3．9．1 无筋扩展基础的构造要求
无筋扩展基础的抗拉和抗剪强度较低,因此,必须控制基础内的拉应力和剪应力.结构设计时可以通过控制材料强度等级和台阶宽高比(台阶的宽度与其高度之比)来确定基础的截面尺寸,而无须进行内力分析和截面强度计算.无筋扩展基础的构造示意图如图3．19所示,要求基础每个台阶的宽高比(b2/H0)都不得超过表3．2所列的台阶宽高比的允许值(可用图中角度α的正切tanα表示).
图3．19 无筋扩展基础构造示意图
d—柱中纵向钢筋直径
1—承重墙;2—钢筋混凝土柱
由于台阶宽高比的限制,无筋扩展基础的高度一般都较大,但不应大于基础埋深,否则,应加大基础埋深或选择刚性角较大的基础类型(如混凝土基础),如仍不满足,可采用钢筋混凝土基础.
采用无筋扩展基础的钢筋混凝土柱,其柱脚高度h1不得小于b1(图3．19),并不应小于300mm且不小于20d.当柱纵向钢筋在柱脚内的竖向锚固长度不满足锚固要求时,可沿水平方向弯折,弯折后的水平锚固长度不应小于10d也不应大于20d(d为柱中的纵向受力钢筋的最大直径).
为节约材料和施工方便,基础常做成阶梯形.分阶时,每一台阶除应满足台阶宽高比的要求外,还需符合相关的构造规定.
砖基础的砌筑方式如图3．2所示.在基底宽度相同的情况下,二一间隔收砌法可减小基础高度,并节省用砖量.毛石基础的每阶伸出宽度不宜大于200mm,每阶高度通常取400~600mm,并由两层毛石错缝砌成.混凝土基础每阶高度不应小于200mm,毛石混凝土基础每阶高度不应小于300mm.灰土基础施工时每层虚铺灰土220~250mm,夯实至150mm,称为“一步灰土”.根据需要可设计成二步灰土或三步灰土,即厚度为300mm或450mm,三合土基础厚度不应小于300mm.
无筋扩展基础也可由两种材料叠合组成,例如,上层用砖砌体,下层用混凝土.
3．9．2 无筋扩展基础的设计计算
(1)无筋扩展基础高度.无筋扩展基础设计时一般先选择适当的基础埋深和基础底面尺寸,设基底宽度为b,则按构造要求,基础高度应满足下列条件:
式中 H0——基础高度(m);
b——基础底面宽度(m);
b0——基础顶面的墙体宽度或柱脚宽度(m);
tanα——基础台阶宽高比b2∶H0,其允许值可按表3．2选用;
b2——基础台阶宽度(m).
(2)受剪承载力.对于混凝土基础,当基础底面的平均压力超过300k Pa时,应按下式验算沿墙(柱)边缘或台阶变化处的受剪承载力:
Vs≤0．366ftA (3-27)
式中 Vs——相应于作用的基本组合时的地基土平均净反力产生的沿墙(柱)边缘或台阶变化处单位长度的剪力设计值(k N/m);
ft——混凝土轴心抗拉强度设计值(k N/m2);
A——沿墙(柱)边缘或台阶变化处混凝土基础单位长度面积(m2/m).
(3)局部抗压强度验算.当基础由不同材料组成时,应对接触部分进行局部抗压强度验算.
【例3-5】 某住宅楼,承重墙厚240mm,地基土为粗砂,重度γ＝19．0k N/m3,承载力特征值fak＝220k Pa,地下水位在地表下0．8m处.若已知上部墙体传来的竖向荷载Fk＝260k N/m,试设计该承重墙下的条形基础.
【解】 (1)地基承载力修正.为了便于施工,基础宜建在地下水位以上,故初选基础埋深d＝0．8m;地基土为粗砂,根据表3．8得承载力修正系数ηb＝3．0、ηd＝4．4;先假定b＜3m,则持力层土修正的承载力特征值初定为:
fa＝fak＋ηbγ(b－3)＋ηdγm(d－0．5)
＝220＋4．4×19．0×(0．8－0．5)
＝245(k Pa)
(2)确定基础宽度.条形基础,长度按1m计算,则宽度:
因此,基础宽度取1200mm.
(3)选择基础材料,确定基础剖面尺寸.基础下层采用300mm厚的C15素混凝土层,其上采用“二一间隔收”砌砖基础.
则基底压力:
由表3．2查得C15素混凝土层的宽高比允许值tanα＝1∶1．25,根据b2/H0≤tanα,所以基础下层混凝土收进240mm.
砖基础所需台阶数为:
则基础高度:
H＝120×2＋60×2＋300＝660(mm)
基础顶面至地表的距离假定为140mm,则基础埋深d＝0．8m,与初选基础埋深吻合,方案合理.
(4)绘制基础剖面图.根据计算基础剖面尺寸绘制基础剖面图,如图3．20所示.
图3．20 基础剖面图
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