建筑基础设计要点

JCCAD 程序注意事项
中国建筑科学研究院
建筑工程软件研究所
张志远
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概述
? 地基基础设计内容
– 地质资料
– 荷载组合
– 地基承载力计算
– 基础内力、配筋计算
– 基础沉降计算
3/70
地质资料输入及桩初设计
? 坐标系
– 相对坐标,单位 m
? 标高
– 与结构标高统一
? 土名称
– 是代码,参数可该,可名同参数不同
? 土层顺序一致
– 个别孔点没有某土层是用土层厚度调整
? 单桩承载力试算
地质资料
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也可以输入海拔高度
地质资料
5/70地质资料
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荷载组合
? 三种组合
– 标准组合
? 用于承载力设计
– 基本组合
? 基础设计
– 准永久组合
? 沉降计算
荷载
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荷载相关问题
? 两个概念
– 当前组合,目标组合
? 一个标高
? 地震作用
? 上部结构荷载的理解
– 荷载分布
荷载
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荷载选用原则
? 墙下条形基础可采用 PM荷载或砖混荷载。
? TAT,SATWE,PMSAP荷载
? 活荷载折减
? TAT,SATWE―最大组合内力简图”与
JC―目标组合”
? 荷载参数按需要调整
荷载
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荷载参数的调整
根据建筑用途修改
可根据楼层数进行修

荷载
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地基承载力设计
? 基本区别:
– 以标准组合为设计依据
– 桩承载力特征值
承载力
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柱下独立基础地基承载力设计
? 承载力控制基础底面积
? 按双向弯矩设计
? 独基上线荷载作用
承载力
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浅基础承载力比较
规范 承载力
校核
计算式 [R], f
k
, f
ak
三者相近
R 与 f
a
相近
安 全 系

74 规范 p
k
≤ R R=[R]+m
b
γ ( B-3 ) +m
d
γ
m
(D-1.5) 1, 0
89 规范 p ≤ f f = f
k
+ η
b
γ ( b -3 ) + η
d
γ
m
( d -0.5)
f 大于等于 1.1 f
k
p/p
k
=1.25~1.30
f / R=1.1~1.20
>1,0
如 1.1
新规范 p
k
≤ f
a
f
a
= f
ak
+ η
b
γ ( b -3 ) + η
d
γ
m
( d -0.5) p/p
k
=1.25~1.30
当 f
a
>1.1 f
ak
时 f
a
= f
f
a
/ R=1.0~1.20
<1,0
如 0.9
承载力
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独基基础自动生成
? 步骤:
– 节点选择
– 参数输入
– 基础计算
– 碰撞检查
– 重新计算
承载力
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构造柱荷载的处理
? 仅有自重的构造柱
– 无基础柱
? 有其他荷载传来的构造柱的处理
– 生成独基
? 考虑荷载重叠
– 分配荷载
承载力
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基础底面形心的确定
? 原则:
– 与柱同心
? 调整方法
– 长宽比
– 底面形心与角度
承载力
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墙下条形基础地基承载力设计
? 承载力控制基础底面积
? 基底面积重复计算问题
? 无柱节点荷载的分配
承载力
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墙下条基底面积重复利用
? 原理
? 实现
? 实例
条基计算面积 条基有效面积条基有效面积
承载力
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基础梁地基承载力设计
? 按整体基础算
? 注意覆土标高
承载力
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筏板基础地基承载力设计
? 深度修正按室外地坪到基底
承载力
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桩基础承载力设计
? 单桩基础
– 按压桩试验取值
? 极限承载力 /2
– 初设计时按公式估算
? 桩端阻力,桩侧阻力由静载试验得到
? 程序提供计算工具
? 桩承台
– 考虑群桩效应
??? is i apppaa LquAqR
承载力
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与桩基规范的比较,
内容 地基规范 50007 - 2002 桩基规范 JGJ94 - 94
承载力校核
ak
RQ ?
( 8.5,4 - 1 )
aik
RQ 2.1
m a x
?
( 8.5,4 - 2 )
RN ? ( 5,2 - 1 )
RN
ax
2.1
Im
?
( 5,2 - 2 )
3.1~24.1/ ?
k
QN
2
uk
a
Q
R ?
7.1~65.1
uk
Q
R ?
桩身强度
ccP
?fAQ ?
(8,5, 9 )
ψ
c
—— 预制桩取 0,75,
灌注桩取 0,6~0,7
ψ
c
—— 预制桩取 1,0,
干作业取 0,9,
灌注桩取 0,6~0,7
承台冲切
0.84 hp
?
代 0,72
0
)]()([2 hfahabF
thpoxcoyoycoxl
??? ????
( 8, 5, 17 - 1 )
F l = F - ∑ N
i
?
ox =0.84/( λ ox +0.2 )
?
oy =0.84/( λ oy +0.2)
0
)]()([2 hfahabF
toxcoyoycoxl
???? ??
