无筋扩展基础的设计

无筋扩展基础的抗拉强度和抗剪强度较低，故必须控制基础内的拉应力和剪应力。结构设计时，一般要求地基有一定的承载力，通过严格控制所用材料强度及质量、限制台阶宽高比来确定基础截面尺寸。因此，一般无须进行复杂的内力分析和截面计算。

如图8-13（a）为砌体承重墙下无筋扩展基础示意图，8-13（b）为钢筋混凝土柱下无筋扩展基础示意图，基础的高度应满足下式要求：

式中：b——基础底面宽度（m）；

b0——基础顶面的墙体宽度或柱脚宽度（m）；

H0——基础高度（m）；

tanα——基础台阶宽高比b2∶H0，其允许值可按表8-9选用；

b2——基础台阶宽度（m）。

图8-13　无筋扩展基础构造示意图（d为柱中纵向钢筋直径）

表8-9　无筋扩展基础台阶宽高比的允许值

注：（1）pk为荷载效应标准组合时基础底面处的平均压力值（kPa）；

（2）阶梯形毛石基础的每阶伸出宽度，不宜大于200mm；

（3）当基础由不同材料叠合组成时，应对接触部分作抗压验算；

（4）基础底面处的平均压力超过300kPa的混凝土基础，尚应进行抗剪验算。

对基础底面处的平均压力超过300kPa的混凝土基础，应按下式进行柱边缘处或变阶处的抗剪承载力验算：

Vs≤0.366ftA　　（8-20）

式中：Vs——相应于荷载效应基本组合时的地基平均净反力产生的沿墙（柱）边缘或变阶处的单位长度的剪力设计值；

ft——混凝土的轴心抗拉强度设计值；

A——沿墙（柱）边缘或变阶处混凝土单位长度面积。

对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，并不应小于300mm且不小于20d（d为柱中纵向受力钢筋的最小直径）。当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。

砖基础是工程中最常见的一种无筋扩展基础，各部分的尺寸应符合砖的尺寸模数。砖基础一般做成台阶式，俗称“大放脚”，其砌筑方式有两种：一种是“二皮一收”，如图8-14（a）所示；另一种是“二一间隔收”，但须保证底层为两皮砖，即120mm高，如图8-14（b）所示。二者相比，“二一间隔收”较节省材料，工程中用得较多。

图8-14　砖基础剖面图

砖基础施工时，常常在砖基础底面以下先做垫层，既可以保证砖基础的砌筑质量，又能起到平整和过渡作用。垫层材料可选用灰土、三合土和混凝土，垫层每边伸出基础底面50～100mm，厚度一般为100mm。设计时，这样的薄垫层一般作为构造垫层，不作为基础结构部分考虑。因此，垫层的宽度和高度都不计入基础的底部b和埋深d之内。

【例8-4】　某场地表层为0.6m厚人工填土，重度为18kN/m3，其下为8m厚黏性土，重度为18.6kN/m3，孔隙比e=0.7，液性指数为IL=0.88，承载力特征值180kPa，地下水位于地表下0.8m处。在其上建筑3层的砌体结构，承重墙厚240mm，已知上部墙体传来的竖向荷载标准值为200kN/m，若采用墙下刚性条形基础，试确定基础底面尺寸，并设计该基础。

【解】　（1）确定条形基础底面宽度b

基础宜建在地下水位以上，故选择黏土层作为持力层，初步选择基础埋深d为0.8m。

由IL=0.88>0.85，查表得：ηb=0，ηd=1.0。

取该墙下条形基础宽度为1.2m。

（2）选择基础材料，并确定基础高度

方案1：采用MU10砖和M5砂浆砌“二一间隔收”砖基础，基底下做100mm厚C10素混凝土垫层。砖基础所需台阶数：阶

相应的基础高度：H0=120×4（阶）+60×4（阶）=720mm

且基础顶面至少低于室外地面0.1m，基坑的最小开挖深度D=720+100+100=920mm，已深入地下水位以下，必然给施工带来困难。且此时实际基础埋深已超过前面选择的d=0.8m。可见方案1不合理。

方案2：基础上层采用MU10砖和M5砂浆砌筑的“二一间隔收”砖基础；下层为300mm厚C15素混凝土垫层。混凝土垫层（作为基础结构层）设计：

查表tanα=1.0，故混凝土垫层两侧各伸出300mm宽。

上层砖基础所需台阶数：阶

相应的基础高度

H0=120×2（阶）+60×1（阶）+300=600mm

取基础顶面至地面的距离为200mm，则埋深d=0.8m，满足要求。

可见方案2合理。

（3）绘制基础剖面图

基础剖面形状及尺寸如图8-15所示。

图8-15　砖基础示意图