特種基礎(chǔ)：獨(dú)立構(gòu)筑物基礎(chǔ)ppt課件

1、第三章：獨(dú)立構(gòu)筑物基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)一、概述一、概述 獨(dú)立構(gòu)筑物主要包括水塔、料倉(cāng)、儲(chǔ)罐、煙囪、高爐獨(dú)立構(gòu)筑物主要包括水塔、料倉(cāng)、儲(chǔ)罐、煙囪、高爐及塔狀構(gòu)筑物等，其特點(diǎn)是高度較大，上部結(jié)構(gòu)剛度大，及塔狀構(gòu)筑物等，其特點(diǎn)是高度較大，上部結(jié)構(gòu)剛度大，常用的基礎(chǔ)形式有板式基礎(chǔ)、柱式基礎(chǔ)、筒式基礎(chǔ)及殼體常用的基礎(chǔ)形式有板式基礎(chǔ)、柱式基礎(chǔ)、筒式基礎(chǔ)及殼體基礎(chǔ)等，由于基礎(chǔ)形式的特殊性，在設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程中應(yīng)考基礎(chǔ)等，由于基礎(chǔ)形式的特殊性，在設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程中應(yīng)考慮其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式，荷載條件及其他特殊要求進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)慮其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式，荷載條件及其他特殊要求進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。另外，也可以采用樁基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)、地下連續(xù)墻、算。另外，也

2、可以采用樁基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)、地下連續(xù)墻、噴錨基礎(chǔ)等基礎(chǔ)形式，可以按照相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行噴錨基礎(chǔ)等基礎(chǔ)形式，可以按照相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。設(shè)計(jì)計(jì)算。二、板式基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算二、板式基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算1、剛性板式基礎(chǔ)、剛性板式基礎(chǔ) 獨(dú)立構(gòu)造的剛性板式基礎(chǔ)可以做成方形、圓形、環(huán)形獨(dú)立構(gòu)造的剛性板式基礎(chǔ)可以做成方形、圓形、環(huán)形等形式，獨(dú)立方形剛性基礎(chǔ)與一般柱下獨(dú)立方形基礎(chǔ)的設(shè)等形式，獨(dú)立方形剛性基礎(chǔ)與一般柱下獨(dú)立方形基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法相同，對(duì)于獨(dú)立構(gòu)造物下的剛性圓形或環(huán)形基礎(chǔ)的計(jì)方法相同，對(duì)于獨(dú)立構(gòu)造物下的剛性圓形或環(huán)形基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，仍然主要根據(jù)地基承載力條件及剛性擴(kuò)散角的概念設(shè)計(jì)，仍然主要根據(jù)地基承

3、載力條件及剛性擴(kuò)散角的概念確定基礎(chǔ)底板面積及基礎(chǔ)各部尺寸。確定基礎(chǔ)底板面積及基礎(chǔ)各部尺寸。 剛性基礎(chǔ)一般采用抗壓強(qiáng)度較大，而抗拉強(qiáng)度較低的剛性基礎(chǔ)一般采用抗壓強(qiáng)度較大，而抗拉強(qiáng)度較低的材料作為基礎(chǔ)材料，如磚砌體、毛石砌體、灰土三合材料作為基礎(chǔ)材料，如磚砌體、毛石砌體、灰土三合土）、毛石混凝土及混凝土，為保證基礎(chǔ)內(nèi)的應(yīng)力不超過(guò)土）、毛石混凝土及混凝土，為保證基礎(chǔ)內(nèi)的應(yīng)力不超過(guò)允許值，一般根據(jù)不同的基礎(chǔ)材料規(guī)定了相應(yīng)允許臺(tái)階寬允許值，一般根據(jù)不同的基礎(chǔ)材料規(guī)定了相應(yīng)允許臺(tái)階寬高比可參見基礎(chǔ)工程教材）。高比可參見基礎(chǔ)工程教材）。剛性圓環(huán)性基礎(chǔ)的外形尺寸剛性圓環(huán)性基礎(chǔ)的外形尺寸 圓形環(huán)剛性基礎(chǔ)，其立面

4、可以做成階梯型，根據(jù)圓形環(huán)剛性基礎(chǔ)，其立面可以做成階梯型，根據(jù)剛性擴(kuò)散角的要求，其外形尺寸應(yīng)滿足以下要求：剛性擴(kuò)散角的要求，其外形尺寸應(yīng)滿足以下要求： 圓形剛性基礎(chǔ)圓形剛性基礎(chǔ) 環(huán)形剛性基礎(chǔ)環(huán)形剛性基礎(chǔ) 圓形剛性基礎(chǔ)圓形剛性基礎(chǔ)基礎(chǔ)懸挑尺寸應(yīng)滿足：基礎(chǔ)懸挑尺寸應(yīng)滿足：基礎(chǔ)高度應(yīng)滿足：基礎(chǔ)高度應(yīng)滿足：tan8 . 01hb tan3/1dh 環(huán)形剛性基礎(chǔ)環(huán)形剛性基礎(chǔ)基礎(chǔ)外懸挑尺寸應(yīng)滿足：基礎(chǔ)外懸挑尺寸應(yīng)滿足：基礎(chǔ)內(nèi)懸挑尺寸應(yīng)滿足：基礎(chǔ)內(nèi)懸挑尺寸應(yīng)滿足：基礎(chǔ)高度應(yīng)滿足：基礎(chǔ)高度應(yīng)滿足：上式中，上式中，b1、b2：基礎(chǔ)臺(tái)階外懸挑及內(nèi)懸挑尺寸；：基礎(chǔ)臺(tái)階外懸挑及內(nèi)懸挑尺寸； h：基礎(chǔ)高度；：基礎(chǔ)高度；

5、 d1：基礎(chǔ)頂面筒壁內(nèi)徑；：基礎(chǔ)頂面筒壁內(nèi)徑； tan：臺(tái)階的允許寬高比，按基礎(chǔ)工程相應(yīng)表：臺(tái)階的允許寬高比，按基礎(chǔ)工程相應(yīng)表格取用。格取用。當(dāng)圓、環(huán)形剛性基礎(chǔ)承受的偏心荷載較大時(shí)，在按上述當(dāng)圓、環(huán)形剛性基礎(chǔ)承受的偏心荷載較大時(shí)，在按上述要求選定基礎(chǔ)尺寸后，如果容許基底脫開地面的面積要求選定基礎(chǔ)尺寸后，如果容許基底脫開地面的面積Ar1.8時(shí)，底板下部的徑向彎矩和環(huán)向彎矩，可按時(shí)，底板下部的徑向彎矩和環(huán)向彎矩，可按以下公式計(jì)算：以下公式計(jì)算：)3(2)(3322213121rrrrrrpMsrrMM21)3-3(412)3-33(212312122321221221321322rrrrrpMrr

6、rrrrrrrrrpMsrsr但是，但是， r1/rc1.8時(shí)基礎(chǔ)外形尺寸已不合理，故一般不宜時(shí)基礎(chǔ)外形尺寸已不合理，故一般不宜采用。采用。c、環(huán)壁以內(nèi)底板上部，在兩個(gè)正交方向單位寬度的彎矩、環(huán)壁以內(nèi)底板上部，在兩個(gè)正交方向單位寬度的彎矩均為：均為： 圓形基礎(chǔ)底板下部和環(huán)壁以內(nèi)上部均采用等面積方格圓形基礎(chǔ)底板下部和環(huán)壁以內(nèi)上部均采用等面積方格網(wǎng)配筋。網(wǎng)配筋。確定底板配筋的彎矩值，可按以下公式計(jì)算：確定底板配筋的彎矩值，可按以下公式計(jì)算：a、底板下部?jī)蓚€(gè)正交方向單位寬度的彎矩均為：、底板下部?jī)蓚€(gè)正交方向單位寬度的彎矩均為：b、環(huán)壁以內(nèi)底板上部?jī)蓚€(gè)正交方向單位寬度的彎矩為：、環(huán)壁以內(nèi)底板上部?jī)蓚€(gè)正

