地基基础设计PPT

1、JCCAD 软件及基础设计独基、条基地梁、筏板桩基、桩筏 11、概述21.1地基基础设计内容荷载组合上部结构刚度地质资料地基承载力计算基础沉降计算基础内力、配筋计算绘施工图3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41.2基础设计的有关规范建筑地基基础设计规范(50007-2002)建筑结构荷载荷载(GB50009-2001)混凝土结构设计规范(50010-2002)建筑抗震设计规范(GB50011-2001)人民防空地下室设计规范(GB50038-94)建筑桩基技术规范(JGJ94-94)建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)高层建筑箱形与筏

2、形基础技术规程(JGJ6-99)上海地基基础设计规范等。 52、地质资料输入及桩初设计62.1输入地质资料目的：桩基础沉降计算承载力计算反力计算其它基础沉降计算72.2地质资料内容基底以上土的重度建筑物基底以下各层土的物理参数(特定应力范围下的压缩模量，端阻系数，侧阻系数等)，水头标高.计算承载力时需要持力层图的地基承载力特征值；无桩基础进行沉降计算压缩模量、土的重度和水头标高。 82.3在JC程序中注意问题标高统一，绝对高程和结构标高有换算关系地质资料，基础底标高，一层荷载作用点标高必须在同一坐标系为了方便输入地质资料增加了参数“建筑0.00相对的绝对标高”。程序自动换算绝对标高与相对标高坐

3、标系单位为m，孔点和结构平面有对应关系 各孔点土层要一致，以保证能够通过插值得到任意一点的土层信息。孔点的个别土层厚度可以为零。土名称是代码，参数可改，可名称相同参数不同9用于标高转换1011孔口标高39m，桩底标高-14.0m桩径1200mm,承载力特征值12500kN 0.00标高为38.9m柱底标高-16.1m -20.8m板厚4.0m 9.5m121.地质资料输入/土层布置/+（-）0.000绝对标高_ 现程序改为：“结构物0.000对应的地质资料标高”答：如填0，要求地质资料标高系统与基础输入的结构标高系统要一致。如不是0，要求地质资料标高系统与基础输入的结构标高系统要可不一致。2.

4、地质资料输入/孔点输入/修改系数/孔点标高_,探孔水头标高_土层底标高_（是否在确定了1中的+-0.000绝对标高后，这些数据都是填相对标高，还是人仍应该填黄海高程?) 答：不一定填黄海高程，可以自己任定标高系统。3.基础人机交互输入/参数输入/基本参数/基础设计参数/室外自然地坪标高_ (是否填室外地坪的相对标高?) 答：基础交互输入中所有的标高应与结构标高系统一致。4.基础人机交互输入/参数输入/基本参数/基础设计参数/一层上部结构荷载作用点标高_(是否填柱底的相对标高?) 答：基础交互输入中所有的标高应与结构标高系统一致。132.4单桩承载力试算已知桩的截面及扩大头尺寸和指定孔点给出各层

5、图的承载力按指定的桩长计算承载力14153.1荷载组合类别和作用三种组合基本组合基础设计标准组合(短期荷载)用于承载力设计裂缝计算准永久组合沉降计算其它荷载组合人防荷载3、荷载组合163.2.1基本组合的形式用于基础的内力、配筋等计算 三种组合形式3.2基本组合173.2.2分项系数取值（规范）G 取值为:对结构有利取1.0抗浮计算取0.9永久荷载控制的组合取1.35其它取1.2可变荷载分项系数取值为：一般取1.4标准值4kN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载取1.3183.2.3恒载分项系数（程序）没有对结构有利情况，在基本组合中恒载的分项系数有1.2恒载为主取1.35恒载为主的情况中只有恒和

