ＭｏｒＧａｉｎ结构快速设计程序

灵山冷水 2010-09-05

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独立基础简化版（GB 50007－2002）

重要提示

本子程序为简化版，采用“综合分项系数 γ_z”换算标准组合值与基本组合值的近似方式，更准确的计算应使用【独立基础专业版】子程序。
本子程序从 2007 年 10 月 1 日起停止公开的技术支持。

子程序界面

技术条件

编制依据
- 《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2002）；
- 《建筑结构荷载规范》（GB 50009－2002）；
- 《混凝土结构设计规范》（GB 50010－2002）；
- 《建筑抗震设计规范》（GB 50011－2001）；
- 《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3－2002）。

参数设置

计算方式
- 可选择“验算截面尺寸”、“自动计算截面尺寸”、“修正地基承载力特征值”等。
- 当选择“自动计算截面尺寸”时：
  - 程序自动计算“基础台阶阶数 n”、“基础底面宽度 b”、“基础底面长度 l”、“基础高度 H”、“基础端部高度 h₁”及阶梯形基础各阶长度、宽度和高度等截面尺寸，还可在“限制条件”输入框中指定自动计算的限制条件。
  - 当勾选“□双向偏心”时，不允许基础底面出现零应力区。未勾选时，按允许零应力区占基础底面积 15％以内计算基础底面宽度、长度。
限制条件
- 可选择“无限制条件”、“基础长宽比”、“基础底面长度 l”、“基础底面宽度 b”等。
□抗震验算
- 如果勾选“□读取计算程序的柱底内力”，当用户要求进行抗震验算时，程序自动判断所读取的各组组合内力是否有地震作用，对有地震作用参与组合的内力进行验算。
- 自行输入柱底内力时，如要进行抗震验算，用户输入的数据应是有地震组合参与组合的内力。通常情况还需要考虑无地震作用参与组合的其他柱底内力。
- 可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算的建筑详《建筑抗震设计规范》（GB 50011－2001）第 4.2.1 条规定。

□双向偏心
- 考虑双向偏心荷载作用下的基础底面角部最大、最小压力值 p_kmax、p_kmin 分别按下列公式计算：
  p_kmax＝（F_k＋G_k）/A＋M_xk/W_x＋W_yk/W_y；
  p_kmin＝（F_k＋G_k）/A－M_xk/W_x－W_yk/W_y；
  式中　F_k———相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值（kN），压力为“＋”；
  　　　G_k———基础自重及基础上的土重（kN）；
  M_xk、M_yk———相应于荷载效应标准组合时，作用于基础底面的力矩值（kN·m），此处，均取绝对值。
  　W_x、W_y———基础底面的抵抗矩（m³）。
- 考虑双向偏心的基础底面不得有零应力区，p_kmin≥0。

□等高基础
- 勾选“□等高基础”表示等高基础，等高基础为端部高度 h₁ 等于基础（根部）高度 H 的（锥形）基础。
- 未勾选“□等高基础”表示锥形基础，如果“计算方式”选择“自动计算截面尺寸”，程序按基础顶面坡度 ≤25°分别计算出根部高度 h 及端部高度 h₁。

□斜面受压
- 变截面基础柱下局部受压验算时，一般情况下是按柱每边各出 50mm 取计算底面积。
- 当勾选“□斜面受压”时，如果按柱每边各出 50mm 取计算底面积局压验算不满足时，程序将以每边各增加 25mm 的步长计算底面积，直到局部受压验算满足或每边增加的长度超过柱最小边的 1/4 为止。

□柱边缘 H₀
- 当勾选“□柱边缘 H₀”时，取柱边缘 H₀ 处作为验算基础底板的受剪部位，即 V_x、V_y 取柱边缘 H₀以外的地基净反力。否则，则将柱边缘作为验算基础底板的受剪部位，即 V_x、V_y 取柱边缘以外的地基净反力。
- 对于二阶及二阶以上阶梯形基础各阶梯剪切验算部位的选择，本勾选项同样也起控制作用。

h_c
- h_c———柱截面高度（mm）。
- 若为圆柱，“b_c”应输入“0”，此时 h_c 为圆柱直径。
b_c
- b_c———柱截面宽度（mm）。
- 若为圆柱，“b_c”应输入“0”。

抗冲切、抗剪切验算时的地基土单位面积净反力取基础角部最大地基土单位面积净反力。

基础底板弯矩计算适用条件
- 基础台阶宽高比小于或等于 2.5；
- 考虑双向偏心时，偏心距小于或等于 1/6 基础宽度。
锥形基础、阶梯型基础的正截面承载力计算方法，请参阅：锥形、阶梯形截面的正截面承载力计算
阶梯形基础及锥形基础其斜截面受剪的截面计算宽度，按照《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2002）附录 S 确定。

地基承载力特征值

地基土抗震承载力调整系数 ξ_a
- ξ_a———地基土抗震承载力调整系数。
- 地基土抗震承载力调整系数取值详《建筑抗震设计规范》表 4.2.3。
基础埋置深度 d
- d———基础埋置深度（mm）。
- 基础埋值深度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，应从室内陆面标高算起。
- 如果“基础埋置深度 d”输入“自动”，程序自动按 d＝H＋d_s 计算。式中 H 为基础总高（根部高度）、d_s 为覆土厚度。
起始修正深度 d₀
- d₀———起始修正深度（mm）。
- 如果“起始修正深度 d₀”输入“自动”，取 d₀＝500mm。

