交叉條形基礎

條形基礎是指基礎長度遠遠大於寬度的一種形式。當單柱的上部荷載較大，按條形基礎設計無法滿足地基承載力要求時，則可採用交叉條形基礎。交叉條形基礎，也可視為雙向柱下條形基礎，各柱位於兩個方向基礎的交叉結點處，上部結構傳的荷載由兩個方向的基礎梁共同承擔。當分配在兩個方向條形基礎上的荷載已知時，即可分別按單向條形基礎的計算方法進行計算。

基本介紹

• 中文名：交叉條形基礎
• 外文名：cross strip footing
• 學科：土木工程
• 定義：柱下條形基礎在柱網的雙向布置
• 有關術語：條形基礎
• 領域：基礎工程

簡介

交叉條形基礎，也稱作十字交叉基礎，是柱下條形基礎在柱網的雙向布置，相交於柱位處形成交叉條形基礎。使基礎地面面積和基礎整體剛度相應增大，同時可以減小地基的附加應力和不均勻沉降。當地基軟弱，柱網的柱荷載不均勻，需要基礎具有空間剛度以調整不均勻沉降時多採用此類型基礎，此類基礎計算較複雜。

交叉條形基礎是鋼筋砼框架結構常用的基礎型式，工程實際中柱下十字交梁基礎的寬度常採用經驗選用，常導致豎向荷載作用下，縱橫兩方向條形基礎分配到的柱子軸力與兩方向的實際寬度不相一致，縱橫兩方向基底支反力不相等，最終導致縱橫兩方向分別計算時基礎沉降變形不一致，使計算模型與實際變形特點不相符，結構受力不合理，因此交叉條形基礎的寬度是關係到基礎結構受力合理性和設計合理性及經濟性的關鍵設計步驟，具有十分重要的科學意義和工程意義。

荷載分配

柱下十字交叉梁基礎可視為雙向的柱下條形基礎，其每個方向的條形基礎構造及計算與柱下條形基礎相同，只是柱傳遞的豎向荷載由兩個方向的條形基礎承擔，故需在兩個方向上進行分配，而柱傳遞的彎矩Mx、My直接加於相應方向的基礎樑上，不必再做分配，即不考慮基礎梁承受的扭矩。柱傳遞的豎向荷載在正交的兩個條形基礎上的分配原則必須滿足兩個條件：①靜力平衡條件，即咱節點處分配給兩個方向條形基礎的荷載之和等於柱荷載。②變形協調條件，即分離後兩個方向的條形基礎在交叉節點處的豎向位移應相等。按以上原則進行荷載分配顯然很複雜，為簡化計算，一般採用文克勒地基模型，略去其他節點的荷載對本節點撓度的影響。

基本假定

結點荷載分配的簡化計算方法的假定：縱橫條形基礎的交點均為鉸接，一個方向條形基礎有轉角時不對另一個方向的條形基礎引起內力；結點上兩個方向的彎矩分別由同向的條形基礎承擔；不計相鄰條形基礎上荷載的影響。

節點荷載的初步分配

柱節點分為：中柱節點、邊柱節點和角柱節點。對中柱節點，兩個方向的基礎梁可看做無限長；對邊柱節點，一個方向基礎視為無限長梁，而另一方向基礎視為半無限長梁；對角柱節點，兩個方向均視為半無限長梁。

節點荷載分配的調整

按照以上方法進行柱荷載分配後，可分別按兩個方向的條形基礎計算。但這種計算在交點處基底重疊面積重複計算了一次。結果使地基反力減少，致使計算結果偏於不安全，故按節點荷載分配後還需進行調整。

條形基礎

是指基礎長度遠遠大於寬度的一種基礎形式。按上部結構分為牆下條形基礎和柱下條形基礎。基礎的長度大於或等於10倍基礎的寬度。 條形基礎的特點是，布置在一條軸線上且與兩條以上軸線相交，有時也和獨立基礎相連，但截面尺寸與配筋不盡相同。 另外橫向配筋為主要受力鋼筋，縱向配筋為次要受力鋼筋或者是分布鋼筋。主要受力鋼筋布置在下面。牆下條形基礎和柱下獨立基礎（單獨基礎）統稱為擴展基礎。擴展基礎的作用是把牆或柱的荷載側向擴展到土中，使之滿足地基承載力和變形的要求。擴展基礎包括無筋擴展基礎和鋼筋混凝土擴展基礎。

