第三章-多层与高层建筑条形基础1课件

第三章第三章 多层与高层建筑条形基础多层与高层建筑条形基础3.1 概述概述v一、条形基础概述v1、条形基础的概念v条形基础指的是长度远大于宽度的一种基础形式。v2、条形基础的常见形式墙下条形基础柱下条形基础1)单向柱下条形基础2)双向柱下条形基础（柱下正交格形基础）v二、刚性基础与柔性基础（扩展基础）1、刚性基础的概念：v刚性基础通常是由砖、块石、毛石、素混凝土、三合土和灰土等材料建造的基础，这些材料虽有较好的抗压性能，但抗拉、抗剪强度却不高。因此要求基础的外伸宽度和基础高度的比值在一定限度内，以免发生在基础内的拉应力和剪应力超过其材料强度值。基础的相对高度一般都比较大，几乎不会发生弯曲变形，此类基础习惯上称之为刚性基础。2、柔性基础的概念：v1)概念：柔性基础指采用钢筋混凝土建造，具有较好的抗剪能力和抗弯能力的基础。v2)适用条件：当外荷载较大且存在弯矩和水平荷载，同时地基承载力又较低时，刚性基础已经不再适用了，应该采用钢筋混凝土基础。3.2 条形基础的结构与计算条形基础的结构与计算v一、墙下条形基础1、设计原则：内力计算按照平面问题处理，在长度方向取单位长度计算。v2、刚性基础设计刚性基础的设计原则1）必须使基础主要承受压应力；2）通过对基础的外伸宽度与基础高度的比值进行验算来保证基础内产生的拉应力和剪应力都不超过材料强度的设计值；3）基础宽度应满足地基承载力的要求。常见的刚性基础的构造要求A.砖基础 砖基础采用的砖强度等级应不低于MU7.5，砂浆强度等级应不低于M2.5，在地下水位以下或地基土潮湿时应采用水泥砂浆砌筑。基础底面以下一般先做100mm厚的混凝土垫层，混凝土强度等级为C10或C7.5。B.毛石浆砌基础 毛石基础采用的材料为未加工或仅稍作修整的未风化的硬质岩石，其高度一般不小于20cm。当毛石形状不规则时，其高度应不小于15cm。C.石灰三合土基础 石灰三合土基础由石灰、砂和骨料(矿渣、碎砖或碎石)加适量的水充分搅拌均匀后，铺在基槽内分层夯实而成。D.灰土基础 灰土基础由熟化后的石灰和粘土按比例拌和并夯实而成。铺在基槽内分层夯实，每层虚铺2225cm，夯实至15cm。E.混凝土和毛石混凝土基础 混凝土基础一般用C10以上的素混凝土做成。毛石混凝土基础是在混凝土基础中埋入2530(体积比)的毛石形成，且用于砌筑的石块直径不宜大于30cm。刚性基础的设计计算步骤A.初步选定基础高度混凝土基础的高度H一般为30cm。对于石灰三合土基础和灰土基础，基础高度H应为15 cm的倍数。砖基础的高度应符合砖的模数。B.基础宽度b的确定a)先根据地基承载力初步确定基础宽度；b)再按下式验算：c)刚性基础基础台阶高宽比的允许值C)当刚性基础由不同的材料叠合而成时，应对叠合部分作抗压验算；D)对素混凝土基础，若基底平均应力超过300kPa，应对变阶处进行抗剪验算。V0.07fcAvV剪力设计值；fc混凝土轴心抗压强度设计值；A变阶处剪切断面面积。3、钢筋混凝土柔性基础墙下钢筋混凝土条形基础的分类v肋式条形基础和无肋式条形基础墙下钢筋混凝土条形基础的构造1）锥形基础的边缘高度200mm，坡度i1:3；阶梯形基础的每阶台阶高度，宜为300500mm；2）底板受力钢筋的最小直径不宜小于8mm，间距不宜大于200mm；3）当有垫层时钢筋保护层的厚度不宜小于35mm，无垫层时不宜小于70mm；4）混凝土强度等级不宜低于C15。