柱下条形基础精.ppt

柱下条形基础第1页，本讲稿共27页一、柱下条形基础设计简介一、柱下条形基础设计简介二、十字交叉基础设计简介二、十字交叉基础设计简介基本内容基本内容第2页，本讲稿共27页设计的主要内容：翼板宽度，厚度翼板宽度，厚度及其配筋；及其配筋；肋梁高度，宽肋梁高度，宽度及其配筋。度及其配筋。一、柱下条形基础设计简介（一）截面形式第3页，本讲稿共27页（二）构造要求1.满足所有扩展基础构造要求；满足所有扩展基础构造要求；2.基础梁的高度基础梁的高度H=1/41/8柱距；柱距；翼板厚度不宜小于翼板厚度不宜小于200mm；3.条形基础的端部宜向外伸出，其条形基础的端部宜向外伸出，其长度宜为边跨的长度宜为边跨的0.25倍；倍；4.现浇柱与基础梁的交接处，其平现浇柱与基础梁的交接处，其平面尺寸如图面尺寸如图5.梁顶、底面按计算配筋，顶部全部贯梁顶、底面按计算配筋，顶部全部贯通，底部通长筋不小于底部受力钢通，底部通长筋不小于底部受力钢筋截面积的筋截面积的1/3。第4页，本讲稿共27页（三）设计计算 柱下条形基础在其纵横纵横两个方向均产生弯曲变形，故在这两个方向的截面内均存在剪力剪力和弯矩和弯矩。柱下条形基础横向横向的剪力与弯矩通常可考虑由翼板翼板的抗剪、抗弯能力承担，其内力计算与墙下条形基础相同。柱下条形基础纵纵向向的剪力与弯矩一般则由基础梁基础梁承担。第5页，本讲稿共27页 根据荷载条件，并考虑结构与地基基础相互作用和设计要求，柱下条形基础纵向内力的计算方法可划分为三种类型。不论何种方法一般均应满足静力平衡条件和变形协调条件。1、不考虑共同作用的简化分析方法、不考虑共同作用的简化分析方法 2、考虑基础地基共同作用的弹性地基梁法、考虑基础地基共同作用的弹性地基梁法 3、考虑上部结构地基基础共同作用的分析方法、考虑上部结构地基基础共同作用的分析方法柱下条形基础设计的重点即为计算其基础梁的内力。第6页，本讲稿共27页1、不考虑共同作用的简化分析方法、不考虑共同作用的简化分析方法 当当柱荷载比较均匀，柱距相差不大，基础与地基相柱荷载比较均匀，柱距相差不大，基础与地基相对刚度较大对刚度较大，以致可忽略柱下不均匀沉降时，仅进行满足，以致可忽略柱下不均匀沉降时，仅进行满足静力平衡条件静力平衡条件下梁的计算。下梁的计算。基底反力以线性分布基底反力以线性分布作用作用于梁底。用梁各截面静力平衡求解内力的方法称于梁底。用梁各截面静力平衡求解内力的方法称静定分析静定分析法（静定梁法）法（静定梁法）。用连续梁求解内力的方法称。用连续梁求解内力的方法称倒梁法倒梁法。第7页，本讲稿共27页 倒梁法将柱下条形基础假设为以柱脚为固定铰倒梁法将柱下条形基础假设为以柱脚为固定铰支座的支座的倒置连续梁倒置连续梁，以线性分布的基底净反力作为荷载，以线性分布的基底净反力作为荷载，用用弯矩分配法弯矩分配法或弯矩系数法求解基础梁内力。由于或弯矩系数法求解基础梁内力。由于此时支座反力与柱的作用力不相等，因此应通过此时支座反力与柱的作用力不相等，因此应通过不不断调整以消除不平衡力断调整以消除不平衡力。倒梁法计算的步骤倒梁法计算的步骤第8页，本讲稿共27页3）用弯矩分配法）用弯矩分配法或弯矩系数法或弯矩系数法计算连续梁的计算连续梁的M、V；1）根据初步选定的柱下条形基础尺寸和作用荷载，确定计算简根据初步选定的柱下条形基础尺寸和作用荷载，确定计算简图图；2）计算基底净反力及分布，按刚性梁基底反力线性分布进行计算计算基底净反力及分布，按刚性梁基底反力线性分布进行计算；第9页，本讲稿共27页4）调整与消除支座的不平衡力。