6、活两种工况 193.2.4活荷载折减设计楼面梁时按(4.1.2-1)条,根据楼面梁的从属面积或建筑楼板用途等因素确定的折减系数。PM导荷载时按选择自动生成并传给基础程序设计墙、柱和基础时的折减系数。通常输入按楼层折减系数有裙房时的处理 程序处理注意问题：程序：两个系数相乘关系规范：取小值楼层不同时的处理203.2.5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1砌体房屋2地基主要受力范围内不存在软弱黏性土层的下列建筑1) 一般单层厂房和单层空旷房屋2) 不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋3) 基础荷载与2)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

7、建筑213.3模拟施工过程模拟施工荷载主要解决高层结构中准确计算自重作用下的内力问题梁端位移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目前模拟施工方法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22a 一层加载b 二层加载c 三层加载模拟施工荷载1模拟施工荷载一模拟施工荷载方法比较23a 一层结构b 二层结构c 三层结构模拟施工荷载1模拟施工荷载三2425263.4标准组合(也称短期荷

8、载 )用于地基承载力计算和裂缝宽度计算273.4.1程序对标准组合的处理标准组合相当于将基本组合公式中荷载分项系数设为1.0在抗震规范中没有给出标准组合公式，程序按荷载规范的原则推导的。否则标准组合中竖向地震效应的贡献将大于其在基本组合中的贡献，这违背与荷载规范的原则。因此增加竖向地震效应的组合值系数 28293.5准永久组合用于基础沉降计算组合中不含地震和风 303.6人防荷载梁元法采用顶板等效静荷载的数值按比例作用在柱、墙上，然后进行基础设计。由于顶板等效静荷载的数值比底板的大，在计算板的内力和配筋时不必计算底板等效静荷载。板元法计算时要由用户输入顶板等效静荷载和底板等效静荷载，不平衡力桩

9、或土承担。 31323.7荷载相关问题当前组合，目标组合TAT、SATWE“最大组合内力简图”与JC“目标组合”的差异一层荷载作用点标高33MNQ荷载作用点标高M=M+Q*HH34一层上部结构荷载作用点标高影响：独基，桩承台；作用：剪力换算成弯矩H1H2GABCD353.8荷载选用原则不同计算模型导算的荷载总值相近，分布有差异基础型式：独立基础（柱下独立基础和桩承台基础）可以是非同工况荷载，尽量多的荷载组合。PK，TAT,SATWE,PMSAP整体基础（柱下条形基础（基础梁）、筏板）同工况荷载。PM ,TAT,SATWE,PMSAP墙下条形基础可采用PM荷载,砖混荷载。荷载参数按需要调整36荷

10、载参数的调整根据建筑用途修改可根据楼层数进行修改37吊车荷载问题荷载、荷载384.1沉降计算特点对结构的安全，建设成本影响大离散性大，计算结果不准确，需要对计算结果修正（各地区的经验系数）沉降计算的核心是分层总和法不同性质的土需要用不同的方法计算无桩大开挖基础考虑回弹再压缩各种基础类型的沉降计算在后面分别介绍4、基础沉降概述394.2基础沉降公式沉降计算公式回弹再压缩量计算404.2.1压缩层深度取值压缩层深度Zn有两种判断原则1：按收敛原则判断：由计算深度向上取厚度为Z的土层变形值。满足以下条件：表5.3.6Zb(m)b22b44b88bZ(m)0.30.60.81.0Z=0.3(1+lnb

11、)414.2.2压缩层深度取值简化公式压缩层深度Zn有两种判断原则2：当无相邻荷载影响，基础宽度在1-30m范围时，基础中点的地基变形计算深度可按下列简化公式计算 Zn=b(2.5-0.4lnb)424.2.3沉降经验系数s取值表5.3.5沉降计算经验系数s基底附加压力加权平均值Es(MPa)2.54.07.015.020.0Pofak1.41.31.00.40.2Po0.75fak1.11.00.70.40.2地区沉降观测资料及经验确定无地区经验时取下表的数值435.1、地基承载力修正地基承载力修正公式如下：5、柱下独立基础设计445.2承载力验算荷载应该采用标准组合。分为三种情况无零应力区

