特种基础：独立构筑物基础.ppt

第三章:独立构筑物基础的设计一、概述独立构筑物主要包括水塔、料仓、储罐、烟囱、高炉及塔状构筑物等,其特点是高度较大,上部结构刚度大, 常用的基础形式有板式基础、柱式基础、筒式基础及壳体基础等,由于基础形式的特殊性,在设计计算过程中应考虑其基础结构形式,荷载条件及其他特殊要求进行设计计算。另外,也可以采用桩基础、沉井基础、地下连续墙、喷锚基础等基础形式,可以按照相应的基础设计方法进行设计计算。 1 二、板式基础的设计计算 1、刚性板式基础独立构造的刚性板式基础可以做成方形、圆形、环形等形式,独立方形刚性基础与一般柱下独立方形基础的设计方法相同,对于独立构造物下的刚性圆形或环形基础的设计,仍然主要根据地基承载力条件及刚性扩散角的概念确定基础底板面积及基础各部尺寸。刚性基础一般采用抗压强度较大,而抗拉强度较低的材料作为基础材料,如砖砌体、毛石砌体、灰土(三合土)、毛石混凝土及混凝土,为保证基础内的应力不超过允许值,一般根据不同的基础材料规定了相应允许台阶宽高比(可参见基础工程教材)。 2 刚性圆(环)性基础的外形尺寸圆形(环)刚性基础,其立面可以做成阶梯型,根据刚性扩散角的要求,其外形尺寸应满足以下要求: 圆形刚性基础环形刚性基础?圆形刚性基础基础悬挑尺寸应满足: 基础高度应满足: ? tan 1hb?? tan 3/ 1dh? 3 ?环形刚性基础基础外悬挑尺寸应满足: 基础内悬挑尺寸应满足: 基础高度应满足: 上式中, b 1、b 2:基础台阶外悬挑及内悬挑尺寸; h:基础高度; d 1:基础顶面筒壁内径; tan α:台阶的允许宽高比,按基础工程相应表格取用。当圆、环形刚性基础承受的偏心荷载较大时,在按上述要求选定基础尺寸后,如果容许基底脱开地面的面积 A r<全面积 1/4 时,应按以下方式验算地基承载力是否满足。? tan 1hb?? tan 2hb?? tan 3/ 1dh?4 r 1:基础底板外半径; r 2:环形基础底板内半径,当 r 2 =0 时即为圆形基础(与 G的计算有关); a c:基底受压面积宽度; ξ、τ:系数,与比值 r 2/r 1及e/r 1 有关( e为偏心距),按下表取值。偏心荷载下圆(环)形基础底面部分脱开时的基底压力分布 1 21 fr GNp c a????????56 在设计不同上部结构的高耸建筑物基础时,基底压力应按下述要求设计: 电视塔、微波塔基础底面在各种荷载组合作用下基底不允许脱开基土(即基础边缘最小压力 p min≥0); 石油化工塔基础底面在正常操作或充水试压情况下不允许脱开基土,在停产检修或考虑地震作用时允许脱开基土; 某些专业塔基础底面在各种荷载作用下,根据工艺要求可允许部分脱开基土,但脱开面积应控制在不大于基底面积的 1/4 的范围内。 7 例题:偏心荷载下圆形基础设计混凝土强度 C15 的烟囱圆形刚性基础,作用于基础顶面的荷载 N=3100kN , M=1200kN-m , H=350kN ,持力层为粉质粘土, γ= 3,地基承载力 f k =220kPa ,基础埋深 d= ,回填土γ 0 = 3,试确定基础尺寸。圆形刚性基础尺寸 8 解: (1) 初步估算基础所需底面积按中心荷载初步估算基底面积: 考虑偏心影响,基底面积增大 20% ,则: 基底半径: (2) 基底压力计算基础自重及回填土重: 2 024m 18 5220 220 3100 ..γdf NA k?????? 2 0 24 18 2121????.. 64m 2 88 21 2././Arrr???????? 20 /4] 2)- ( - [ /4] )(-[ 2 21?????????d d-h Ad G 9 基底处总竖向荷载: 基底处总力矩: 基底平均压力: 基底最大最小压力: (3) 验算地基承载力持力层地基承载力: 24kN 4166 24 1066 3100 Σ..GNN?????m-2075kN 52350 1200 Σ???????.dHMM 41kPa 190 88 21 24 4166 Σ.. .A Np??? 82kPa 46 00kPa 334 2075 41 190 ΣΣ 3 max min. ./ .W MA Np??????? 0 82kPa 46 16kPa 348 13 290 2121 00kPa 334 41kPa 190 p 13kPa 290 ) - ( 3)- 8(19 30220 ) (3)( 0db????????????????????.p ...f..p