7、交方向單位寬度的彎矩為：)264(62132221312rrrrrrrpMcs)3(2632221311rrrrrpMs)32(613221212rrrrrrpMcs當(dāng)基礎(chǔ)底面積較小，懸挑較長(zhǎng)，同時(shí)又采用焊接鋼筋網(wǎng)時(shí)，當(dāng)基礎(chǔ)底面積較小，懸挑較長(zhǎng)，同時(shí)又采用焊接鋼筋網(wǎng)時(shí)，以上方式才可以采用，一般情況下不宜采用這種方式的配以上方式才可以采用，一般情況下不宜采用這種方式的配筋。筋。 在環(huán)形基礎(chǔ)底板下部和底板內(nèi)懸挑上部，均采用徑、在環(huán)形基礎(chǔ)底板下部和底板內(nèi)懸挑上部，均采用徑、環(huán)向配筋。環(huán)向配筋。為確定底板配筋的彎矩值，可按以下公式計(jì)算：為確定底板配筋的彎矩值，可按以下公式計(jì)算：a、底板下部半徑、底板下

8、部半徑r2處單位弧長(zhǎng)的徑向彎矩和單位寬度的處單位弧長(zhǎng)的徑向彎矩和單位寬度的環(huán)向彎矩，可分別按以下公式計(jì)算：環(huán)向彎矩，可分別按以下公式計(jì)算：c、環(huán)壁以內(nèi)底板上部單位寬度的環(huán)向彎矩為：、環(huán)壁以內(nèi)底板上部單位寬度的環(huán)向彎矩為：)(2)(3322213121rrrrrrpMsrrMM21)264-32()(62132221313c24344rrrrrrrrrrrrrrpMccccs 基礎(chǔ)底板配筋計(jì)算基礎(chǔ)底板配筋計(jì)算 底板鋼筋截面計(jì)算公式底板鋼筋截面計(jì)算公式按上述公式計(jì)算出各部位的彎矩值后，即可按按上述公式計(jì)算出各部位的彎矩值后，即可按中的矩形截面受彎構(gòu)件，計(jì)算受拉鋼筋的截中的矩形截面受彎構(gòu)件，計(jì)算受拉

9、鋼筋的截面面積面面積As，即按下式計(jì)算鋼筋截面積：，即按下式計(jì)算鋼筋截面積： 配筋截面的有關(guān)計(jì)算要求配筋截面的有關(guān)計(jì)算要求a、計(jì)算基礎(chǔ)底板下部的鋼筋截面積時(shí)，應(yīng)取半徑為、計(jì)算基礎(chǔ)底板下部的鋼筋截面積時(shí)，應(yīng)取半徑為r2處處的底板有效高度的底板有效高度h0，按等厚度為，按等厚度為h0的板進(jìn)行計(jì)算。的板進(jìn)行計(jì)算。b、當(dāng)基礎(chǔ)底板下部采用徑、環(huán)向配筋時(shí)，其徑向鋼筋可、當(dāng)基礎(chǔ)底板下部采用徑、環(huán)向配筋時(shí)，其徑向鋼筋可按截面按截面r2處滿足要求來(lái)計(jì)算，以輻射狀進(jìn)行配筋；環(huán)向鋼處滿足要求來(lái)計(jì)算，以輻射狀進(jìn)行配筋；環(huán)向鋼筋可按等直徑等間距方式進(jìn)行配置。筋可按等直徑等間距方式進(jìn)行配置。0hfMAyss 基礎(chǔ)底板配筋

10、的構(gòu)造要求基礎(chǔ)底板配筋的構(gòu)造要求 圓形基礎(chǔ)底板下部不需配筋范圍的半徑圓形基礎(chǔ)底板下部不需配筋范圍的半徑 rd 按以下公按以下公式確定：式確定：a、當(dāng)為徑、環(huán)向配筋時(shí)、當(dāng)為徑、環(huán)向配筋時(shí)b、當(dāng)為等面積方格網(wǎng)配筋時(shí)、當(dāng)為等面積方格網(wǎng)配筋時(shí)式中，式中，0：底板下部鋼筋理論切斷系數(shù)，按前圖由比值：底板下部鋼筋理論切斷系數(shù)，按前圖由比值r1/r2查表確定；查表確定；d1：鋼筋直徑。：鋼筋直徑。當(dāng)按以上公式計(jì)算所得的當(dāng)按以上公式計(jì)算所得的rd0時(shí)，底板下部各處均應(yīng)配時(shí)，底板下部各處均應(yīng)配置鋼筋。置鋼筋。1035drrcd112335drrrrd底板下部不需配筋范圍的半徑底板下部不需配筋范圍的半徑rd 基礎(chǔ)

11、底板外懸挑上部的配筋要求基礎(chǔ)底板外懸挑上部的配筋要求a、當(dāng)圓形、環(huán)形基礎(chǔ)底板的底面凈反力扣除基礎(chǔ)自重、當(dāng)圓形、環(huán)形基礎(chǔ)底板的底面凈反力扣除基礎(chǔ)自重及其上土重后的反力），不出現(xiàn)負(fù)值時(shí)，底板外懸挑上部及其上土重后的反力），不出現(xiàn)負(fù)值時(shí)，底板外懸挑上部可以不配鋼筋?？梢圆慌滗摻?。b、當(dāng)基底凈反力出現(xiàn)負(fù)值時(shí)，底板外懸挑上部應(yīng)按計(jì)算、當(dāng)基底凈反力出現(xiàn)負(fù)值時(shí)，底板外懸挑上部應(yīng)按計(jì)算配筋，其彎矩值可以近似地按承受均布荷載配筋，其彎矩值可以近似地按承受均布荷載p的懸臂構(gòu)件的懸臂構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算。其均布荷載進(jìn)行計(jì)算。其均布荷載 p 按下式計(jì)算：按下式計(jì)算：式中，式中，N、M：上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向荷載及彎矩：上

12、部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的豎向荷載及彎矩設(shè)計(jì)值；設(shè)計(jì)值； A、I：基礎(chǔ)底面面積及慣性矩。：基礎(chǔ)底面面積及慣性矩。ANIrMp3 基礎(chǔ)底板上部一般不配或僅配構(gòu)造鋼筋的條件基礎(chǔ)底板上部一般不配或僅配構(gòu)造鋼筋的條件a、不論是何種配筋方式，當(dāng)按前述公式計(jì)算出的環(huán)壁以、不論是何種配筋方式，當(dāng)按前述公式計(jì)算出的環(huán)壁以內(nèi)底板上部的彎矩內(nèi)底板上部的彎矩M或或M）0時(shí)，則一般環(huán)壁以內(nèi)的時(shí)，則一般環(huán)壁以內(nèi)的底板上部可以不配鋼筋。底板上部可以不配鋼筋。b、屬于下列情況之一時(shí)，應(yīng)按下表配置構(gòu)造鋼筋。、屬于下列情況之一時(shí)，應(yīng)按下表配置構(gòu)造鋼筋。1 基礎(chǔ)底面凈反力出現(xiàn)負(fù)值時(shí)基礎(chǔ)底面凈反力出現(xiàn)負(fù)值時(shí)psmin0）；）；2 當(dāng)為煙

