钢筋混凝土独立基础的经济高度
工程结构
钢筋混凝土独立基础的经济高度
吴春芳1,周 兴2
(11四川晟源建设工程咨询有限公司,四川绵阳621000;21绵阳市正安建设监理有限公司,四川绵阳621000)
【摘 要】 从经济角度出发,求出基础造价极小值时的基础高度hoj,然后对基础进行抗冲切验算,求得
ho,得出钢筋混凝土独立式基础的经济高度hoe,再求出钢筋的经济配筋量。
【关键词】 钢筋混凝土; 独立基础; 高度; 抗冲切
【中图分类号】 TU471111 【文献标识码】 A
钢筋混凝土柱下独立基础在建筑工程中应用较为广泛,
常用于柱子荷载大、且柱距较大的柱下基础。现行的设计规范对钢筋混凝土独立基础的设计,仅从安全性和实用性方面作了规定,而对其经济性未作具体要求,往往由设计人员凭经验确定。由此设计的基础,难免经济性较差。
J=Vc
Jc+Vy
Jy=h1
A
B
Jc+B+B+
My019fyh0
A
+
1
J(h+C-h1)[a6c0
(a+A)(b+B)]+Jy
b+AMx019fyh0
1 基础造价极小值时的基础高度
钢筋混凝土独立基础的设计内容,包括基础截面的大小、钢筋的等级、混凝土的强度等级及配筋量等的确定。其中基础的高度和配筋量是设计的关键,决定着钢筋混凝土独立基础是否满足设计规范和经济性的要求。
基础高度与基础配筋量两者密切相关,只要已知某一参数就能求出另一参数。在设计中,一般先假定基础高度,然后求出基础配筋量,因此,基础高度是钢筋混凝土独立基础设计的主要参数。本文以基础高度为变量,探讨基础高度取何值时,设计的基础是更经济的。
根据国家《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)第81212条规定,锥形基础的边缘高度,不宜小于200mm,因此,造价较经济的基础边缘高度为200mm,钢筋混凝土独立基础如图1所示,求基础的造价。
式中:A为基础长向尺寸;B为基础短向尺寸;a为对应长边的上边尺寸;b为对应短边的上边尺寸;h1为基础边缘高度;Jy为每立方米钢筋造价;h为基础计算高度;Jc为每立方米钢筋混凝土造价减去其中钢筋价格。
当
dJ
=0时,J为极小值dh0
B+A
b+B
a+2ab)-
dJ1
=J(2Adh06c
Jy019fyho
ho=h0j=
2
2
(MxB+MyA)=0
6Jy(MxB+MyA)
019fyJc(2AB+Ab+B
a+2ab)a+2ab)
(1)
6Jy(MxB+MyA)
019fyJc(2AB+Ab+B
此时的J为极小值Jmin,当一边配筋AB=My/(019fyh0)≤010015Bh0时,此项配筋可作为常量,可取My=0,求得h0j。
上述从经济角度求出基础造价极小值时的基础高度h0j,
但能否满足抗冲切要求,还需进行如下分析。
2 满足柱边抗冲切要求时基础最小高度
为保证不产生冲切破坏,应满足下式要求:
F1≤017βhpftbmh0
F1=PjA(Pj为最大的地基反力设计值)
图1 独立基础
当h0≥当h0
A-a
时,不用验算抗冲切;2
A-a
时,应分两种情况进行验算。2
混凝土体积:
VC=h1AB+
1(
h-h1)[a6A
b+AB+(a+A)(b+B)]
钢筋体积:
Vy=A′sB+As
[收稿日期]2007-12-20
[作者简介]吴春芳(1965～),女,国家一级注册结构工
基础造价:
程师;周兴(1976),男,大学本科,国家一级注册建造师。
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四川建筑 第28卷6期 2008112
B-b
211 当h0≤时
2
F1=Pj[(015A-015a-h0)B-(015B-015b-h0)2]≤
工程结构
22
pM/(BA)=691kN/m
Pmin=(F+G/(AB)-6M/(BA2)=569kN/m2P=1/2(Pmax+Pmin)=630kN/m2
22Pjmax=F/(AB)+6M/(BA)=641kN/m
β017hpft(b+h0)h0
(B-b)A-a
B-Bh0-24
2
2
+(B-b)h0-h0≤2o
Pjmax=519kN/m2P1=593kN/m
2
017β017βhpfthpfth
bh0+pjpj
My=1/6[(318-018)/2]2(2×314+016)×(641+
593)/2=1713kN519)/2=1592kN
(2)
mm
2
Mx=1/6[(314-016)/2](2×318+018)×(641+
