柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計培訓(xùn)講義

思考題1.牛腿的基本類型？2.短牛腿在豎向荷載作用下的主要破壞形態(tài)有哪些？進(jìn)行設(shè)計時是如何保證牛腿在正常設(shè)計荷載作用下不發(fā)生這些破壞的？3.牛腿的根部尺寸、端部尺寸、底面尺寸分別如何確定？4.牛腿上的水平受拉鋼筋、水平箍筋、彎起鋼筋分別如何確定？需要滿足哪些基本要求？12.4柱下獨立基礎(chǔ)設(shè)計獨立基礎(chǔ)形式：平板式基礎(chǔ)（杯形基礎(chǔ)）(a)、(b)、(c)板肋式基礎(chǔ)（杯口、肋板預(yù)制）(d)殼體基礎(chǔ)(e)倒圓臺板式基礎(chǔ)(f)樁基12.4.1概述a)b)杯口杯底預(yù)制柱c)底板肋d)e)f)

樁基礎(chǔ)

地基與基礎(chǔ)

基礎(chǔ)是建筑物上部承重結(jié)構(gòu)向下的延伸和擴(kuò)大，它承受建筑物的全部荷載，并把這些荷載連同本身的重量一起傳到地基上。而地基不是建筑物的組成部分，它只是承受由基礎(chǔ)傳來荷載的土層。其中，具有一定的地耐力，直接承受建筑荷載，并需進(jìn)行力學(xué)計算的土層稱為持力層，持力層以下的土層為稱為下臥層（圖示）。

基礎(chǔ)應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度、耐久性方面的要求；

地基應(yīng)滿足強(qiáng)度、變形及穩(wěn)定性方面的要求

基礎(chǔ)與地基基礎(chǔ)的埋置深度及其影響因素

基礎(chǔ)的埋置深度由室外設(shè)計地面到基礎(chǔ)底面的距離，稱為基礎(chǔ)的埋置深度，簡稱基礎(chǔ)的埋深（圖示）。一般情況下埋深大于等于5米，且采用了特殊的結(jié)構(gòu)形式和施工方法的為深基礎(chǔ)；埋深小于5米的為淺基礎(chǔ)。

從經(jīng)濟(jì)角度考慮，基礎(chǔ)的埋置深度愈小，工程造價愈低。但基礎(chǔ)埋深過小時，基礎(chǔ)底面的土層受到壓力后會把基礎(chǔ)四周的土擠出，使基礎(chǔ)產(chǎn)生滑移而失去穩(wěn)定；同時接近地表的土層帶有大量植物根莖等易腐物質(zhì)及灰渣、垃圾等雜填物，又因地表面受雨雪、寒暑等外界因素影響較大，故基礎(chǔ)的埋深度一般不小于500mm。

基礎(chǔ)的埋深基礎(chǔ)埋深和地下水位的關(guān)系（1）土層構(gòu)造情況（2）地下水位的影響影響基礎(chǔ)埋深的因素

基礎(chǔ)埋深

和冰凍線的關(guān)系（3）冰凍深度的影響（4）相鄰建筑物基礎(chǔ)的影響（5）其他因素的影響

當(dāng)建筑物上部結(jié)構(gòu)為框架、排架時，基礎(chǔ)常采用獨立基礎(chǔ)。

獨立基礎(chǔ)是柱下基礎(chǔ)的基本形式。當(dāng)柱為預(yù)制構(gòu)件時，基礎(chǔ)澆筑成杯形，然后將柱子插入，并用細(xì)石混凝土嵌固，稱為杯形基礎(chǔ)。獨立基礎(chǔ)常用的斷面形式有階梯形、錐形、杯形等,（圖示）。

