PKPM基础设计软件功能详解

1 PKPM基础设计软件功能详解 中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所张志远2010年3月31日 2 340 概述 本课件以 PKPM基础设计软件功能详解 一书为主线 详细介绍基础设计中用到的概念 计算原理 工程处理方法等内容 使用户对基础设计软件JCCAD有深入 透彻的了解 希望对设计人员有所帮助 3 340 地基基础设计内容 荷载 上部结构刚度 局部承压 沉降计算 承载力计算 地质资料 基础内力 配筋计算 4 340 第一章荷载 荷载输入要点荷载组合类型及用途各类荷载工况说明 5 340 第一章荷载 荷载输入要点 两种输入方法读取上部结构荷载附加荷载输入节点荷载的两种显示方式按柱形心显示按节点显示上部结构荷载的作用位置按柱墙底标高及柱形心计算PM模型输入时层高 标高输入方法地下室顶板嵌固情况的处理方法 6 340 第一章荷载 荷载输入要点 续 荷载校核方法单工况值比较文件比较荷载参数的选用如何不考虑地震荷载组合如何使风荷载和地震作用不同时参与组合活荷载折减各类基础设计时荷载的选用整体式基础 筏板 基础梁 多柱 多墙 基础分离式基础 独立基础 桩承台特殊基础 墙下条基 7 340 第一章荷载 荷载组合类型及用途 三种组合基本组合 基础内力 配筋计算标准组合 地基承载力计算准永久组合 沉降计算正常使用阶段验算使用标准组合考虑长期影响 8 340 基本组合公式 用于基础设计的荷载组合及正确使用 常规组合公式 恒载为主组合公式 地震作用组合公式 9 340 组合公式 用于基础设计的荷载组合及正确使用标准组合公式 10 340 组合公式 用于基础设计的荷载组合及正确使用准永久组合风荷载组合值系数为0 11 340 第一章荷载 各类荷载工况说明 恒荷载即永久荷载 包括结构自重 土压力 预应力等 主要由上部结构传来 另外补充填充墙的自重 包括面层做法 拉梁自重 在基础程序中补充 基础自重和覆土中程序自动计算在一些情况下 稳定水头的水浮力也可以当作恒荷载输入 模拟施工荷载 12 340 模拟施工过程 为什么要模拟施工过程 问题的提出 框剪结构中比邻筒体的柱荷载明显小于PM导荷结果模拟施工过程主要解决高层结构中准确计算自重作用下的内力问题 13 340 模拟施工过程 施工过程对内力影响的理解 结构逐渐完成 自重荷载同步加载梁端位移包括本层以下柱墙荷载累计位移 无本层以上构件 本层荷载产生的位移本层以上荷载对产生的位移各层相对位移会对荷载分布产生影响 14 340 模拟施工过程 几种模拟施工荷载方法的差异对于基础 一次加载 和 模拟施工荷载1 相同30层建筑D L 模拟施工荷载2 与 一次加载 相差20 左右模拟 施工荷载2 只能用于导算基础荷载模拟 施工荷载3 可以用于上部结构计算也可用于基础计算VSS求解器问题 15 340 a一层加载 b二层加载 c三层加载 模拟施工荷载1 模拟施工荷载1 16 340 a一层结构 b二层结构 c三层结构 模拟施工荷载1 模拟施工荷载3 17 340 18 340 29层框剪工程平面图 19 340 一次性加载 20 340 模拟施工荷载1 21 340 模拟施工荷载2 22 340 模拟施工荷载3 23 340 一次性加载和模拟施工荷载1 N 27970 24 340 模拟施工荷载2 D L N 32644 25 340 模拟施工荷载3 D L N 29373 26 340 模拟3刚度小 柱变形大 柱内力大 模拟施工荷载1 如何评价模拟施工荷载3对基础的影响 模拟1刚度大 柱变形小 柱内力小 模拟3和模拟1都假定竖向构件的长度是相同的 27 340 二 基础设计中的荷载问题 基础设计时如何考虑模拟施工过程基础程序采用模拟施工荷载主要解决框剪结构近剪力墙柱荷载偏小问题建议采用模拟施工荷载 其他建议 柱截面尺寸尽量与承载大小关联新方法 用PM恒载替换SATWE恒载 28 340 二 基础设计中的荷载问题 模拟施工过程的忽略因素结构自重 柱 梁 墙 楼板 和恒载的区别混凝土收缩徐变对内力的影响混凝土硬化过程对刚度的影响结构抄平对结果的影响 29 340 第一章荷载 各类荷载工况说明 活荷载范围楼面活荷载 屋面活荷载 积灰荷载和雪荷载等变荷载中的吊车荷载和风荷载需要另外输入活荷载折减系数两种方式按楼面梁从属面积折减和按板受力特性折减第1 2 7项当楼面梁从属面积超过50m2时取0 9第8项单向板楼盖取0 5 对于双向板楼盖和无梁楼盖应取0 8按楼层折减 基础程序中选择是否折减 汽车坡道 停车库 30 340 31 340 32 340 33 340 第一章荷载 各类荷载工况说明 风荷载风荷载两种输入方法常规风荷载 输入基本风压和体形系数 由程序根据工程的各层平面尺寸和层高计算出作用在各层质心的风荷载数值特殊风荷载 直接输入作用在各节点上的风荷载数值特殊风荷载处理 08版功能 在 组荷载中取两组有普通风荷载时不考虑特殊风荷载 34 340 第一章荷载 各类荷载工况说明 风荷载是否参与地震作用组合仅风荷载起控制作用时风荷载参与地震荷载组合荷载参数中可以控制 将相应参数填 起控制作用判断原则 风荷载和地震作用产生的总剪力和倾覆力矩相当风荷载否参与地震作用组合时程序处理风荷载与地震作用同向同号组合 35 340 第一章荷载 各类荷载工况说明 