双偏压柱下独立基础基底尺寸的优化设计.pdf

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1、浙江建筑，第29卷，第5期，2012年5月ZhejiangConstruction，Vo1．29，No．5，May2012双偏压柱下独立基础基底尺寸的优化设计OptimalDesignofSingleFootingunderColumnBearingBiaxialEccentricLoads李志磊，王杰辉LIZhi—lei．ⅣGJie—hui(宁波市房屋建筑设计研究院有限公司，浙江宁波315000)摘要：根据结构优化设计方法，对柱下独立基础在双偏心受压情况下，基底尺寸的优化问题进行了深入的分析，提出了合

2、理实用的优化设计方法，对工程实际有一定的指导意义。关键词：双偏心受压；柱下独立基础；基底尺寸；优化设计中图分类号：TU470．3文献标志码：A文章编号：1008—3707(2012)05—0023—04柱下独立基础设计中，经济合理地确定基底尺1计算模型寸是十分必要的。在基础埋深H确定后(一般情况选取图1所示模型为计算模型。下日可以根据实际工程经验及地质勘测报告事先估算)，对于轴心受压构件，可根据式(1)较为方便地求得基底尺寸¨，但对于偏心受压构件，除满足式(1)外，尚应满足式(2)至式(5)。因此，目前

3、较多采用的设计方法是先按轴心受压基础计算所需基底面积，然后根据偏心距大小将所得的基底面积扩大10％～50％后，并假定长短边之比为1．5进行试算。文献[3]利用扩大面积法、扩大宽度法和同时扩大面积与宽度法三种方法，根据柱下独立基础偏心荷载作用下基础底面尺寸的确定问题，从理论和实例两方面进行了探讨，此类方法由于带有试算性质，故难以做到设计的经济合理。文献[4]针对单偏心受压情况下的柱下独立基础基底尺寸的设计，提出了一B-曰1：50种实用的优化设计方法，但此方法不适于双偏心受压图1柱下独立基础计算简图情况下独

4、立基础的优化设计问题。在文献[3]的基础上，根据偏心距大小，对实际工程中大量存在双偏心1．1约束方程受压柱下独立基础优化设计的问题进行深入分析，提偏心受压柱下独立基础底面压力应满足地基承出了基底尺寸优化设计的实用计算公式，并提出了～载力要求，根据地基土的特性及其容许偏心距大小系列对实际工程设计有指导意义的建议。可得如下约束条件：收稿日期：2012—02—08作者简介：李志磊(1979一)，男，山东潍坊人，工程师，从事建筑结构设计工作。24浙江建筑2012年第29卷(1)当e≤I／6及≤b／6时，对于一般

5、工程问2优化分析题应同时满足以下约束方程：P¨=Pk．(Fk+Gk)／A≤厂a(1)z·lez≤l／O及eb≤b／O盯LMkx／，k+bkJ≤￡／OPk=⋯．(k+Gk)／A+k／≤1．(2)及Mk／(Fk+Gk)≤b／6)P=⋯(Fk+Gk)／A+Mk,／w≤1．(3)根据约束方程的情况，优化分析分为以下几种(2)当l／6≤ef≤l／4及b／6≤≤b／4时，对于压情况讨论：缩性较小的地基土，偏心距大小可以控制在此范围内，除了满足式(1)外，还应满足：(1)当。≤吾时，若gkx／Mky=Mkx×=Mkx

6、P=2(F+Gk)／[3(÷)6](4)×了b≥1，即≥÷=n≥1时：约束控制方程为P=2(F+Gk)／[3(_eh)f](5)式(2)，由式(2)得：上式中：A一基底面积，A=f6(其中Z=nb)；≥可FK+GK+(7)F一相应于荷载效应标准组合时，上部结构取边界条件代入式(6)得到：传至基础顶面的竖向力值；G一基础底面以上基础及回填土的自重；S⋯+可FK+GK+(8)G／A=d(为基础底面以上基础及。回填土的平均重度，一般取20kN／m，由：0得到：d￡地下水位以下取浮重度)；12Az一1～=。㈩W

7、x,Wy-基础底面的抵抗矩：W=，．．Wy；一一u：M一相应于荷载效应标准组合时，作l。+plf+ql=0(10)用于基础底面的力矩：锯式r】0得．Mkx=Ikx—Vk×Hl；Mk=I一V×HI，假定绕轴为√iT+√^、／

8、2+万3+√

9、丁一√

10、2+万3强轴，即Mk≥Mk；变换式(7)得到：⋯一相应于荷载效应标准组合时，鱼上部结构传至基础顶面的力l：篇1．2f．1+1．l：n㈩一，矩值：整理得到：一相应于荷载效应标准组合时，上部1+npll+nql／2=0(12)结构传至基础顶面的剪力值；对照式(10)

11、则e，eb一沿y方向及方向的偏心距：e=np11+nql／2=Pll+ql(13)MkkFk十Gk’一Fk+Gk。解3)得一-l+-1+1．2目标方程plH根据柱下独立基础的特点可知，影响造价的主要因素是基础尺寸、基础高度和钢筋用量。本文仅对基底尺寸的确定进行优化分析。选取双偏心受压⋯5柱下独立基础(见图1)基底的周长作为目标函数，使该目标函数式(6)在满足约束条件式(1)～式(5)根据前提条件，l、b应满足÷≤1．5，若不满足应的前提下取