(1)基础的承载力设计日光温室的全部荷载都由它下面的土层来承担,这部分土层称为地基,而介于日光温室上部结构与地基之间的部分则称为基础。基础和地基是日光温室的根基,是保证日光温室结构安全性和满足使用要求的关键之一。
①基础类型选择。建筑基础根据埋置深度和所利用的土层可分为浅基础和深基础两类。浅基础埋置深度小于或相当于基础底面宽度,一般不大于5m;深基础埋置深度大于基础底面宽度,一般大于5m。根据受力特点和结构形式,基础又可分为独立基础、条形基础、筏形基础、箱形基础和桩基础等多种。因为日光温室为轻型结构,因此常用无筋刚性柱下独立浅基础和墙下条形浅基础。
②基础埋置深度的选择。我国北方地区通常存在冬季土壤冻结、夏季土壤消融的现象。当土壤颗粒细且含水量高时,冬季冻结会发生膨胀和隆起的冻胀现象;夏季解冻会出现软化而地基土下陷的融陷现象。土壤的冻胀和融陷易导致基础和上部结构的开裂,因此基础底面应尽量埋置在土壤冻深以下。特别是我国华北、西北、东北等地区的土壤冻深达0.5~3.0m,不同地区有不同的土壤冻深,因此要根据各地冻深确定基础深度。
③基础底面尺寸设计。在选定基础类型和埋置深度后,可根据地基承载力计算基础底面尺寸。但由于荷载作用在地基上力的均匀程度不同,分为轴心荷载和偏心荷载作用.因此需要分别设计。
轴心荷载作用下的基础底面尺寸设计:在轴心荷载作用下,基础底面尺寸应保证地基持力层所承受的基底压力不大于修正后的地基承载力特征值,可按下式计算:
A=(F+G)/P
式中,A为基础底面面积;F为相当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;G,为基础自重和基础上土体的重力,对一般的实体基础,可近似取G=20dA,当有地下水的浮托作用时,应减去水的浮托力:Gx=20dA-10hwA,(d为基础的平均埋置深度,h为地下水位高于基础底面的差);P为基础底部平均压力(kPa)。可以推导得出轴心荷载作用下基础底面面积计算公式:
柱下独立基础在轴心荷载作用下一般采用方形基础底面,其边长的计算公式为:6>/F/(f-20d+10h)。墙下条形基础的上部荷载一般按单位长度1m计算,基础底面的尺寸也按单位长度1m计算,其宽度为:6>F/(f-20d+10hw)。
上面计算中,应首先对地基承载力特征值进行深度修正,当计算的基础底面宽度大于3m时还要进行宽度修正,此时应根据修正过的地基承载力特征值重新计算基础底面宽度。另外,工程中一般的基础底面尺寸应取100 mm 的倍数。
偏心荷载作用下的基础底面尺寸设计:偏心荷载作用下基底压力分布不均,偏心基础底面尺寸确定除按上式验算基底平均压力外,一般还要对地基承载力特征值进行深度修正;将按照轴心荷载作用计算出的基础底面面积放大10%~40%,作为偏心基础底面积初估值;选取一定的长短边比例,一般不超过2,确定矩形底面的两个边长;需要进行地基承载力宽度修正时,则修正后需重新计算底面积和边长;按下列公式验算基底最大压力,若不满足,则调整边长。
Pmax<1.2f
式中,Pmax为地基所承担的基础底面最大压力。
偏心基础一般设计成矩形底面,一般要求偏心距e>b/6,这样可以保证基础底面不会出现0压力区,也保证基础不会过分倾斜。此时,基底最大压力可按下式计算:
式中,M为相应于荷载效应标准组合时,基础所有荷载对基底形心的合力矩;e为偏心距,e-M/(F+G)为偏心基础长边的边长,一般与力矩作用方向平行;6为偏心基础短边的边长。
④基础剖面设计。无筋刚性柱下独立浅基础和墙下条形浅基础的抗拉和抗弯强度都较低,一般通过材料的强度等级选择和台阶的宽高比来控制基础内的剪应力和拉应力,图2-2所示的无筋刚性柱下独立浅基础和墙下条形浅基础的构造中,要求每个台阶的宽、高比(b2:h)都不大于所无筋刚性柱下独立浅基础 墙下条形浅基础断面构造列材料的宽、高比允许值。面强度计算。
无筋扩展基础台阶宽、高比允许值
基础材料 质量要求 台阶宽、高比允许值
pk<100kPa100<pr<200 kPa 200< pk<300 kPa
混凝土 C15 混凝土 】:】 1:1 1:1.25
毛石混凝土 C15 混凝土 1:1 1 :1.25 】:1.5
砖 砖不低于MU10,砂浆不低于 M5 1:1.5 1:1.5 1:1.5
毛石 砂浆不低于 M5 1:1.25 1:1.5
灰土 3:7灰土和2:8灰土 1: 1.25 付影1:1.5
三合土 (】:3:6)] 石灰:砂:骨料[(1:2:4)~ 】: 1.5 1:2
注:1混凝土立方体抗压强度标准值fcu,k-15 N/mm?的混凝土,其强度等级表示为C15;2MU10表示砌块抗压强度平均值不小于10MPa;3M5砂浆是砌筑砂浆的一种,按种类划分,砌筑砂浆分为水泥砂浆和水泥混合砂浆,如果按砂浆的强度等级划分,砌筑砂浆一般采用 M20、M15、M10、M7.5、M5、M2.5 六个等级.
为了节省材料,无筋刚性柱下独立浅基础和墙下条形浅基础一般设计成阶梯形,每个台阶除了满足宽、高比的要求,还应符合相关要求。如砖基础(俗称大放脚)各部分尺寸应符合砖的模数,砌筑方式有两皮一收(每两皮砖120mm收一次60mm)和二一间隔收(先砌两皮砖120mm收进一次60mm,再砌一皮砖60mm收进一次60mm,如此
反复)两种。毛石基础砌筑方式为每阶伸出宽度小于200mm,高度为400~600mm,两层毛石错缝而砌;混凝土基础为每阶高度不宜小于200mm;毛石混凝土基础为每阶高度不宜小于 300mm。