1.軸心荷載時
要求8-1)
8-2)
將(8-2)代入(8-1),得基礎底面積計算公式:
8-3)
式中:—相應於荷載效應標準組合時,基礎底面處的平均應力值;
—修正後的地基持力層承載力特徵值;
—基礎自重及基礎上的土重,一般取;
—基礎及基礎上填土的平均重度,一般取20;
—基礎埋深。
在軸心荷載作用下一般採用方形,即。
2.偏心荷載作用
要求8-1)
8-4)
對常見的單向偏心矩形基礎(見圖8-1):
當偏心距時
8-5)
或當偏心距時
8-6)
其中 式中:
—由上部結構傳來的作用於基礎底面形心處的軸向力、彎矩標準組合值 ;
—基礎底面面積的抵抗矩,;
— 基礎在彎矩作用方向的長度 ;
—偏心值;
圖 8-1 基底壓力分布
確定矩形基礎底面尺寸時,為了同時滿足(8-1),(8-2)條件。一般可按下列步驟進行:
(1)對進行深度修正,初步確定修正後的地基承載力特徵值。
(2)根據荷載偏心情況,將按軸心荷載作用計算得到的基礎底面積增大10%-40%,
即8-7)
(3)選取基底長邊與短邊的比值(一般取2),於是有:
8-8)
8-9)
(4)考慮是否對地基承載力進行寬度修正,如需要,在承載力修正後,重複上述②、③步驟,使所取寬度前後一致。
(5)計算偏心距和基底最大壓力,並驗算是否滿足式(8-1)和(8-4)的要求。
(6)若、取值不適當,可調整尺寸再進行驗算,直至定出合適的尺寸為止。
驗算天然地基**作用下的豎向承載力時,按**作用效應標準組合值的基礎底面平均壓力和邊緣最大壓力應符合下列各式要求:
式中 —調整後的地基抗震承載力 ;
—深度、寬度修正後的地基承載力特徵值 ;
—地基抗震承載力調整係數,按《建築地基基礎設計規範》gb 50007-2002採用。
要求8-10)
式中 : —相應於荷載效應標準組合值時軟臥層頂面處土的自重應力值;
—軟臥層頂面處土的附加應力值;
—軟臥層頂面處經深度修正後軟臥層土的地基承載力特徵值;
其中一般按簡化方法計算,即
8-11)
式中 : —基底處土的自重應力值;
—基底至軟臥層頂面的距離;
—地基壓力擴散角;
地基壓力擴散角表8-1
注:1 為上層土壓縮模量;為下層土壓縮模量;
2 <時取,必要時,宜由試驗確定;>時值不變。
圖 8-2 軟臥層驗算
要求8-12)
式中:—建築物的地基變形計算值;
—地基變形允許值;
是否進行地基變形計算,根據地基基礎設計等級及上部結構和地基條件,檢視《建築地基基礎設計規範》(gb 50007-2002)。
矩形獨立基礎高度由混凝土受沖切承載力確定,基本原則是基礎可能衝切面外的地基淨反力產生的沖切力應小於或等於基礎可能衝切面(沖切角錐體)上的混凝土抗衝切力。
即8-13)
8-14)
8-15)
式中: —受沖切承載力截面高度影響係數,當h不大於800 mm時,取1.0;當h大於等於2000 mm時,取0.9,其間按線性內插法取用;
—混凝土軸心抗拉強度設計值;
—基礎沖切破壞錐體的有效高度;
—沖切破壞錐體最不利一側計算長度
—沖切破壞錐體最不利一側斜截面的上邊長;當計算柱與基礎交接處的受沖切承載力時,取柱寬;當計算基礎變階處的受沖切承載力時,取上階寬;
圖 8-3 計算階形基礎的受沖切承載力截面位置
—沖切破壞錐體最不利一側斜截面在基礎底面積範圍內的下邊長,當沖切破壞錐體的底面落在基礎底面以內(圖8-3a,b),計算柱與基礎交接處的受沖切承載力時,取柱寬加兩倍基礎有效高度即cd;當計算基礎變階處的受沖切承載力時,取上階寬加兩倍基礎有效高度。當沖切破壞錐體的底面在b方向落在基礎底面以外,即時(圖8-3c),;
—扣除基礎自重及其上土重後相應於荷載效應組合時的地基土單位面積淨反力,對偏心受壓基礎可取基礎邊緣處最大地基土單位面積淨反力;
