地基与基础-柱下钢筋混凝土独立基础设计

1.基础底板厚度

柱下钢筋混凝土单独基础的底板厚度主要由受冲切承载力确定。在柱轴心荷载作用下，如果基础底板厚度不足，将沿柱周边（或基础变阶处）产生冲切破坏，形成45°斜裂面的锥体，如图7-35所示。为防止基础发生这种破坏，由冲切破坏锥体以外的地基净反力所产生的冲切力Fl应小于冲切面处混凝土的抗冲切能力。

图7-35　基础冲切破坏

对矩形截面柱的矩形基础，应验算柱与基础交接处以及基础变阶处的受冲切承载力，受冲切承载力应按下列公式验算：

式中 βhp——受冲切承载力截面高度影响系数，当h ≤800mm 时，取βhp＝1.0；当h ≥2000mm时，取βhp＝0.9，其间按线性内插法取用；

ft——混凝土轴心抗拉强度设计值；

h0——基础冲切破坏锥体的有效高度；

am——冲切破坏锥体最不利一侧计算长度；

at——冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长，当计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽；当计算基础变阶处的受冲切承载力时，取上阶宽；

ab——冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长，当冲切破坏锥体的底面落在基础底面以内，如图7-36（a）、（b）所示，计算柱与基础交接处的受冲切承载力时，取柱宽加两倍基础有效高度；当计算基础变阶处的受冲切承载力时，取上阶宽加两倍该处的基础有效高度。当冲切破坏锥体的底面在l 方向落在基础底面以外，即a＋2h0≥l 时，如图7-36（c）所示，取ab＝l；

pj——扣除基础自重及其上土重后相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积净反力，对偏心受压基础可取基础边缘处最大地基土单位面积净反力；

Al——冲切验算时取用的部分底面积，图7-36（a）、（b）中的阴影面积ABCDEF；或图7-36（c）中的阴影面积ABCD；

Fl——相应于荷载效应基本组合时作用在Al上的地基土净反力设计值。

图7-36　计算阶梯形基础的受冲切承载力截面位置

（a）、（c）柱与基础交接处；（b）基础变阶处
1—冲切破坏锥体最不利一侧的斜截面；2—冲切破坏锥体的底面线

当l≥at＋2h0时，如图7-36（a）、（b）所示：

当l＜at＋2h0时，如图7-36（c）所示：

阶梯形基础，尚需验算变阶处的受冲切承载力，此时可将上阶底周边视为柱周边，用台阶的平面尺寸代替柱截面尺寸hcat，验算方法同前。当基础底面在45°冲切破坏线以内时，可不进行冲切验算。

2.基础底板的配筋

基础底板的配筋，应按受弯承载力确定。柱下单独基础在轴心荷载或单向偏心荷载作用下，基础底板由于地基净反力的作用而沿柱周边向上弯曲，当弯曲应力超过基础受弯承载力时，基础底板将发生弯曲破坏。一般柱下单独基础的长短边尺寸较为接近，故基础底板为双向弯曲，其内力可采用简化的方法计算。即将单独基础的底板视为嵌固在柱子周边的梯形悬臂板，近似地将基底面积按对角线划分成四块梯形面积，计算截面取柱边或基础变阶处（阶梯形基础）。矩形基础沿基础长短两个方向的弯矩，等于梯形面积上的地基净反力的合力对柱边或基础变阶处截面的力矩。

对于矩形基础，如图7-37所示，当台阶的宽高比小于或等于2.5 和偏心距小于或等于1/6 基础宽度时，基础底板任意截面的弯矩可按下列公式计算：(www.xing528.com)

轴心荷载作用时，如图7-37（a）所示：

Ⅰ—Ⅰ截面

图7-37　矩形基础底板配筋计算图

（a）轴心荷载作用；（b）偏心荷载作用

Ⅱ—Ⅱ截面

偏心荷载作用时，如图7-37（b）所示：

I—I截面

Ⅱ—Ⅱ截面

式中 MⅠ、MⅡ——任意截面Ⅰ—Ⅰ、Ⅱ—Ⅱ处相应荷载效应基本组合时的弯矩设计值，kN•m；

a1——任意截面I—I至基底边缘最大反力处的距离，m；

l、b——基础底面的边长，m；

pmax、pmin——相应于荷载效应基本组合时的基础底面边缘最大和最小地基反力设计值，kPa；

p——相应于荷载效应基本组合时在任意截面I—I 处基础底面地基反力设计值，kPa；

G——考虑荷载分项系数的基础自重及其上的土重；当组合值由永久荷载控制时，G＝1.35Gk，Gk为基础及其上土的自重标准值。

平行基底b 方向的受力钢筋面积为

平行基底l 方向的受力钢筋面积为

一般情况下最大弯矩产生在沿柱边截面处，阶梯形基础尚需计算变阶处的弯矩及其配筋，此时只要用台阶平面尺寸代替柱截面尺寸即可，计算方法同前。

当扩展基础的混凝土强度等级小于柱的混凝土强度等级时，尚应验算柱下扩展基础顶面的局部受压承载力。