《柱下条形基础设计》ppt课件

1、7.8.1 7.8.1 地基、根底与上部构造相互作用的概念地基、根底与上部构造相互作用的概念1 1 根本概念根本概念上部构造上部构造 根底根底地基地基较简单的根底型式较简单的根底型式较复杂的根底型式较复杂的根底型式上部构造上部构造 根底根底地基地基7.8柱下钢筋混凝土条形根底设计建筑构造常规设计方法构造体系的力学模型建筑构造常规设计方法构造体系的力学模型上部构造设计：用固定支座替代根底，假设支座上部构造设计：用固定支座替代根底，假设支座没有任何变形，求的构造的内力和支座反力。没有任何变形，求的构造的内力和支座反力。根底设计：把支座反力作用于根底，用资料力学根底设计：把支座反力作用于根底，用资料

2、力学的方法求得地基反力，再进展根底得内力和变的方法求得地基反力，再进展根底得内力和变形验算。形验算。地基验算：把根底反力作用于地基，验算地基的地基验算：把根底反力作用于地基，验算地基的承载力和沉降。承载力和沉降。常规设计得结果：上部底层和边跨的实践内常规设计得结果：上部底层和边跨的实践内力大于计算值，而根底的实践内力要比计算力大于计算值，而根底的实践内力要比计算值小很多。值小很多。2 2 相对刚度影响相对刚度影响上部构造上部构造+根底与地基之间的刚度比根底与地基之间的刚度比构造绝对柔性：构造绝对柔性：构造绝对刚性：构造绝对刚性：构造相对刚性：构造相对刚性：相对刚度为相对刚度为0，产生整体弯曲，

3、产生整体弯曲，排架构造排架构造相对刚度为无穷大，产生部分弯曲，相对刚度为无穷大，产生部分弯曲，剪力墙、筒体构造剪力墙、筒体构造相对刚度为有限值，既产生整体弯曲，相对刚度为有限值，既产生整体弯曲，又产生部分弯曲又产生部分弯曲砌体构造、钢筋混凝土框架构造砌体构造、钢筋混凝土框架构造(敏感性构造敏感性构造 )3 工程处置中的规定工程处置中的规定按照详细条件不思索或计算整体弯距时，必需采取按照详细条件不思索或计算整体弯距时，必需采取措施同时满足整体弯曲的受力要求。措施同时满足整体弯曲的受力要求。从构造布置上，限制梁板根底或称延续根底在从构造布置上，限制梁板根底或称延续根底在边柱或边墙以外的挑出尺寸，以

4、减轻整体弯曲效应。边柱或边墙以外的挑出尺寸，以减轻整体弯曲效应。在确定地基反力图形时，除箱形根底按实测以外，在确定地基反力图形时，除箱形根底按实测以外，柱下条形根底和筏形根底纵向两端起向内一定范围，柱下条形根底和筏形根底纵向两端起向内一定范围，如如1-21-2开间，将平均反力加大开间，将平均反力加大10%10%20%20%设计。设计。根底梁板的受力钢筋至少应部分通长配置详细数根底梁板的受力钢筋至少应部分通长配置详细数量见有关规范，在合理的条件下，通长钢筋以多为量见有关规范，在合理的条件下，通长钢筋以多为好，尤其是顶面抵抗跨中弯曲的受拉钢筋，对筏板根好，尤其是顶面抵抗跨中弯曲的受拉钢筋，对筏板根

5、底，这种钢筋应全部通长配置为宜。底，这种钢筋应全部通长配置为宜。7.8.2 7.8.2 柱下刚进混凝土条形根底的设计柱下刚进混凝土条形根底的设计地基模型：用以描画地基地基模型：用以描画地基的数学模型。的数学模型。下面引见的地基模型应留意其适用条件。下面引见的地基模型应留意其适用条件。7.8.2.1 7.8.2.1 地基模型地基模型kk地基基床系数，表示产生单位变形所需的压力强度地基基床系数，表示产生单位变形所需的压力强度(kN(kNm3)m3)；pp地基上任地基上任点所受的压力强度点所受的压力强度(kPa)(kPa)；s ps p作用位置上的地基变形作用位置上的地基变形(m)(m)。注：基床系