如图，首先由支座处柱荷载）调整与消除支座的不平衡力。如图，首先由支座处柱荷载Pi和支座处反力和支座处反力Ri求出不平衡力求出不平衡力Pi：将各支座不平衡力均匀分布在相邻两跨的各将各支座不平衡力均匀分布在相邻两跨的各1/3跨度范围内跨度范围内边跨支座边跨支座中间支座中间支座第10页，本讲稿共27页5）继续用弯矩分配法或弯矩系数法计算内力，并重复步骤）继续用弯矩分配法或弯矩系数法计算内力，并重复步骤4），直至），直至不平衡力在计算容许精度范围内。一般不超过柱荷载的不平衡力在计算容许精度范围内。一般不超过柱荷载的20。6）将逐次计算结果叠加，得到最终内力分布。）将逐次计算结果叠加，得到最终内力分布。一般调整一般调整12次即可使不平衡力满足精度要求。次即可使不平衡力满足精度要求。在比较均匀的地基上，上部结构刚度较好，柱荷载分布较均匀，在比较均匀的地基上，上部结构刚度较好，柱荷载分布较均匀，且基础梁的高度不小于且基础梁的高度不小于16柱距时，地基反力可按直线分布，基础柱距时，地基反力可按直线分布，基础梁的内力可按倒梁法计算梁的内力可按倒梁法计算。第11页，本讲稿共27页2、考虑基础地基共同作用的弹性地基梁法、考虑基础地基共同作用的弹性地基梁法 考虑基础与地基的相互作用，不需事先假定反力分布。分考虑基础与地基的相互作用，不需事先假定反力分布。分析时，根据地基土层情况选用某种析时，根据地基土层情况选用某种地基模型地基模型，按，按静力平衡条件静力平衡条件将将上部结构与基础分割开，用结构力学方法求出柱端作用力，并上部结构与基础分割开，用结构力学方法求出柱端作用力，并反向作为荷载加于基础上，于是基础成为设置在某种地基模型反向作为荷载加于基础上，于是基础成为设置在某种地基模型上的承载结构或构件，然后由上的承载结构或构件，然后由变形协调条件变形协调条件直接或近似求解基础直接或近似求解基础内力和变形。内力和变形。弹性地基梁法主要有半无限弹性体法（弹性半空间地基模型）和弹性地基梁法主要有半无限弹性体法（弹性半空间地基模型）和基床系数法基床系数法（文克勒地基模型）。比较起来，基床系数法在弹（文克勒地基模型）。比较起来，基床系数法在弹性地基梁法中较为典型，应用也较为广泛。具体解法有性地基梁法中较为典型，应用也较为广泛。具体解法有解析法解析法、数值法数值法等等。第12页，本讲稿共27页参考资料n吴湘兴、杨小平，建筑地基基础，华南理工大学出版社。n华南理工大学、东南大学、浙江大学、湖南大学四校合编，地基及基础（第四版），中国建筑工业出版社。n袁聚云、李镜培、楼晓明等，基础工程设计原理，同济大学出版社。第13页，本讲稿共27页（四）设计计算步骤1、求荷载合力重心位置求荷载合力重心位置P1P2P3P4 柱下条形基础的柱荷载分布如图，其合力作柱下条形基础的柱荷载分布如图，其合力作用点距用点距P1的距离为：的距离为：第14页，本讲稿共27页2、确定基础梁的长度和悬壁尺寸、确定基础梁的长度和悬壁尺寸P1P2P3P4 选定基础梁从左边柱轴线的外伸长度为选定基础梁从左边柱轴线的外伸长度为a1，则，则基础梁的总长度上和从右边柱轴线的外伸长度基础梁的总长度上和从右边柱轴线的外伸长度a2分分别如下：别如下：L=2x+a1，a2=L-a-a1。