地震作用不考虑地震的天然地基及基础 参见抗震规范4 2 1条砌体房屋地基主要受力范围内不存在软弱黏性土层的下列建筑一般单层厂房和单层空旷房屋不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋基础荷载与2 项相当的多层框架厂房本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑 36 340 第一章荷载 各类荷载工况说明 竖向地震作用按上部结构计算结果中的内容选择是否考虑地震作用由用户在读取荷载时控制 37 340 第一章荷载 各类荷载工况说明 人防荷载人防荷载取值方法采用人防等效顶板荷载桩基础 桩身承载力按柱 墙传来的爆炸荷载验算 桩承台计算条基 基础梁 独立柱基基础本身计算 用人防等效底板荷载 通常采用人防底板荷载筏板基础注意特殊情况有桩桩筏基础在地下水以下的基础 等效人防底板荷载另有规定防水板 等效底板荷载数值另外规定 38 340 第一章荷载 各类荷载工况说明 人防荷载程序处理方法梁元法程序自动区分梁式基础 采用人防等效顶板荷载筏板基础 采用人防等效底板荷载桩承台读取SATWE人防结果桩筏有限元按用户输入的荷载计算 39 340 第一章荷载 各类荷载工况说明 吊车荷载独立基础和桩承台适用的吊车荷载PK计算结果SATWE等计算结果整体基础吊车荷载的输入 人工输入方法 指定吊车荷载作用的双柱列用桩筏计算整体没有人工输入吊车而荷载功能 仅能读SATWE计算结果仅供参考 40 340 41 340 第一章荷载 各类荷载工况说明 梁元法计算水浮力 解决底板反力计算问题输入相对室外地评深度分项系数 42 340 第一章荷载 各类荷载工况说明 程序计算的水浮力两中情况 各工况自动计算水浮力 用于在正常工况组合计算中考虑水浮力 底板的抗浮验算 水浮力分项系数取值水头标高变化大 1 4或1 3稳定水头 1 2 43 340 44 340 第二章地质资料 地质资料功能综述地质资料输入要点地质资料坐标与模型对位桩承载力估算 45 340 第二章地质资料功能综述 哪些计算需要输入地质资料 沉降计算 压缩模量 重度桩承载力计算 压缩模量 重度 状态参数 内摩擦角 粘聚力重点标准孔点的归纳土层标高的调整 46 340 第二章地质资料输入要点 标准孔点输入同一土层性质相同 性质不同的土层可以叫相同的名但不能在同一土层夹层的处理 将没有夹层的孔点的相应土层厚度设为0保证标准孔点包含所有孔点内容 47 340 第二章地质资料输入要点 标高的输入方法按相对 0 00输入 结构物 0 00对应的地质资料标高填0土层标高按相对值填写按地质报告高程输入 结构物 0 00对应的地质资料标高填实际值填写土层标高按地质报告提供的数据填写可视化修改土层标高 标高拖动按孔点调整 柱状图编辑按剖面调整 伪剖面图编辑 48 340 49 340 第二章地质资料地质资料坐标与模型对位 坐标可以按绝对高程输入 也可以按相对 0 00的标高输入通过建筑物 0 00对应的绝对标高参数来统一 坐标及转角以 为单位输入基础输入时调整衬图功能 演示 50 340 第二章地质资料桩承载力估算 原因桩承载力确定方法桩身的不规则性和土的离散性和易干扰性使得桩承载力和设计值之间有很大出入为桩基础设计提供依据计算方法及结果 51 340 52 340 第三章沉降计算 沉降的概念与沉降计算的意义沉降计算基本方法回弹再压缩计算基础与上部结构对沉降的影响 53 340 第三章沉降计算概念与意义 建筑物的沉降就是指地基的竖向压缩变形是基础设计的一个重要组成部分沉降分类瞬时沉降 在基底压力的作用下 地基土在瞬时不排水和体积不变的情况下 立即产生剪切变形而造成的沉降 固结沉降 由于附加压力使土粒骨架中空隙水气逐渐排出 土体压密所产生的沉降 次固结沉降地基土在长期持续的荷载作用下 土粒骨架发生蠕变所造成的沉降 54 340 第三章沉降计算概念与意义 按固结程度土体分类超固结土 一般地基土多属于正常固结土正常固结土 在深基坑开挖后存在超固结土欠固结土 尚未密实的属欠固结土 55 340 第三章沉降计算概念与意义 地基的变形特征沉降量最基本的数据沉降差倾斜基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值局部倾斜局部倾斜是指砌体承重结构沿纵向6 8米内基础两点的沉降差与其距离的比值 56 340 第三章沉降计算沉降计算基本方法 分层总和法 目前最常用的方法基本假定在应力计算中 假设土体为各向均质的弹性体 应力分布服从弹性半无限体理论的布辛奈斯克公式在沉降计算中土体可以分为变形参数各不相同的土层 不同位置土层可以不同 被计算的土体只有竖向压缩变形 没有侧向变形 与实验得到的压缩模量条件相同 基底作用的附加反力P认为是作用于地表的局部柔性荷载 57 340 第三章沉降计算沉降计算基本方法 计算公式及说明经验系数 s附加基底压力p0压缩模量 si 取土的自重压力至土的自重压力与附加压力之和的压力段计算平均附加应力系数 可查表 按应力积分得到 当基础底面形状不规则时 可以划分成若干小块矩形 采用分别计算各矩形荷载的应力积分值方法来获得任意一点的总应力积分值 58 340 第三章沉降计算沉降计算基本方法 工程应用一 柔性基础假定特点 不考虑基础与上部结构的刚度影响 以及基础底面柔性附加面荷载为已知 