獨立基基礎(chǔ)（（a)階梯形形（（b)錐形（（c)杯形獨立基基礎(chǔ)分分類獨立基基礎(chǔ)的的主要要受力力取自自柱在在基頂頂?shù)慕亟孛妫ǎá蟆螈螅┑牟徊焕麅?nèi)內(nèi)力組組。如如圖所所示，，若基基底土土反力力均布布，則則稱為為軸壓壓基礎(chǔ)礎(chǔ)，否否則稱稱為偏偏壓基基礎(chǔ)。。柱下獨獨立基基礎(chǔ)設(shè)設(shè)計的的主要要內(nèi)容容有四四項：：（1）按地地基承承載力力確定定基礎(chǔ)礎(chǔ)底面面面積積，以以防止止基礎(chǔ)礎(chǔ)底板板面積過過小，，基底底應(yīng)力力超過過地基基承載載力造造成地地基破破壞；；（2）按基基礎(chǔ)沖沖切承承載力力確定定基礎(chǔ)礎(chǔ)高度度，以以防止止基礎(chǔ)礎(chǔ)高度度不足，，發(fā)生生沿柱柱周邊邊與基基底連連線約約呈45°°方向的的沖切面的的拉開開破壞壞；（3）按基基礎(chǔ)受受彎承承載力力確定定底板板上的的雙向向受力力鋼筋筋，以以防止擴(kuò)擴(kuò)展式式基礎(chǔ)礎(chǔ)因底底板雙雙向懸懸挑受受力，，造成成控制制截面的彎彎曲破破壞；；（4）基礎(chǔ)礎(chǔ)構(gòu)造造處理理，以以防止止發(fā)生生其他他問題題。單廠設(shè)設(shè)計12.1組成與與布置置12.2結(jié)構(gòu)分分析12.3排架柱柱設(shè)計計12.4.1概述12.4基礎(chǔ)設(shè)設(shè)計12.4.2平板式式基礎(chǔ)礎(chǔ)12.4.2平板式式獨立立基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計計一、地地基基基礎(chǔ)破破壞類類型地基破破壞沖切破壞受彎破壞二、設(shè)計內(nèi)容：地基承載力計算（確定底板尺寸）抗沖切承載力計算（確定基礎(chǔ)高度）受彎承載力計算（確定底板配筋）構(gòu)造措施（根據(jù)工程經(jīng)驗、規(guī)范）1.地基承承載力力計算算—基底面面積的的確定定軸心受受壓基基礎(chǔ)設(shè)基底底面積積為A、反力力為P，則設(shè)設(shè)計應(yīng)應(yīng)滿足足公式式：≤—修正后后的地地基承承載力力特征征值值值，按按《建筑地地基基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)規(guī)范》的相應(yīng)規(guī)定定計算采用用；—基礎(chǔ)自重和和基礎(chǔ)上土土重的重力力標(biāo)準(zhǔn)值；；設(shè)基礎(chǔ)埋深深d，近似取基基礎(chǔ)及上覆覆土重力密密度平均值值，則，代入上上式可得：：求得基底面面積后，只只要選定基基底的一個個邊長，則則可求知另另一邊長。?；A(chǔ)是絕對對剛性的；；基底某點反反力與該點點的地基沉沉降成正比比。地基承載力力計算假定軸心受壓基基礎(chǔ)取對于甲級、、乙級和部部分丙級建建筑，還需需進(jìn)行變形形驗算。單廠設(shè)計12.1組成與布置置12.2結(jié)構(gòu)分析12.3排架柱設(shè)計計12.4.1概述12.4基礎(chǔ)設(shè)計12.4.2平板式基礎(chǔ)礎(chǔ)偏心受壓基基礎(chǔ)基礎(chǔ)邊緣的的最大和最最小反力為為：—作用于基礎(chǔ)礎(chǔ)底面形心心處力矩設(shè)設(shè)計值，；—與對應(yīng)的基礎(chǔ)礎(chǔ)底面的抵抗抗矩，取代入上式，則則:計算可可知：：當(dāng)e＜b/6時，pmin＞0，說明此此時基基底土土反力力呈梯梯形分分布；；當(dāng)e=b/6時，pmin=0，此時時，，基基底底土土反反力力呈呈全全三三角角形形分分布布；；當