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基础设计笔记

结构设计笔记

—总结10年一线设计工作经验

2014-7-11

前言

又一次脑子一热，想好好总结一下工作这么多年对结构设计的理解和探讨了。

我时常脑子发热，但是总是持续时间不长，很难办成事。

这一次，希望能够坚持下去，把从2003年参加工作以来，遇到的结构问题，设计问题，重新提出来，总结一下，提高自己的设计水平。

也可以对小辈设计有点帮助。

本笔记的每章的顺序大概为：

规范梳理，规范理解，规范图集规定采用，参考资料，PKPM计算注意。

目录

第1章设计准备

第2章基础设计

第3章钢结构设计

第4章框架设计

第5章剪力墙设计

第6章框架-剪力墙设计

第7章砖混设计

第8章超高层结构设计

第9章其他结构设计

第1章设计准备

现在做结构设计，一般都采用PKPM。

很多人只会用PKPM，甚至PKPM的参数都没明白。

这是很可怕的事情。

第2章基础设计

书籍：

建筑地基基础设计规范GB5007-2011

建筑地基处理技术规范JGJ79-2012

建筑抗震设计规范GB50011-2010

高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010建筑桩基技术规范JGJ94-2008

建筑结构专业技术措施JSCS

多高层建筑基础及地下室结构设计-附实例JCDXS

1、地基基础设计等级可分为三个等级，划分依据为GB5007-2011之3.0.1条。

在基础设计之前，应判断基础属于甲级，乙级，还是丙级。

2、地基变形设计是基础设计中一个很重要的组成部分，特别是对于甲乙级基础设计。

设计时容易忽略这部分计算。

哪些基础需要变形计算，依据为GB5007-2011之3.0.2强条，3.0.3条表格。

关键词：

甲级、乙级建筑物均用按地基变形设计；丙级中承载力小于130KPa，地基沉降差异较大，有填土的应计算变形。

3、地基计算主要有：

承载力计算（全部）；变形计算（甲乙级及部分丙级）；稳定性验算（高层及基坑）；抗浮验算（地下室地下构筑物）。

4、地基基础设计计算时，所采用的上部作用力判断。

根据GB5007-2011之3.0.5条强条，应符合:

1）计算基础底面积A及埋深H或按单桩承载力确定桩数N：

作用效应：

正常使用极限状态下作用的标准组合；

相应的抗力：

地基承载力特征值或单桩承载力特征值。

2）地基变形计算：

作用效应：

正常使用极限状态下作用的准永久组合，且不应计入风荷载和地震作用；

相应的抗力：

地基变形允许值。

2）挡土墙、地基或滑坡稳定以及基础抗浮稳定计算：

作用效应：

承载力极限状态下作用的基本组合，且分项系数均为1.0；

3）基础及桩基承台高度、支挡结构截面、基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时：

作用效应：

承载力极限状态下作用的基本组合，采用相应的分项系数；

4）基础裂缝宽度计算时：

作用效应：

正常使用极限状态下作用的标准组合。

5、基础埋深问题：

1）GB5007-2011之5.1.4条规定：

一般基础不小于建筑物高度1/15；桩基不小于1/18,且均不小于0.5m（一般不小于3米）。

（岩石基础除外）

2）GB5007-2011之5.1.5条规定：

基础宜埋置地下水位以上，当埋置地下水位以下时，应注意地基土不受扰动。

当埋置易风的岩石层上，应在开挖后立即铺筑垫层（特别注意，经历的几个工程没有注意这点，现在担心安全）。

6、季节性冻土地基埋深：

1）根据GB5007-2011之5.1.8条，基础底面为不冻胀、弱冻胀、冻胀土时，基础下可允许部分冻土层，厚度可根据当地经验或附录G査取。

2）独立基础连系梁或桩基础承台下有冻土时，应在梁或承台下留有相当于改土层冻胀量的空隙。

7、计算地基承载力特征值公式中埋置深度d的确认（GB5007-2011之5.2.4条）：

一般自室外地面标高算起。

在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起。

对于地下室，如采用箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起；当采用独立基础或条形基础时，应从室内地面标高算起。

8、软弱下卧层地基承载力计算公式见GB5007-2011之5.2.7条。

可参考有关资料计算。

（待定）

9、地基变形允许值见GB5007-2011之表5.3.4条。

计算一般可采用PKPM中沉降计算。

10、填土为地基时，压实系数选择见GB5007-2011之6.3.7条。

11、根据GB5007-2011之8.2.1条，锥形基础的边缘高度，不宜小于200mm，且两个方向的坡度不宜大于1:

3.