無筋擴展基礎

無筋擴展基礎。無筋擴展基礎系指由磚、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料組成的無需配置鋼筋的牆下條形基礎或柱下獨立基礎。無筋基礎的材料都具有較好的抗壓性能，但抗拉、抗剪強度都不高，為了使基礎內產生的拉應力和剪應力不超過相應的材料強度設計值，設計時需要加大基礎的高度。因此，這種基礎幾乎不發生撓曲變形，故習慣上把無筋基礎稱為剛性基礎。

無筋擴展基礎適用於多層民用建築和輕型廠房。無筋擴展基礎的抗拉強度和抗剪強度較低，因此必須控制基礎內的拉應力和剪應力。結構設計時可以通過控制材料強度等級和台階寬高比（台階的寬度與其高度之比）來確定基礎的截面尺寸，而無需進行內力分析和截面強度計算。圖9-3所示為無筋擴展基礎構造示意圖，要求基礎每個台階的寬高比（b2：h）都不得超過《建築地基基礎設計規範》（GB50007-2002）中表8.1.2中所列的台階寬高比的允許值（可用圖中角度α的正切tanα表示）。設計時一般先選擇適當的基礎埋深和基礎底面尺寸，設基底寬度為b，則按上述要求，基礎高度應滿足下列條件：

由於台階寬高比的限制，無筋擴展基礎的高度一般都較大，但不應大於基礎埋深，否則，應加大基礎埋深或選擇剛性角較大的基礎類型（如混凝土基礎），如仍不滿足，可採用鋼筋混凝土基礎。

柱下條形基礎

柱下條形基礎通常由基礎底板和基礎梁組成。當地基較為軟弱、柱荷載或地基壓縮性分布不均勻，以至於採用擴展基礎可能產生較大的不均勻沉降時，常將同一方向（或同一軸線）上若干柱子的基礎連成一體而形成柱下條形基礎。這種基礎的抗彎剛度較大，因而具有調整不均勻沉降的能力，並能將所承受的集中柱荷載較均勻地分布到整個基底面積上。柱下條形基礎是常用於軟弱地基上框架或排架結構的一種基礎形式。柱下條形基礎的構造，除滿足《地基基礎設計規範》第8.2.2條要求外，尚應符合下列規定：柱下條形基礎梁的高度宜為柱距的1/4～1/8。翼板厚度不應小於200mm。當翼板厚度大於250mm時，宜採用變厚度翼板，其坡度宜小於或等於1:3；條形基礎的端部宜向外伸出，其長度宜為第一跨距的0.25倍；現澆柱與條形基礎梁的交接處，基礎梁的平面尺寸應大於柱的平面尺寸，且柱的邊緣至基礎梁邊緣的距離不得小於50mm；條形基礎梁頂部和底部的縱向受力鋼筋除滿足計算要求外，頂部鋼筋按計算配筋全部貫通，底部通長鋼筋不應少於底部受力鋼筋截面總面積的1/3；柱下條形基礎的混凝土強度等級，不應低於C20。

柱下條形基礎的計算，除應符合《地基基礎設計規範》第8.2.6條的要求外，尚應符合下列規定：在比較均勻的地基上，上部結構剛度較好，荷載分布較均勻，且條形基礎梁的高度不小於1/6柱距時，地基反力可按直線分布，條形基礎梁的內力可按連續梁計算，此時邊跨跨中彎矩及第一內支座的彎矩值宜乘以1.2的係數；當不滿足本條第一款的要求時，宜按彈性地基梁計算；對交叉條形基礎，交點上的柱荷載，可按交叉梁的剛度或變形協調的要求，進行分配。其內力可按本條上述規定，分別進行計算；驗算柱邊緣處基礎梁的受剪承載力；當存在扭矩時，尚應作抗扭計算；當條形基礎的混凝土強度等級小於柱的混凝土強度等級時，尚應驗算柱下條形基礎梁頂面的局部受壓承載力。