钢筋混凝土独立基础设计

一、设计要求：          
1. 根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011基础底面积由修正后的地基承载力特征值确定。

（1）基础底面的压力，应符合下列规定：

当轴心荷载作用时，满足式p_k≤?_a的要求;

当偏心荷载作用时，须同时满足式p_k≤?_a与p_kmax≤1.2?_a的要求。

式中：p_k——相应于作用的标准组合时，基础底面处的平均压力值(kPa)；?_a——修正后的地基承载力特征值(kPa)。

（2）基础底面的压力p_k、p_kmax、p_kmin可按下列公式确定：

当轴心荷载作用时p_k＝(F_k＋G_k)/A

式中：F_k——相应于作用的标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值(kN);

G_k——基础自重和基础上的土重(kN);

A——基础底面面积(m²)。

当偏心荷载作用时

p_kmax＝[(F_k＋G_k)/A]＋(M_k/W)

p_kmin＝[(F_k＋G_k)/A]－(M_k/W)

式中：M_k——相应于作用的标准组合时，作用于基础底面的力矩值(kN·m);

W——基础底面的抵抗矩(m³)；

p_kmin——相应于作用的标准组合时,基础底面边缘的最小压力值(kPa);

P_kmax——相应于作用的标准组合时,基础底面边缘的最大压力值(kPa);

当基础底面形状为矩形且偏心距e＞b/6时(图5.2.2)，p_kmax应按下式计算：

p_kmax＝[2（F_k＋G_k)]/(3la) (5.2.2-4)

式中：l——垂直于力矩作用方向的基础底面边长(m)；

a——合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离(m)。

         

图5.2.2 偏心荷载(e＞b/6)下基底压力计算示意

b-力矩作用方向基础底面边长

2．基础的高度由柱与基础交按处基础的受冲承载力确定，根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011中第8.2.8计算;    
3. 基础变阶处的高度由变阶处的受冲承载力确定;        
4. 基础的配筋由抗弯计算确定。根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011中第8.2.12条基础底板配筋除满足计算和最小配筋率要求外，尚应符合本规范第8.2.1条第3款的构造要求。计算最小配筋率时，对阶形或锥形基础截面，可将其截面折算成矩形截面，截面的折算宽度和截面的有效高度，按附录U计算。基础底板钢筋可按式(8.2.12)计算：A_s＝M/0.9?_yh₀ (8.2.12)。

二．基础台阶的宽高比和偏心距控制          
1. 基础平面长宽比控制接近矩形,独立基础是以柱为固定端四面挑出的悬臂板;          
2. 基础台阶的宽高比≤2.5;基础有一定的抗弯刚度,确保地基反力线性分布;          
3. 基础的偏心距e≤b/6保证基底面积上的地基反力pmin≥0;上述条件成立,才能近似地将地基反力设计值按对角线划分,两全方向的弯矩MI和MII等于梯形基底面枳上地基反力设计值在计算截面产生的弯矩          
三. 独立基础的最小配筋率          
  扩展基础受力钢筋最小配筋率不应小于0.15％，底板受力钢筋的最小直径不应小于10mm，间距不应大于200mm，也不应小于100mm。每延米分布钢筋的面积不应小于受力钢筋面积的15％。

四. 钢筋混凝土柱和剪力墙纵向受力钢筋在基础内的锚固长度(La)应根据现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010有关规定确定；

五．抗震设防烈度为6度、7度、8度和9度地区的建筑工程，纵向受力钢筋的抗震锚固长度(LaE)应按下式计算：

1. 一、二级抗震等级纵向受力钢筋的抗震锚固长度(LaE)应按下式计算：LaE＝1.15La

2. 三级抗震等级纵向受力钢筋的抗震锚固长度(laE)应按下式计算：LaE＝1.05La

3. 四级抗震等级纵向受力钢筋的抗震锚固长度(laE)应按下式计算：LaE＝La

式中：La——纵向受拉钢筋的锚固长度(m)。

  当基础高度小于La(LaE)时，纵向受力钢筋的锚固总长度除符合上述要求外，其最小直锚段的长度不应小于20d，弯折段的长度不应小于150mm。

六.现浇柱的基础，其插筋的数量、直径以及钢筋种类应与柱内纵向受力钢筋相同。插筋的锚固长度应满足第五条的规定，插筋与柱的纵向受力钢筋的连接方法，应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的有关规定。插筋的下端宜做成直钩放在基础底板钢筋网上。当符合下列条件之一时，可仅将四角的插筋伸至底板钢筋网上，其余插筋锚固在基础顶面下La或LaE处(图8.2.3)。

1.柱为轴心受压或小偏心受压，基础高度大于或等于1200mm；

2.柱为大偏心受压，基础高度大于或等于1400mm。

图现浇柱的基础中插筋构造示意

七．独立柱基间拉梁          
《抗规》规定框架单独柱基有下列情况之一时，宜沿两个主轴方向设置基础系梁：

1.一级框架和Ⅳ类场地的二级框架；

2.各柱基础底面在重力荷载代表值作用下的压应力差别较大；

3.基础埋置较深，或各基础埋置深度差别较大；

4.地基主要受力层范围内存在软弱黏性土层、液化土层或严重不均匀土层；

5.桩基承台之间。

  设置拉梁目的是调整柱基不均匀沉降,减小首层柱高;同时平衡柱传至基础的弯矩；如果无上述情况且柱距较大(如单跨厂房、体育馆、影剧院、餐厅等)没必要设拉梁，拉梁刚度小，不起作用；拉梁应有一定刚度,截面高度取(1/5～1/20)L,宽度取(1/25～1/35)L,L为柱间距;拉梁位置除在桩基承台上,宜靠近首层地面。  八. 拉梁的计算模型及配筋          
1.作为轴心受拉构件,轴拉力F=较大柱轴力的1/10;上下均配≥2φ14,箍筋≥φ6＠200;          
2.平衡柱底弯矩,柱基按中心受压计;拉梁正弯矩钢筋全拉通,支座负弯矩筋1/2拉通;粱高取5.4中大值;          
3.拉梁当一层楼进行整体计算.,取较大柱轴力的1/10+整体计算内力配筋,弯矩设计值增大系数在拉梁层取1.0。         
九. 多层钢筋砼框架结构设置拉梁层问题          
  多层钢筋砼框架结构底层层高较高,为满足抗震设计层间位移角要求,常采用短柱基础或设置拉梁层解决;拉梁层的处理:   

1. 拉梁层的拉梁应按框架梁设计,梁按相应抗震等级设置箍筋加密区;          
2. 拉梁层无楼板,在PKPM前处理时房间开洞,计算时定义弹性膜,总刚分析;          
3. 如实输入拉梁上的荷载;          
4. 设拉梁层时,按框架嵌固于基础面和一层地下室,回填土对地下室约束刚度比取“1”,各算一次,配筋取大值;          
5. 拉梁层柱配筋按层上下柱配筋大值;拉梁层柱箍筋抗震设计时密箍。

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