6、数注：基床系数k k可根据不同地基分别采用现场荷载实验、室内三轴可根据不同地基分别采用现场荷载实验、室内三轴实验或室内固结实验成果获得。见下表。实验或室内固结实验成果获得。见下表。1 1 文克尔地基模型文克尔地基模型根本假定：地基上任一点所受的压力强度与该根本假定：地基上任一点所受的压力强度与该点的地基沉陷点的地基沉陷s s成正比，关系式如下成正比，关系式如下: : P=ksP=ks适用条件：抗剪强度很低的半液态土适用条件：抗剪强度很低的半液态土( (如淤泥、软如淤泥、软粘土等粘土等) )地基或塑性区相对较大土层上的柔性根底地基或塑性区相对较大土层上的柔性根底; ;厚度度不超越梁或板的短边宽度

7、之半的薄紧缩层地厚度度不超越梁或板的短边宽度之半的薄紧缩层地基基( (如薄的破碎岩层如薄的破碎岩层) )上的柔性根底上的柔性根底. .地基基床系数表地基基床系数表 这个假定是文克勒于这个假定是文克勒于18671867年提出的故称文克勒地年提出的故称文克勒地基模型。该模型计算简便，只需基模型。该模型计算简便，只需k k值选择得当，可获值选择得当，可获得较为称心的结果。地基土越脆弱，土的抗剪强度得较为称心的结果。地基土越脆弱，土的抗剪强度越低，该模型就越接近实践情况。越低，该模型就越接近实践情况。 缺陷：文克勒地基模型忽略了地基中的剪应力，按缺陷：文克勒地基模型忽略了地基中的剪应力，按这一模型，地

8、基变形只发生在基底范围内，而基底这一模型，地基变形只发生在基底范围内，而基底范围外没有地基变形，这与实践情况是不符的，运范围外没有地基变形，这与实践情况是不符的，运用不当会呵斥不良后果。用不当会呵斥不良后果。2半无限弹性体法半无限弹性体法根本假定：假定地基土半无限弹性体，柱下条形根本假定：假定地基土半无限弹性体，柱下条形根底看作时放在半无限弹性体上的梁，当荷载根底看作时放在半无限弹性体上的梁，当荷载作用与半无限弹性体上时，某点的沉降不但和作用与半无限弹性体上时，某点的沉降不但和该点上的压力有关，和该点附近作用的荷载也该点上的压力有关，和该点附近作用的荷载也有关。有关。特点：思索了应力分散，但分

9、散范围超出实践，特点：思索了应力分散，但分散范围超出实践，未思索地基的非均匀性。未思索地基的非均匀性。适用条件：紧缩层深度较大的普通土层的柔性根适用条件：紧缩层深度较大的普通土层的柔性根底。要求土的弹性模量和泊松比角准确。底。要求土的弹性模量和泊松比角准确。7.8.2.2 7.8.2.2 柱下条形根底设计柱下条形根底设计1 1 构造要求构造要求两端宜伸出边两端宜伸出边柱柱0.25L1等厚翼板等厚翼板变厚翼板变厚翼板宜为柱宜为柱距的距的1/4-1/82 2 内力计算方法内力计算方法方法种类：倒梁法、剪力平衡法方法种类：倒梁法、剪力平衡法1 1倒梁法倒梁法1 1根本假定：根本假定：a a、刚度较大

10、，根底的弯曲挠度不致改、刚度较大，根底的弯曲挠度不致改动地基反力；动地基反力； b b、地基反力分布呈直线，其重心与作用、地基反力分布呈直线，其重心与作用于板上的荷载合力作用线重合。于板上的荷载合力作用线重合。简化的内力计算方法简化的内力计算方法 按线形分布的基底净反力按线形分布的基底净反力2 2适用条件：地基较均匀，上部构造刚度较适用条件：地基较均匀，上部构造刚度较好，荷载分布较均匀，且条形根底梁的高度大好，荷载分布较均匀，且条形根底梁的高度大于于1/61/6柱距设计时尽能够按此设计，地基反柱距设计时尽能够按此设计，地基反力按直线分布，条形根底梁的内力可按延续梁力按直线分布，条形根底梁的内力