12、单向偏心有零应力区双向偏心有零应力区455.2.1允许零应力存在的情况有零应力区建筑抗震设计规范(GB50011-2001)4.2.4条规定：高宽比大于4的高层建筑，在地震荷载作用下基础底面不宜出现拉力；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%。对于工业建筑，由于弯距相对于竖向力来说数值较大，一般允许基础底面存在零应力区。 465.2.2无零应力区承载力验算该情况相当于规范中的轴心受压或eb/6情况e0这时应该满足以下条件：475.2.3单向偏心允许零应力存在的情况规范给出了最大基底反力公式可根据力平衡很容易得到各物理量之间的关系要满足零应力区比例的要求Pmaxe

13、a3abFkGk485.2.4双向偏心允许零应力存在的情况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。495.2.5程序对零应力存在情况的处理程序中处理零应力区情况在实际工程中双向偏心情况居多，严格的单向偏心情况只在排架柱中或框架结构的个别柱下出现。单向偏心情况计算简单，是精确解。因此程序先判断单双偏心，然后再分别按不同的方法计算基底反力。程序采用数值计算方法时不受压面积40%迭代精度1.0%程序运行发现的问题荷载组合不同造成配筋时大偏心5051Area_l:不受压面积与底面积的比值525.2.6线荷载的处理独立基础计算时其上的线荷载

14、作用功能背景：底框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NN+qlN+ql535.2.7构造柱荷载的处理根据荷载数值判断是否严格意义上的构造柱构造柱：设无基础柱，分派无柱节点荷载非构造柱：采用基础梁生成独基，考虑荷载重叠545.2.8基础底面形心的确定原则：与柱同心荷载平移到基础底面形心处调整方法长宽比底面形心与角度555.3柱下独立基础内力、配筋计算计算内容底板抗弯计算 按单向偏心计算柱对底板冲切计算 按单向偏心计算多柱基础存在的问题暗梁抗剪，柱间冲切板上配筋565.3.1柱下独立基础内力、配筋计算公式采用基本组合按双向双侧计算（只用MI）配筋按经验公式575.3.

15、2独立基础抗剪问题钢筋混凝土基础没有验算的原因抗剪抗冲切参照筏板内筒冲剪计算585.3.3浅基础底板最小配筋率理解：l/h1.0(pk200kPa) 无筋扩展基础l /h2.5 柱下平板取值：依据：建筑地基基础设计规范理解与应用。中国建筑工业出版社2004.6lh595.4局部承压计算对于素混凝土构件程序实现计算方法：对于配置间接配筋的钢筋混凝土构件605.5柱下独立沉降计算采用弹性地基沉降计算时选按柔性基础计算也可用独基与桩承台沉降计算两种算法参数输入不同，计算结果一样验算沉降值和沉降差，不满足要求时调整方案考虑相邻基础影响616、墙下条形基础设计626.1分配无柱节点荷载计算原则：按节点周

16、围墙体的长度的比例分配。注意事项无基础柱的设置墙体长度对结果的影响手工分配方法636.2地基承载力计算承载力控制基础底面积地基承载力可借鉴独基部分按单位长度线荷载计算无柱节点荷载的分配基底面积重复计算问题646.2.1底面积重复利用计算过程按单位线荷载计算出所有墙下需要的条基宽度和计算面积计算每段条基的计算面积和实际有效面积的比值k按比例k放大条基宽度、反复迭代最后使实际有效面积计算面积给出每段条基的最终放大系数归并取整给出整个工程的计算面积和实际面积65666.2.2双墙基础生成条件 两个墙体所在的网格必需是平行且端头对齐的两个墙体生成的条基底面重叠墙间距大时需验算上部受拉钢筋676.2墙下