13、囪基礎(chǔ)，設(shè)有地下煙道，且煙氣溫度較高時(shí)。當(dāng)為煙囪基礎(chǔ)，設(shè)有地下煙道，且煙氣溫度較高時(shí)。 板式基礎(chǔ)的鋼筋最小直徑和最大間距的規(guī)定板式基礎(chǔ)的鋼筋最小直徑和最大間距的規(guī)定 板式基礎(chǔ)的鋼筋最小直徑和最大間距應(yīng)符合下表所列板式基礎(chǔ)的鋼筋最小直徑和最大間距應(yīng)符合下表所列規(guī)定：規(guī)定：例題：環(huán)形板式基礎(chǔ)設(shè)計(jì)例題：環(huán)形板式基礎(chǔ)設(shè)計(jì)某鋼筋混凝土水塔擬采用環(huán)形板式基礎(chǔ)，基底持力層為粉某鋼筋混凝土水塔擬采用環(huán)形板式基礎(chǔ)，基底持力層為粉質(zhì)粘土，承載力特征值質(zhì)粘土，承載力特征值 fk=315kPa，=18.9kN/m3，基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深埋深d=3m，作用于該基礎(chǔ)頂面的荷載設(shè)計(jì)值：，作用于該基礎(chǔ)頂面的荷載設(shè)計(jì)值：N=8500

14、0kN，M=112200kN-m，H=1400kN，基礎(chǔ)混凝土，基礎(chǔ)混凝土采用采用C15，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ft=900kPa，鋼筋為，鋼筋為級(jí)鋼筋，級(jí)鋼筋，鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 fy=310000kN/m2，試設(shè)計(jì)該環(huán)形板式基，試設(shè)計(jì)該環(huán)形板式基礎(chǔ)。礎(chǔ)。解：解：(1) 基礎(chǔ)外形尺寸的確定基礎(chǔ)外形尺寸的確定1) 地基承載力的確定地基承載力的確定kPadbffdbk3 .447)5 . 03(9 .182 . 2)36(9 .185 . 0315)5 . 0()3(0環(huán)形板式基礎(chǔ)的外形尺寸及配筋環(huán)形板式基礎(chǔ)的外形尺寸及配筋2) 初步確定基礎(chǔ)底面積初步確定基礎(chǔ)底面積3) 基礎(chǔ)

15、各部分半徑基礎(chǔ)各部分半徑設(shè)環(huán)形基礎(chǔ)底板的內(nèi)半徑設(shè)環(huán)形基礎(chǔ)底板的內(nèi)半徑 r4=2.8m為滿足地基承載力條件，取為滿足地基承載力條件，取r1=10.7m。設(shè)設(shè)r2=8.3m，r3=6.3m環(huán)壁底截面中心的半徑：環(huán)壁底截面中心的半徑：22 .3293203 .447850005 . 15 . 1mdfNAmrrArrrA61.108 . 22 .329, )(212412421mrrrc3 . 723 . 63 . 823247. 13 . 7/7 .10/1crr查圖表，可以得到：查圖表，可以得到：=0.38，那么，那么，取取 r4=2.8m可以）可以）4) 確定基礎(chǔ)底板厚度確定基礎(chǔ)底板厚度(2)

16、 地基承載力驗(yàn)算地基承載力驗(yàn)算1) 荷載及截面特征值荷載及截面特征值N=85000kN，M=112200kN-m，H=1400kNm77. 23 . 738. 04crrmhhhmhhhmhmrrhrrh8 . 0m,6 . 022 . 128 . 0m,6 . 022 . 122 . 1,17. 10 . 38 . 23 . 60 . 3m09. 12 . 23 . 87 .102 . 222114321取取取作用于基底的總彎矩：作用于基底的總彎矩：基底面積：基底面積：基礎(chǔ)及回填土重量：基礎(chǔ)及回填土重量：基底截面抵抗矩：基底截面抵抗矩：2) 基底反力計(jì)算基底反力計(jì)算3) 地基承載力驗(yàn)算地基承

17、載力驗(yàn)算環(huán)形基礎(chǔ)的等代寬度：環(huán)形基礎(chǔ)的等代寬度：mkNdHMM1164000 . 314001122001222242105.335)8 . 27 .10()(mrrAkNAdGG20103305.335203441444163.9574 .2132)6 . 54 .21(32)(mdddWkPaWMAGNp14.19224.43555.12169.31363.95711640005.3352010385000maxmin)6(63 .1805.335計(jì)算取 mmmAb014.1923 .44769.31376.5363 .4472 . 12 . 124.435minmaxkPapkPafkP

18、apkPafkPap地基承載力滿足地基承載力滿足(3) 基礎(chǔ)底板抗沖切承載力驗(yàn)算基礎(chǔ)底板抗沖切承載力驗(yàn)算1) 基礎(chǔ)底面慣性矩基礎(chǔ)底面慣性矩2) 基礎(chǔ)底面地基反力計(jì)算基礎(chǔ)底面地基反力計(jì)算以基礎(chǔ)外懸挑中點(diǎn)處的基底最大凈反力計(jì)算以基礎(chǔ)外懸挑中點(diǎn)處的基底最大凈反力計(jì)算3) 沖切破壞錐體以外的荷載計(jì)算沖切破壞錐體以外的荷載計(jì)算基礎(chǔ)有效高度：基礎(chǔ)有效高度：計(jì)算環(huán)壁外邊緣時(shí)：計(jì)算環(huán)壁外邊緣時(shí)：44444414441444169.102464)8 . 27 .10(4)(64)(1664)(mrrrrddIkParrIMANps61.361)23 . 87 .10(69.1024611640005.33585

19、000221mh16. 104. 02 . 10kNhrrpFsl97.28398)16. 13 . 8(7 .1061.361)(2220221計(jì)算環(huán)壁內(nèi)邊緣時(shí)：計(jì)算環(huán)壁內(nèi)邊緣時(shí)：4) 底板沖切承載力驗(yàn)算底板沖切承載力驗(yàn)算a、沖切破壞錐體斜截面的上、下邊周長(zhǎng)：、沖切破壞錐體斜截面的上、下邊周長(zhǎng)：驗(yàn)算環(huán)壁外邊緣時(shí)驗(yàn)算環(huán)壁外邊緣時(shí)上邊圓周長(zhǎng)：上邊圓周長(zhǎng)：下邊圓周長(zhǎng)：下邊圓周長(zhǎng)：驗(yàn)算環(huán)壁內(nèi)邊緣時(shí)驗(yàn)算環(huán)壁內(nèi)邊緣時(shí)上邊圓周長(zhǎng)：上邊圓周長(zhǎng)：下邊圓周長(zhǎng)：下邊圓周長(zhǎng)：kNrhrpFsl01.211078 . 2)16. 13 . 6(61.361)(2224203mrSt15.523 . 8222mhrSb

20、44.59)16. 13 . 8(2)(202mrSt58.393 . 6223mhrSb30.32)16. 13 . 6(2)(203b、沖切承載力驗(yàn)算、沖切承載力驗(yàn)算環(huán)壁外邊緣環(huán)壁外邊緣環(huán)壁內(nèi)邊緣環(huán)壁內(nèi)邊緣(4) 基礎(chǔ)底板彎矩及配筋計(jì)算基礎(chǔ)底板彎矩及配筋計(jì)算環(huán)形基礎(chǔ)底板上部及下部均采用徑、環(huán)向配筋，按環(huán)壁根環(huán)形基礎(chǔ)底板上部及下部均采用徑、環(huán)向配筋，按環(huán)壁根部外邊緣部外邊緣r2處截面高度處截面高度h0=1.16m進(jìn)行計(jì)算。進(jìn)行計(jì)算。kNFkNhSfmSSSlmtbtm97.2839812.3495316. 18 .559006 . 06 . 080.55244.5915.5220kNFkNh

21、SfmSSSlmtbtm01.2110782.2251216. 194.359006 . 06 . 094.3523 .3258.39201) 底板下部半徑底板下部半徑r2處單位弧長(zhǎng)的徑向彎矩和徑向配筋：處單位弧長(zhǎng)的徑向彎矩和徑向配筋：a、計(jì)算徑向彎矩：、計(jì)算徑向彎矩：b、徑向配筋計(jì)算、徑向配筋計(jì)算C15混凝土，混凝土，查表得：查表得：級(jí)鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：級(jí)鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：8 . 146. 13 . 7/57.10/1crrmkNrrrrrrpMsr1085.29)3 . 83 . 87 .1037 .10(2)3 . 87 .10(361.361)3(2)(33233222131210949.