11、可按延续梁计算，此时边跨跨中弯距及第一支座的弯距值计算，此时边跨跨中弯距及第一支座的弯距值乘以乘以1.21.2系数。系数。补充：倒梁法计算假定补充：倒梁法计算假定1.将地基净反力作为根底梁的荷载，柱子看成铰支座，根底梁看成倒置的延续梁；2.作用在根底梁上的荷载为直线分布；3.竖向荷载合力作用点必需与根底梁形心相重合，假设不能满足，两者偏心距以不超越根底梁长的3%为宜；4.构造和荷载对称时，或合力作用点与根底形心相重合时，地基反力为均匀分布；3计算步骤：计算步骤：绘出条形根底的计算草图，包括荷载、尺寸等；绘出条形根底的计算草图，包括荷载、尺寸等；ABCDGwNiMiTiXcaia1a2a求合力作

12、用点的位置求合力作用点的位置 (目的是尽能够的将偏心地基净反力化目的是尽能够的将偏心地基净反力化成均匀的地基反力，然后确定根底梁的长度成均匀的地基反力，然后确定根底梁的长度)。ABCDGwNiMiTiXcaia1a2a设合力作用点离边柱的间隔为设合力作用点离边柱的间隔为Xc ，用合力矩定理，以，用合力矩定理，以A点为点为参考点，那么有：参考点，那么有：nnnniiiiiii 1i 1i 1i 1cnii 1NaMNaMxRN 确定根底梁的底面尺寸确定根底梁的底面尺寸L,B当当Xc确定后，按合力作用点与底面心形相重合的原那么，确定后，按合力作用点与底面心形相重合的原那么，可定出根底的长度可定出根

13、底的长度L。ABCDGwNiMiTiXcaia1a2a c1122c1212cL2 xaaaaa2xaaaaaa2x ，若若已已知知，确定后，宽度确定后，宽度B按地基承载力按地基承载力fa确定确定中心受荷中心受荷 ：niWi 1kaNGGpfL B 偏心受荷偏心受荷 ：niWi 1kaniWi 1kmaxa2niWi 1kmin2NGGpfL BNGG6Mp1.2fL BB LNGG6Mp0L BB L 作用在根底梁上墙梁自重作用在根底梁上墙梁自重及墙体分量之和及墙体分量之和nniiwwi 1i 1MMT H Ge 根底底板净反力计算根底底板净反力计算niWi1nkniWi1nkm ax2ni

14、Wi1nkm in2NGpL BNG6MpL BB LNG6MpL BB L 确定根底梁的底板厚度确定根底梁的底板厚度h及配筋及配筋NiMiTibihHpnmaxpnminpn1l1pn2先求出接近先求出接近pnmax的柱边的柱边净反力净反力pn1，在柱边，在柱边M、V值有：值有： 222n11n211n11n21n2nmaxn1n11n2111211Mplpllplpl22323ppp1Vplpl2 0htS0yVh0 .7fMA0 .9 hf 那么有：那么有：求根底梁纵向正截面强度计算斜截面强度计算求根底梁纵向正截面强度计算斜截面强度计算对延续梁可用弯矩分配法或延续梁系数法求解。由于柱下条

15、基普对延续梁可用弯矩分配法或延续梁系数法求解。由于柱下条基普通两端都有外伸部分，因此，假设用延续梁系数法，要对悬臂端通两端都有外伸部分，因此，假设用延续梁系数法，要对悬臂端进展处置，现有两种方法：进展处置，现有两种方法：1 1悬臂端在净反力作用下的弯矩全部由悬臂端承当，不再传给其悬臂端在净反力作用下的弯矩全部由悬臂端承当，不再传给其他支座，其他跨按延续梁系数法计算；他支座，其他跨按延续梁系数法计算；2 2悬臂端弯矩对其他跨有影响，此弯矩要传给其他支座，因此，悬臂端弯矩对其他跨有影响，此弯矩要传给其他支座，因此，悬臂端用弯矩分配法求出各支座及跨中弯矩，其他跨用延续梁系悬臂端用弯矩分配法求出各支座