17、条形基础内力计算计算内容刚性基础满足扩散角要求素混凝土Pj300考虑抗剪抗冲切计算底板抗弯（配筋）计算686.3墙下条形基础沉降计算采用柔性基础假设在弹性地基梁沉降计算中完成696.4剪力墙下条基的理解707、柱下条形基础设计717.1基础梁地基承载力设计按整体基础算基础梁翼缘宽度与荷载相一致有利于荷载的传递注意覆土标高727.2基础梁设计指导思想目前绝大多数工程在设计中都是上部结构和基础分别计算的，因此我们在设计基础时必需把基础的刚度设得足够大，这样才不会因为基础的变形给上部结构带来不利的影响。严格控制沉降差737.3上部结构刚度的假定上部结构的刚度对基础内力计算的影响上部结构为刚性，基础在

18、柱墙处的位移为同一平面（可倾斜）。通过对上部结构刚度矩阵的凝聚得到传给基础的刚度把上部结构等代成具有一定刚度的与基础在柱墙节点处位移协调的交叉梁系，该梁系具有与地基梁相同的位置，这时需要输入各网格间上部刚度相对与基础的比值747.4基础梁内力计算时要考虑的因素土反力的分布情况。均匀分布土对基础的反力作用与土的变形有关文克勒地基模型基床反力系数是常、量。广义文克勒模型基床反力系数是变量。参见高层建筑箱形与筏形基础技术规范(JGJ6-99)附录C中间反力小边部反力大757.4.1倒楼盖模型的适用条件参见建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)的8.3.2条上部结构刚度较好荷载分布较均匀条形

19、基础梁的高度不小于1/6柱距计算结果边跨跨中及第一内支座的弯矩值要放大767.4.2弹性地基梁计算方法文克勒模型假设土为相互独立的弹簧 弹簧刚度即为基床反力系数基床反力系数为常量广义文克勒模型假设土相互之间有影响基床反力系数为变量参见高层建筑箱形与筏形基础技术规范(JGJ6-99)附录C中间反力小边部反力大777.4.3文克勒模型的基床反力系数取值基床反力系数K的推荐值地基一般特性土的种类K(KNm3)松软土流动砂土、软化湿土、新填土流塑粘性土、淤泥及淤泥质土、有机质土10005000500010000中等密实土粘土及亚粘土:软塑的可塑的轻亚粘土:软塑的可塑的砂土:松散或稍密的中密的密实的碎石

20、土:稍密的中密的黄土及黄土亚粘土1000020000200004000010000300003000050000100001500015000250002500040000150002500025000400004000050000密实土硬塑粘土及粘土硬塑轻亚土密实碎石土400001000005000010000050000100000极密实土人工压实的填亚粘土、硬粘土100000200000坚硬土冻土层2000001000000岩石软质岩石、中等风化或强风化的硬岩石微风化的硬岩石2000001000000100000015000000桩基弱土层内的摩擦桩穿过弱土层达密实砂层或粘土性土层的桩打

21、至岩层的支承桩100005000050001500008000000摘自本院地基所(TJ774)修改序号16“筏式基础的设计和计算”专题报告的附件之二。787.5沉降计算建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)中5.3.10条强调“在同一体积大面积基础上建有多栋高层和低层建筑，应该按照上部结构、基础与地基共同作用进行变形计算”。基础梁的沉降计算一般采用柔性基础假定不考虑基础、上部结构的刚度考虑上部结构刚度、基础刚度和地基变形的沉降计算方法按柔性基础计算沉降得到计算沉降用基床反力系数用弹性地基梁的计算方法得到各点的位移，即考虑上部结构刚度和基础刚度的沉降797.6设计方案的调整在弹性地基

22、梁设计时，需要根据计算结果反复调整设计方案。主要进行以下调整：根据梁的内力（弯矩、剪力）调整基础梁翼缘宽度。基础梁翼缘宽度会影响土反力，从而影响基础的内力。设置挑梁，平衡端跨梁支座弯距。采取增加梁的截面和数量、提高混凝土强度等级等方法提高基础梁的抗剪能力。改变计算方法，使计算结果更符合实际情况。如考虑上部结构刚度、不考虑抗扭刚度。作地基处理 80817.6.1按荷载考虑翼缘宽度的方法 可以先按柱周围基础梁（腹板部分）的刚度的比例将节点荷载分配到各段基础梁上，再叠加上墙传来的线荷载，根据合并后的荷载估算各段基础梁翼缘的宽度。经过弹性基础梁计算，得到基础梁的内力和基础底反力，再对基础梁的截面和翼缘