计算时采用规范给出的角点法公式计算了各受荷面积之间的应力相互作用适用基础类型独立基础条形基础刚度较小或刚度不均匀的筏板 59 340 第三章沉降计算沉降计算基本方法 工程应用一 柔性基础假定 续 压缩层深度确定两种方法用户自行确定统一的压缩层深度程序自动计算每个区格的压缩层深度同一块筏板取相同的压缩层深度存在软弱下卧层时要算到该土层 60 340 第三章沉降计算沉降计算基本方法 工程应用二 刚性基础假定特点 基础为绝对刚性适用基础类型基础刚度较大高层建筑 剪力墙结构 箱形基础结构基础连同上部结构总体刚度很大 基础底板的整体变形较小相对总沉降量来说 底板的整体弯曲变形可以忽略 61 340 第三章沉降计算沉降计算基本方法 工程应用二 刚性基础假定 续 计算方法假定基础沉降后满足平面方程z Ax By C将基础分成若干块 块内反力均匀 块中点满足平面方程土刚度按分块沉降计算得到 柔度系数 最终沉降修正步骤按等效矩形和平均沉降相等的原则进行第一次修正按规范的修正系数修正 62 340 柔度系数计算公式 63 340 第三章沉降计算沉降计算基本方法 工程应用三 有限刚度基础假定特点 综合考虑地基刚度 基础刚度 上部结构刚度与荷载分布适用基础类型荷载和基础刚度差异大的结构 如大底盘结构 64 340 第三章沉降计算沉降计算基本方法 工程应用三 有限刚度基础假定计算方法按沉降计算结果得到基础刚度将基础刚入引入基础位移 内力计算程序准永久组合作用下的位移视为沉降值 65 340 第三章沉降计算沉降计算基本方法 程序实现梁元法 先进行沉降计算将沉降值换算成基床反力系数代入计算程序梁元法计算程序板元法 由沉降试算得到基础刚度将刚度带入有限元计算程序 66 340 第三章沉降计算沉降计算基本方法 工程应用四 桩基的等代墩基法 实体深基础法 特点 将承台下的群桩及桩间土看作一个等效墩基的一个实体深基础 在此等代墩基范围内 桩间土不产生压缩如同实体墩基一样工作按照扩展基础的沉降计算方法来计算群桩的沉降适用基础类型桩距不大于6d的群桩基础 67 340 第三章沉降计算沉降计算基本方法 工程应用四 桩基的等代墩基法 续 计算方法桩承台及下面的群桩及桩间土没有压缩变形 而作为与承台截面相同的刚性实体作用于桩端底面地基土上 桩端底面以下土的附加应力服从布辛奈斯克规律 不考虑的实体侧壁与土的摩擦力影响 最后通过经验系数调整 压缩层深度确定计算深度的附加应力与自重应力之比小于0 2 68 340 69 340 70 340 第三章沉降计算沉降计算基本方法 工程应用五 桩基的明德林理论沉降计算方法计算方法桩相对稀疏时 桩距大于6d 或单排桩甚至单桩时 考虑桩间土与桩之间的作用 同时桩身纵向变形也应计入总沉降 从单桩出发考虑群桩作用的沉降计算方法 它是建立在常用的单向压缩分层总和法基础上的一种沉降估算法 71 340 第三章沉降计算沉降计算基本方法 工程应用五 桩基的明德林理论沉降计算方法 续 基本假设及公式推导具有柔性承台 各桩承受相等并确定的荷载的一群桩 单桩在竖向荷载作用下分别由桩侧摩阻力和桩尖反力支承 桩尖反力按集中力考虑 桩侧摩阻力一般随深度呈线性变化 不考虑由于桩的存在对地基土产生的加筋效应 遮拦效应 以线性迭加原理计算群桩荷载作用下地基中任一点竖向应力增量 按单向压缩分层总和法计算出群桩下沉量 压缩层深度取附加压力等于土的自重应力20 处的位置 72 340 73 340 第三章沉降计算回弹再压缩计算 无论回弹模量还是再压缩模量一般应由勘察部门提供 当方案阶段或初步设计阶段 回弹模量和回弹再压缩模量可近似取相同的值土体的回弹模量要明显高于压缩模量 一般情况下约为压缩模量的2 3倍左右 计算公式 74 340 第三章沉降计算回弹再压缩计算 软件处理方法 沉降与回弹再压缩合并计算 75 340 第三章沉降计算基础与上部结构对沉降的影响 基础与地基土相接直接影响到沉降量上部结构主要影响到差异沉降 在同一基础工程中采用不同的基础类型或调整基础布置密度也同样能起到差异沉降的控制作用 76 340 第三章沉降计算基础与上部结构对沉降的影响 原理除了荷载外 地基刚度 基础刚度 上部结构刚度对沉降量均有影响 影响的大小取决于该部分刚度在总刚度占的比重 上部结构刚度 基础刚度 地基刚度 位移 沉降 外荷载 77 340 第三章沉降计算基础与上部结构对沉降的影响 影响差异沉降的因素荷载大小与分布荷载越大沉降量也越大荷载分布的不均匀导致差异沉降上部结构刚度上部结构形式不同对基础沉降贡献也不同 78 340 第三章沉降计算基础与上部结构对沉降的影响 影响差异沉降的因素基础刚度与地基刚度基础大小 形式都会通过沉降计算以及相邻影响而反应到地基刚度中一般来说 刚度从小到大依次为 独立基础 条形基础 梁式基础 筏板基础 梁板式 平板式 刚度较高的是箱形基础 桩基础刚度从小到大的次序也是工程造价的次序 79 340 80 340 第三章沉降计算基础与上部结构对沉降的影响 利用基础与上部结构的调整控制差异沉降考虑上部结构刚度会使沉降变均匀确定的基础形式和上部结构形式使得相应刚度很难调整改变基础形式是调整沉降差的有效办法裙房作独基 防水板提高裙房的沉降基础变刚度调平改变基础形式桩基础变刚度调平 81 340 第四章局部承压计算 计算原理程序的计算效果 82 340 第四章局部承压计算 计算原理 局部承压计算原理三向受压状态下不可压缩物体材料强度大大提高混凝土承受局部荷载时会向横向膨胀 