( 5, 6 - 6 )
F l = F - ∑ N
i
?
ox =0.72/( λ ox +0.2)
?
oy =0.72/( λ oy +0.2)
剪切
00
hbfV
ths
???
( 8, 5, 18 )
0.1
75.1
?
?
?
?
00
hbfV
ths
???
( 5,6,8 )
3.0
12.0
?
?
?
?
,
4.13.0 ?? ?
5.1
2.0
?
?
?
?
,
0.34.1 ?? ?
承载力
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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
– 局部承压计算 按单向偏心计算
– 抗剪?
? 多柱基础存在的问题
? 浅基础底板最小配筋率
– 理解
– 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 2004.6
内力配筋
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浅基础底板最小配筋率
? 理解:
– l/h<1.0(pk<200kPa) 无筋扩展基础
– l /h<2.5 柱下独立基础
– l /h>2.5 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 2004.6
l
h
内力配筋
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浅基础抗剪
? 素混凝土基础
? 钢筋混凝土基础
– 没有验算的原因
? 抗剪
? 抗冲切
AfV ts ?? 366.0
07.0 hbfV th ???? ?
0m7.0 hbfV th ???? ?
内力配筋
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墙下条基基础内力计算
? 计算内容
– 刚性基础
? 满足扩散角要求
? 素混凝土 Pj>300考虑抗剪
– 抗冲切计算
– 底板抗弯(配筋)计算
? 剪力墙下条基的理解
内力配筋
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桩承台基础内力计算
? 计算内容
– 柱 对承台的冲切计算,剪切计算
– 桩 对承台的冲切计算,剪切计算
– 底板抗弯(配筋)计算
内力配筋
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基础梁内力计算
? 基础梁含义
– 交叉梁模型
? 计算要点
– 土反力考虑方法
? 弹性地基梁模型:基床反力系数取值
? 文克尔假定:基床反力系数常量
? 广义文克尔假定:基床反力系数变量
– 上部结构刚度
– 剪切计算,抗弯(配筋)计算
内力配筋
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梁元法常见问题
? 基床反力系数取值
– 按土的类型取值
– 根据深度调整
– 广义文克尔假定
内力配筋
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梁元法中考虑上部结构刚度方法
内力配筋
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梁抗剪不够的处理手段
? 增加梁的截面和数量
? 提高混凝土强度等级
? 考虑上部结构刚度
? 不考虑抗扭刚度
? 地基处理
内力配筋
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实例:巴黎城实例:巴黎城
梁截面抗剪强度不足的数量基本没有
混凝土强度等级 C40
2 倍的等代上部结构刚度
不考虑抗扭刚度
梁截面抗剪强度不足数量又减少了
40% 左右
混凝土强度等级 C40
3 倍的等代上部结构刚度计算时
梁截面抗剪强度不足数量又减少了
50% 左右。
混凝土强度等级 C40
1 倍的等代上部结构刚度计算
梁截面抗剪强度不足数量减少了 50%
左右。
增加混凝土强度等级 C30 - >C40
采用普通弹性地基梁模式计算,有相
当多的梁截面抗剪强度不足。
当混凝土强度等级采用 C30
抗减强度验算结果方案调整措施
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梁元法中抗震缝、伸缩缝的处理
? 方法 1
– 将宽梁偏心布置在任一排柱轴线上
– 另外还要布置与宽梁垂直方向上的梁
? 保证相邻两个柱节点之间有梁连接,使柱子荷载不丢失
并能传到宽梁上
? 方法 2
– 双轴线上布置两根肋梁。对于梁式基础可在双轴
线处局部布置一个筏板,就做成了一个双梁基础
– 弹性地基梁计算时,如考虑抗扭刚度则个别梁抗
剪截面不够,当不考虑梁的抗扭刚度则不会出现
抗剪强度不够的情况
内力配筋
33/70内力配筋
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弹性地基梁板人防计算
? 荷载传递路径
– 人防顶板 ->柱子、墙体 ->弹性地基梁
? 板面等效荷载按顶板覆土厚度 ≤0.5 米
– 梁式基础,5级取 100kN/m2 ;6级取 55kN/m2
– 筏板基础:
? 无地下水,5级取 75kN/m2 ;6级取 40kN/m2
? 有地下水,5级取 90kN/m2 ;6级取 50kN/m2
内力配筋
35/70
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
? 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
内力配筋
36/70
柱下平板基础抗冲切计算
? 计算公式
? 破坏面的确定
? 加柱墩的影响
– 抗冲切
– 配筋
– 板下柱墩注意事项
内力配筋
37/70
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
内力配筋
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桩筏有限元计算中土反力模型
? 弹性地基梁板模型
– 上部结构刚度小
– 简化模型
? 倒楼盖模型
– 上部结构刚度大
? 弹性理论 —有限压缩层模型
– 上部结构刚度小
– 规范推荐
? 修正的弹性理论 —有限压缩层模型
– 上部结构刚度小
内力配筋
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桩间土的作用
? 弹性地基梁板模型
– 以基床系数表示
? 倒楼盖模型
– 以分担百分比表示
? 弹性理论 —有限压缩层模型
– 自动计算
? 修正的弹性理论 —有限压缩层模型
– 自动计算
内力配筋
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基础形式及规范
– 基础形式,工程所在地区不同采用不同规范
?,建筑地基基础设计规范 GB5007-2002》:天然地基或
