独立基础承台一般多高

C.ting 2024-05-25 22:46:16

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独立基础的设计首先是确定基础高度及阶梯
尺寸,常规设计时采用试算法,即先按经验假定基
础高度,得到基础的有效高度,然后进行基础混凝
土的冲切承载力验算,直至抗冲切力稍大于冲切
力为止。要得到基础的最小高度及合理的台阶尺
寸,往往需要多次的试算,尤其对初学者或缺乏经
验者来说,试算法的工作量就更大。由于冲切承
载力的验算过程较烦琐,在工程设计时,设计者通
常会假定偏大的基础高度,使验算通过即可,而不
再进行优化试算求基础最小高度。阶梯形独立基
础台阶尺寸的确定更是如此。基础高度及阶梯尺
寸直接关系到基础的工程量,影响工程造价。在
沿海软土地区,通常浅基础以地表硬壳层为持力
层,因此为满足软弱下卧层承载力要求和控制沉
降,须最大限度地减小基础高度,做到/宽基浅
埋0。可见,寻求简单快速地确定基础最小高度及
合理的台阶尺寸意义重大。本文的工作旨在规范
要求的基础上,求得形式简单且便于应用的计算
公式及表格,使独立基础设计达到准确、快速、经
济合理。1 规范要求
矩形独立基础在柱荷载作用下,如果基础高
度或阶梯高度不足,一般先沿柱或台阶短边一侧
发生冲切破坏,因此规范[1]要求
f1[0.7bhpf 1 bmh0(1)
式(1)右边部分为混凝土抗冲切力,左边部分
为冲切力
f1=pja1(2)
式中bhp)受冲切承载力截面影响系数,当基础高
度h[800mm时取1.0,当h \ 2000mm时取0.9,
其间按线性内插取用;f t)混凝土轴心抗拉强度设
计值;bm)冲切破坏锥体上、下边长bt、bb 的平均
值;h0)基础有效高度;al)冲切力作用面积,见
图1(b)及图1(c);pj)相应于荷载效应基本组合
的地基净反力,中心受压时取平均值,偏心受压时
取最大值pj max。2 计算公式推导
当沿柱边冲切时,有bt=bc,而且在大多数情
况下,基础长宽比l/b 在2.0 以内,冲切破坏锥体
底边落在基础底面积之内,这时bb=bc+2h0,如
图1(b)所示。于是
bm=(bt+bb)/2=bc+h0(3)
a1=(l/2-a c/2-h0)b-(b/2-bc/2-h0)2
(4)
将式(3)、(4)代入(1)式得
pj[(l/2-ac/2-h0)b-(b/2-bc/2-h0)2]
[0.7bhpf t(bc+h0)h0(5)
令 k=0.7bhpf t/pj(6)
则式(5)可整理为
h20
bch0-
gb2
c
4(k+1)\ 0(7)
g=(2n-1)x2-2(m-1)x-1(8)
g称为尺寸影响系数,式(8)中n=l/b;m=
ac/bc;x=b/bc。令 k=1+g/(k+1)(9)
f=(k-1)/2(10)
则由式(7)求得
h0 \ fbc(11)
3 计算公式应用
3.1 确定基础高度
首先根据混凝土强度等级和地基净反力由式
(6)求得k(偏安全地取bhp=1.0),根据
基底和柱截面尺寸由附表1 直接查得或由式(8)求
得g,然后就可经式(9)、(10)、(11)的简单计算求
得基础最小有效高度h0,从而确定基础最小高度
h(有垫层时h=h0+45mm)。3.2 确定台阶尺寸
当600[h时,阶梯形基础分二级;当h \ 900mm 时,阶梯形基础分**。以二级阶梯
形基础为例,首先根据h 和每级高度300~500mm
的构造要求,确定第一级高度h1(通常取h1=
h/2),从而确定h01=h1-45mm(有垫层时)。将上
述公式中的ac、bc 换为a 1、b1,见图1(c),保持k、n、
m不变(m可根据情况自行调整),取x=2.0~2.
5(**基础取x=1.5~2.0),由n、m、x查表1
得g,从而可由式(9)~(11)计算求得所需的最小
有效台阶高度h01min,它只要不大于h01 即可。通过
调整x取值,可使h01min 尽可能接近h01,进而根据
x、m 值得到合理的台阶尺寸a 1、b1。3.3 算例
某单层工业厂房柱阶梯形独立基础,偏心受
压,已知l@b=3.6m@3.0m,ac@bc=600mm@
400mm,pjmax=240kpa,混凝土强度等级c20,f t=
1100kpa,试确定该独立基础最小高度及合理的台
阶尺寸。1)基础高度确定:取bhp=1.0,由式(6)得k
0.7@1.0@1100/240=3.21;由n=l/b=
3.6/3=1.2,m=a c/bc=600/400=1.5,x=
bc/b=3000/400=7.5,查表1 得g=70.25。由式(9)得k=1+70.25/(3.21+1)=4.21,由
式(10)得n=(4.21-1)/2=1.61,再由式(11)得
h0 \ 1.61@400=644mm,则h \ h0+45=
689mm,取h=700mm。2)台阶尺寸确定:取h1=h/2=350mm,则
h01=305mm;取x=2.5,则b1=b/x=1200mm。由x=2.5、n=1.2、m=1.5 查表1 得g=5.25。同上,求得k=1+5.25/(3.21+1)=1.5,n=
(1.5-1)/2=0.25,则h01min=nb1=0.25@1200
300mm,小于并接近于h01,合理。故台阶尺寸宜
取b1=1200mm,a 1=mb1=1800mm。4 结语
本文的公式(11)及表1 不仅能快速地求得柱
下钢筋混凝土独立基础的最小有效高度及最小高
度,而且能比较方便快速地确定阶梯形独立基础
的合理台阶尺寸,与试算法相比,效率和准确性大
大提高,很容易实现基础埋深和基础工程量最小
的目的,从而达到降低基础工程造价、控制基础埋
深与做到/宽基浅埋0 等技术经济效果。参考文献:
[1]gb 50007-2002,建筑地基基础设计规范[s].
[2]莫海鸿,杨小平.基础工程[m].北京:**建筑工业
出版社,2003.
[3]曹积才.钢筋砼条基及独立柱基有效高度的实用计算
公式[j].南昌航空工业学院学报(自然科学版),2002,
16(4):61-64.
[4]吴能森,谢成新.基底压力分布对扩展基础冲切承载
力影响的研究[j].西北建筑工程学院学报,2002,19
(1):20-25. 20210311

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