22、 016. 10 . 1850029.1085220bhfMcmrsmhmbmkNfcm16. 1,0 . 1,/8500029501. 0s2/310000mkNfy計(jì)算計(jì)算r2處單位弧長(zhǎng)的徑向鋼筋：處單位弧長(zhǎng)的徑向鋼筋：底板下部徑向鋼筋配以底板下部徑向鋼筋配以25125每米配每米配825，As=3927mm2，因考慮煙道高溫對(duì)鋼筋強(qiáng)度降低的影響，因考慮煙道高溫對(duì)鋼筋強(qiáng)度降低的影響，實(shí)際配筋量實(shí)際配筋量As比計(jì)算配筋量增大比計(jì)算配筋量增大19%）。）。2) 底板下部單位寬度的環(huán)向彎矩和環(huán)向配筋底板下部單位寬度的環(huán)向彎矩和環(huán)向配筋a、計(jì)算環(huán)形彎矩、計(jì)算環(huán)形彎矩b、環(huán)向配筋計(jì)算、環(huán)向配筋計(jì)算查表

23、可得：查表可得：22330317710177. 316. 1103109501. 029.1085mmmhfMAysrsmkNMMr65.54229.108521210496. 0)025. 016. 1 (0 . 1850065.542)(22100dhbfMcms9742. 0s環(huán)向鋼筋：環(huán)向鋼筋：底板下部環(huán)向鋼筋配以底板下部環(huán)向鋼筋配以18140每米配每米配718，As=1780mm2，考慮高溫的影響，實(shí)際配筋量，考慮高溫的影響，實(shí)際配筋量As比計(jì)算配比計(jì)算配筋量增大筋量增大11% ）。）。3) 底板內(nèi)懸挑上部單位寬度的環(huán)向彎矩與配筋底板內(nèi)懸挑上部單位寬度的環(huán)向彎矩與配筋a、計(jì)算環(huán)向彎矩

24、、計(jì)算環(huán)向彎矩b、配筋計(jì)算略）、配筋計(jì)算略）223310158310583. 1)025. 016. 1 (103109742. 065.542)(mmmdhfMAyssmkNrrrrrrrrrrrrrrpMccccs37.1737)01.1878.35(77.97)3 . 87 .103 . 823 . 87 .1067 .104-3 . 73 . 73 . 78 . 238 . 22()8 . 23 . 7(63 . 761.361)264-32()(63233232132221313c24344三、殼體基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與施工三、殼體基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與施工1、殼體基礎(chǔ)的類型和適用條件、殼體基礎(chǔ)的類型和

25、適用條件(1) 殼體基礎(chǔ)的類型殼體基礎(chǔ)的類型 獨(dú)立構(gòu)筑物如水塔、水池、料倉(cāng)、煙囪、高爐等都有獨(dú)立構(gòu)筑物如水塔、水池、料倉(cāng)、煙囪、高爐等都有使用殼體基礎(chǔ)的實(shí)例，效果良好。殼體基礎(chǔ)具有足夠的強(qiáng)使用殼體基礎(chǔ)的實(shí)例，效果良好。殼體基礎(chǔ)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，沉降量小，節(jié)省材料，能降低工程造度、剛度和穩(wěn)定性，沉降量小，節(jié)省材料，能降低工程造價(jià)，加快施工進(jìn)度。價(jià)，加快施工進(jìn)度。 殼體基礎(chǔ)的形式很多，下圖是工程中使用的殼體基礎(chǔ)殼體基礎(chǔ)的形式很多，下圖是工程中使用的殼體基礎(chǔ)形式，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，殼體受力情況、地基形式，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，殼體受力情況、地基條件及施工條件等，綜合考慮后選用

26、。條件及施工條件等，綜合考慮后選用。(2) 殼體基礎(chǔ)的適用條件殼體基礎(chǔ)的適用條件 殼體基礎(chǔ)特別適宜在軟土地基采用，對(duì)于一般粘土、殼體基礎(chǔ)特別適宜在軟土地基采用，對(duì)于一般粘土、正、倒錐形殼體基礎(chǔ)正、倒錐形殼體基礎(chǔ)正、倒球形殼體基礎(chǔ)正、倒球形殼體基礎(chǔ)M型組合殼體基礎(chǔ)型組合殼體基礎(chǔ)正、倒筒形殼體基礎(chǔ)正、倒筒形殼體基礎(chǔ)橢錐形殼體基礎(chǔ)橢錐形殼體基礎(chǔ)矩形及連續(xù)折板基礎(chǔ)矩形及連續(xù)折板基礎(chǔ)傘形雙曲拋物線殼體基礎(chǔ)傘形雙曲拋物線殼體基礎(chǔ)彎邊雙曲拋物線殼體基礎(chǔ)彎邊雙曲拋物線殼體基礎(chǔ)雙斜扭殼基礎(chǔ)雙斜扭殼基礎(chǔ)橢圓拋物線殼體基礎(chǔ)橢圓拋物線殼體基礎(chǔ)粉質(zhì)粘土、人工填土地基等也可以采用，但對(duì)軟弱淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、人工填土地基等也

27、可以采用，但對(duì)軟弱淤泥質(zhì)土需經(jīng)處理后方可采用。土需經(jīng)處理后方可采用。 正圓錐殼體基礎(chǔ)適合于偏心荷載較小的柱基礎(chǔ)或構(gòu)筑正圓錐殼體基礎(chǔ)適合于偏心荷載較小的柱基礎(chǔ)或構(gòu)筑物基礎(chǔ)，物基礎(chǔ)，M形組合殼體基礎(chǔ)則適合于軸心及偏心荷載均較形組合殼體基礎(chǔ)則適合于軸心及偏心荷載均較大的高聳結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)，例如筒形電視塔、煙囪、水塔等。大的高聳結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)，例如筒形電視塔、煙囪、水塔等。2、殼體基礎(chǔ)的構(gòu)造要求、殼體基礎(chǔ)的構(gòu)造要求(1) 殼體基礎(chǔ)的單體構(gòu)件殼體基礎(chǔ)的單體構(gòu)件 正圓錐殼體由邊梁及殼壁組成，正圓錐殼體由邊梁及殼壁組成，M形組合殼體則由邊形組合殼體則由邊梁、外正錐殼、內(nèi)倒錐殼及上環(huán)梁組成。正錐倒球組合殼梁、外正錐殼

28、、內(nèi)倒錐殼及上環(huán)梁組成。正錐倒球組合殼則由邊梁、外正錐殼、內(nèi)倒球殼及上環(huán)梁組成，下圖是三則由邊梁、外正錐殼、內(nèi)倒球殼及上環(huán)梁組成，下圖是三種殼體基礎(chǔ)的具體構(gòu)造形式。種殼體基礎(chǔ)的具體構(gòu)造形式。三種殼體基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)示意圖三種殼體基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)示意圖(a) 正圓錐殼；正圓錐殼；(b) M形組合殼；形組合殼；(c) 正錐倒球組合殼正錐倒球組合殼1邊梁；邊梁；2殼壁；殼壁；3上環(huán)梁；上環(huán)梁；4筒壁筒壁(2) 殼體基礎(chǔ)的邊梁形式殼體基礎(chǔ)的邊梁形式 殼體基礎(chǔ)的下邊緣的邊梁可以分為小邊梁及大邊梁兩殼體基礎(chǔ)的下邊緣的邊梁可以分為小邊梁及大邊梁兩種形式見下圖），一般多采用小邊梁形式，只有當(dāng)基礎(chǔ)種形式見下圖），一般多采用