常规桩基
?,地基处理规范 JGJ79-2002,:复合地基
?,建筑桩基技术规范 JGJ94-94,:桩土共同分担计算方

? 上海 1999年的地基规范,沉降控制复合桩基,先由桩承
担再由土承担
内力配筋
41/70
梁下布桩基础的分析
? 按梁元计算,不用划分单元
? 计算结果按梁方式输出
– 梁弯矩图,剪力图,配筋图
内力配筋
42/70
43/70
44/70
墙下桩承台的处理
? 布置非承台桩
? 围区生成
– 注意围区的边界
? 筏板有限元计算
内力配筋
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有限元法常见问题
? 应力集中
– 柱周围
– 墙周围
? 配筋方式
– 平均配筋
内力配筋
46/70
基础沉降计算
? 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
– 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
沉降计算
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浅基础沉降计算
? 独立基础、墙下条基
– 按柔性基础计算
– 考虑相邻基础影响
沉降计算
48/70
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
沉降计算
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桩承台沉降计算
? 桩承台
– 最终沉降的计算采用单向压缩分层总和法,
不同方法的区别在于土附加应力的算法。
? 桩间距 <6d:可按实体深基础法。
? 明德林应力公式法
沉降计算
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桩筏基础沉降计算
? 桩筏,桩梁
– 最终沉降的计算采用单向压缩分层总和法
– 土反力模型
? 倒楼盖模型,文克尔模型,明德林模型,改进明德
林模型
– 基础形式及规范
? 和内力计算一致
沉降计算
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7其它相关内容
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局部承压计算
? 计算方法:
按同心对称原则确定=
b
l
b
ln
A
A
A
35.1
l
clcl
AfF
?
?? ????
? 程序实现
53/70
4.6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
– 地下水
AW0, 1e ?
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筏板基础沉降缝的处理
? 分区域输入筏板进行沉降计算
? 按沉降完成的速度决定算法
– 修改土的压缩模量
– 调整配筋
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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
? 与立面画图法切换
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7.2基础梁平法施工图例
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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
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筏板基础沉降缝的处理
? 分区域输入筏板进行沉降计算
? 按沉降完成的速度决定算法
– 修改土的压缩模量
– 调整配筋
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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
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基础工具箱介绍
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AutoCAD基础图向基础模
转化
一、基础图的加载
二、选择转化的内容
三、选择内容的处理
四、图面标注内容的识别
五、生成基础的模型数据
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? 用下拉菜单项:文件 (F)
在该下拉菜单中选取:打开 (O) 命令,打开
基础图 (DWG) 。
此方法仅适用于该基础施工图是按 1:1的比例
绘制的图形文件 。
一,AutoCAD基础图的加载
63/70
? 用下拉菜单项:图形转换
在该下拉菜单中选取:插入 DWG原图命令,
打开基础图 (DWG)。
使用该方法,程序会要求用户输入该基础图
的绘图比例。
64/70
? 示例
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? 根据工程的实际情况,选择相关的内容
程序可转化的内容如下图所示,逐个操作:
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二、选择转化的内容
? 如选择轴网,选中的轴网同类实体会变虚,
便于用户核查操作的正确性。
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? 如选择承台,则选中的承台同类实体也会变虚。
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三、选择内容的处理
在完成对基础图 DWG的选择工作之后,可执行命令项:
转换成基础模型数据中,要求用户输入转化生成的工
程名称:
69/70
在该命令中,程序将根据已选择的
内容生成新的平面图信息,如果该平面图与
原图有出入,返回前面的相应命令,补全。
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四、图面标注内容的识别
对于采用平法标注法绘制的基
础梁基础平面图,程序可自动通过
对基础梁标注信息的识别,提取到
基础梁的截面和配筋信息。点取下
拉菜单“识图”中的‘梁标注自动
识别’即可 。
71/70
点取下拉菜单“识图”中
的‘生成数据’,即可生成
基础的建模数据。
至此,基础图转化基础
模型的工作已完成,之后,
用户可在 PKPM系列软件
的平台上,可使用此程序
模块生成的数据信息。
五、生成基础模型数据
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联系方式:
E-mial:pub@pkpm.cn
Tel,84276161,84276262
谢谢!