二、柱下条形基础和柱下正交格形基础1、适用范围v荷载较大，地基较软2.受力特点纵横两个方向的截面内均存在弯矩和剪力。3.内力计算方法1）横向的弯矩、剪力由翼板来承担，内力计算与墙下条形基础相同2）纵向内力的计算方法：静定分析法、倒梁法、弹性地基梁法。4、构造要求v1）基础梁横截面一般呈倒T形，混凝土强度等级可采用C20；v2）梁高一般采用柱距的1418，当柱荷较大时，可在柱两侧的局部增高(加腋)。v3）底板厚度不宜小于200mm，当底板厚度为200250mm时，宜用等厚度底板，当底板厚度大于250mm时，宜用变厚度底板，其坡度i1：3；v4）条形基础的端部应向外挑出一定长度以增大基础底面积，并使基底反力分布比较合理，挑出长度宜为第一跨距的0.250.30倍；v5）梁的宽度应略大于该方向柱的边长。现浇柱与条形基础梁的交接处，其平面尺寸应满足构造要求；v6）基础梁顶面和底面纵筋最小配筋率为0.2;v7）翼板横向受力钢筋由计算确定，直径10mm,间距250mm。3.3 文克尔地基的梁文克尔地基的梁v一、地基梁的微分方程及其通解（2）集中力偶作用下的无限长梁（顺时针方向为正）（3）若干集中荷载作用下的无限长梁v1）计算方法：叠加法：首先计算在单个集中力及集中力偶作用下在计算截面引起的作用效应，然后进行叠加。v2）应用举例：如图所示，求在荷载作用下无限长梁在D截面的弯矩和剪力。2、集中荷载作用下的半无限长梁 1）集中荷载作用于梁端半无限长梁内力计算表2）集中荷载作用于梁中部v计算方法：1）设想将梁延长形成无限长梁，计算该梁在Av点处的弯矩Ma和剪力Va；v2）在A点施加外力PA和MA，设PA在A点产生的内力为Map和Vap，MA在A点产生的内力为Mam和Vam，用上述内力消除无限长梁在该点的内力。v三、集中荷载作用下的有限长梁三、集中荷载作用下的有限长梁v3）按上述方程求PA和MA。再按照PA、MA 和P、M作用下的无限长梁求解。1、计算方法(叠加法)1）设想将梁两端无限延长，成为无限长梁。计算梁在A端的内力Ma和Va，B端的内力Mb和Vb。2）分别在A端施加外力PA和MA，在B端施加外力PB和MB，该外力在A、B端产生的内力与无限长梁在A、B端产生的内力抵消，即满足方程：v3）在AB区段内，无限长梁在荷载PA和MA、PB和MB及外力P、M的共同作用下的内力，即为梁的内力。该方程的解为：四、柱下条形基础设计、计算步骤(2)确定基础梁的长度和悬臂尺寸。选定基础梁从左边柱轴线的外伸长度为a1，则基础梁的总长度L和从右边柱轴线的外伸长度a2分别为：(1)求荷载合力重心位置。柱下条形基础的柱荷载分布如图a所示，其合力作用点距N1的距离为：四、柱下条形基础设计、计算步骤（2）v(3)按地基承载力设计值计算所需的条形基础底面积A，进而确定底板宽度b。v(4)按墙下条形基础设计方法确定翼板厚度及横向钢筋的配筋。v(5)基础梁的纵向内力计算与配筋：根据柱下条形基础的计算条件，选用简化法或弹性地基梁法计算其纵向内力，再根据纵向内力计算结果，按一般钢筋混凝土受弯构件进行基础梁纵向截面验算与配筋计算，同时应满足设计构造要求。例题 于是，C点的弯矩、挠度和地基静反力分别为：