29、小邊梁形式，只有當(dāng)基礎(chǔ)外徑大，荷載大或有特殊要求時(shí)才采用大邊梁。邊梁寬度外徑大，荷載大或有特殊要求時(shí)才采用大邊梁。邊梁寬度不大于不大于2.5t殼壁厚度時(shí)，可視為小邊梁。殼壁厚度時(shí)，可視為小邊梁。 為減小邊梁對(duì)殼壁產(chǎn)生過(guò)大的邊緣效應(yīng)，設(shè)計(jì)中宜使為減小邊梁對(duì)殼壁產(chǎn)生過(guò)大的邊緣效應(yīng)，設(shè)計(jì)中宜使殼壁產(chǎn)生的徑向力殼壁產(chǎn)生的徑向力N與邊梁段的地基反力合力交匯于邊與邊梁段的地基反力合力交匯于邊梁截面中心下圖中梁截面中心下圖中b）。）。 常用的小邊梁，在計(jì)算時(shí)可視為殼體的一部分，而不常用的小邊梁，在計(jì)算時(shí)可視為殼體的一部分，而不作為單獨(dú)構(gòu)件考慮，只需在構(gòu)造上適當(dāng)加強(qiáng)。事實(shí)上，只作為單獨(dú)構(gòu)件考慮，只需在構(gòu)造上適

30、當(dāng)加強(qiáng)。事實(shí)上，只用少量鋼筋加強(qiáng)殼體下緣，則不需要考慮邊梁的彎扭等邊用少量鋼筋加強(qiáng)殼體下緣，則不需要考慮邊梁的彎扭等邊界效應(yīng)。界效應(yīng)。殼體基礎(chǔ)的邊梁形式殼體基礎(chǔ)的邊梁形式(3) 殼體基礎(chǔ)的材料要求殼體基礎(chǔ)的材料要求 殼體基礎(chǔ)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于殼體基礎(chǔ)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C20，作為構(gòu)筑物，作為構(gòu)筑物基礎(chǔ)時(shí)，不宜低于基礎(chǔ)時(shí)，不宜低于C30，非預(yù)應(yīng)力殼基礎(chǔ)的受拉鋼筋宜采，非預(yù)應(yīng)力殼基礎(chǔ)的受拉鋼筋宜采用用級(jí)螺紋帶肋鋼筋，預(yù)應(yīng)力殼基礎(chǔ)中的預(yù)應(yīng)力鋼筋級(jí)螺紋帶肋鋼筋，預(yù)應(yīng)力殼基礎(chǔ)中的預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)優(yōu)先采用應(yīng)優(yōu)先采用級(jí)的高強(qiáng)度鋼筋，鋼筋保護(hù)層厚度不小級(jí)的高強(qiáng)度鋼筋，鋼筋保護(hù)層厚度不小于于35mm。(4)

31、 按小邊梁設(shè)計(jì)的殼基礎(chǔ)構(gòu)造要求按小邊梁設(shè)計(jì)的殼基礎(chǔ)構(gòu)造要求1) 外形尺寸要求外形尺寸要求當(dāng)荷載偏心距當(dāng)荷載偏心距e0.25r時(shí)，殼體基礎(chǔ)的各部分尺寸可以按時(shí)，殼體基礎(chǔ)的各部分尺寸可以按下表及下圖選用。下表及下圖選用。殼體基礎(chǔ)構(gòu)造及邊梁截面示意圖殼體基礎(chǔ)構(gòu)造及邊梁截面示意圖2) 殼體構(gòu)造配筋殼體構(gòu)造配筋當(dāng)殼體基礎(chǔ)各部分尺寸符合前表的尺寸要求時(shí)，正圓錐殼當(dāng)殼體基礎(chǔ)各部分尺寸符合前表的尺寸要求時(shí)，正圓錐殼的徑向鋼筋，及內(nèi)倒錐或內(nèi)球殼的徑向和環(huán)向鋼筋可的徑向鋼筋，及內(nèi)倒錐或內(nèi)球殼的徑向和環(huán)向鋼筋可按構(gòu)造鋼筋的要求配置，其直徑和最大間距按下表采用。按構(gòu)造鋼筋的要求配置，其直徑和最大間距按下表采用。外錐殼

32、殼壁及邊梁的環(huán)向鋼筋應(yīng)按環(huán)向內(nèi)力計(jì)算確定。外錐殼殼壁及邊梁的環(huán)向鋼筋應(yīng)按環(huán)向內(nèi)力計(jì)算確定。當(dāng)高聳結(jié)構(gòu)殼體基礎(chǔ)偏心距當(dāng)高聳結(jié)構(gòu)殼體基礎(chǔ)偏心距e較大較大e0.25r），其徑向鋼），其徑向鋼筋的數(shù)量應(yīng)按計(jì)算確定。筋的數(shù)量應(yīng)按計(jì)算確定。3、殼體基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算原則和計(jì)算內(nèi)容、殼體基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算原則和計(jì)算內(nèi)容(1) 殼體基礎(chǔ)的內(nèi)力計(jì)算原則殼體基礎(chǔ)的內(nèi)力計(jì)算原則1) 小邊梁殼體基礎(chǔ)：按薄膜無(wú)矩理論計(jì)算殼體內(nèi)力，邊界小邊梁殼體基礎(chǔ)：按薄膜無(wú)矩理論計(jì)算殼體內(nèi)力，邊界干擾力考慮由構(gòu)造措施滿足。干擾力考慮由構(gòu)造措施滿足。2) 大邊梁殼體基礎(chǔ)：當(dāng)邊梁寬度大邊梁殼體基礎(chǔ)：當(dāng)邊梁寬度b3t，屬于大邊梁殼體基，屬于大邊梁殼

33、體基礎(chǔ)，此時(shí)應(yīng)按彈性近似有矩理論計(jì)算殼體基礎(chǔ)的邊緣干擾礎(chǔ)，此時(shí)應(yīng)按彈性近似有矩理論計(jì)算殼體基礎(chǔ)的邊緣干擾力，計(jì)算時(shí)將用無(wú)矩理論算得的殼體基礎(chǔ)內(nèi)力與用有矩理力，計(jì)算時(shí)將用無(wú)矩理論算得的殼體基礎(chǔ)內(nèi)力與用有矩理論算得的邊緣干擾力所引起的附加內(nèi)力相疊加，即為殼體論算得的邊緣干擾力所引起的附加內(nèi)力相疊加，即為殼體基礎(chǔ)中的內(nèi)力?；A(chǔ)中的內(nèi)力。(2) 殼體基礎(chǔ)的計(jì)算內(nèi)容殼體基礎(chǔ)的計(jì)算內(nèi)容1) 由地基承載力確定殼體基礎(chǔ)的底面尺寸，可按水平投影由地基承載力確定殼體基礎(chǔ)的底面尺寸，可按水平投影面積及其形狀相同的實(shí)體基礎(chǔ)計(jì)算。面積及其形狀相同的實(shí)體基礎(chǔ)計(jì)算。2) 估算基礎(chǔ)的沉降和傾斜，采用與淺基礎(chǔ)相同的方法進(jìn)行估算

34、基礎(chǔ)的沉降和傾斜，采用與淺基礎(chǔ)相同的方法進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算。3) 殼體基礎(chǔ)各部分構(gòu)造尺寸的確定包括以下主要內(nèi)容：殼體基礎(chǔ)各部分構(gòu)造尺寸的確定包括以下主要內(nèi)容： 確定殼體基礎(chǔ)的材料確定殼體基礎(chǔ)的材料 確定殼面傾角確定殼面傾角 根據(jù)基底水平面的最大凈反力根據(jù)基底水平面的最大凈反力pjmax=pmax-G/A，確定，確定殼壁的厚度殼壁的厚度 確定殼體下部邊梁的尺寸確定殼體下部邊梁的尺寸4) 殼體基礎(chǔ)的內(nèi)力計(jì)算殼體基礎(chǔ)的內(nèi)力計(jì)算5) 截面強(qiáng)度驗(yàn)算及配筋截面強(qiáng)度驗(yàn)算及配筋4、正圓錐形殼體基礎(chǔ)的計(jì)算、正圓錐形殼體基礎(chǔ)的計(jì)算(1) 地基承載力驗(yàn)算地基承載力驗(yàn)算式中，式中，N、M：上部結(jié)構(gòu)傳至殼基礎(chǔ)頂面的軸力和彎

