柱下独立基础抗剪承载力验算的必要性

黪　柱下独立基础抗剪承载力验算的必要性　杨　虹，于文慧　（西华大学建筑与土木工程学院，四川成都６１００３９）　【摘要】　在《建筑地基基础规范》（ＧＢ　５０００７—２００２）中，只给出了柱下独立基础抗冲切承载力验算，　而大量的工程实践证明，在基础底面短边尺寸小于或等于柱宽加两倍基础有效高度的柱下独立基础按抗冲　切验算是不安全的。文章分析了柱下独立基础破坏机理、影响受剪承栽力的因素，以及通过算例分析对比，　得出进行抗剪承载力验算的必要性。　【关键词】　柱下独立基础；破坏机理；抗剪承载力验算　【中图分类号】ＴＵ４７３．１　２　基础设计是工程结构设计的重要组成部分，该设计成果　直接影响上部结构的安全性。在２００２版地基基础规范　中　【文献标志码】Ａ　高度的柱下独立基础进行抗冲切验算。　Ｆｌ≤０．７ｆｌ　ｈⅡ厂　ａ　ｈｏ　２．７条。　（１）　明确提出需对扩展柱下独立基础抗冲切、抗弯和局压承载力　等进行合理的验算。在现行２０１　１版地基基础规范…对扩展　柱下独立基础除上述验算外，首次明确提出了柱下独立基础　参数详见《建筑地基基础规范》（ＧＢ　５０００７—２００２）第８．　２．２　２０１　１版规范关于基础抗剪承载力验算　受剪切承载力验算公式。本文通过分析柱下独立基础破坏　机理、受剪承载力的影响因素，以及算例对比，证明对基础底　面短边尺寸小于或等于柱宽加两倍基础有效高度的柱下独　《建筑地基基础规范》（ＧＢ　５０００７—２０１１）第８．２．７—２条　规定：对基础底面短边尺寸小于或等于柱宽加两倍基础有效　高度的柱下独立基础，及墙下条形基础，应验算柱（墙）与基　础交接处的基础受剪切承载力。　≤０．　ｈ　Ａ　０　ＪＢ　＝（８００／ｈ。）”　（２）　（３）　立基础进行抗剪承载力验算的必要性。　ｌ柱下独立基础的破坏机理和受剪承载力影响因素　独立基础破坏机理按卧置于地基上、承受均布荷载为　主、不配置横向钢筋的一般板类受弯构件处理。故独立基础　式中：卢　为受剪切承载力截面高度影响系数。当ｈ。小于　８００　ｍｍ时，取８００　ａｉｍ；当ｈ　大于２　０００　ｍｍ时，取２　０００　ｍｍ。　的受剪切计算模式简化为桁架模型，即上弦杆混凝土受压、　下弦杆钢筋受拉、斜腹杆间混凝土被压坏或拉坏的而发生剪　其他参数详见《建筑地基基础规范》（ＧＢ　５０００７—２０１　１）　第８．２．９条。　２．３上海市地方规范关于基础抗剪承载力验算　切破坏。故影响无腹筋受弯构件斜截面抗剪承载力的主要　因素　也同样适用独立基础情况：　（１）混凝土强度等级。混凝土强度越高，构件斜截面受　剪承载力越大；　上海市地方标准《地基基础设计规范》（ＤＧＪ０８—１１）是　中国具有代表性的地方规范。该规范第６．４．５条规定：基础　变阶处柱与基础交接处的基础厚度以及预制柱安装时杯形　（２）无腹筋受弯构件在均布荷载作用下，其跨高比的影　响较大。当跨高比为１０～１４时，其受剪承载力趋向最小；　（３）纵向受拉钢筋的销栓作用，起到抑制斜裂缝的开展。　当配筋率Ｐ＞１．５％时，纵向受拉钢筋的配筋率对无腹筋梁　受剪承载力的影响较为明显；　基础杯底厚度应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》　（ＣＢ５００１０－－２０１０）Ｌｓ］进行抗冲切验算和抗剪验算，并应符合　有关规范的构造要求。即上海市按《混凝土结构设计规范》　中第６．３．３条规定进行柱下独立基础受剪承载力验算：　≤０．　ｂｈ。　（４）　（５）　卢ｈ＝（８００／ｈ　０）　（４）板类受弯构件的抗剪承载力随截面高度的增加而降　低，斜裂缝宽度随截面高度的增加而增大。有试验表明，当　式中：　为截面高度影响系数。当ｈ。小于８００　ｍｍ时，　截面有效高度从２００　ｍｍ变化到３０００　ｍｌＹｌ时，其相对受剪承　载力降低６４％。　