以泊松比衡量 周围混凝土会限制受压部位的膨胀 对受压部位反向挤压 从而使材料强度提高 83 340 第四章局部承压计算 计算原理 配筋混凝土局部承压计算方法 84 340 第四章局部承压计算 计算原理 素混凝土局部承压计算方法 85 340 第四章局部承压计算 计算原理 计算面积 的范围原则 遵循同心对称原则难点 没有计算公式规范给出实例 86 340 87 340 第四章局部承压计算 计算原理 程序计算方法镜像 与运算基础梁肋没有考虑加腋参见 建筑科学 2004 3 88 340 第四章局部承压计算 程序的计算效果 89 340 阶梯型独立基础 圆柱 基础梁 90 340 第五章基础模型输入及荷载导算 地质资料的导入上部结构数据的补充网格编辑荷载输入及修改自动生成基础数据基础构件定义及布置几种优化设计基础的辅助工具图形管理 91 340 第五章基础模型输入及荷载导算 地质资料的导入 大地坐标与建筑模型对位坐标单位换算通过 平移 转角 对位标高对位 92 340 第五章基础模型输入及荷载导算 上部结构数据的补充 PM中斜杆传入基础程序 08板功能 荷载 端部设定为支座的杆件 柱 斜杆 其标准内力都会传到基础程序中与垂直轴夹角小于20度的斜杆按柱传给基础模块 93 340 斜杆三维模型图 94 340 结构平面图 95 340 基础模型示意图 96 340 第五章基础模型输入及荷载导算 上部结构数据的补充 拉梁对计算结果影响 拉梁承担弯矩比例拉梁上荷载需要等效成 节点荷载 输入施工图圈梁墙下条基剖面圈梁布置简图 97 340 第五章基础模型输入及荷载导算 上部结构数据的补充 框架柱筋接柱施工图基础插筋填充墙自重需要按荷载输入可以生成填充墙下条基 98 340 第五章基础模型输入及荷载导算 上部结构数据的补充 柱墩以板上柱墩为主会影响板的内力和配筋对冲切的影响验算两个截面对配筋的影响刚性柱墩 忽略柱墩范围的结果柔性柱墩 按变厚度筏板计算 99 340 第五章基础模型输入及荷载导算 网格编辑 网格编辑的原因基础梁悬挑筏板边界影响单元划分网格编辑常用工具网格延伸输入网格删除网格 节点不同输入方法中网格编辑信息的保留在 中输入的网格在 中输入的网格 100 340 第五章基础模型输入及荷载导算 荷载输入及修改 不同基础形式在读取上部结构荷载的区别分离式基础整体基础墙下条基手工活荷载折减注意事项基础上部楼层数不同时应取不同的折减系数活荷载折减更新后只会对后续的计算结果有影响混合基础中先输入独基 墙下条基计算用的折减系数 再输入整体基础计算用的折减系数 101 340 第五章基础模型输入及荷载导算 荷载输入及修改 更新荷载数据方法上部结构荷载的记录独立于柱 墙信息 按坐标对位方式确定构件荷载上部结构数据更新 则荷载数据需要重新读取 上部结构数据没有变化 与基础相连的柱 墙 而由于SATWE等重新计算 则需要重新读取荷载网格 节点编辑后需要重新读取荷载 附加荷载需要重新输入 102 340 第五章基础模型输入及荷载导算 荷载输入及修改 上部结构荷载的作用位置柱形心柱底标高墙荷载的记录方式按节点位置记录荷载编辑时看到的数值是相对节点的在进行基础设计时换算到指定位置荷载显示按节点位置显示按柱形心位置显示 103 340 第五章基础模型输入及荷载导算 荷载输入及修改 荷载修改荷载参数修改后程序自动更新荷载用 点荷编辑 线荷编辑 对荷载进行修改 附加荷载 输入后即可独立组合 有参与读取的上部结构荷载组合 104 340 第五章基础模型输入及荷载导算 自动生成基础数据 可以自动生成的基础柱下独立基础桩承台墙下条基基础梁翼缘宽度自动生成的基础要根据沉降 内力计算结果调整沉降差控制基础梁内力碰撞检查生成联合基础多柱独基 桩承台的生成 105 340 第五章基础模型输入及荷载导算 基础构件定义及布置 大多数按节点网格记录柱 独基 承台条基 基础梁 拉梁 墙 板带几种特殊布置方式框架柱筋 按柱记录柱墩 标高取筏板上表面标高筏板 按封闭网格外轮廓布置子筏板布置 蕴含关系非承台桩 按坐标记录板带 没有截面尺寸 106 340 第五章基础模型输入及荷载导算 几种优化设计基础的辅助工具 自动生成基础基础梁翼缘宽度生成筏板重心校核 107 340 第五章基础模型输入及荷载导算 几种优化设计基础的辅助工具 桩数量图适合承台桩按单节点荷载计算桩数取最大区域桩数适合非承台桩按区域内荷载矢量和算桩数取最大梁下布桩筏板布桩桩承载率 108 340 第五章基础模型输入及荷载导算 几种优化设计基础的辅助工具 局部承压计算平板基础冲剪计算内筒冲剪计算柱冲切板桩冲切板异形柱冲切板多墙冲切板单墙冲切板 109 340 第五章基础模型输入及荷载导算 图形管理 显示内容输出节点 网格编号隐藏构件写图文件节点网格编号图荷载简图自定义内容 110 340 第六章柱下独基基础设计 柱下独基的生成和布置荷载的选用地基承载力计算基础内力 配筋计算沉降计算常见问题 111 340 第六章柱下独基基础设计 柱下独基的生成和布置 自动生成独基条件 读取荷载输入地基参数有柱生成独基的控制参数基础底面形心及转角长宽比如果要按系数折减弯矩 应输入拉梁基础底标高的输入 112 340 第六章柱下独基基础设计 柱下独基的生成和布置 独立基础计算时是否墙体荷载拉梁情况 手工导算抗震墙 优先考虑的方法 独基条基分开迭代计算独基底面范围内的线荷载 