(dāng)e＞b/6時，，pmin＜0，這說說明明此此時時基基底底面面積積與與地地基基土土部部分分脫脫離離，，土反反力力呈呈部部分分三三角角形形分分布布，，此此時時pmax計算算如下下：：設(shè)設(shè)土土反反力力分分布布長長度度為為3a，則合力力作用點距距基礎(chǔ)最最近邊緣緣為a，且所以:偏壓基礎(chǔ)礎(chǔ)基底面面積的應(yīng)應(yīng)滿足的的設(shè)計條條件公式式為：考慮到Pk,max僅發(fā)生在在基礎(chǔ)邊邊緣，為為節(jié)省，，式中將將地基承承載力的的設(shè)計值提提高20%是可行的的。工程設(shè)計計時一般般采用試試算法，，即先按按軸壓基基礎(chǔ)確定定基底面面積：定出面積積尺寸，，然后驗驗算是否否滿足兩兩個條件件公式，，若不滿足足，則按按估計加加大尺寸寸后再算算，直到到滿足為為止。2.基礎(chǔ)沖切切承載力力計算計算是在在按構(gòu)造造要求確確定出初初步的基基礎(chǔ)高度度后進(jìn)行行的。（1）基底凈凈反力的的概念使基礎(chǔ)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生生沖切效效果的基基底應(yīng)力力稱為基基底凈反反力，用Pj表示。對于軸壓壓基礎(chǔ)：：對于偏壓壓基礎(chǔ):（2）基礎(chǔ)沖沖切承載載力計算算對最常見見的矩形形截面柱柱下的矩矩形基礎(chǔ)礎(chǔ)，應(yīng)分分別驗算算柱與基礎(chǔ)礎(chǔ)交接處處和基礎(chǔ)礎(chǔ)變階處處的沖切切承載力力，見圖圖。為簡便起起見，驗驗算時取取一個最最不利沖沖切破壞壞錐面即即可，只要該面面不壞，，則其他他錐面也也不會破破壞。另另外，對對于沖切破壞壞錐面大大于基礎(chǔ)礎(chǔ)底面積積的情形形，沖切切破壞永永遠(yuǎn)不會發(fā)生，，故不必必驗算。。沖切破壞壞面式中:沖切荷載載計算長度度:―受沖切承承載力截截面高度度影響系系數(shù)對于矩形形柱下矩矩形基礎(chǔ)礎(chǔ)，由圖圖不難看看出：當(dāng)基底寬寬度小于于四棱臺臺底面寬寬度時，，則：3基礎(chǔ)受彎彎承載力力計算在基底凈凈反力作作用下，，柱下單單獨基礎(chǔ)礎(chǔ)可視為為雙向挑挑出并固固定于柱周邊邊的懸臂臂板，為為分析方方便，將將基礎(chǔ)倒倒置，視視底板為為四邊懸挑的的變截面面懸臂板板，按對對角線，，把基礎(chǔ)礎(chǔ)底板分分成四塊塊梯形面積，，近似把把每塊面面積上的的合力視視為作用用在該懸懸臂方向向的荷載，當(dāng)當(dāng)為階形形基礎(chǔ)時時，還應(yīng)應(yīng)再取變變階截面面為配筋筋控制截截面計算。一種近似似的計算算辦法是是：沿長邊取取彎矩控控制截面面Ⅰ-Ⅰ，利用：：控制彎矩矩=合力×合力作用用點到控控制截面面的距離離，可得得：式中：b—矩形基礎(chǔ)礎(chǔ)長邊；；L—矩形基礎(chǔ)礎(chǔ)短邊；；hc—柱截面或或變階截截面長邊邊；bc—柱截面或或變階截截面短邊邊；對于偏壓壓基礎(chǔ)：：偏壓方向向時垂直偏壓壓方向時時4.基礎(chǔ)構(gòu)造造規(guī)定詳見教材材相關(guān)內(nèi)內(nèi)容.單廠設(shè)計計12.1組成與布布置12.2結(jié)構(gòu)分析析12.3排架柱設(shè)設(shè)計12.4.1概述12.4基礎(chǔ)設(shè)計計12.4.2平板式基基礎(chǔ)六、構(gòu)造造要求材料混凝土：：C20；鋼筋：保護(hù)層厚厚度有100厚素混凝凝土墊層層時，為為35；沒有墊墊層時為為70。插入深度度應(yīng)滿足表12-10的要求（（與柱截截面形式式和截面面尺寸有有關(guān)）縱筋錨固固要求吊裝時的的穩(wěn)定要要求