地基扩展基础设计计算

1、基础设计主讲：庄鹏第一章扩展基础1.基础承受的荷载a.上部结构荷载b.地基反力2.基础设计内容a.刚性基础：主要包括基础底面尺寸确定、基础的外伸宽度与基础高度的比值确定等；b.扩展基础：主要包括基础底面尺寸确定、截面高度确定和截面配筋计算等。第一节概述一、刚性基础的设计原则使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都不超过材料强度的设计值。二、刚性基础的构造要求1砖基础砖：不低于MU7.5；砂浆：不低于M2.5，2毛石浆砌基础：高度一般不小于20cm。3石灰三合土基础配合比(体积比)为1:2:4或1:3:6；在基槽内每层虚铺22cm25cm，夯实至l5cm。第二节刚性基础4灰土基础

2、常用的配合比(体积比)有3:7和2:8；在基槽内每层虚铺2225cm，夯实至l5cm。最小干密度要求为:粉土15.5kN/m3，粉质粘土15.0kN/m3，粘土14.5kN/m3。5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：在混凝土基础中埋入25%30%(体积比)的毛石形成，用于砌筑的石块直径不宜大于30cm。三、刚性基础的设计计算步骤l初步选定基础高度Ha.混凝土基础：高度不宜小于20cm，一般为30cm。b.石灰三合土基础和灰土基础高度H应为l5cm的倍数。c.砖基础高度应符合砖的模数；布置基础剖面时，大放脚的每皮宽度b1和高度h1值:标准砖宽度b1

3、和高度h1分别为60mm和120mm。八五砖宽度b1和高度h1分别为55mm和110mm。无筋扩展基础构造示意（d为柱中纵筋直径）2基础宽度b的确定先根据地基承载力初步确定，再按下式验算bb0+2Htan式中b0基础顶面的砌体宽度；H基础高度；tan基础台阶宽高比的允许值，称为刚性角，tan=b2/H可按有关表选用；b2基础的外伸长度。如验算符合要求，则可以。否则应调整基础高度重新验算，或改用刚性角比较大的材料，直至满足要求为止。如仍不能满足，需改用钢筋混凝土基础。3当刚性基础由不同材料叠合而成时，应对叠合部分作抗压验算。4对混凝土基础，当基础底面平均压力超过300kPa时，尚应对台阶高度变化

4、处的断面进行抗剪验算，验算公式如下:V0.7hs ft A 式中V 剪力设计值；hs截面高度影响系数，h800mm时，取800mm，h2000mm时，取2000mm；A台阶高度变化处的剪切断面面积。一、墙下钢筋混凝土条形基础的设计原则基底宽度：根据地基承载力要求确定；基础高度：由混凝土的抗剪切条件确定；基础底板受力钢筋：由基础验算截面的抗弯能力确定。二、基础截面的设计计算步骤1地基净反力计算地基净反力：仅由基础顶面的荷载设计值所产生的地基反力，以pj表示。第三节墙下钢筋混凝土条形基础取沿墙长度方向l=1m的基础分析中心荷载作用下偏心受压计算简图中心受压计算简图bFbFblFpj=1偏心荷载（当

5、偏心距eb/6）2maxmin6bMbFpj=式中F、M上部结构传至基础顶面的荷载设计值；b墙下钢筋混凝土条形基础的宽度。2基础高度的确定基础验算截面I的剪力设计值VI中心荷载FbbbpVIIjI=中心受压计算简图式中bI验算截面I距基础边缘的距离。混凝土墙体bI=(ba)/2砖墙、墙脚伸出不大于1/4砖长时bI=(ba)/2+0.06m偏心荷载minImaxIII22jjpbpbbbbV=偏心受压计算简图基础底板有效厚度h0由混凝土的抗剪切条件确定VI0.7hsfth0式中hs由h0确定。基础高度h有垫层h=h0+40mm无垫层h=h0+75mm设计时，可初选基础高度h=b/8。3基础底板的

