单层厂房结构型式与排架计算

第二章

单层厂房第1页/共21页§2.4柱下独立基础2.4.1柱下独立基础的型式

单层厂房一般采用预制柱下基础，其主要形式有杯形基础（分梯形和锥形）、高杯基础、爆扩桩基础和预制桩基础。基础类型第2页/共21页第2章混凝土结构设计基础按受力特点分为：轴心受压基础偏心受压基础基础按施工方法分为：现浇柱下基础预制柱下杯形基础第3页/共21页基础的作用和设计要求作用：将上部结构的荷载通过基础安全均匀地扩散到地基土中。

应有足够大的基础外形尺寸(与荷载重和地基承载力有关)；

应有足够的基底配筋(受弯计算)。

应有足够的基础高度(冲切验算)；要求：第4页/共21页2.4.2柱下扩展基础的设计按地基承载力确定基础底面尺寸按受冲切承载力确定基础高度和变阶处高度按基础受弯承载力计算底板配筋构造处理及绘制施工图柱下扩展基础设计的主要内容为:第5页/共21页1.确定基础底面尺寸基础底面尺寸根据承载力条件和地基变形条件确定修正后的地基土的承载力特征值为：fa轴心受压柱下基础上部结构传至基础顶面的荷载效应标准值为：F基础埋深为d，基础自重和基底以上土重度的平均值为，可近似取。第6页/共21页第2章混凝土结构设计基础底面积的确定条件是：第7页/共21页偏心受压柱下基础上部结构传来的荷载标准值：Nk、Mk、Vk，地基土的承载力设计值：第8页/共21页

基底的线性分布的应力应满足以下条件：第9页/共21页式中，A—基底面积A=bl；W—基底截面的抵抗矩，矩形截面：e—所有外力对基底面积形心轴的偏心距，可由材料力学公式求解：第10页/共21页将e和W带入上式得:由上式可知，当e＜b/6时，pmin＞0，这时地基反力为梯形；当e=b/6时，pmin=0，这时地基反力为三角形；当e＞b/6时，pmin＜0，这说明基础底面积的一部分将产生拉力，实际上这是不可能的，基础与地基将会脱离。第11页/共21页当e>a/6时，用下式计算pmax:式中

a—合力作用点至基础底面最大受压边缘的距离，即：偏心受压基础采用试算法，其步骤如下：先按轴心受压基础公式估算基底面积，求得A1;考虑偏心的影响，将基底面积A1增大1.2～1.4倍，即:按公式计算基底边缘最大和最小应力。带入偏压基础基底应力条件式验算是否满足要求，不满足时对基底面积进行调整，直到满足为止。第12页/共21页2.基础高度的确定

基础高度是由构造条件及基础抗冲切条件确定的。

基础高度首先应满足柱插入杯口深度和杯口基础底面最小厚度的要求。当基础高度不够时，柱传给基础的荷载会使基础发生大致成45°方向的冲切锥体破坏。第13页/共21页第2章混凝土结构设计

冲切验算简图式中，bm—冲切破坏锥体截面上边长

bt和下边长bb的平均值：第14页/共21页第2章混凝土结构设计

bt—冲切破坏锥体斜截面的上边长，当计算柱与基础交接处的冲切承载力时取柱宽；当计算基础变阶处的冲切承载力时，取上阶宽；bb—冲切破坏锥体斜截面的下边长，当计算柱与基础交接处的冲切承载力时取柱宽加两倍该处的基础有效高度；当计算基础变阶处的冲切承载力时，取上阶宽加两倍该处的基础有效高度；

h0—基础冲切破坏锥体的有效高度：柱与基础交接处为；变阶处为；

ft—混凝土抗拉强度设计值；第15页/共21页第2章混凝土结构设计A—考虑冲切荷载时取用的面积：当

时，当时，

pn—在荷载设计值作用下基础底面单位面积上地的净反力设计值，当为轴心受压基础时即为基底均布净反力设计值；当为偏心受压基础时，即为最大压应力净反力。—截面高度影响系数，当h<800mm时，取；当h>2000mm时，取，其间按线性内插法取用。第16页/共21页第2章混凝土结构设计3.基础板底配筋的确定

基础底板在地基净反力作用下，在两个方向都会产生弯曲，其受力如同支承于柱的反向悬臂结构。因此，需在板底两个方向都配有钢筋来抵抗正截面受弯破坏。

板底配筋计算简图第17页/共21页第2章混凝土结构设计长边方向Ⅰ-Ⅰ截面的计算

由弯矩可确定在截面的受力钢筋短边方向Ⅱ-Ⅱ截面的计算

相应在短边方向所需的钢筋为：第18页/共21页4.构造要求

基础构造要求锥形基础边缘高度一般取a2≥200mm,且a2≥a1和a2≥hc/4，一般取tanα=3.0~4.0。第19页/共21页阶形基础分阶：三阶：h>1000mm二阶：h=500~1000mm一阶：h

500mm每阶高度一般取：300~500

mm

矩形和工字形截面柱hc<500hc=500~800hc=800~1000hc>

1000(1.0~1.2)

hchc0.9hc且≥8000.8hc且≥1000柱的插入深度h1