12、根据GB5007-2011之8.2.2.3条，当基础高度小于柱钢筋锚固长度时，应有直锚段，且不小于20d,及150mm。

（一般处理满足锚固也设置直锚段150mm）

13、地下室防水混凝土抗渗等级选取可见GB5007-2011之8.4.4条。

一般10米以下埋深取P6，10米到20米为P8.

14、地下室外墙厚度不小于250mm,内墙厚度不小于200mm。

配置钢筋水平直径不小于12@200，竖向不小于10@200.见GB5007-2011之8.4.5条。

15、根据GB5007-2011之8.4.20条，带裙房的高层建筑筏形基础应符合下列规定：

1）当高层建筑与相连的裙房之间设置沉降缝时，高层建筑的基础埋深应大于裙房基础的埋深至少2m。

地面以下沉降缝的缝隙应用粗砂填实（图8.4.20a）；

2）当高层建筑与相连的裙房之间不设置沉降缝时，宜在裙房一侧设置用于控制沉降差的后浇带，当沉降实测值和计算确定的后期沉降差满足设计要求后，方可进行后浇带混凝土浇筑。

当高层建筑基础面积满足地基承载力和变形要求时，后浇带宜设在与高层建筑相邻裙房的第一跨内。

当需要满足高层建筑地基承载力、降低高层建筑沉降量,减小高层建筑与裙房间的沉降差而增大高层建筑基础面积时，后浇带可设在距主楼边柱的第二跨内，此时应满足以下条件：

（1）地基土质较均匀；

（2）裙房结构刚度较好且基础以上的地下室和裙房结构层数不少于两层；

（3）后浇带一侧与主楼连接的裙房基础底板厚度与高层建筑的基础底板厚度相同（图8.4.20b）。

（a）（b）

图8.4.20高层建筑与裙房间的沉降缝、后浇带处理示意图

1-高层；2-裙房及地下室；3-室外地坪以下用粗砂填实；3-后浇带

3）当高层建筑与相连的裙房之间不设沉降缝和后浇带时，高层建筑及与其紧邻一跨裙房的筏板应采用相同厚度，裙房筏板的厚度宜从第二跨裙房开始逐渐变化，应同时满足主、裙楼基础整体性和基础板的变形要求；应进行地基变形和基础内力的验算，验算时应分析地基与结构间变形的相互影响，并采取有效措施防止产生有不利影响的差异沉降。

16、采用大面积整体筏形基础时，与主楼连接的外扩地下室其角隅处的楼板板角，应配置斜向附加钢筋。

见GB5007-2011之8.4.23条。

17、当上部结构为框架、框剪结构，地下一层顶为嵌固层时，可满足地下一层刚度比大于1.5就可。

见GB5007-2011之8.4.25条。

18、桩基在以下情况下需要计算沉降，见GB5007-2011之8.5.13条桩基沉降计算应符合下列规定：

1）对以下建筑物的桩基应进行沉降验算；

（1）地基基础设计等级为甲级的建筑物桩基；

（2）体形复杂、荷载不均匀或桩端以下存在软弱土层的设计等级为乙级的建筑物桩基；

（3）摩擦型桩基。

2）桩基沉降不得超过建筑物的沉降允许值，并应符合本规范表5.3.4的规定。

计算方法见GB5007-2011之附录R.

19、需要在施工期间及使用期间进行沉降变形观测的情况（GB5007-2011之10.3.8条）：

1）地基基础设计等级为甲级建筑物；

2）软弱地基上的地基基础设计等级为乙级建筑物；

3）处理地基上的建筑物；

4）加层、扩建建筑物；

5）受邻近深基坑开挖施工影响或受场地地下水等环境因素变化影响的建筑物；

6）采用新型基础或新型结构的建筑物。

20、根据JGJ79-2012之3.0.4条，经处理过的地基承载力特征值修正取值：

1）基础宽度的地基承载力修正系数应取零；

2）埋深修正：

对于压实系数大于0.95,黏粒含量大于10%的粉土，可取1.5，对于干密度大于2.1t/m3的级配砂石可取2.0.其他情况可取1.0.

