标准规范下载简介

[博士]超高层建筑工程施工控制理论、方法和技术及其工程应用_pdf.pdf简介：

[博士]超高层建筑工程施工控制理论、方法和技术及其工程应用_pdf.pdf部分内容预览：

式中X底板厚度 C一底板单位体积底板 C一单位体积钢筋底板 x2、x6一和分别表示各种钢筋面积的设计变量，它们和LxLy的具体意 义可参见图3.1。

图3.1底板设计变量示意图

要通过容许沉降量和底板最小厚度反映；构造约束用桩间距、边桩距周边净距 等表示。 在全面考虑基础的强度、变形和构造要求后，可将约束条件概括如下： 1)桩数约束

式中：N，N，N.分别为设计桩数、最大桩数和最小桩数。 2）桩长约束

式中：L，L1GB∕T 17430-2015 绝热材料最高使用温度的评估方法，L.分别为设计桩长、最大桩长和最小桩长。 3）桩径约束

式中：D，D1，D。分别为设计桩径、最大桩径和最小桩径。 4）间距约束

式中：S。为桩间距。 5）边桩至底板周边的净距 边桩至底板周边的净距不宜小于0.5倍桩径。 6）沉隆约束

式中：S，[S]分别为建筑物的最终沉降值和允许沉降值。 7）底板最小厚度约束

式中：X1，Xo分别为设计底板厚度和最小底板厚度。 对于箱基的底板和筱板，还有如下的约束条件 1）底板抗剪切强度约束 2）底板抗冲切强度约束 3）最小配筋约束 4）底板构造配筋约束 5）底板抗弯和抗拉等约束 这些约束或要求，可参见国家现行规范。

3.4.2桩筏（箱）基础优化设计计算的简便方法

在软土地区，桩筱（箱）基础是高层，尤其是超高层建筑的首要选择的基 础形式。采用解析法进行优化设计，但是，该法适用于主楼和裙房的底板厚度 与桩长一致的基础优化计算。 （1）桩筱（箱）基础的相对刚度 桩筱（箱）基础的刚度实际上是一个相对概念，表示筱（箱）一桩－土体 系的相对基础的相对刚度刚度，而桩筱（箱）基础的整体相对刚度是桩－土 相对刚度相对刚度与筏（箱）一土相对刚度的综合。桩筱（箱）基础的相对刚 度已有多种公式。这里，仅列出一个公式 桩袋（箱）基础的整体相对刚度K

A一基础面积减去群桩的有效受荷面积，即

K一沉桩的影响系数，硬土地区可取2.5，在上海地区取1.5 M一桩基沉降的经验修正系数，在上海地区对于超过45m的长桩，在 0.150.18范围取值。 通过分析，当桩长超过30m时，式中的C，可用下式计算

.1池国取值。 通过分析，当桩长超过30m时，式中的C，可用下式计算

式中：L一一桩长 Sp一一桩间距 有了计算桩筏（箱）基础的相对刚度和沉降计算公式，可以进行桩筏（箱） 基础的整体优化。 （3）优化计算的数学模型 1）设计变量 取桩筱（箱）基础的底板厚度、桩长、桩间距和桩数为设计变量，分别为 XI 、X2、X3和 X4 2）目标函数 用桩箱（）基的总造价来构造目标函数。取桩箱（）基础的总体积作为 目标函数，故有：

取桩筱（箱）基础的底板厚度、桩长、桩间距和桩数为设计变量，分别为 X2、X3和 X4 2）目标函数 用桩箱（筱）基的总造价来构造目标函数。取桩箱（筱）基础的总体积作为 函数，故有

区、X2、X,和 XI

E = min|x,4+ 3.14×x2x (d/2)

为基础相对刚度的下限值。

为基础相对刚度的下限值。 B.沉降约束 采用变形来表示桩筱（箱）基础的安全度。也即限定基础允许的最大沉降量 S.和最小沉降量S2，使建筑物在工时的沉降量S满足下式：

根据箱基设计规程，按底板抗冲切及抗剪强度要求，箱筱（基）底板厚度 必须大于某一下限值to，即

根据单桩静载试验和桩土荷载分担分析，为保证的承载力的要求，群桩 基础的桩数必须大于一定的桩数N，即

（4优化计算万法 采用复形调优方法求解不等式约束下的多维极值问题，其基本计算原理及具 体计算方法可参见徐士良FORTRAN常用算法程序集（清华大学出版社，1992）， 但这里所用的程序根据前者改编。 (5)计算实例及分析 上海贸海宾馆，26层，桩筱基础，基础面积A=1320m²，数为200根，桩 长L=53m，采用Φ609mm钢管桩，桩间距s=1.91~1.95m，筱厚2.3m，混凝 土用C30，取Er=28000Mpa，μ=0.20，现场单桩静载试验得到p= 0.005×10~m/N，土的弹性模量Es=5.0Mpa，取Eo=3Es，mc=0.15。现 对该桩筱基础进行优化计算。 当确定约束函数的取值后，利用优化计算程序进行优化计算，可得如表3 所示的计算结果。经过优化后，筱板的刚度为1.5（初值为1.2），基础沉降为 5.927cm，基础沉降初值为5.32cm，分别为优化前的71.4%和111.4%，优化前后 桩筱材料的体积比为83.7%，节省用料16.3%。由此可见，桩筱基础的优化设计 具有较大的经济效益，而且，计算结果较为可信，见表3.1，能用于工程设计。

