柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)最小配筋率討論
張權(quán)、劉民易、梁文林《建筑結(jié)構(gòu)》
柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)的底部應(yīng)該配置雙向受力鋼筋，但該受力鋼筋要不要執(zhí)行最小配筋率的要求？是設(shè)計(jì)師感到困惑的地方。
1 規(guī)范的相關(guān)規(guī)定 《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007－2002）(簡稱《基礎(chǔ)規(guī)范》)8.2.7-2 條規(guī)定：對(duì)矩形截面柱的矩形基礎(chǔ)，應(yīng)驗(yàn)算柱與基礎(chǔ)交界處以及基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力。柱下獨(dú)立基礎(chǔ)底板的厚度都由受沖切或受剪切承載能力控制，因此基礎(chǔ)底板一般相對(duì)較厚。如果將錐形及多階獨(dú)立基礎(chǔ)作為受彎構(gòu)件，簡單套用《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010－2002) 9.5.1 條"最小配筋率取 0.2％和（45ft/fy）％中的較大值"的規(guī)定，則得到的配筋面積一般很大，有時(shí)工程中難以接受。如果完全套用《高層建筑箱形與筏形基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》（JGJ6－99）5.3.10 條對(duì)筏基底板鋼筋配筋率不小于 0.15％的規(guī)定，得到的配筋有時(shí)也不可接受。
實(shí)際上，對(duì)于獨(dú)立基礎(chǔ)的最小配筋率，《基礎(chǔ)規(guī)范》雖然沒有明確要求，但在其 8.2.2-3 規(guī)定：擴(kuò)展基礎(chǔ)底板受力鋼筋的最小直徑不宜小于 10mm；間距不宜大于 200mm，也不宜小于 100mm。關(guān)于此條規(guī)定，文【 1】解釋如下：由于擴(kuò)展基礎(chǔ)底板的厚度一般是由受沖切或受剪切承載能力控制，并非按受彎承載能力確定，因此底板相對(duì)較厚，如果套用受彎構(gòu)件的受拉鋼筋最小配筋率將導(dǎo)致底板用鋼量不必要的增加。借鑒《高層建筑箱形基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》（JGJ6—80）、《高層建筑箱形與筏形基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》（JGJ6－99）中有關(guān)箱、筏基礎(chǔ)底板鋼筋配筋率不小于 0.15％的要求，并按底板有效高度為 260mm 進(jìn)行推算，受拉鋼筋直徑為 10mm，鋼筋間距為 200mm。因此，《地基規(guī)范》8.2.2-3 條規(guī)定相當(dāng)于對(duì)柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)給出一個(gè)比較合理的最小配筋率要求。
另外，一些地方的規(guī)定也不盡相同。比如北京市《建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)技術(shù)措施》3.5.12 條規(guī)定：如單獨(dú)柱基的配筋不小于φ10mm@200mm（雙向）時(shí)，可不考慮最小含筋量的要求。而《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（廣東省標(biāo)準(zhǔn)）9.2.7-5 條規(guī)定：基礎(chǔ)底板每個(gè)方向受力鋼筋的最小配筋率不應(yīng)小于 0.15％。
2 程序處理 基于以上原因，JCCAD 軟件在進(jìn)行獨(dú)立柱基計(jì)算時(shí)，將該參數(shù)放開，有地方規(guī)定的可以采用地方規(guī)定，無地方規(guī)定的由設(shè)計(jì)人員自己根據(jù)具體情況和工程經(jīng)驗(yàn)確定，盡量做到經(jīng)濟(jì)合理。
在【柱下獨(dú)基】菜單下點(diǎn)取【自動(dòng)生成】后，"彈出柱下獨(dú)立基礎(chǔ)參數(shù)"菜單中有"獨(dú)立基礎(chǔ)底板最小配筋率"項(xiàng)（圖 1），用戶可以根據(jù)需要自己輸入，如果采用缺省值 0 時(shí)，程序?qū)⒆钚∨浣盥士刂圃?0.15%。注意，程序在計(jì)算鋼筋量時(shí)是按照獨(dú)立基礎(chǔ)全截面面積計(jì)算的。
3 進(jìn)一步討論 素混凝土獨(dú)立柱基屬于無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)，其基礎(chǔ)底面積根據(jù)上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載、基礎(chǔ)埋置深度及修正后的地基承載力特征值確定，再按照《基礎(chǔ)規(guī)范》表8.1.2 給出的無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)臺(tái)階寬高比的允許值，按照式 8.1.2 確定基礎(chǔ)高度。在地基反力作用下，基礎(chǔ)的彎曲拉應(yīng)力和剪應(yīng)力小于材料的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，因此一些設(shè)計(jì)人員為了提高安全度，在基礎(chǔ)底板也配一些構(gòu)造鋼筋的做法是沒有必要的。
另外，柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)不宜過厚，如果沖切高度過大，應(yīng)該考慮提高混凝土標(biāo)號(hào)，使基礎(chǔ)截面在比較合理的范圍內(nèi)。這樣即使控制基礎(chǔ)底板最小配筋率，配筋面積也不至于大得不能接受。如果在截面合理的情況下配筋仍然不合理，就應(yīng)該考慮該工程采用柱下鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)是否合理。
