截面设计时应严格按规范要求对基础台阶宽高比允许值表进行控制，即教材表,3-1,表,3-1,无筋扩展基础台阶宽高比的允许值,基础材料,质量要求,台阶宽高比的允许值,p,k,100,100 p,k,200,200 p,k,300,混凝土基础,C15,混凝土,1:1.00,1:1.00,1:1.25,毛石混凝土基础,C15,混凝土,1:1.00,1:1.25,1:1.50,砖基础,砖不低于,MU10,、砂浆不低于,M5,1:1.50,1:1.50,1:1.50,毛石基础,砂浆不低于,M5,1:1.25,1:1.50,-,灰土基础,体积比为,3:7,或,2:8,的灰土，其最小干密度：粉土,1.55t/m,3,粉质粘土,1.50t/m,3,粘土,1.45t/m,3,1:1.25,1:1.50,-,三合土基础,体积比,1:2:4-1:3:6(,石灰：砂：骨料,),，每层约虚铺,220mm,，夯至,150mm,1:1.50,1:2.00,-,注：,1.p,k,为荷载效应标准组合基础底面处的平均压力值,(kPa),；,2.,阶梯形毛石基础的每阶伸出宽度，不宜大于,200mm,；,3.,当基础由不同材料叠合组成时，应对接触部分作抗压验算；,4.,基础底面处的平均压力值超过,300kPa,的混凝土基础，尚应进行抗剪验算。,图,3,1,刚性基础构造图,（,3-1,）,根据规范对刚性基础台阶的允许宽高比，,在按地基承载力确定了基础底面尺寸后，应使其满足下式的要求：,（,3-1,）,（,3-1,）,由式（,3,1,）可知基础底面的最大允许宽度为,（,3,2,）,若基础满足刚性角要求，各级台阶的内缘与允许刚性角,应的斜线相交，如下图（,b,）所示，是安全的。若台阶拐点位于斜线之外，如下图（,a,）所示，则不安全。图（,C,）虚线以上部分是多余的，不经济。,如教材,P65,图,3-1b,图：当采用无筋扩展基础的钢筋混凝土柱，其柱脚高度,h1,不得小于,b1,，并不应小于,300mm,且不小于,20d(d,为柱中的纵向受力钢筋的最大直径,),。当柱纵向钢筋在柱脚内的竖向锚固长度不满足锚固要求时，可沿水平方向弯折，弯折后的水平锚固长度不应小于,10d,也不应大于,20d,。,设计时，若基础宽度,b,不满足上式的要求,，则,可增加基础高度,，,或选择允许宽高比值较大的材料,，,若仍不能满足，则需改用钢筋混凝土扩展基础,，在同样的荷载条件和基础尺寸的条件下，钢筋混凝土扩展基础造价较高，更适宜与宽基浅埋的情况。,根据不同的材料无筋扩展基础有如下构造要求：,1.,砖基础 砌基础所用砖强度等级不低于,U10,，砂浆不低于,M5,。在砌筑基础前，一般应先做,100mm,厚的,C10,的素混凝土垫层。,砖基础构造形式,两皮一收,二一间收,2.,石料基础 料石,(,经过加工，形状规定的石块,),，毛石和大漂石有相当高的强度和抗冻性，是基础的良好材料。石块的厚度不宜小,15cm,。石料基础一般不宜用于地下水位以下。,毛石基础,砖基础,3.,混凝土基础 不设钢筋的混凝土基础常称