表3.1优化计算结果

（箱）基础优化设计的系统分解协调

在文献（陈晓平等桩筱基础采用离散设计的系统分析方法研究，水利学报， 1995（10））的基础上，考虑桩土间的分担作用，考虑上部结构刚度的贡献和考 虑采用离散变量优化设计方法求解。这样，计算过程大为简化，计算程序编制 也大为简化。 (1)系统分析模型 按照陈树勋的分系统最优化与总系统最优化的关系探讨，系统工程理论与 实践，1996（2）提出的子系统最优解组合为总系统最优解条件，桩筱（箱）基 础系统可分为（筱）子系统与桩土子系统，而且，这两个子系统最优解的组合 可作为总系统最优解：优化计算时，先对总系统进行整体分析，再按子系统进 行优化。系统分析模型可概括如图3.2所示。

《冷轧电工钢工程设计规范 GB／T 50997-2014》图3.2系统分析模型

上部结构对桩筱（箱）基础的刚度贡献是有限的，可用等效厚度考虑。这 样，就大大简化计算过程，所得的结果也较为可信。因此，选择筱（箱）基础

的厚度、桩长、桩径和桩位为主要设计变量，按前面所述的约束条件和目棕标函 数，对桩筱（箱）基础进行优化设计计算。 （2）桩筱（箱）基础的里上离散变量的优化设计 在桩筏（箱）基础优化设计中，因受工程地质条件、桩基施工工艺等影响， 有一个突出问题就是在数学模型中经常含有许多参数或变量，只能取有限的离 散值或整数值，例如，桩长、预制桩的断面尺寸等。这种变量称为离散变量或 整型变量，这类模型称为离散变量优化设计模型。 运用离散变量优化设计模型对筱（箱）基础优化设计有许多优点： 1）能考虑地基土的层状性等工程地质条件； 2）能考虑施工工艺等的影响： 3）约束方程的计算更加简单合理； 4）对连续变量进行离散处理，这样，也可考虑离散和连续变量共存的优化 5）优化计算结束后，不必再进行优化变量的模数化调整等工作； 6）能考虑基础形式的不规则性； 7）运算时间大为减少，使复杂的优化计算成为实用性。 计算步骤是：首先，通过等效厚度考虑上部结构对桩筱（箱）基础的刚度 的影响，然后，按桩土子系统和箱（筱）子系统，对两个子系统分别进行优化 设计计算。 (3）系统分解协调法的计算过程 对于桩筱（箱）基础系统，桩数及桩位变化引起的系统变化对系统整体影 响较大。现将桩数及桩位视作主要设计变量，并针对上部结构形式和荷载大小 取一个系列值。具体过程可概括如下： 1）将桩数、桩位、桩长、桩径和桩筱（箱）基础的厚度等变量离散，给出 它们的系列值； 2）根据约束条件，删除那些不合理的参数组合； 3）进行桩筱（箱）基础整体计算分析，如果桩筱（箱）基础桩筱（箱）基 础满足约束要求，转入下一步，否则，删去目前的组合； 4）根据桩筱（箱）基础的底板内力，对其进行优化计算，确定其所需配筋 及其工程造价F1k； 5）计算桩基工程造价F2k； 6）计算整个桩（箱）基础造价Fx三Fik+F2k:

7）进行下一组计算。当所有可能组合均计算完毕后，取F=minFk；相应 地，第K种参数组合，即为所要求的最优解。 从上述计算步骤可见，这是一种隐含枚举法。尽管计算输入数据较多，但 计算时间相对缩短，同时，桩数多与少，整体分析的难与易等与优化分析无直 接关系，故特别适合桩筱（箱）基础分解优化设计。桩筱（箱）基础系统本来 就是由多个子系统构成，分解优化设计更符合实际设计国产。另外，桩筱（箱） 基础系统比较复杂，尽管有先进的计算技术相辅助，可是，由于桩筱（箱）基 础的受力分析方法桩筱（箱）基础的里上离散变量的优化设计不一，优化计算 也有一定的局限性，因此，系统的一次整体优化求解几乎是不大可能，由此可 见，桩筱（箱）基础系统分解优化设计研究有着广泛的应用前景。

GTCC-006-2018 电气化铁路用铜合金接触线（箱）基础优化设计的准则法一沉

准法是从工程和力学观点出发，提出优化设计所应满足的某些准则。然后， 用迭代法求出满足这些准则的解，见（张炳华等《土建结构优化》，同济大学出 版社，1988）。准则法的优点就是原理简单、直观，计算程序较容易实现，而且 应力或位移重分析次数与设计变量数无直接关系，可用于大型结构优化。根据 准则法的基本原理，阳吉宝提出用于桩筱（箱）基础优化设计的准则法一沉 降比法。具体定义和计算方法如下： （1）桩筱（箱）基础优化设计的准则 采用准则法对桩筱（箱）基础进行优化设计，主要任务限于在桩数和桩位 确定的条件下，选择桩长、桩径和箱（筱）基础的底板厚度。对于某些场地 受到桩基持力层位置的限制，长只能取有限的几个数值（如对比两个持力层： 则桩长只能取两个值），此时，只对每根桩的桩径进行优化。如果桩长和桩径都 要进行优化，可采用等长径比或先优化桩长，再优化桩径的办法。 当桩筱（箱）基础在桩数、桩径已确定的条件下，其构造约束已基本满足时， 强度约束条件可归并到桩长、桩径等尺寸上下限的约束中。这样，只余下变形 约束，可通过桩基整体沉降和差异沉降表达。具体地，每根桩的桩顶沉降Si应 限制在某极小的范围内。因此，提出桩筱（箱）基础的优化准则一一满沉降。 相应地，可用沉降比法优化桩筱（箱）基础。满沉降就是使建筑物桩基在全部 的上部结构荷载作用下，其沉降达到所容许的极限状态。沉降比法就是通过调