113 340 第六章柱下独基基础设计 柱下独基的生成和布置 双柱基础生成选择按形心还是按合理作用点生成基础碰撞检查生成多柱基础碰撞检查 基础重叠基础形心确定荷载处理人工干预方法围区生成多柱基础角度人工指定 114 340 双柱基础生成前的参数 115 340 第六章柱下独基基础设计 柱下独基的生成和布置 独基之间拉梁作用增加基础的整体性平衡柱底弯矩托填充墙拉梁设计方法取其左右柱最大轴力的1 10按拉杆或压杆进行计算 负筋50 连通按框架梁设计考虑填充墙荷载 116 340 第六章柱下独基基础设计 柱下独基的生成和布置 程序处理在 模型输入中按一层输入开全房间洞地下室层数 在基础程序中输入对弯矩的影响需人为考虑保证拉梁有足够刚度 117 340 第六章柱下独基基础设计 荷载的选用 SATWE 荷载注意模拟施工荷载对独基尺寸的影响拉梁的处理在 建模中输入在基础中输入 荷载注意平面外弯矩没有考虑柱底剪力换算成弯矩柱底标高取层底标高 柱底相对标高多柱基础宜按整体基础考虑读取同工况荷载 118 340 第六章柱下独基基础设计 荷载的选用 地震荷载的选用按照 抗震规范 4 2 1条的规定 下列建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算 1砌体房屋2地基主要受力层范围内不存在软弱黏性土层的下列建筑 一般的单层厂房和单层空旷房屋 不超过8层且高度在25 以下的一般民用框架房屋 基础荷载与 项相当的多层框架厂房 3本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑 119 340 第六章柱下独基基础设计 地基承载力计算 覆土重的计算按平均容重 m3计算自动计算时按 0 00到基础底标高可以人工输入 120 340 第六章柱下独基基础设计 地基承载力计算 地基承载力深度修正基础规范5 2 4条 基础埋置深度 m 一般自室外地坪标高算起 对于地下室 如采用箱基或筏基时 基础埋置深度自室外底面算起 采用独立基础或条形基础时 应从室内地面标高算起 121 340 第六章柱下独基基础设计 地基承载力计算 地基承载力深度修正方法程序处理筏板从室外地坪算起 其余按参数计算 基础梁取平均值考虑内 外地坪标高的差异有裙房基础的修正方法裙房自重折算成土厚时间效应对修正的影响 122 340 滑动面 基础埋深不大 地基为低压缩性土 发生剪切破坏 超载可以限制土体滑移 提高承载力 基础埋深较大 或者存在高压缩性土 加荷速度快 产生冲剪破坏 超载对土的应力状态有影响 介于前两种情况之间 发生局部剪切破坏 整体剪切破坏 冲剪破坏 局部冲剪破坏 123 340 第六章柱下独基基础设计 地基承载力计算 地基承载力深度修正方法对于有地下室的条形基础和单独柱基 北京市建筑设计技术细则 规定基础埋置深度 取值方法如下 对于一般第四纪土 不论内外墙 d d1 d2 2 且 对于新近沉积土d外 d1 d2 2d内 3 d1 d2 4d1 d2为自地下室内 外地面算起的基础埋置深度 124 340 第六章柱下独基基础设计 地基承载力计算 控制不受压面积 抗震规范 4 2 4条规定 高宽比大于4的高层建筑 在地震作用下基础底面积不宜出现拉应力 其它建筑 基础底面与地基土之间零应力区面积不应超过基础底面面积的15 一些工业院设计的构筑物允许有30 零应力区面积 程序处理所有荷载组合按相同的比例控制 125 340 第六章柱下独基基础设计 地基承载力计算 土反力按平面假定考虑承载力验算 地震荷载组合取 程序根据 数值自动修正 126 340 第六章柱下独基基础设计 地基承载力计算 当全截面受压时 127 340 第六章柱下独基基础设计 地基承载力计算 单向受弯大偏心土反力计算方法规范公式要满足零应力区比例的要求 128 340 第六章柱下独基基础设计 地基承载力计算 双向受弯大偏心土反力计算方法大部分文献都是通过表格来计算的 不利于电算的实现 计算精度也存在一定的问题 另一种是采用数值计算的方法 129 340 第六章柱下独基基础设计 地基承载力计算 地基承载力深度修正一般按室外地坪标高到基础底标高修正独基 防水板结构按室内地坪修正 130 340 第六章柱下独基基础设计 基础内力 配筋计算 冲切计算 131 340 多柱基础设计的注意事项多柱基础底面形心的确定方法柱间冲切计算暗梁和板面筋的计算 132 340 多柱基础冲切 剪切 参考 美国房屋建筑混凝土结构规范ACI318 05R15 5 1若剪切周长交搭 则调整后的起控制作用的周长b0应取为所考虑的那一组桩将真正抵抗起控制作用的剪力的单桩剪切周长的最短外包线 桩 调整后的起控制作用的周长 133 340 第六章柱下独基基础设计 基础内力 配筋计算 冲切 剪切计算为什么JCCAD的柱下独立基础没有进行抗剪计算抗剪抗冲切如果进行抗剪计算需要考虑哪些因素 参照筏板内筒冲剪计算 134 340 剪切计算问题的提出 基础规范 8 1 2 当基础底面处平均压力值超过300kPa的混凝土基础 尚应进行抗剪计算 对于无筋扩展基础 基础规范 8 2 7条文说明 阶梯形独立柱基及锥形独立柱基其斜截面受剪的折算宽度 可按照本规范的附录S确定 北京地区建筑地基基础勘察设计规范 DBJ11 501 20098 3 3 2给出抗剪计算公式其他地区也有类似北京规范的规定 