上所述不利因素都对柱下独立基础的斜截面抗剪承载　取８００　ｍｍ；当ｈ　大于２　０００　ｍｍ时，取２　０００　ｍｍ。　２．４相关规范的分析比较　（１）２０１１版的《建筑地基基础规范》关于柱下独立基础　抗剪承载力验算实际上是在《混凝土结构设计规范》中关于　力带来影响，并反映在柱下独立基础抗剪承载力公式中。　２相关规范关于抗剪承载力验算的条款　２．１　２００２版规范关于基础抗剪承载力验算　［定稿日期］２０１５—０４—０７　［作者简介］杨虹（１９７２一），女，副教授，主要研究方向　为混凝土结构；于文慧（１９８９～），女，在读研究生。　《建筑地基基础规范》（ＧＢ　５０００７—２００２）图８．２．７—１　（Ｃ）：对基础底面短边尺寸小于或等于柱宽加两倍基础有效　四ＪＩ１建筑第３５卷５期２０１５．１０　１３３　一般板类受弯构件的受剪承载力验算公式基础上增加了限　制条件：基础底面短边尺寸小于或等于柱宽加两倍基础有效　高度。该规范体现了冲切锥体与基础底板尺寸的相对关系，　反映了底板的边界条件对冲剪破坏模式有较大的影响。当　冲切锥体底面超出了基础底板宽度，此时基础底板的受力破　坏特征与单向板相似，冲切破坏将不会发生。因此将符合此　限制条件进行基础的抗剪承载力验算是非常必要的。　（２）２０１１版基础规范与上海市地方规范关于基础抗剪　承载力验算区别在于基础有效截面面积Ａ。的计算。２０１１版　基础规范采用折算矩形截面，见规范附录Ｕ，提高了基础抗　剪切破坏的安全性。　３算例分析　已知条件：基础平面尺寸２　８００　ｍｍ×１　５００　ｍｎｌ，初设基　础高度为８００　ｍｍ，分为两阶，每阶高４００　ｍｍ，柱子截面尺寸　４００　ｍｍ　ｘ６００　ｍｍ，基础埋深１．５　ｍ，修正后的地基承载力设　计值厂日＝７６８．２８　ｋＰａ，经计算地基承载力满足要求，如图１所　．示。混凝土强度等级Ｃ２０（　＝１．１　Ｎ／ｒａｍ　），１００厚Ｃ１５的　混凝土垫层，基础有效高度ｈ。＝７６０　ｍｍ。荷载标准值：Ⅳ　＝　２　６２９．６３　ｋＮ，Ｍｋ＝２５１．８５　ｋＮ・ｉｎ，Ｖｋ＝３３．３３　ｋＮ；设计值：Ⅳ　：３５００　ｋＮ．Ｍ＝３４０　ｋＮ・ｍ，Ｖ＝４５　ｋＮ。　（ａ）基础冲切破坏　３．１地基净反力计算　Ｗ＝ｆ６　／６＝１．５×２．８　２／６＝１９６　ｍ　．（＋　　Ｎ　Ｍ＋ｖｈ　Ｐ　ｓ，一　百　Ｔ２．８　Ｘ　Ｉ．５　１．９６　　．±箜　：　：１０２５１７　ｋＮ／ｍ　ｚ　‘　…　Ｎ　Ｍ＋ｖｈ　Ｐ　ｓ，ｍｉｎ　一ｂｌ一丁一　　：６４１．５　ｋＮ／　。　Ｌ　ｌ　２．８×１．５　１．９６　ｐ　＝　＝　３．３４　ｋＮ／ｍ　３．２　２００２版基础规范按抗冲切验算　１　＿＿Ｔ　，Ｆｌ≤０．７／３ｈ　ｏ　ｈ０　ｒ－●　引●●Ｊ　ｎ　Ｕ　孤　一．　一．．一　冲切破坏示意图如图１（ａ）所示。　Ｆｌ＝Ｐ　ｍａｘＡ　０＝　１０２５　１７　．　×（　——一＿０．７６）×１．５：５２２．８４　ｋＮ　（ｂ）基础剪切破坏　：５５５．９４　ｋＮ　０．７／３ｈ　。　ｈ０＝０．７×１．０×１．１　Ｘ　４００　＋１５００×７６０×１０—３图ｌ基础示意（单位：ｍｍ）　ｌ＜０．７／３　ｈ　ｔ８　ｈ。　０．７／３　ｈＪ，ａｏ＝０．７×１．０×１．１　１５００　ｘ　４００＋９５０　ｘ　４００×８００×１０—３——满足抗冲切验算。　３．３　２０１　１版基础规范按抗剪切验算　≤０．　ｈ／　Ａｏ　剪切破坏示意图如图１（ｂ）所示。　Ｚ＝１．５　Ｉｎ＜Ⅱ，＋２ｈｎ＝０．４＋２　Ｘ　０．７６＝１．９２　ｍ　８００：ｐ　Ａ　＝８３３．３４×２———８００　：７５４．６　ｋＮ　Ｖ　＞０．　ｈＺＡ０　不满足抗剪切验算。　３．４上海市基础规范抗剪切验算　≤０．７ｔ３ｈ厂　ｂｈ　０　（下转第１３７页）　－—６００×１５００×１０—３＝１３７５．０１　ｋＮ　——１３４　四川建筑第３５卷５期２０１５．１０