YJK
基础答疑综合分类
北京盈建科软件股份有限公司
2014年8月
YJK基础答疑综合分类
目 录
第一节 基础建模 .................................................................................................................................................... 1
(一)基础结果对比JCCAD ................................................................................................................. 1 (二)基础模型jccad转换 .................................................................................................................... 1 (三)工程打包 ....................................................................................................................................... 2 (四)目录复制基本文件 ....................................................................................................................... 3 (五)多层接基础 ................................................................................................................................... 3 (六)上部荷载目标组合、打印、DWG图 ......................................................................................... 5 (七)基础计算使用SATWE荷载条件 ................................................................................................ 5 (八)【重新读取】缺少dsnjc.data文件 ............................................................................................. 5 (九)覆土输入与计算 ........................................................................................................................... 6 (十)基础底标高 ................................................................................................................................... 7 (十一)基础增加网格 ........................................................................................................................... 8 (十二)剪力墙下布置独基和承台 ........................................................................................................ 9 (十三)独基自动布置原则 ................................................................................................................... 9 (十四)独基自动布置不满足要求 ...................................................................................................... 10 (十五)独基阶数控制 ......................................................................................................................... 10 (十六)独基布置面积很大原因.......................................................................................................... 10 (十七)承台自动布置原则 ................................................................................................................. 11 (十八)承台自动布置不满足要求 ...................................................................................................... 11 (十九)建模与计算结果计算书的差异 .............................................................................................. 11 (二十)筏板的核心筒内电梯井的布置 .............................................................................................. 12 (二十一)筏板降板 ............................................................................................................................. 12 (二十二)筏板防水板共同存在.......................................................................................................... 13 (二十三)筏板荷载修改 ..................................................................................................................... 13 (二十四)扩孔桩—干作业挖孔桩 ...................................................................................................... 14 (二十五)桩定义中的桩承载力如何计算得到的 .............................................................................. 15 (二十六)上部与基础的拼装合并 ...................................................................................................... 15
第二节 计算模型 .................................................................................................................................................. 15
(一)什么样的独基用有限元计算 ...................................................................................................... 15 (二)什么样的承台用有限元计算 ...................................................................................................... 16 (三)主楼和裙房地下室底板不等高 .................................................................................................. 16 (四)拉梁计算 ..................................................................................................................................... 17 (五)CFG复合地基 ............................................................................................................................ 18 (六)抗拔锚杆的模型计算 ................................................................................................................. 18 (七)水平力如何考虑的 ..................................................................................................................... 20 (八)基础剪力墙的面外弯矩如何考虑 .............................................................................................. 20 (九)筏板内加厚区域处理方式.......................................................................................................... 21 (十)柱墩 ............................................................................................................................................. 21 (十一)防水板计算模型 ..................................................................................................................... 23 (十二)防水板计算组合 ..................................................................................................................... 24 (十三)防水板内独基或承台+拉梁与地基梁的区别 ....................................................................... 24 (十四)防水板与普通楼板模拟结果对比 .......................................................................................... 25 (十五)水浮力对平板式筏板影响 ...................................................................................................... 26
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(十六)基础沉降每种基础如何计算 .................................................................................................. 27 (十七)复合桩基 ................................................................................................................................. 27 (十八)网格划分,桩不在结点上时,如何处理 .............................................................................. 29 (十九)筏板与承台(独立基础)计算结果对比 ................................................................................... 29 (二十)SLABCAD与防水板计算结果对比 ...................................................................................... 30 (二十一)双柱独立基础JCCAD与YJK结果对比 ......................................................................... 32 (二十二)筏板与防水板的计算模型差异 .......................................................................................... 32 (二十三)双排桩地基梁如何模拟 ...................................................................................................... 32 (二十四)半悬空墙荷载到独立基础/承台的荷载传递 ..................................................................... 33 (二十五)1.4版本与1.5版本计算差异原因 .................................................................................... 34 (二十六)两桩和单桩的墙下承台有限元计算 .................................................................................. 36 (二十七)地基梁、拉梁、条形基础的区别 ...................................................................................... 36 (二十八)筏板计算与楼板计算长短边配筋差异原因 ...................................................................... 36
第三节 计算参数 .................................................................................................................................................. 37