自重、土重

基础砼的容重 γ_c
- γ_c———基础混凝土的容重（kN/m³）。
- 当未勾选“□自动计算基础自重、土重”时，输入框为“基础自重、土重 G_k”。
基础自重、土重 G_k
- G_k———基础自重和基础上的土重（kN）。
- 当勾选“□自动计算基础自重、土重”时，输入框为“基础砼的容重 γ_c”。

土的重度 γ_s
- γ_s———基础顶面以上土的重度（kN/m³）。
覆土厚度 d_s
- d_s———基础顶面（根部）以上覆土厚度（mm）。
- 如果基础根部、端部高度不同，程序自动计入基础端部至根部之间的土自重。

荷载效应组合值

□基本组合值由永久荷载控制
- 基础自重和基础上的土重基本组合值 G＝γ_G×G_k，对由永久荷载效应控制的基本组合，取 γ_G＝1.35，否则 γ_G＝1.2。

竖向力 F_k
- F_k———相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值（kN），压力为“＋”。
M_xk、M_yk
- M_xk、M_yk———相应于荷载效应标准组合时，作用于基础顶面的力矩值（kN·m），矢量方向分别为 X、Y 向，采用右手法则确定其方向及正负值。
V_xk、V_yk
- V_xk、V_yk———相应于荷载效应标准组合时，作用于基础顶面（或柱底） X、Y 向的剪力值（kN）。
附加荷载 F_k’
- F_k'———附加荷载是除柱子内力外，基础梁等传来的外加荷载标准组合值（kN）。
- 可用以下三种方式输入，当输入数据多于一个时，数值之间用逗号（“,”）分开。
  - 无偏心输入：
    输入“F_k'”（共1个数）：
    - F_k'———附加竖向荷载标准组合值（kN）；
  - 弯矩输入：
    输入“F_k', M_xk", M_yk"”（共3个数）：
    - F_k'———附加竖向荷载标准组合值（kN）；
    - M_xk"、M_yk"———分别为 F_k' 产生的 X 向、Y 向弯矩值（kN·m）；当 M_yk"＝0 时，可省略；
  - 偏心输入：
    输入“F_xk', E_y', F_yk', E_x'”（共 4 个数）：
    - F_xk'、F_yk'———分别为 X 向（水平方向）、Y 向（垂直方向）传来的附加竖向荷载标准组合值（kN）；
    - E_y'、E_x'———分别为 F_xk'、F_yk' 相对于基础形心的偏心距（mm）；当 E_x'＝0 时，不可省略；
- 正负号的规定：
  - F_k'、F_xk'、F_yk'：压力为“＋”；
  - M_xk"、M_yk"：采用右手法则确定其方向及正负值；
  - E_y'：与 F_xk' 产生的 M_xk" 同号，即 F_xk' 作用点在基础形心下方为“＋”；
  - E_x'：与 F_yk' 产生的 M_yk" 同号，即 F_yk' 作用点在基础形心右方为“＋”；
- 程序判断用户使用的输入方式是根据在输入框中填写的个数。当输入 1 个数时，为无偏心输入；输入 2～3 个数时，为弯矩输入；输入 4 个数为偏心输入。

综合分项系数 γ_z
- γ_z———荷载效应的综合分项系数，上部结构传至基础顶面荷载效应的基本组合值 S 与标准组合值 S_k 的比值，即 γ_z＝S/S_k。
- 当“综合分项系数 γ_z”输入“简化计算”时，如果勾选“□读取计算程序的柱底内力”，取 γ_z＝1.25；其他情况取 γ_z＝1.35。
- 当自行输入柱底内力标准组合值 S_k 时，程序按 S＝γ_z×S_k 计算出相应的基本组合值。对由永久荷载效应控制的基本组合，可采用简化规则，荷载效应基本组合的设计值 S 按《建筑地基基础设计规范》式 3.0.5-4 确定：
  S＝1.35S_k≤R
- 当外接计算程序读取柱底内力基本组合值 S 时，程序按 S_k＝S/γ_z 计算出相应的标准组合值。

附加高度 h_v
- h_v———剪力作用点（或柱底）至基础顶面的高度（mm）。
- 主要用于高杯口基础、钢柱下独立基础等，一般情况可取 0。
基础旋转角度 α
- α———基础相对于外荷载坐标轴（或柱局部坐标轴）的旋转角度 α (°)，逆时针为“＋”，顺时针为“－”。
- 更详细的说明请参阅：如何输入基础（或承台）旋转角度 α ？

钢筋

最小配筋率 ρ_min
- ρ_min———受拉纵筋最小配筋百分率（％），默认值为“0.15”。
- 最小配筋率取值及计算：
  - 当 ρ_min＞0 时，ρ_min 取输入值，最小配筋率按基础的净截面面积计算；
  - 当 ρ_min＜0 时，ρ_min 取输入值的绝对值，最小配筋率按高度为 H 的矩形全截面面积计算；
  - 当 ρ_min 输入“自动”时，ρ_min 取 0.15 和 45f_t/f_y 中的较大值，最小配筋率按基础的净截面面积计算；
  - 当 ρ_min＝0 时，不考虑纵筋的最小配筋率。
- 输出的实配钢筋除根据用户定义的配筋方案外尚满足：扩展基础底板受力钢筋的最小直径不小于 10mm；间距不大于 200mm，也不小于 100mm。
受拉纵向钢筋合力点至近边边缘的距离 a_s
- a_s———纵向受拉钢筋合力点至近边边缘的距离（mm）。
- 程序判别 X、Y 两方向的弯矩，弯矩值较大的钢筋放在下层，弯矩值较小的钢筋放在上层。上层钢筋的 a_s'＝a_s＋d，程序根据基础高度自动取 d＝12～25mm；
- 当有垫层时钢筋保护层的厚度不小于 40mm；无垫层时不小于 70mm。