如此处理后，则荷载。如此处理后，则荷载重心与基础形心重合，计算简图变为下图：重心与基础形心重合，计算简图变为下图：第15页，本讲稿共27页3 3 3 3、确定基础底面面积确定基础底面面积；4 4 4 4、按墙下条形基础设计方法确定翼板厚度及横向配、按墙下条形基础设计方法确定翼板厚度及横向配、按墙下条形基础设计方法确定翼板厚度及横向配、按墙下条形基础设计方法确定翼板厚度及横向配筋筋筋筋；5 5、按、按一般钢筋混凝土受弯构件进行一般钢筋混凝土受弯构件进行基础梁纵向内力基础梁纵向内力计算与配筋；计算与配筋；6 6、满足构造要求。、满足构造要求。第16页，本讲稿共27页基础底面尺寸的确定基础底面尺寸的确定 基础视为刚性矩形基础基础视为刚性矩形基础,L由构造要由构造要求确定，应尽量使其形心与基础所受外合求确定，应尽量使其形心与基础所受外合力重心相重合。此时地基反力为均布，从力重心相重合。此时地基反力为均布，从而求出而求出b。pmaxpmin第17页，本讲稿共27页 翼板可视为悬臂于肋梁两侧，按悬壁板考虑，翼板的计算方法与墙下钢筋混凝土条形基础相同。翼板的计算翼板的计算pjH0第18页，本讲稿共27页二、十字交叉基础计算简介柱传递的荷载分配原则：v静力平衡条件v变形协调条件第19页，本讲稿共27页（一）节点荷载的初步分配第20页，本讲稿共27页1、中柱节点荷载的分配、中柱节点荷载的分配第21页，本讲稿共27页2、边柱节点荷载的分配、边柱节点荷载的分配第22页，本讲稿共27页3、角柱节点荷载的分配、角柱节点荷载的分配第23页，本讲稿共27页（二）节点荷载的调整通过加大节点荷载的方法加以调整。通过加大节点荷载的方法加以调整。计算调整前的地基平均反力为计算调整前的地基平均反力为 ：式中：式中：AA十字交叉条形基础节点重叠的总面积；十字交叉条形基础节点重叠的总面积；Pi Pi 所有节点竖向荷载之和；所有节点竖向荷载之和；A A十字交叉条形基础全部支承总面积。十字交叉条形基础全部支承总面积。第24页，本讲稿共27页 将底板重叠部分面积上的地基压力，折算成整个基础底面积上将底板重叠部分面积上的地基压力，折算成整个基础底面积上地基平均压力，作为地基压力的增量：地基平均压力，作为地基压力的增量：由于重叠面积在纵横梁计算中做了重复考虑，为使节点达到平由于重叠面积在纵横梁计算中做了重复考虑，为使节点达到平衡，可按比例采用下式分配：衡，可按比例采用下式分配：第25页，本讲稿共27页调整后的节点集中力为调整后的节点集中力为 式中：式中：Pix节点节点i在在x轴方向集中力的增量；轴方向集中力的增量；Piy节点节点i在在y轴方向集中力的增量；轴方向集中力的增量；Ai节点节点i处基础重叠的面积处基础重叠的面积。内柱节点、带悬臂的边柱节点以及两个方向都带悬臂的角柱内柱节点、带悬臂的边柱节点以及两个方向都带悬臂的角柱节点节点，重叠面积取交叉面积重叠面积取交叉面积；无悬臂的边柱节点以及一个方向带悬臂无悬臂的边柱节点以及一个方向带悬臂的角柱节点，重叠面积只取交叉面积的一半的角柱节点，重叠面积只取交叉面积的一半；两个方向都不带悬臂的两个方向都不带悬臂的角柱节点，不计重叠面积角柱节点，不计重叠面积。第26页，本讲稿共27页柱下条形基础设计 设计内容与方法 内力计算方法（倒梁法）十字交叉基础设计 按刚度分配，满足静力和变形协调条件 节点荷载的调整小小 结结第27页，本讲稿共27页