23、宽度进行调整调整。 827.6.2伸缩缝的处理设计成单肋梁 伸缩缝处一般都有两道平行网格线（轴线）。定义宽梁输入在其中荷载较大的一条轴线上。没有布置梁的轴线上的柱所在节点必须有梁连接没有布置梁的轴线上的线荷载需要导算到布梁的网格线上为了保证基础刚度的连续，搭在另外一根轴线上的横向梁需要通过短梁连接伸缩缝处基础梁上。设计成双肋梁只需布置两根梁并布置筏板当做梁的翼缘即可。两根梁之间应该有横向的梁相连。 83847.7梁元法计算复合地基 勘察报告（地基处理报告）给出处理后的基床反力系数：需要按作地基处理的部位修改基床反力系数；没有提供处理后的基床反力系数需要按照地基处理后土的压缩模量与原有土的压缩模

24、量的比值调整基床反力系数按地基承载力改变的情况调整基床反力系数。857.8局部承压计算按规范的要求应该验算柱对梁肋的局部承压程序处理方法同柱下独立基础程序中没有考虑加腋部分867.9基础梁平法主要功能编辑旧图功能 集中标注、原位标注信息修改功能 图文并茂的连梁钢筋修改界面 地基梁裂缝验算功能 按裂缝控制梁的配筋与立面画图法切换877.9.1基础梁裂缝宽度计算裂缝宽度大的原因解决办法柔性防水钢筋网片88基础梁平法施工图例898.1不等厚筏板处理子筏板概念筏板厚度输入注意事项不可重叠不可相交8、带肋筏板基础设计9091928.2承载力计算筏板基础属于整体基础，验算整体承载力满足要求即可P0fa,P

25、max0筏板基础深度修正系数基底标高和室外地坪标高覆土重外墙内部按参数计算外墙外部按室外地坪到筏板上表面计算（容重18）938.3筏板重心较核选用的荷载组合带裙房结构的处理产生差异的原因：荷载梁布置情况地下水948.4筏板基础内力计算基础类型及计算模型选用平板基础(厚板)有限元计算弹性地基梁计算基床系数调整内筒冲剪计算土反力取值问题柱墩的作用及注意事项梁板基础(薄板)弹性地基梁有限元计算板格冲切、剪切计算桩筏基础有限元计算厚、薄板划分原则按板和肋梁的相对刚度来划分：梁为主要受弯构件是为薄板板为主要受弯构件时为厚板958.4.1梁元法与板元法的差异梁元法将筏板对刚度的贡献折算成基础梁的翼缘。程序

26、的处理方法是按筏板的面积除以周围基础梁的总长当做基础梁一侧的计算翼缘宽度。 板元法筏板按板单元计算，肋梁是按矩形梁单元计算。由于两种模型中梁的刚度是不同的，得到的内力和配筋会有差异。968.5筏板基础抗剪、抗冲切计算按板格计算平板基础内筒冲、剪计算冲切计算和剪切计算的位置不同内筒外边缘的确定978.6局部承压计算按规范的要求应该验算柱对梁肋的局部承压程序处理方法同柱下独立基础程序中没有考虑加腋部分988.7地梁筏板沉降计算弹性地基梁，筏板按柔性基础计算考虑相邻基础影响考虑基础及上部刚度影响方法：常规方法计算沉降计算各点的基于沉降的基床反力系数用基于沉降的基床反力系数计算弹性地基梁的变形998.8筏板绘图程序功能：可接梁元法或板元法的计算结果带配筋的筏板剖面灵活的布置钢筋方式配筋量与计算量比较布置范围显示100101102弹性地基梁板人防计算不接上部结构的结果荷载传