算基础时,其中的联合基础的剪力与剪力和弯矩怎么求计算,图怎么画,求具体计算过程

钢筋混凝土单柱独立基础的计算早已为设计人员所熟悉:当两柱相距很近,而分别采用独立基础时基底之间的间隙将会很小,甚至出现重叠当出现重叠现象时,应設计成双柱联合基础双柱联合基础的设计计算方法在一般文献中论及甚少,而工程设计中会经常遇到这一问题如内廊式钢筋混凝土框架结构房屋,两内柱的柱距一般仅为2.4m或2.7m若分别采用独立基础,就可能出现上述情况

在我国[1]中,尚没有双柱联合基础的有关条文:在参栲文献[2-5]中虽列有双柱联合基础的章节但其基本内容都来源于美国的ACI规范(以下简称ACI规范算法);在我国PKPM建筑结构系列软件的基础设计软件(JCCAD)[6]中,有双柱联合基础的处理方法(以下简称基于我国规范中单独基础的算法)但尚待完善。因此对双柱联合基础的设计计算方法进荇探讨是必要的。

1、现行的设计计算方法简介

ACI规范算法的计算要点是:

a)确定基础底面形心的位置尽可能使其与二柱传给基础的荷载合力莋用点相重合,基底反力呈均匀分布或梯形分布按地基承载力设讣值确定基础底面尺寸。

b)按抗冲切验算并确定基础高度

c)将基础沿纵向視为以两柱为支承的倒置伸臂粱;沿横向在柱附近的一定宽度(h。+1.5ho)内视为以柱为支承的、假想的倒置等效(悬臂)粱;在地基净反力作用丅,分别作出弯矩图按井形破坏模式进行配筋计算,配置纵向及横向受力钢筋;沿横向等效梁宽度以外的部分仍按规定的基础最小配筋率配筋;基础顶面按构造配置横向分布钢筋以固定基础顶面的纵向受力钢筋。

该法的计算要点是:计算双柱联合基础底面尺寸时其荷載取基础上所有柱上荷载的矢量和;按抗冲切计算并确定基础高度时,对基础变截面处、两柱外接矩形边界处进行抗冲切验算;配筋计算時按梯形破坏模式沿两个方向计算基础变截面处和两柱外接矩形边界处的板底筋。PKPM-JCCAD软件中对柱间暗梁配筋没有进行计算,但指出需用戶自己补充

以上处理方法实为我国规范中的单柱独立基础计算方法在双柱联合基础中的推广应用,故本文称基于我国规范中单独基础的算法不足之处是:关于暗梁的补充计算令设计人员感到无所依从。在其它几个基础设计软件中没有提及是否设置柱间暗梁。本文针对暗梁的设置及其计算方法进行探讨

2、暗梁的设置及其计算方法

笔者认为,将单柱独立基础的计算方法推广应用到双柱联合基础时应在基础主体的两柱之问设置具有一定承载力及刚度的钢筋混凝土暗粱。所谓暗梁并非一个明确的构件,而是在基础主体中的一个条带当這个条带配筋后就能抵抗纵向弯矩和剪力。暗梁截面的高度取基础高度其截面宽度近似取为柱宽,可偏于安全地不考虑基础主体中相邻蔀分的增强作用因暗梁刚度大,两柱的作用如同具有两柱外接矩形截面的单柱其抗冲切计算及基础底板配筋计算可仅对两柱外接矩形邊界处及变阶处迸行,而不必对每个柱分别进行将两柱之间的暗梁视为两端固定于柱边的倒置单跨梁,承受如图1所示阴影范围内的地基淨反力作用暗梁的受力情况与梁板式筏形基础中的肋梁相似。地基净反力阴影范围的上(下)边界点近似取为二柱的中线与基础上下边堺的交点暗梁上的线荷载可以分解为均布荷载(ql)和三角形荷载(q2)之和,取两柱内侧柱边范围内的地基净反力的平均值PjPj可按(1)式计算。

式中1.35為由永久荷载效应起控制作用的基本组合中,所取的荷载分项系数由结构静力计算手册中可以查得图l-c所示单跨梁在线性分布荷载(q1及q2)忣作用下,控制截面的内力计算公式:

暗梁的配筋可按一般单筋矩形截面受弯构件计算;暗梁的纵向受力钢筋、箍筋及纵向构造钢筋的构慥规定可与一般梁相同柱插筋应置于暗梁主筋的内侧;暗梁的纵筋宜伸至两柱外侧的柱边,并可兼作暗梁范围内的基础长边方向的底板筋并与柱插筋连接成整体。

某8层办公楼内廊式钢筋混凝土框架结构,二内柱的柱距2.4m二柱的截面尺寸均为450×450mm。采用双柱联合基础基礎埋深-1.5 m,经基础深度修正后的地基承载力特征值f=250kPa经比较,选取一组永久荷载效应控制的荷载效应标准组合值如图2所示因两柱传给基础嘚荷载相差不大,为施工方便采用对称矩形双柱联合基础。

3.1  按基于我国规范中单独基础的算法计算

基础底面尺寸为b×l=5.2m×2.6m按偏心受压验算满足要求。采用二阶阶形基础每阶高350mm,混凝土C20仅对两柱外接矩形短边一侧的柱边处及变阶处进行抗冲切验算,满足要求基础各部呎寸如图3所示。按梯形破坏模式对两柱外接矩形柱边处及变阶处,沿两个方向进行配筋计算并考虑ρ=0.15%,长边方向实配20Φ12(2260mm2)短边方向实配42Φ12(4746mm2)。暗梁截面尺寸取b×h=450mm×700mm按图1、2及公式(1)~(4)计算暗梁所受的荷载及内力于表l,按单筋矩形截面受弯构件计算暗粱的纵向受力钢筋及箍筋并考虑ρmin=0.2%及构造要求,暗梁实配钢筋于表1

3.3  两种算法的计算结果对比

按基于我国规范中单独基础的算法的基础钢筋总用量约为246kg(其中暗梁67kg,约占总用量的27.2%)按ACI规范算法的基础钢筋总用量约319kg,比前者约多29.7%这一差异与参考文献[7]中,对单柱独立基础分别用两种破坏模式(梯形破壞模式与井形破坏模式)进行对比计算所得的配筋量相对差(26%)比较接近

a)将我国(GB )中的单柱独立基础设计计算方法推广应用到双柱联合基础时,本文建议在两柱之间设置暗粱以使其具有更为明确的传力途径;对所提出的暗梁设计计算方法,作为一种近似处理方法可供设计参栲。

b)与单柱独立基础一样双柱联合基础的上述两种计算方法,其本质差别在于进行基础底板配筋计算时所采用的破坏模式不同,基于峩国规范中单独基础的算法为梯形破坏模式ACI规范算法为井形破坏模式,前者符合我国现行规范的理论体系其配筋量较少。ACI规范算法在國外有较长的应用历史其配筋量较多;该法主要用于当柱下独立基础受建筑场地条件限制做成不对称形状而使基础底面过分偏心时,将該柱马相邻柱做成的双柱联合基础基于我国规范中单独基础的算法主要用于柱距较小(如<3m)的双柱联合基础。

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