135 340 问题分析 抗剪承载力 136 340 问题分析 北京基础规范 剪力计算方法 Av Av 137 340 问题分析 ACI318中11 1 3条的大意为 当同时满足以下三个条件时 则允许按11 1 3 1条或11 1 3 2条计算支座处最大剪力Vu 沿作用剪力方向的支反力把压力传入构件的端部区域 荷载作用在构件顶面或接近构件顶面处 在支座边与计算截面之间没有集中荷载出现11 1 3 1对于非预应力构件 到支座边的距离小于 的截面应允许按距离为 处计算出的Vu设计 138 340 C T C T 梁端部隔离体图 d 作用在从柱侧面到距柱侧面为d的点之间的梁段上的荷载将经裂缝上面腹板中的压力直接传入支座 对于净跨为 的梁 截面高度按 计算 支座边剪力和支座边以外 处剪力比为1 0 83 139 340 问题分析 扩展基础满足ACI318的三个条件 剪力也应该可以降低 Av 对于中心受压 基础挑出长度与高度比值为2 5的基础 柱边剪力与距柱边h处剪力之比为1 0 6 对于底面积小 高度大的基础剪力影响更大 140 340 问题分析 结论 抗剪计算慎重使用 141 340 钢筋混凝土结构构件的受剪破坏机理可能是混凝土结构中认识最不清楚的问题之一 白生翔 柱 梁 计算截面 指定破坏截面 计算截面 142 340 基础破坏面 143 340 局部不受压时净反力计算 144 340 第六章柱下独基基础设计 基础内力 配筋计算 局部承压计算参见 局部承压 章节 145 340 第六章柱下独基基础设计 沉降计算 用弹性地基梁沉降计算模块完全柔性假定桩基承台及独基沉降计算考虑相邻基础影响验算绝对沉降和沉降差 146 340 第六章柱下独基基础设计 常见问题 底面形心确定与柱同心人为指定配筋控制 最小配筋率碰撞检查 h l 147 340 第六章柱下独基基础设计 常见问题 独立基础受力状况全范围处于ACI318的 区 ACI318给出几何不连续的示例 阴影区内平截面假定不再适用 148 340 第六章柱下独基基础设计 常见问题 控制荷载输出 08版功能 149 340 第六章柱下独基基础设计 常见问题 独基 防水板设计 08版功能 独立基础设计和普通独基相同防水板在主菜单 防水板抗浮等计算 中计算 150 340 151 340 第七章墙下条形基础设计 墙下条基的生成和布置荷载选用承载力计算内力 配筋计算沉降计算常见问题 152 340 第七章墙下条形基础设计 墙下条基的生成和布置 墙下条基分类无筋扩展基础灰土基础 素混凝土基础 砖基础 毛石基础扩展基础钢筋混凝土基础 带卧梁钢筋混凝土基础 钢筋混凝土毛石基础自动生成原则基础宽度由承载力控制 按模数取整扩展基础按剪切 配筋控制基础高度无筋扩展基础由构造参数生成基础高度 153 340 第七章墙下条形基础设计 荷载选用 采用平面荷载进行基础设计不考虑地震作用构造柱荷载的分配设置成无基础柱手工分配荷载同轴线荷载取平均值同轴线连续墙体注意荷载重心首层墙体洞口下有足够高的墙体 154 340 第七章墙下条形基础设计 承载力计算 覆土重的计算按单位长度线荷载计算考虑基础底面重复利用对基础的影响 155 340 第七章墙下条形基础设计 内力 配筋计算 扩展基础按单位长度荷载计算剪切和配筋控制最小配筋率素混凝土基础计算抗剪 156 340 第七章墙下条形基础设计 沉降计算 用基础梁沉降计算模块计算验算绝对沉降和局部倾斜 157 340 第七章墙下条形基础设计 常见问题 双墙基础生成条件构造柱荷载的处理自动分配无柱节点荷载的局限性条基边线混乱的原因抗震墙下基础的处理 158 340 第七章墙下条形基础设计 常见问题 抗震墙下条基的理解 159 340 第八章桩承台基础及桩基设计 综述桩承台定义及布置桩承台基础设计计算桩辅助设计常见问题 160 340 第八章桩承台基础及桩基设计 综述 形式 普通承台 承台梁 筏板上部结构荷载通过桩承台转换到各桩上按刚性基础设计最小桩间距有一定要求普通承台有最大桩间距要求6D桩边距 D 净边距 150mm 161 340 第八章桩承台基础及桩基设计 综述 设计过程定义桩尺寸及单桩承载力承台布置 自动生成 围桩生成 人工定义并布置 指定桩数生成 承台拉梁布置承台计算 承载力 剪切和冲切 配筋 沉降施工图 162 340 第八章桩承台基础及桩基设计 桩承台定义及布置 自动生成按荷载和单桩承载力生成按轴力生成最少桩数量按桩间距最小到最大验算承载力 不满足要求增加桩数量按桩边距形成承台平面尺寸按冲切 剪切计算生成承台高度联合承台生成宜按整体基础考虑形心在多柱外接矩形中心荷载考虑几个柱荷载在承台形心处的合力 163 340 第八章桩承台基础及桩基设计 桩承台定义及布置 围桩承台生成原理以桩数量图为参考布置桩以桩位为节点生成网格单元判断网格 单元的有效性生成承台尺寸承台计算 164 340 围区选桩 生成单元网格 无效网格 生成承台 围区范围决定承台形状 165 340 第八章桩承台基础及桩基设计 桩承台定义及布置 承台 防水板结构布置承台按独立受力构件设计布置筏板按防水板计算模块分析 166 340 第八章桩承台基础及桩基设计 桩承台定义及布置 承台梁设计按整体基础设计步骤布置基础梁布置桩采用梁下布桩生成原始方案调整桩位置用桩筏有限元模块分析 167 340 方案一 方案二 168 340 方案一 方案二 169 340 