—沖切驗算時取用的部分基底面積(圖8-3a,b中的陰影面積,或圖中的陰影面積);
—相應於荷載效應基本組合時作用在上的地基土淨反力設計值。
當不滿足式(2-32)的要求時,可適當增加基礎高度後重新驗算,直到滿足為止。
對於矩形基礎,當台階的寬高比小於或等於2.5,偏心距小於或等於1/6基礎寬度時,任意截面的彎矩可按下列公式計算:
8-16)
8-16)
式中: —任意截面至基底邊緣最大淨反力處的距離 ;
—相應於荷載效應基本組合時在任意截面處基礎底面地基淨反力設計值;
式中: 、—分別為i-i截面、ⅱ-ⅱ截面處基礎的有效高度;
d —長向鋼筋的直徑;
圖 8-4 矩形基礎底板的計算簡圖
對**設防區的框架結構,或非**設防區的大跨框架結構,若採用獨立基礎(包括獨立承臺樁基礎),一般應在基礎頂面設定基礎連梁,增加結構的整體剛度。基礎連梁的截面高度為柱距的1/15-1/20,寬高比1/2-1/3,配筋近似按軸心受拉計算,拉力取柱軸力的1/10,當基礎連梁上承擔的牆荷載較大時,還應按受彎構件進行複核計算。基礎連梁截面總縱筋配筋率一般取1%左右。
按照《地基基礎設計規範》和《建築抗震設計規範》的有關規定,上部結構傳至基礎頂面上的荷載只需按照荷載效應的基本組合來分析確定。
混凝土設計強度等級採用c20,基礎底板設計採用hrb335鋼,fy=300 n/mm,室內外高差為0.9 m,基礎埋置深度為2.1 m,上柱斷面為400×400,基礎部分柱斷面保護層加大,兩邊各增加50,故地下部分柱頸尺寸為500×500,地基承載力標準值,按1.
3所給的地質剖面土引數,取fk=120kpa。
基礎承載力計算時,應採用荷載標準組合。
,取兩者中大者。
以軸線⑧為計算單元進行基礎設計,上部結構傳來柱底荷載標準值為(表4-5):
邊柱柱底:mk= 4.63+0.9×(2.28+19.93)= 24.62
nk= 407.85+0.9×(88.57+16.18)= 502.13 kn
vk= -2.67+0.9×(-1.31+8.05)= 3.40 kn
由於<,則組合採用。
中柱柱底:mk= -3.70-1.89= -5.59
nk= 483.63+130.46= 614.09 kn
vk= 2.13+1.09 = 3.22 kn
底層牆、基礎連繫梁傳來荷載標準值(連繫梁頂面標高同基礎頂面)
牆重:0.00以上 :3.6×0.2×3.0=2.16(採用輕質填充砌塊,=3.6)
0.00以下 :19×0.24×1.6=7.30(採用一般粘土磚,=19)
連梁重:(400×240)
(與縱向軸線距離0.1)
柱a基礎底面: = 502.13 +11.864.5 = 555.50
24.62 +11.864.5×0.1+3.40×0.55 = 31.83
柱b基礎底面:= 614.09 +11.864.5 = 667.46
5.59-11.864.50.1-3.22×0.55 = -12.70
根據地質條件取②層粉質粘土層作為持力層,設基礎在持力層中的嵌固深度為0.1m,設天然地面絕對標高(6.72m處)為室外地面,則室外埋深1.
2m,室內埋深2.1 m,(室內外高差0.9m),土層分布及埋深見圖8-5。
柱:(1)初估基底尺寸
由於基底尺寸未知,持力層土的承載力特徵值先僅考慮深度修正,由於持力層為粉質粘土,故取=1.6
17.21.0+19.30.2)/1.2=17.55(加權土容重,其中雜填土容重取17.2,粉質粘土取19.3)
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