无筋扩展基础的受力性能研究

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任何建筑物都是建立在地层上的,所有荷载由上部结构传至基础,再传至地基,最终通过地层来承受荷载。随着建筑物越来越高、结构形式日趋多样,以及地质水文条件复杂多变等客观因素的存在,基础工程的重要性日益凸显。现行的《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011规定基础设计必须满足地基承载力及变形要求、基础抗冲切、剪切切及抗弯强度等要求,保证基础在荷载作用下不发生以上所述的各种破坏形式。目前,对于扩展基础受力性能的分析研究,做了许多的试验研究、工程实测与理论分析,取得了大量的成果。但是在实际工程应用当中仍然会出现一些不必要的浪费。本文总结了国内外关于无筋扩展基础的研究概况和设计方法,并针对不同的方法进行了算例对比分析,在此基础上提出了需要进一步研究的问题,这些问题包括无筋扩展基础的弯剪破坏特征;基础边界尺寸对弯剪破坏的影响;剪切条件下、弯曲条件下基础板厚的计算方法等。为研究上述因素对无筋扩展基础弯剪承载力的影响,共设计了15个无筋扩展基础模型,进行系统的弯剪试验研究。本文主要针对无筋扩展基础的受力性能及破坏特征进行了系统的试验研究,通过对试验结果的分析以及数值分析、算例对比,得到以下主要结论:(1)对柱根处破坏、距柱根0.5h处破坏以及在距柱根h处破坏这三种破坏情况进行了大量的研究和算例分析,并采用链杆法对前面计算内容进行对比和校核可以看到,无筋扩展基础在这三种破坏情况下,无论柱截面尺寸、基础高度、基础台挑出倍数如何变化,在加载过程中始终都是弯曲破坏先于剪切破坏,且受剪承载力验算的基础高度要远远低于受弯承载力所验算的基础高度。故通过理论计算可以确定在验算无筋扩展基础高度时时,无需验算受剪承载力,仅验算混凝土强度和受弯承载力即可。(2)通过对试验结果的整理,以及数值模拟的计算分析得到比较直观的基础受弯的破坏形态,两个基础模型均是在柱根处出现典型的弯曲裂缝,并且不需要考虑变形,所以在计算过程中无需验算墙(柱)边缘或变阶处的受剪承载力。说明无筋扩展基础的变截面控制条件为弯曲破坏和强度破坏。
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