35、矩；：上部結(jié)構(gòu)傳至殼基礎(chǔ)頂面的軸力和彎矩； A、W：殼體基礎(chǔ)的水平投影面積和相應(yīng)的截面抵：殼體基礎(chǔ)的水平投影面積和相應(yīng)的截面抵抗矩；抗矩；04/124/32min32maxrMrGNWMAGNpfrMrGNWMAGNpa r：錐殼基礎(chǔ)底面的水平外半徑；：錐殼基礎(chǔ)底面的水平外半徑； fa：經(jīng)修正的地基承載力特征值：經(jīng)修正的地基承載力特征值(2) 殼體基礎(chǔ)的內(nèi)力計(jì)算殼體基礎(chǔ)的內(nèi)力計(jì)算按薄膜無(wú)矩理論計(jì)算殼體基礎(chǔ)的內(nèi)力，考慮地基對(duì)殼面反按薄膜無(wú)矩理論計(jì)算殼體基礎(chǔ)的內(nèi)力，考慮地基對(duì)殼面反力按有剪力假定計(jì)算，公式適用于中低壓縮性土。力按有剪力假定計(jì)算，公式適用于中低壓縮性土。1) 在軸向荷載作用下在軸向荷

36、載作用下 環(huán)向力見下圖）環(huán)向力見下圖）殼面環(huán)向力與徑向力殼面環(huán)向力與徑向力殼面任一單位寬度的環(huán)向力為：殼面任一單位寬度的環(huán)向力為：式中，式中，pN：軸向力：軸向力N在基底水平在基底水平面上引起的地基反力，面上引起的地基反力，pN=N/A地基反力分布見下圖）；地基反力分布見下圖）；r：殼面任一計(jì)算點(diǎn)的水平半徑；：殼面任一計(jì)算點(diǎn)的水平半徑；：殼面傾角。：殼面傾角。 徑向力徑向力殼面任一點(diǎn)單位寬度徑向力：殼面任一點(diǎn)單位寬度徑向力：式中，式中，r：錐殼大圓水平半徑：錐殼大圓水平半徑cosctgrpNNsin2)(22rrrpNN殼體基礎(chǔ)的地基反力分布?xì)んw基礎(chǔ)的地基反力分布2) 在偏心荷載作用下在偏心荷

37、載作用下 環(huán)向力環(huán)向力殼面任一單位寬度的環(huán)向力為：殼面任一單位寬度的環(huán)向力為：若將殼面斜長(zhǎng)分段計(jì)算時(shí)，則任一分段長(zhǎng)度內(nèi)的總環(huán)向力若將殼面斜長(zhǎng)分段計(jì)算時(shí)，則任一分段長(zhǎng)度內(nèi)的總環(huán)向力為：為：式中，式中，pM：彎矩：彎矩M在基底水平面上引起的地基反力；在基底水平面上引起的地基反力； ：錐殼回轉(zhuǎn)角，見上圖；：錐殼回轉(zhuǎn)角，見上圖； ri：殼面計(jì)算段中點(diǎn)的水平半徑；：殼面計(jì)算段中點(diǎn)的水平半徑； bi：殼面計(jì)算段的水平長(zhǎng)度：殼面計(jì)算段的水平長(zhǎng)度cos)cos(ctgrrrppNMNctgbrrrppKNiiiMN)cos( K：計(jì)算邊梁段環(huán)向力的修正系數(shù)，按下表選用，：計(jì)算邊梁段環(huán)向力的修正系數(shù)，按下表選用

38、，計(jì)算殼面時(shí)無(wú)此系數(shù)。計(jì)算殼面時(shí)無(wú)此系數(shù)。根據(jù)上述偏心荷載殼面環(huán)向力計(jì)算公式可知，正圓錐殼的根據(jù)上述偏心荷載殼面環(huán)向力計(jì)算公式可知，正圓錐殼的環(huán)向力為拉力，環(huán)向拉力的最大值在殼底處環(huán)向力為拉力，環(huán)向拉力的最大值在殼底處r=r、=0）。）。徑向力徑向力殼面任一點(diǎn)單位寬度的徑向力為：殼面任一點(diǎn)單位寬度的徑向力為：cossin4)(sin2)(24422rrrrprrrpNMN在殼面頂端在殼面頂端r=r1、=0處，徑向力最大，為：處，徑向力最大，為：正圓錐殼徑向內(nèi)力為壓力用負(fù)號(hào)表示）。正圓錐殼徑向內(nèi)力為壓力用負(fù)號(hào)表示）。(3) 截面強(qiáng)度驗(yàn)算及配筋截面強(qiáng)度驗(yàn)算及配筋1) 殼壁應(yīng)力驗(yàn)算殼壁應(yīng)力驗(yàn)算殼壁徑

39、向壓應(yīng)力全部由混凝土承擔(dān)，即殼壁最大壓應(yīng)力不殼壁徑向壓應(yīng)力全部由混凝土承擔(dān)，即殼壁最大壓應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，并按殼體基礎(chǔ)配筋要應(yīng)超過(guò)混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，并按殼體基礎(chǔ)配筋要求配置徑向構(gòu)造鋼筋前表）。求配置徑向構(gòu)造鋼筋前表）?；炷恋膹较驂簯?yīng)力按下式驗(yàn)算：混凝土的徑向壓應(yīng)力按下式驗(yàn)算：sin4)(sin2)(214141212maxrrrrprrrpNMNcftNmaxmax上式中，上式中，Nmax：殼壁最大徑向壓應(yīng)力；：殼壁最大徑向壓應(yīng)力； t：殼壁厚度；：殼壁厚度； fc：混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。：混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。2) 配筋計(jì)算配筋計(jì)算殼體環(huán)向拉力全部由鋼筋

40、承擔(dān)，由于正圓錐殼的環(huán)向拉力殼體環(huán)向拉力全部由鋼筋承擔(dān)，由于正圓錐殼的環(huán)向拉力在殼底處最大，由下向上逐漸減小。因而，鋼筋一般可以在殼底處最大，由下向上逐漸減小。因而，鋼筋一般可以分段布置，鋼筋面積由下而上減小。分段布置，鋼筋面積由下而上減小。環(huán)向受拉鋼筋按下式計(jì)算：環(huán)向受拉鋼筋按下式計(jì)算：式中，式中，As：殼壁某分段長(zhǎng)度內(nèi)的環(huán)向受拉鋼筋面積；：殼壁某分段長(zhǎng)度內(nèi)的環(huán)向受拉鋼筋面積； N：殼壁某分段長(zhǎng)度內(nèi)的總環(huán)向力，按前述公式：殼壁某分段長(zhǎng)度內(nèi)的總環(huán)向力，按前述公式計(jì)算，最大值在計(jì)算，最大值在=0處。處。ysfNA fy：鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。：鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。3) 裂縫寬度驗(yàn)算裂縫寬度驗(yàn)算殼體基礎(chǔ)承受

41、拉力時(shí)，一般應(yīng)控制混凝土裂縫寬度不大于殼體基礎(chǔ)承受拉力時(shí)，一般應(yīng)控制混凝土裂縫寬度不大于0.2mm，可按現(xiàn)行，可按現(xiàn)行中軸心受拉構(gòu)件中軸心受拉構(gòu)件的計(jì)算公式進(jìn)行驗(yàn)算，計(jì)算的最不利位置在邊梁斷面處。的計(jì)算公式進(jìn)行驗(yàn)算，計(jì)算的最不利位置在邊梁斷面處。例題：正圓錐形殼體基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算例題：正圓錐形殼體基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算某構(gòu)筑物基礎(chǔ)擬采用正圓錐形殼體基礎(chǔ)，持力層為粉質(zhì)粘某構(gòu)筑物基礎(chǔ)擬采用正圓錐形殼體基礎(chǔ)，持力層為粉質(zhì)粘土，土，=20kN/m3，地基承載力特征值，地基承載力特征值 fa=200kPa，基礎(chǔ)埋，基礎(chǔ)埋深深d=1.8m，作用于基礎(chǔ)頂面的荷載，作用于基礎(chǔ)頂面的荷載 N=1500kN，M=500kN-m