16、及跨中弯矩，其他跨用延续梁系数法求出各支座及跨中弯矩，然后将所得结果叠加，或全梁用弯数法求出各支座及跨中弯矩，然后将所得结果叠加，或全梁用弯矩分配法求出各支座及跨中弯矩。矩分配法求出各支座及跨中弯矩。=+留意：留意：按倒梁法求得的梁的支座反力，往往会不等于柱传按倒梁法求得的梁的支座反力，往往会不等于柱传来的竖向荷载轴力。此时，可采用所谓来的竖向荷载轴力。此时，可采用所谓“基底反基底反力部分调整法，即：将支座处的不平衡力均匀分力部分调整法，即：将支座处的不平衡力均匀分布在本支座两侧各布在本支座两侧各1/31/3跨度范围内，从而将地基反力跨度范围内，从而将地基反力调整为台阶状，再按倒梁法计算出内力

17、后与原算得调整为台阶状，再按倒梁法计算出内力后与原算得的内力叠加。经调整后的不平衡力将明显减少，普的内力叠加。经调整后的不平衡力将明显减少，普通调整通调整1 12 2次即可。次即可。据根底梁的据根底梁的M M图，对各支座、跨中分别按矩形、图，对各支座、跨中分别按矩形、T T形形截面进展强度计算；据截面进展强度计算；据V V图，进展斜截面抗剪强度计图，进展斜截面抗剪强度计算，并应满足构造要求。算，并应满足构造要求。2剪力平衡法静定分析法适用范围：上部构造为柔性构造，且本身刚度较大的条形根底以及结合根底。计算方法：静力平衡条件剪力平衡计算出恣意截面上的弯距 M 和剪力 V。【例】试确定如以下图所示

18、条形根底的底面尺寸，并用简化计【例】试确定如以下图所示条形根底的底面尺寸，并用简化计算方法分析内力。知：根底埋深算方法分析内力。知：根底埋深d=1.5m,地基承载力特征值地基承载力特征值fa=120Kpa,其他数据见图示。其他数据见图示。 假设要求竖向合力与基底形心重合，那么根底必需伸出图中假设要求竖向合力与基底形心重合，那么根底必需伸出图中D点之外点之外 x2：x2= 2(7.85+0.5)-(14.7+0.5)=1.5m (等于边距的等于边距的1/3) 根底总长度：根底总长度： L= 14.7+0.5+1.5=16.7m 根底底板宽度根底底板宽度:960 14.71754 1.217404

19、.2x7.85m96017541740554 ,5 . 01mx kaGF41012891300711b2.47mL(fr d)16.7(12020 1.5) 【解】【解】1、确定根底底面尺寸、确定根底底面尺寸各柱竖向力的合力，距图中各柱竖向力的合力，距图中A点的间隔点的间隔x为为思索构造需求，根底伸出思索构造需求，根底伸出A点外点外取取b=2.5mb=2.5m。2 2、内力分析：、内力分析：1 1倒梁法倒梁法因荷载的合力经过基底形心，故地基反力是均布的，沿根底因荷载的合力经过基底形心，故地基反力是均布的，沿根底每米长度上的净反力值每米长度上的净反力值以柱底以柱底A A、B B、C C、D D

20、为支座，按弯距分配法分析三跨延续梁，为支座，按弯距分配法分析三跨延续梁，其弯距其弯距M M和剪力和剪力V V见图见图7-43b7-43b。(96017541740554)/16.7300/nqKN m2剪力平衡法剪力平衡法按静力平衡条件计算内力：按静力平衡条件计算内力：21M3000.538KN m2 AB跨内最大负弯距的截面至A点的间隔: 15540.51.35300am那么：那么：其他各截面的其他各截面的M、V均仿此计算，结果见图均仿此计算，结果见图7-43c。 比较两种方法的计算结果，按剪力平衡法算出的支座弯比较两种方法的计算结果，按剪力平衡法算出的支座弯距较大；按倒梁法算得的跨中弯距较