6、配筋中心和偏心荷载作用下，基础验算截面I的弯矩设计值中心受压计算简图每延米墙长受力钢筋面积III21bVM=0Is0.9hfMAy=三、墙下条形基础的构造要求基础边缘高度一般不宜小于200mm，坡度i1:3。基础高度小于250mm时，也可做成等厚度板。底板受力钢筋直径不宜小于8mm，间距100200mm。纵向分布钢筋，直径68mm，间距250300mm。（a）无肋式（b）有肋式墙下钢筋混凝土条形基础一、柱下独立基础的设计计算（一）基础截面的抗冲切验算与基础高度的确定1中心荷载作用第四节柱下独立基础 冲切破坏冲切角锥体思路：先假设一个基础高度h，然后验算抗冲切能力。冲切强度计算：在柱与基础交接处

7、及基础变阶处Fl 0.7 h pftbmh0bm= (bt+bb) /2Fl =pjAl式中Fl底板承受的冲切力设计值；hp受冲切承载力截面高度影响系数；h0800mm时，取1.0；h02000mm时，取0.9;其间按线性内插法取用；h0冲切破坏锥体的有效高度；bm冲切破坏锥体最不利一侧计算长度；柱下独立基础的抗冲切验算Fl0.7hpftbmh0bm=(bt+bb)/2Fl=pjAlbt冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长;当计算柱与基础交接处时，取柱宽，即bt=b0；当计算基础变阶处时，取上阶宽;bb冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长；当冲切破坏锥体的底面落在基础底面以内

8、，计算柱与基础交接处时，取柱宽加两倍基础有效高度，即bb=b0+2h0；当计算基础变阶处时，取上阶宽加两倍基础有效高度。当冲切破坏锥体的底面在b方向落在基础底面以外，即b0+2h0b时，bb=b；Al冲切验算时取用的基底面积。Al计算方法如下（验算柱与基础交接处冲切强度时）（1）当bb0+2h0时，冲切破坏锥体的底面落在基础底面范围之内200002222=hbbbhllAl（2）当bb0+2h0时，冲切破坏锥体的底面在b方向落在基础底面范围之外bhllAl=0022（3）当bb0+2h0，ll0+2h0时，冲切破坏锥体的底面全部落在基础底面范围之外，则不会产生冲切破坏，不必做冲切验算。2偏心荷

9、载作用计算方法同中心荷载作用，仅需将pj以基底最大设计净反力pjmax代替即可（偏于安全）。3对阶梯形基础（1）还应验算变阶处的有效高度h01。（2）验算方法与上述基本相同，仅需将b0和l0分别换成变阶处相应的台阶宽度b1和长度l1即可。（3）如果从柱边起的45斜截面线位于变阶处起的45斜截面线以外，则仅需进行变阶处验算，否则就要进行柱与基础交接处以及变阶处的冲切验算。（二）基础内力计算和配筋1中心荷载作用内力计算l方向jpbbaM=26121Ib方向jpllbbM=22412II式中MI、MII任意截面II和IIII处的弯矩设计值；a1任意截面II至基底边缘的距离；b、l分别为截面II和II

10、II的上边长。 基础底板内力计算ll0bb02偏心荷载作用内力计算当台阶的宽高比不大于2.5及偏心距不大于b/6时l方向b方向Imax21I2121jjppbbaM=minmax2II2481jjppllbbM=3基础配筋计算底板长边和短边方向的受力钢筋面积AsI和AsII分别为0yIsI0.9hfMA=dhfMA=0yIIsII0.9式中d钢筋直径。二、柱下独立基础的设计构造要求1矩形独立基础底面的长边与短边的比值l/b，一般取11.5。2阶梯形基础每阶高度一般为300500mm。3锥形基础的边缘高度，一般不宜小于200mm，也不宜大于500mm；锥形坡度i1:3；锥形基础的顶部每边宜沿柱边放出50mm，以便柱子支模。4基础混凝土的强度等级不宜低于Cl5。5基底下宜设