42、，試按小邊梁設(shè)計(jì)該殼體基礎(chǔ)。，試按小邊梁設(shè)計(jì)該殼體基礎(chǔ)。解：解：(1) 地基承載力驗(yàn)算地基承載力驗(yàn)算設(shè)殼體基礎(chǔ)底面半徑設(shè)殼體基礎(chǔ)底面半徑 r=2.0m基底面積：基底面積：基底截面抵抗矩：基底截面抵抗矩：22257.122mrA33328. 64/24/mrW071.758 . 12062.7933.1192402002 . 12 . 195.2348 . 12062.7933.11962.7928. 6/500/33.11957.12/1500/minmaxkPadpppkPafkPadpppkPaWMpkPaANpMNaMNMN(2) 殼體各部分構(gòu)造尺寸的確定殼體各部分構(gòu)造尺寸的確定1) 按

43、設(shè)計(jì)時(shí)適用條件檢查按設(shè)計(jì)時(shí)適用條件檢查滿足按小邊梁設(shè)計(jì)的要求。滿足按小邊梁設(shè)計(jì)的要求。2) 殼壁厚度殼壁厚度基底凈反力：基底凈反力：4 . 0425. 00 . 2/85. 0/5 . 0225. 025. 033. 01500/500/1rrmrmNMekPapppMNs95.19862.7933.119根據(jù)提供的表格確定殼壁厚度根據(jù)提供的表格確定殼壁厚度3) 邊梁尺寸邊梁尺寸取殼面傾角取殼面傾角=40邊梁外緣高度邊梁外緣高度h=160mmt，內(nèi)緣高度，內(nèi)緣高度h=230mm，邊梁底，邊梁底面寬面寬 b=300mm，lb=378mm邊梁段面積：邊梁段面積：(3) 殼體基礎(chǔ)內(nèi)力計(jì)算及配筋殼體基

44、礎(chǔ)內(nèi)力計(jì)算及配筋1) 徑向內(nèi)力及徑向配筋徑向內(nèi)力及徑向配筋當(dāng)殼體基礎(chǔ)的各部分尺寸符合表格所列要求時(shí)，殼壁徑向當(dāng)殼體基礎(chǔ)的各部分尺寸符合表格所列要求時(shí)，殼壁徑向mmmrt14014. 00 . 207. 007. 022687963781403 . 13 . 17775014027521300)230160(21mmtlmmAbh正圓錐形殼體基礎(chǔ)各部尺寸正圓錐形殼體基礎(chǔ)各部尺寸可按構(gòu)造要求以前述表格所列尺寸進(jìn)行配筋，采用可按構(gòu)造要求以前述表格所列尺寸進(jìn)行配筋，采用8250，以大圓圓周處計(jì)算總鋼筋用量：以大圓圓周處計(jì)算總鋼筋用量：2) 環(huán)向內(nèi)力及環(huán)向配筋環(huán)向內(nèi)力及環(huán)向配筋殼壁斜長(zhǎng)殼壁斜長(zhǎng) l=15

45、02mm，分三段見下圖，分三段見下圖a計(jì)算環(huán)向內(nèi)力計(jì)算環(huán)向內(nèi)力及配筋見前述殼體基礎(chǔ)構(gòu)造配筋表）。當(dāng)及配筋見前述殼體基礎(chǔ)構(gòu)造配筋表）。當(dāng)=0時(shí)，環(huán)向時(shí)，環(huán)向力力N為最大按前述公式計(jì)算）。為最大按前述公式計(jì)算）。邊梁段環(huán)向鋼筋取用邊梁段環(huán)向鋼筋取用512，As=565mm2。2段殼壁環(huán)向鋼筋取用段殼壁環(huán)向鋼筋取用412，As=452mm2。3段殼壁環(huán)向鋼筋取用段殼壁環(huán)向鋼筋取用312，As=339mm2。根根，取503 .50250200022502r正圓錐形殼體基礎(chǔ)各部尺寸正圓錐形殼體基礎(chǔ)各部尺寸(a)殼壁環(huán)向力計(jì)算時(shí)的分段尺寸；殼壁環(huán)向力計(jì)算時(shí)的分段尺寸；(b)殼壁及邊梁的配筋布置殼壁及邊梁的

46、配筋布置采用單排配筋，徑向及環(huán)向鋼筋布置見上圖采用單排配筋，徑向及環(huán)向鋼筋布置見上圖b。因?yàn)闅け诤穸纫驗(yàn)闅け诤穸?t 系按表確定的，而此表是按不允許殼壁出系按表確定的，而此表是按不允許殼壁出現(xiàn)裂縫要求制定的，因此可以不進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算?，F(xiàn)裂縫要求制定的，因此可以不進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。5、M形組合殼體基礎(chǔ)的計(jì)算形組合殼體基礎(chǔ)的計(jì)算M形殼體基礎(chǔ)是由內(nèi)倒錐殼和外正錐殼組合形成，其地基形殼體基礎(chǔ)是由內(nèi)倒錐殼和外正錐殼組合形成，其地基承載力與正圓錐殼基礎(chǔ)同樣的方法及公式計(jì)算。而外正錐承載力與正圓錐殼基礎(chǔ)同樣的方法及公式計(jì)算。而外正錐殼的內(nèi)力計(jì)算仍可以采用前述正圓錐殼的公式進(jìn)行計(jì)算。殼的內(nèi)力計(jì)算仍可以采用前

47、述正圓錐殼的公式進(jìn)行計(jì)算。M形組合殼體基礎(chǔ)的構(gòu)造形組合殼體基礎(chǔ)的構(gòu)造(1) 內(nèi)倒錐殼的內(nèi)力計(jì)算公式內(nèi)倒錐殼的內(nèi)力計(jì)算公式1) 環(huán)向力環(huán)向力倒錐殼面任一單位寬度的環(huán)向力：倒錐殼面任一單位寬度的環(huán)向力：2) 徑向力徑向力倒錐殼面任一單位寬度的徑向力：倒錐殼面任一單位寬度的徑向力：式中，式中，1：內(nèi)錐殼殼面傾角見上圖），其余符號(hào)與前述：內(nèi)錐殼殼面傾角見上圖），其余符號(hào)與前述相同。相同。由上述公式可見，內(nèi)倒錐殼的環(huán)向力和徑向力均為壓力，由上述公式可見，內(nèi)倒錐殼的環(huán)向力和徑向力均為壓力，因?yàn)橐驗(yàn)?rr1,（見上圖），故在內(nèi)殼邊沿處壓力最大，（見上圖），故在內(nèi)殼邊沿處壓力最大，11cos)cos(ctgr

48、rrppNMNcossin4sin2121rrprpNMN在中心處壓力等于零，兩個(gè)方向的應(yīng)力同時(shí)達(dá)到最大或最在中心處壓力等于零，兩個(gè)方向的應(yīng)力同時(shí)達(dá)到最大或最小，可充分發(fā)揮混凝土的抗壓性能。如果內(nèi)倒錐殼的殼壁小，可充分發(fā)揮混凝土的抗壓性能。如果內(nèi)倒錐殼的殼壁厚度滿足前述表列殼體尺寸要求時(shí)，可以不必計(jì)算其環(huán)向厚度滿足前述表列殼體尺寸要求時(shí)，可以不必計(jì)算其環(huán)向力和徑向力，內(nèi)錐殼可按前述進(jìn)行構(gòu)造配筋。力和徑向力，內(nèi)錐殼可按前述進(jìn)行構(gòu)造配筋。(2) 上環(huán)梁的配筋要求上環(huán)梁的配筋要求當(dāng)組合殼基的外殼較小而內(nèi)殼較大時(shí)，內(nèi)外殼的推力將不當(dāng)組合殼基的外殼較小而內(nèi)殼較大時(shí)，內(nèi)外殼的推力將不平衡，產(chǎn)生一定的外推力