21、根据JGJ79-2012之3.0.5强条，处理后的地基如有软弱下卧层需计算下卧层地基承载力验算，需要变形计算的还需变形计算，稳定性计算等。

22、换填垫层地基处理法（JGJ79-2012）：

1）适用范围：

浅层软弱土层、不均匀土层。

2）换填厚度应为0.5-3.0m之间。

3）垫层底面宽度规定，见4.2.3条及说明条文。

4）换填垫层的施工质量检验应分层进行，并应在每层的压实系数符合设计要求后铺填上层。

23、压实地基和夯实地基处理法（JGJ79-2012）：

1）适用范围：

大面积填土地基。

强夯处理地基适用碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等；强夯置换适用于高饱和度的粉土与软塑-流塑的粘性土对变形要求不严的工程。

24、复合地基处理（JGJ79-2012）：

1）水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。

2）根据7.7.2条，可确定桩径，桩间距，垫层，布桩范围，参数选取等。

3）地基处理质量检验需要符合如下规定（7.7.4条）。

25、根据GB50011-2010之3.3.4条，地基和基础设计应符合下列要求：

1）同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上。

2）同一结构单元不宜部分采用天然地基部分采用桩基；当采用不同基础类型或基础埋深显著不同时，应根据地震时两部分地基基础的沉降差异，在基础、上部结构的相关部位采取相应措施。

3）地基为软弱黏性土、液化土、新近填土或严重不均匀土时，应根据地震时地基不均匀沉降和其他不利影响，采取相应的措施。

26、根据GB50011-2010之4.2.1条，如下情况下，可以基础计算时不考虑抗震作用：

1）本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。

2）地基主要受力层范围内不存在软弱黏性土层的下列建筑：

（1）一般的单层厂房和单层空旷房屋；

（2）砌体房屋；

（3）不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架和框架-抗震墙房屋；

（4）基础荷载与3）项相当的多层框架厂房和多层混凝土抗震墙房屋。

注：

软弱黏性土层指7度、8度和9度时，地基承载力特征值分别小于80、100和120kPa的土层。

27、高层建筑地下室外墙设计竖向和水平分布钢筋应双层双向布置而且间距不宜大于150mm，配筋率不宜小于0.3%.高规JGJ3-2010之12.2.25条。

28、筏板基础配筋间距宜在150-300mm之间。

直径不小于12mm。

梁筏基础时，梁高不宜小于柱距的1/6。

当满足地基承载力要求时，筏基不宜伸挑，如需外挑，有肋梁的筏基宜将梁一起挑出。

见高规JGJ3-2010之12.3.6条，12.3.9条。

29、根据JGJ94-2008之3.1.8条，以减小差异沉降和承台内力为目标的变刚度调平设计，宜结合具体条件按下列规定实施：

1）对于主裙楼连体建筑，当高层主体采用桩基时，裙房（含纯地下室）的地基或桩基刚度宜相对弱化，可采用天然地基、复合地基、疏桩或短桩基础。

2）对于框架-核心筒结构高层建筑桩基，应强化核心筒区域桩基刚度（如适当增加桩长、桩径、桩数、采用后注浆等措施），相对弱化核心筒外围桩基刚度（采用复合桩基，视地层条件减小桩长）。

3）对于框架-核心筒结构高层建筑天然地基承载力满足要求的情况下，宜于核心筒区域局部设置增强刚度、减小沉降的摩擦型桩。

4）对于大体量筒仓、储罐的摩擦型桩基，宜按内强外弱原则布桩。

5）对上述按变刚度调平设计的桩基，宜进行上部结构一承台一桩一土共同工作分析。

30、桩深入持力层的长度确认，参见JGJ94-2008之3.3.3条，桩端全断面进入持力层的深度，对于黏性土、粉土不宜小于2d，砂土不宜小于1.5d，碎石类土不宜小于1d。

当存在软弱下卧层时，桩端以下硬持力层厚度不宜小于3d。

31、根据JSCS之3.5.11条，拉梁的截面宽度大于1/12-1/20L,高度1/12-1/20L，配筋按0.1N方法计算，配筋应上下相同，总量不少于4根14.

32、根据JSCS之3.5.12条，但独立基础配筋不小于10@200（双向）时，可不考虑最小配筋率的要求（？

）

33、高层与裙房之间可以不设置沉降后浇带（JCDXS），但是这个结论没有权威确定。

处理方法是设置后浇带，但是最好在图纸说明上写明白，后浇带部分应做保护措施，保证钢筋不要被腐蚀，不要进垃圾及水。

34、估算地基基础、结构构件截面、结构底部总剪力时，可依据以下数据（JCDXS2.4条）：

框架结构：

11-14KN/M2

框架-剪力墙结构：

12-15KN/M2

剪力墙结构：

13-16KN/M2

框架-核心筒结构：

13-15KN/M2

各类结构的地下室：

18-20KN/M2

当建筑物高度较高时（大于25层）可取上限，较低时取下限。