方案一 方案二 170 340 第八章桩承台基础及桩基设计 桩承台定义及布置 承台联系梁 拉梁 抗震 6 1 11要求承台之间沿两个主轴方向设联系梁 桩基 4 2 6一柱一桩沿两个主轴方向上设置联系梁 当桩与柱的截面直径之比大于2时 可不设联系梁两桩桩基的承台 应在其短向设置联系梁承台联系梁截面联系梁顶面宜与承台顶面位于同一标高 联系梁宽度不宜小于250mm 其高度可取承台中心距的1 10 1 15 且不宜小于400mm 171 340 第八章桩承台基础及桩基设计 桩承台基础设计计算 桩尺寸输入桩径 单桩承载力 扩大头 桩长荷载选用要考虑弯矩的影响 取尽可能多的荷载组合SATWE 荷载 包括吊车和人防荷载 承载力 标准组合冲切 剪切 配筋 基本组合沉降 准永久组合 172 340 第八章桩承台基础及桩基设计 桩承台基础设计计算 桩顶效应 竖向力 水平力 不可以为单排桩 不可以为单排桩 173 340 N 刚性承台下桩反力计算 174 340 第八章桩承台基础及桩基设计 桩承台基础设计计算 桩承载力验算 地震荷载组合下承载力提高1 25倍 程序不分轴心受压或偏心受压 两个条件同时验算 175 340 第八章桩承台基础及桩基设计 桩承台基础设计计算 承台计算承台的冲切承载力计算剪切承载力验算 承台的弯矩计算 局部承压验算 176 340 第八章桩承台基础及桩基设计 桩承台基础设计计算 承台的冲切承载力计算对于圆柱及圆桩 按0 8 换算为矩形截面 177 340 第八章桩承台基础及桩基设计 桩承台基础设计计算 角桩对承台的冲切 178 340 第八章桩承台基础及桩基设计 桩承台基础设计计算 受剪计算 179 340 第八章桩承台基础及桩基设计 桩承台基础设计计算 受弯计算 180 340 第八章桩承台基础及桩基设计 桩承台基础设计计算 局部受压计算参见独基部分验算柱对承台的局部受压验算桩对承台的局部受压 181 340 第八章桩承台基础及桩基设计 桩承台基础设计计算 异形承台计算用有限元计算桩承台计算补充 182 340 183 340 第八章桩承台基础及桩基设计 桩承台基础设计计算 桩承台沉降计算对于桩中心距小于和等于6倍桩径的桩基 其最终沉降量计算可采用等效作用分层总和法 等效作用面位于桩端平面 等效作用面积为桩承台投影面积 等效作用附加应力近似取承台底平均附加压力 等效作用面以下的应力分布采用各向同性均质直线变形体理论 当计算单桩 单排桩 疏桩基础时采用Mindlin法进行沉降计算 184 340 程序提供的沉降计算方法及规范 185 340 第八章桩承台基础及桩基设计 桩辅助设计 按经验法计算桩极限承载力在地质资料输入中进行估算承载力与土层厚度 各土层物理参数 桩径 桩长 扩大头有关 186 340 187 340 第八章桩承台基础及桩基设计 常见问题 将AUTOCAD桩位图导入JCCAD操作步骤选择DWG文件按层选桩导至模型补充扩大头 单桩承载力数据桩位调整 188 340 第八章桩承台基础及桩基设计 常见问题 非规范标准承台或异形承台如何计算设计05版用桩筏有限元计算08版桩承台程序可以自动计算异型承台围桩生成承台或自定义对于桩反力计算 计算原理同标准承台受弯计算计算截面 承台下每个桩截面及承台上每个上部构件截面两端上部构件对承台的冲切计算 按承台上所有的构件外轮廓角桩的冲切计算原则与标准承台一致承台剪切计算 位置同冲切 计算原理同标准承台 189 340 第八章桩承台基础及桩基设计 常见问题 既有独立桩承台又有桩筏整体基础如何设计更合理分开设计更合理在JCCAD桩基承台计算中完成独立承台的计算设计在桩筏筏板有限元中完成桩筏基础设计 190 340 第八章桩承台基础及桩基设计 常见问题 同一桩承台下有承载力不同的桩时如何输入 计算在围桩承台菜单中输入 在桩筏筏板有限元中进行计算 191 340 第九章基础梁设计 基础梁建模输入荷载选用承载力计算吊车荷载的输入基础梁的计算模型基础梁板弹性地基梁法计算沉降计算常见问题 192 340 第九章基础梁设计 基础梁建模输入 基础梁有两类柱下条基筏板肋梁输入方法定义截面翼缘宽度可以自动生成布置在网格上外挑1 4左右相邻跨长设缝结构基础梁的布置在有墙的网格上布置宽扁梁 缝之间连短梁双梁 筏板 双肋梁 193 340 第九章基础梁设计 基础梁建模输入 筏板肋梁输入不输入翼缘宽度 程序可按筏板面积生成墙下布梁防止构件遗漏 没有布梁的部位荷载传不到梁元法设计模块 194 340 第九章基础梁设计 基础梁建模输入 平板基础板带输入柱下平板基础 当选择按照弹性地基梁元法计算时 需要在筏板上布置板带程序将柱上板带当作基础梁计算用桩筏有限元分析平板时不需要输入板带 195 340 第九章基础梁设计 基础梁建模输入 承台梁按基础梁输入桩可以用 梁下布桩 菜单生成原始模型 然后人为修改 承台梁应该按整体基础计算 梁下布桩 时可以采用标准组合中的 恒 活 的结果作为参考值 196 340 第九章基础梁设计 荷载选用 基础梁属于整体式基础 应选用同工况的荷载组合SATWE TAT PMSAP的恒 活 风 地吊车荷载应该在基础梁计算时输入 不宜采用SATWE等程序生成的吊车预组合内力人防荷载应选用人防等效顶板荷载或在桩筏有限元计算时读取SATWE人防荷载读取荷载时只读取一种来源的荷载 197 340 第九章基础梁设计 承载力计算 按整体基础考虑 