21、大。距较大；按倒梁法算得的跨中弯距较大。倒梁法倒梁法剪力平衡法剪力平衡法【书例【书例7-12】如图】如图7-44为某柱网布置图。知为某柱网布置图。知B轴线上边柱轴线上边柱荷载设计值中柱初选根底埋深为荷载设计值中柱初选根底埋深为1.5m，地基承载力特征值，地基承载力特征值fa=120Kpa ，试设计，试设计B轴线上条形根底。轴线上条形根底。 2、梁的弯矩计算、梁的弯矩计算在对称荷载作用下，由于根底底面反力为均匀分布，因此单位在对称荷载作用下，由于根底底面反力为均匀分布，因此单位长度地基的净反力为：长度地基的净反力为： ml2363/1.3513104108022.48(20 )(6 522)(1

22、2020 1.5)1.35aFbml fd 【解】【解】1、确定基底面积、确定基底面积根底底宽度综合荷载分项系数取根底底宽度综合荷载分项系数取1.35：根底两边各放出：根底两边各放出：取取b=2.50m设计。设计。根底梁可看成在均布线荷载根底梁可看成在均布线荷载 qn 作用下以柱为支座的五跨等作用下以柱为支座的五跨等跨度延续梁。为了计算方便，可将图跨度延续梁。为了计算方便，可将图7-45a分解为图分解为图7-45b和和图图7-45c两部分。图两部分。图7-45b用力矩分配法计算，用力矩分配法计算，A截面处的固截面处的固端弯矩为：端弯矩为：在图在图7-45c的荷载作用下，利用五跨等跨度延续梁的相

23、应弯矩的荷载作用下，利用五跨等跨度延续梁的相应弯矩系数系数m，可得有关截面的弯矩：支座，可得有关截面的弯矩：支座B和和B：其他同略。其他同略。将图将图7-45b与与c的弯矩叠加，即为按倒梁法计算所得的的弯矩叠加，即为按倒梁法计算所得的JL2梁的弯矩图梁的弯矩图见图见图7-45d.3、梁的剪力计算、梁的剪力计算根底梁根底梁TL2TL2的剪力图绘于图的剪力图绘于图7-45e7-45e。 基底宽基底宽2500，主助宽，主助宽500400+250，翼板外挑长度，翼板外挑长度 1/2 2500-500=1000，翼板外边缘厚度，翼板外边缘厚度200，梁助处，梁助处相当于翼板固定端翼板厚度相当于翼板固定端

24、翼板厚度300见图见图7-46。翼板采。翼板采用用C20混凝土，混凝土，HPB235钢筋。钢筋。21887.22.5nnqpkPab基底净反力设计值：基底净反力设计值：4、梁板部分计算、梁板部分计算2翼板受力筋计算翼板受力筋计算087.2113.20.70.7 1.0 1.10haVhmmf300401025020ohmmmm（假定受力筋直径为，有垫层）配配 12120 (12120 (实践实践AS =942mm)AS =942mm)。 62043.6 10923/0.90.9250310syMAmmmh f(1)斜截面抗剪强度验算按每米长计斜截面抗剪强度验算按每米长计 实践实践 113.2，可以。，可以。5、肋梁部分计算、肋梁部分计算肋梁高取肋梁高取 宽宽500。主筋用。主筋用HRB335钢筋，钢筋，C20混凝土。混凝土。1正截面强度计算正截面强度计算根据图根据图7-45d的的JL-2梁梁M图，对各支座、跨中分别按矩形、图，对各支座、跨中分别按矩形、T形形截面进展正截面强度计算。截面进展正截面强度计算。 轴支座处轴支座处M=700KNm 由由