整理得:
p[(B-b)2-2B(A-a)]
h+bh0+≥0
β4(017hpft+pj)
2
o
h0=
12
b2+pjB-b
时2
2-b
β017hpft+pj
212 当h0>
F1=pj
Aaβ()--h0B≤017hpftB+bh0
22p(A-a)
h0≥
017βhpft(B+b)+2pj
(3)
图2 天然地基独立基础
412 基础造价极小值时的高度
比较按抗冲切计算所得h0和经济法所求得的h0j,基础经
济高度应在二者中取大值,对桩基础柱边抗冲切满足验算:
γoFl≤αftUmh0
3 桩基上独立承台斜截面抗剪强度验算
对桩基上独立承台,还应满足γftBh0和oFl≤β
γoFl
h0v≥
αftUm
(4)
将上述各项计算结果代入式(1)得:
hoj=934mm
413 基础抗冲切最小的高度
因为h0
h0=882mm
比较上面三种高度,基础经济高度应在三者中取大值,对桩基边缘高度的确定,还需要进行角桩冲切验算。
βF1≤017hpft(3d+ho)h0
式中,d为方桩边长(对圆桩则用018d代入)。求得:
ho=
9d+
2
比较hoj与h0,取h0e=h0j=934mm
414 基础配筋量
长向钢筋AS=MY/(019fyh0)=6574mm选用
)=6216mm短向钢筋A′S=MX/(019fyh0
选用
2
2
4Fl
β017hpft
-3d
(5)
5 桩基础计算实例
9桩承台,强度等级为C25,单桩承载力标准值为Rk=
380kN,桩中心距离S=1600mm,桩直径为400mm,边桩中
H1=h0+50,求得h1与200mm两者之间取大值。
4 天然地基基础计算实例
已知:某柱下独立基础,柱子尺寸为800mm×600mm,如
图2所示,柱轴向荷载设计值F=7500kN,M=500kNm,基础埋深215m。地基承载力特征值fk=400kN/m,承载力修正系数d=410,土的重度γ=19kN/m3,混凝土为C30,Ⅱ级钢筋,根据预算价,假定每立方米钢筋混凝土独立基础造价为45318元/m3,其中钢筋造价为19618元/m,钢筋价格为27807元/m,设Jc/Jy=(45318-19618)/27807=1/108,ft=
1143N/mm2,fy=300N/mm2,c=35mm。411 地基承载力设计值
f=fk+ηdr(d-015)=644kN/m2
2
AB=F/(f-rd)=1216m,
3
3
2
心至承台边缘的距离450mm,柱截面600mm×600mm,桩
基重要性系数为110,抗震调整系数110钢筋等级Ⅱ级钢,fc=1119N/mm2,ft=1127N/mm2。如图3。511 基础造价极小值时的高度
取A=318m,B=314m
图3 桩基独立承台
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工程结构
β=0112/(1117+013)=0108V=380×3×112=1368kN
满足斜截面抗剪要求。
514 基础边缘高度
h0=(1/2)
9d2+
4F1
-3d=309mmβ017hpft
已知A=B=4100mm,a=b=600mm,JC/JY=1/108
MX=MY=380×112×3×113=177814kNm代入式(1)得:
hoj=929mm
512 基础抗冲切最小高度
根据桩基技术规范(JGJ94-94):
F1
=4(b+h0)
整理得:
h0=(1/2)
b2+
F1
-baft
h1=309+50=459mm515 基础配筋量
AS=A′S=MX/(019fyho)=6862mm
α=0172/(λ+012)
a0=1087mm
选用
若h0≤1087mm时,则F1=8×380×112=3648kN,
λ=1,a=016
代入上式得:ho=823mm
比较上面二种高度,取h0e=hoj=929mm
513 斜截面抗剪验算
r0V≤βfcBh0, ax=1087mm, h0=929mm
6 结束语
本文以基础高度为变量,混凝土强度等级、钢筋等级、基础长和宽、混凝土与钢筋单价比值等为常量,讨论柱下钢筋混凝土独立基础的优化设计。其实对不同强度等级的混凝土和不同等级的钢筋,其基础的经济性是不同的,可以采用逐个比较法,得出更经济的钢筋混凝土独立基础。
λ=ax/h0=1117
学术期刊的级别如何确定
———关于学术期刊有关问题的答复
新闻出版总署报纸期刊出版管理局
问:期刊有无国家级、地方级的区别?
