知识库
按照 ACI 318 设计独立基础

在建筑结构设计中，独立基础需要同时满足上部结构荷载传递、地基承载力以及基础自身钢筋混凝土承载能力等多方面要求。基础设计通常涉及两方面：一方面需要根据地基条件进行承载力及整体稳定性验算，另一方面还需要针对基础底板进行受弯、单向剪切、冲切剪切及配筋设计。

RFEM 6 的“混凝土基础”模块目前可依据 ACI 318 和 IBC 对独立柱基础进行设计。基础尺寸、混凝土保护层、底板配筋以及土体参数均可直接在节点基础对象中定义，并由程序完成岩土与钢筋混凝土相关验算。

本文采用《ACI Concrete Design Handbook》第 10 版中的 Foundation Example 4 作为参考算例，对 RFEM 6 的计算结果进行比较。

建模与计算

算例为矩形独立基础、上部方形混凝土柱。基础平面尺寸为 ，基础厚度为 ，柱截面尺寸为 。

基础底面位于完成地面以下 4.0 ft，因此基础顶面以上的覆土高度为

您可以在 RFEM 中启用覆土作用，并在土体特性中输入相应覆土高度。土体材料中可以定义土体容重、内摩擦角等基本参数，同时还可以考虑地下水位以及基础顶部覆土。并且允许地基承载力和基础底面摩擦系数则在岩土设计配置中单独定义。

在 RFEM 6 中，独立基础与结构节点支座关联。完成节点支座定义后，可以进一步指定基础类型以及基础的长度、宽度和厚度。底板配筋则通过钢筋直径和钢筋间距定义。

ACI Foundation Example 4 的岩土验算采用

作为控制组合，并假定相应条件下允许地基承载力得到提高。参考算例中的活荷载与风荷载没有采用通常 ASD 组合中可能出现的 0.75 组合折减系数。为了严格复现该算例，RFEM 中建立了与参考文献一致的用户自定义荷载组合。

完成基础计算后，RFEM 会首先给出各节点基础的设计比率。设计比率可以用于快速判断基础的控制验算以及是否满足设计要求。

对于钢筋混凝土设计，程序进一步给出基础底板的所需配筋和最小配筋。若用户定义的实际配筋无法覆盖某些区域的设计要求，相应位置会显示在配筋未覆盖结果中。这样可以直接判断当前钢筋直径及间距是否满足计算需求。

RFEM 的设计验算详细信息会展开控制计算过程，并列出相应的 ACI 318 条文和计算公式。例如在底板受弯、单向剪切或冲切剪切验算中，可以进一步检查设计内力、有效高度、材料强度、抗力折减系数以及最终设计抗力。

结果对比

将 RFEM 6 的设计结果与设计手册算例进行比较后，各项主要设计结果具有较好的一致性。结果对比汇总如下：

对于采用 ACI 体系的建筑结构，RFEM 6 可以直接利用结构分析得到的节点反力继续完成独立基础设计，并将岩土验算与钢筋混凝土验算纳入同一计算模型。