即将基础梁近似作为一个刚性体处理 198 340 第九章基础梁设计 承载力计算 地基承载力修正地震荷载组合下地基承载力取faE深度修正按每个梁两端节点的参数确定每个梁按各自的宽度分别修正整体基础地基承载力取所有梁的平均值 199 340 第九章基础梁设计 承载力计算 覆土重计算内梁按 梁式基础覆土标高 到基础底标高计算外梁取 梁式基础覆土标高 和室外地坪标高的平均值基础底标高计算土重 18kN m3 基础重 25kN m3 分别计算如果每个节点都输入覆土压强参数 则按各节点参数计算 200 340 第九章基础梁设计 承载力计算 程序计算模块翼缘自动生成可以满足承载力要求退出基础输入程序时显示基础平均反力和地基承载力数值每组标准组合作用下给出最大 最小反力值及作用点 201 340 第九章基础梁设计 吊车荷载的输入 作为整体式基础 基础梁的吊车荷载应该将吊车处于不同位置当作独立工况进行分析基础梁计算参数中增加了吊车荷载输入功能 202 340 吊车工况2最大轮压该柱上 吊车工况4 吊车工况6 吊车工况 最大轮压该柱上 吊车工况3 吊车工况5 203 340 1 2D 1 4L DC1 1 2D 1 4L DC3 1 2D 1 4L DC5 1 2D 1 4L DC7 1 2D 1 4L DC9 204 340 第九章基础梁设计 基础梁的计算模型 等刚度弹性地基梁的力学模型 205 340 第九章基础梁设计 基础梁的计算模型 文克尔地基模型假设地基表面上任意一点所受的压力强度 与该点的地基变形量w成正比 p x kbw x 建立在文克尔假定上的微分方程 206 340 第九章基础梁设计 基础梁的计算模型 倒楼盖计算模式计算方法同按普通杆件有限元计算单元刚度矩阵考虑剪切变形因素土反力按均布荷载考虑 207 340 第九章基础梁设计 基础梁的计算模型 其他计算模型广义文克尔模型 考虑土之间的相互作用按基础所处部位修正土的反力系数 208 340 沉降计算推算 值 由沉降推算广义文科尔模型 值 209 340 第九章基础梁设计 基础梁的计算模型 其他计算模型考虑上部结构刚度在文克尔模型或广义文克尔模型基础上 将上部结构刚度叠加到基础刚度中效果 基础的整体变形较不考虑上部结构刚度均匀方法 输入等代刚度用SATWE凝聚的刚度 210 340 第九章基础梁设计 基础梁的计算模型 其他计算模型上部结构为刚性的弹性地基梁模型假定柱墙处没有位移土反力同弹性地基梁 即土的反力随基础梁的挠曲发生变化 211 340 第九章基础梁设计 基础梁板弹性地基梁法计算 几个重要参数弯矩 剪力 配筋计算考虑柱子宽度而折减选择考虑水浮力和进行抗漂浮验算弹性地基基床反力系数 按附表取值 212 340 第九章基础梁设计 基础梁板弹性地基梁法计算 几个重要参数梁计算时考虑柱刚度 213 340 第九章基础梁设计 基础梁板弹性地基梁法计算 几个重要参数底板内力计算采用何种反力选择周边节点平均弹性地基净反力采用相应底板平均净反力各房间底板采用弹性或塑性计算方法选择塑性方法较弹性理论方法小20 30 左右 214 340 第九章基础梁设计 基础梁板弹性地基梁法计算 几个重要参数柱下平板配筋模式选择按柱下板带与跨中板带分别配筋 钢筋全部连通不分柱下板带与跨中板带全部均匀配筋柱下板带与跨中板带分别计算钢筋量 50 柱上板带和跨中板带最大配筋量连通 柱下不足之处用短筋补足 短筋覆盖长度为1 4 5净跨 215 340 第九章基础梁设计 基础梁板弹性地基梁法计算 节点下底面积重复利用修正底面积重复利用使梁下单位长度土反力偏小 从而造成梁的内力也随之减小 修正方法 中国船舶总公司九院编中增加节点荷载的方法修正后配筋量增加 216 340 第九章基础梁设计 基础梁板弹性地基梁法计算 弹性地基梁计算模式的选择按普通弹性地基梁计算计算时不考虑上部结构刚度影响 217 340 上部结构刚度对基础受力状况的影响 218 340 第九章基础梁设计 基础梁板弹性地基梁法计算 弹性地基梁计算模式的选择按考虑等代上部结构刚度影响的弹性地基梁计算适合于上部结构刚度不均匀的工程按考虑等代上部结构刚度影响的弹性地基梁计算箱基规范给出的等代上部结构刚度计算公式 219 340 第九章基础梁设计 基础梁板弹性地基梁法计算 弹性地基梁计算模式的选择按考虑等代上部结构刚度影响的弹性地基梁计算等代上部结构刚度回归公式法用ANSYS软件计算128组框架模型软件提供计算工具 220 340 221 340 第九章基础梁设计 基础梁板弹性地基梁法计算 弹性地基梁计算模式的选择按上部结构为刚性的弹性地基梁计算适用于上部结构为框支剪力墙结构 短肢剪力墙结构 或剪力墙开大洞口 的基础计算 按此方法计算时几乎不存在整体弯矩 只有局部弯矩 其结果类似于传统的倒楼盖方法如果跨度相差不大 考虑上部结构刚度后 各梁的弯矩相差不太大 配筋更加均匀 222 340 第九章基础梁设计 基础梁板弹性地基梁法计算 弹性地基梁计算模式的选择按SATWE或TAT的上部刚度进行弹性地基梁计算适用于上部结构为框架 框剪结构的基础计算利用SATWE TAT或PMSAP软件计算上部结构的成果 将上部结构刚度与荷载凝聚到与下部基础相接的节点上 从而达到减少基础整体变形的目的由于TAT的墙体简化为薄璧柱 成为一个点刚度 所以TAT该模式不太适用于剪力墙结构 223 340 第九章基础梁设计 基础梁板弹性地基梁法计算 弹