厂房基础承台高度
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发布时间：2022-05-09 15:37
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时间：2023-10-08 16:28
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 < 900 mm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。