答:截止到2001年底,我国有期刊8889种。这些期刊都是经新闻出版总署批准并配发国内统一刊号的,凡获得国内统一刊号的期刊,均为正式出版物。新闻出版总署从未就学术水平的高低为这些期刊划分过级别,仅从出版管理的角度,按照期刊主管单位的不同将期刊分成中央期刊和地方期刊。这样划分是为了按照期刊的主管单位的不同对期刊实施有效的行政管理。有的期刊在封面上刊载“国家一级期刊”等字样,不是新闻出版总署组织评选出来的,并非政府行为。
问:有的期刊在封面上刊载“××省一级期刊”、“××省二级期刊”等字样,与期刊的学术水平有关吗?
答:这种标识确实存在,这是一些省、自治区、直辖市新闻出版管理部门每年对本地区的期刊进行综合评比的结果,主要是督
促期刊不断提高质量。这种评比是滚动进行的,每年评比的结果
的学术水准是一件非常复杂、难度非常大的工作,不是新闻出版管理部门可以简单地作出评价的。而且据我们所知,即使一些发达国家,也没有出版行政管理部门制定衡量自己国家的学术期刊学术水平的客观标准。1992年国家科委、中共中央宣传部、新闻出版署共同发布了《科学技术期刊质量要求》,1995年,新闻出版署发布了《社会科学期刊质量管理标准》,这两个文件是新闻出版管理部门从管理的角度对自然科学期刊的5大类、社会科学期刊的7大类期刊进行质量监管的依据。这两个标准中,虽然对学术理论类期刊的业务标准有要求,但都是一些原则性的,不能仅以此作为判断期刊学术水平高低的标准。
问:新闻出版总署近几年举办过国家期刊奖、全国百种重点社科期刊奖、“中国期刊方阵”等期刊方面的评奖活动,是否可以认为获得这些奖项的期刊中的学术期刊质量是比较高的?
答:获得新闻出版总署举办的期刊评奖活动的奖项的期刊,
都有变化。这种由各地组织的评比,由于各地的评比标准不统一,也不是单从学术水平的高低对期刊进行评价,是地方新闻出版管理部门就本地期刊的出版质量进行一种综合评价,因此不能完全以此来衡量期刊的学术水平。
问:“核心期刊”是怎么回事?答:“核心期刊”是国内几所大学的图书馆根据期刊的引文率、转载率、文摘率等指标确定的。确认核心期刊的标准也是由某些大学图书馆制定的,而且各学校图书馆的评比、录入标准也不尽相同。新闻出版管理部门也未参加过此类评选活动。
问:目前新闻出版管理部门有无制定衡量学术期刊质量的权威标准?
答:迄今为止,我国新闻出版管理部门尚未从各类学术期刊的学术水平这一角度制定过标准,因为衡量学科众多的学术期刊是全国期刊中的优秀期刊,其总体质量应当说是在同类期刊中比较好的。但是,国家期刊奖、全国百种重点社科期刊奖均是每两年评比一次,其中对学术类期刊的评选也是从总体质量来考虑的,并没有对获奖期刊的学术水平进行专门的评估。期刊获得的这些荣誉都是阶段性的,并不是期刊的终身荣誉。如果在下一个评奖年度未获得奖项的,就不再是获奖期刊了。所以,如果将期刊是否曾经获奖与其学术水平的高低直接挂钩,也是不科学的。“中国期刊方阵”是2001年由中央各部委、各省、自治区、直辖市按照一定比例推荐的在本部委、本地区期刊中社会效益、经济效益都比较好的期刊,人选“中国期刊方阵”的期刊的数量近1500家,入选“中国期刊方阵”的各类学术期刊,在同类期刊中相对比较优秀,但同样不能作为评职称时人选论文的依据。
(原载《中国新闻出版报》2002-10-15)
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