49、，為此，一般在內(nèi)、外殼與上部平衡，產(chǎn)生一定的外推力，為此，一般在內(nèi)、外殼與上部筒壁相交處，均設(shè)一上環(huán)梁見下圖），為避免上環(huán)梁受筒壁相交處，均設(shè)一上環(huán)梁見下圖），為避免上環(huán)梁受扭，內(nèi)、外殼及上部筒壁的中心線應(yīng)交于上環(huán)的中心，且扭，內(nèi)、外殼及上部筒壁的中心線應(yīng)交于上環(huán)的中心，且在上環(huán)梁應(yīng)配置適當(dāng)?shù)沫h(huán)向鋼筋和箍筋。在上環(huán)梁應(yīng)配置適當(dāng)?shù)沫h(huán)向鋼筋和箍筋。外正錐殼的截面強(qiáng)度及配筋均的計(jì)算與前面正圓錐殼基礎(chǔ)外正錐殼的截面強(qiáng)度及配筋均的計(jì)算與前面正圓錐殼基礎(chǔ)相同。相同。M形組合殼體基礎(chǔ)的構(gòu)造形組合殼體基礎(chǔ)的構(gòu)造1邊梁；邊梁；2殼壁；殼壁；3上環(huán)梁；上環(huán)梁；4筒壁筒壁例題：例題：M形正倒圓錐組合殼體基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算

50、形正倒圓錐組合殼體基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算某電廠的鋼筋混凝土煙囪基礎(chǔ)，擬采用某電廠的鋼筋混凝土煙囪基礎(chǔ)，擬采用M形組合殼體基礎(chǔ)，形組合殼體基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深基礎(chǔ)埋深d=2.0m，基底持力層為粉質(zhì)粘土，土的重度，基底持力層為粉質(zhì)粘土，土的重度=20.5kN/m3，地基承載力特征值，地基承載力特征值 fa=225kPa，基礎(chǔ)頂面，基礎(chǔ)頂面作用軸向力作用軸向力 N=17680kN，彎矩，彎矩M=28540kN-m，試設(shè)計(jì)該，試設(shè)計(jì)該M形組合殼體基礎(chǔ)。形組合殼體基礎(chǔ)。解：解：(1) 地基承載力驗(yàn)算地基承載力驗(yàn)算設(shè)殼基礎(chǔ)底面半徑設(shè)殼基礎(chǔ)底面半徑 r=7.0m見下圖）見下圖）基礎(chǔ)底面積：基礎(chǔ)底面積：基底截面抵抗矩：基底截

51、面抵抗矩：22294.1537mrA33339.2694/74/mrWM形組合殼體基礎(chǔ)各部尺寸形組合殼體基礎(chǔ)各部尺寸基底壓力：基底壓力：(2) 基礎(chǔ)各部構(gòu)造尺寸的確定基礎(chǔ)各部構(gòu)造尺寸的確定1) 按表格規(guī)定的尺寸設(shè)計(jì)時(shí)適用條件檢查按表格規(guī)定的尺寸設(shè)計(jì)時(shí)適用條件檢查滿足滿足0.35r1/r0.55，可以按表列要求設(shè)計(jì)殼基礎(chǔ)的各部，可以按表列要求設(shè)計(jì)殼基礎(chǔ)的各部尺寸。尺寸。2) 殼壁厚度殼壁厚度基底凈反力：基底凈反力：kPaWMpkPaANpMN94.10539.269/28540/85.11494.153/17680/091.4925 .2094.10585.1142702252 . 12 . 1

52、79.26125 .2094.10585.114minmaxkPadpppkPafkPadpppMNaMN457. 00 . 7/2 . 3/75. 125. 061. 117680/28540/1rrmrmNMekPapppMNs79.22094.10585.114由于基底凈反力不滿足前述表格所列要求，在確定殼壁厚由于基底凈反力不滿足前述表格所列要求，在確定殼壁厚度度 t 以后，尚應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。以后，尚應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。外正錐殼：取外正錐殼：取=40外殼殼壁厚度：外殼殼壁厚度：內(nèi)倒錐殼：取內(nèi)倒錐殼：取1=40內(nèi)殼邊緣厚度：內(nèi)殼邊緣厚度： ，中間厚度：，中間厚度：3) 邊梁尺寸邊梁尺寸

53、邊梁外緣高度邊梁外緣高度 ht，取，取 h=560mm，內(nèi)緣高度，內(nèi)緣高度 h=560mm，取邊梁寬度取邊梁寬度 b=650mm。邊梁截面面積：邊梁截面面積：mmmrt42042. 0706. 006. 0mmmt32032. 01mmt1802224673768564203 . 13 . 146816042049621650)560560(21mmtlmmAbh(3) 外正錐殼的內(nèi)力及配筋外正錐殼的內(nèi)力及配筋1) 徑向力及徑向配筋徑向力及徑向配筋當(dāng)殼基的外形尺寸符合前述表格要求時(shí)，外錐殼的徑向鋼當(dāng)殼基的外形尺寸符合前述表格要求時(shí)，外錐殼的徑向鋼筋可按前述表格采用構(gòu)造配筋，選用筋可按前述表格采

54、用構(gòu)造配筋，選用12300，按大圓圓周，按大圓圓周處布置，鋼筋總用量為：處布置，鋼筋總用量為：2) 環(huán)形力及環(huán)向配筋環(huán)形力及環(huán)向配筋殼壁斜長(zhǎng)殼壁斜長(zhǎng) l=4438mm見前圖），環(huán)向力沿徑向?yàn)橹本€分見前圖），環(huán)向力沿徑向?yàn)橹本€分布，且上小下大，分五段計(jì)算配筋，當(dāng)布，且上小下大，分五段計(jì)算配筋，當(dāng)=0時(shí)的最大環(huán)向時(shí)的最大環(huán)向力按下式計(jì)算，計(jì)算結(jié)果列表表示。力按下式計(jì)算，計(jì)算結(jié)果列表表示。根根，取 1476 .146300700023002rctgbrrrppKNiiiMN)cos(外錐殼殼壁環(huán)向內(nèi)力計(jì)算時(shí)的分段尺寸外錐殼殼壁環(huán)向內(nèi)力計(jì)算時(shí)的分段尺寸邊梁段環(huán)向鋼筋取用邊梁段環(huán)向鋼筋取用1025，實(shí)際

55、，實(shí)際As=4909mm2；2段殼壁環(huán)向鋼筋取用段殼壁環(huán)向鋼筋取用825，實(shí)際，實(shí)際As=3927mm2；3段殼壁環(huán)向鋼筋取用段殼壁環(huán)向鋼筋取用822，實(shí)際，實(shí)際As=3041mm2；4段殼壁環(huán)向鋼筋取用段殼壁環(huán)向鋼筋取用820，實(shí)際，實(shí)際As=2513mm2；5段殼壁環(huán)向鋼筋取用段殼壁環(huán)向鋼筋取用620，實(shí)際，實(shí)際As=1884mm2；采用雙排配筋，具體布置見下圖。采用雙排配筋，具體布置見下圖。M形組合殼基礎(chǔ)的鋼筋布置形組合殼基礎(chǔ)的鋼筋布置(4) 內(nèi)倒錐殼的內(nèi)力及配筋內(nèi)倒錐殼的內(nèi)力及配筋因內(nèi)倒錐殼殼壁厚度滿足表格所列要求，故內(nèi)倒錐殼可以因內(nèi)倒錐殼殼壁厚度滿足表格所列要求，故內(nèi)倒錐殼可以按表格所列要求配以構(gòu)造鋼筋，徑向及環(huán)向均采用按表格所列要求配以構(gòu)造鋼筋，徑向及環(huán)向均采用1