(一)倒楼盖法和弹性地基梁法.......................................................................................................... 37 (二)规范 ............................................................................................................................................. 37 (三)迭代计算桩土刚度: ................................................................................................................. 38 (四)桩刚度是如何确定的 ................................................................................................................. 38 (五)桩刚度确定的例子 ..................................................................................................................... 39 (六)基床系数的计算 ......................................................................................................................... 40 (七)复合地基的桩刚度与基床系数的确定 ...................................................................................... 40 (八)上部刚度与深梁 ......................................................................................................................... 41 (九)抗震承载力调整系数 ................................................................................................................. 42 (十)后浇带 ......................................................................................................................................... 42 (十一)沉降经验系数 ......................................................................................................................... 42 (十二)人防强度1.5 ........................................................................................................................... 42 (十三)人防最小配筋率 ..................................................................................................................... 43 (十四)影响配筋参数 ......................................................................................................................... 44 (十五)YJK与PKPM的配筋弯矩处理差异 .................................................................................... 46 (十六)水浮力参数 ............................................................................................................................. 48 (十七)基本组合考虑基础自重与覆土 .............................................................................................. 49 (十八)两桩承台设计 ......................................................................................................................... 49
第四节 冲剪计算 .................................................................................................................................................. 50
(一)桩承台、桩筏基础,冲跨比计算 .............................................................................................. 50 (二)内筒冲切的筒底压力计算.......................................................................................................... 51 (三)带边框柱的剪力墙冲切计算 ...................................................................................................... 52 (四)单柱承台的冲剪计算 ................................................................................................................. 53 (五)多柱墙承台、桩筏冲切计算 ...................................................................................................... 54 (六)多柱墙承台、平筏剪切计算 ...................................................................................................... 55 (七)冲切计算公式的应用汇总.......................................................................................................... 56 (八)PKPM与YJK内筒冲剪计算差异比较(例题) .................................................................... 56 (九)PKPM与YJK柱冲切计算差异比较 ........................................................................................ 58 (十)PKPM与YJK墙冲切计算差异比较 ........................................................................................ 60 (十一)PKPM与YJK桩冲切计算差异比较 .................................................................................... 61
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(十二)独立基础冲切剪切计算结果查看 .......................................................................................... 62
第五节 计算结果输出 .......................................................................................................................................... 62
(一)导出DWG图 .............................................................................................................................. 62 (二)沉降与位移 ................................................................................................................................. 63 (三)用户错误概念----土桩刚度越大沉降越小 ................................................................................ 63 (四)平筏沉降突变——锯齿状沉降如何产生的 .............................................................................. 64 (五)桩筏沉降突变如何产生的.......................................................................................................... 65 (六)沉降计算书 ................................................................................................................................. 65 (七)基础配筋弯矩方向 ..................................................................................................................... 66 (八)YJK的筏板配筋比PKPM小 .................................................................................................... 68 (九)筏板可否配置中间层钢筋.......................................................................................................... 70 (十)基础的裂缝计算(地基梁、筏板、防水板) .......................................................................... 70 (十一)基础配筋查看 ......................................................................................................................... 71 (十二)筏板配筋方向修改 ................................................................................................................. 72 (十三)防水板计算结果查询.............................................................................................................. 73 (十四)防水板对独基影响如何体现例题 .......................................................................................... 74 (十五)防水板对承台影响如何体现例题 .......................................................................................... 75 (十六)计算书的弯矩为什么与柱底显示不同 .................................................................................. 78 (十七)桩顶附加荷载 ......................................................................................................................... 79 (十八)基础的截面信息 ..................................................................................................................... 79 (十九)砌体结果中显示的轴力与基础不一致 .................................................................................. 80
第六节 水浮力对基础计算影响 .......................................................................................................................... 80
(一)没勾选水位,为什么在基础计算里还有水浮力出来 .............................................................. 80 (二)水浮力计算模式 ......................................................................................................................... 81 (三)水浮力对基础计算—沉降计算 .................................................................................................. 81 (四)水浮力对基础计算—冲切计算 .................................................................................................. 82 (五)水浮力对基础计算—基底压力、桩反力 .................................................................................. 82 (六)水浮力对基础计算—基础弯矩、配筋 ...................................................................................... 82 (七)水浮力对基础计算—防水板内基础基底压力桩反力 .............................................................. 82 (八)水浮力对基础计算—防水板内基础弯矩、配筋 ...................................................................... 83 (九)水浮力计算使用方法汇总.......................................................................................................... 84
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第一节 基础建模
(一)基础结果对比JCCAD
按照以下顺序,以免浪费时间:
1、 对比单工况的柱底、墙底内力;可以简单对比整体指标; 2、 对比计算方法;
3、 对比基床系数和桩刚度;
4、 对比板面恒活、覆土、水头、人防; 5、 对比网格;
6、 最后比较计算结果。
(二)基础模型jccad转换
可以将jccad模型转换为YJK模型,但基础反过来不行,上部数据可以。如果出现以下问题:
1、地基梁丢失
基础增加的网格上的地基梁会丢失; 2、多层基础
目前转换缺省是一层,如果是多层,如下操作:在进入基础后,出现如下菜单(只有重新读取可以选择,先不要动):
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在工程路径下,打开jccad_0.mdb,找到”calpara”表,找到“nCeng_All”字段,将它设置为对应的基础层数。
(三)工程打包
点击“工程打包”按钮,进入工程目录后选择“*.yjk”文件。出现“打包完成”的提示后,说明打包成功。
到工程目录下找到“*.zip”,将它作为附件,发送到support@yjk.cn。请在邮件中写明问题。打包文件包括以下内容:
ex.pre 上部结构前处理数据 ex.rel 上部结构前处理生成的构件连接关系 北京地区典型地质资地质资料文件 料.dz yjktransload.sav 上部结构前处理导荷文件 ex_F.yjc 基础模型文件1 Jccad_0.dat 基础模型文件2 ex.yjk 上部结构模型文件 2
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(四)目录复制基本文件
YJK上部:(1)工程名.yjk (2)SPara.par
YJK基础: (1)jccad_0.dat (2)工程名_F.yjc (3)工程路径下 *.dz PKPM上部:(1)工程名.jws (2)sat_def.pm PKPM基础: (1) jcsr.jc (2)工程路径下 *.dz
对基础来讲,如果需要复制上部计算结果,避免重新计算上部,需要拷贝\\\\中间结果\\\\ dsnjc.data同名的文件和路径。
(五)多层接基础
一般来说,上部结构的底部的一层和基础相连。但是也有不等高嵌固的情形,如下图所示,左边单层框架设独立柱基,右边的主楼下设筏板。
对于上述不等高嵌固情形,应按3步操作: 1、在楼层组装时,与基础相连构件的最大底标高应设为3.6m(第2自然层层底标高)。
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2、基础建模参数设置中,指定“与基础相连的楼层号输入方式”为普通楼层,楼层号填入“2”。
3、点击“重新读取”,按“不等高嵌固情形”重新获得上部结构信息。并在此基础上进行基础构件的布置。
广义楼层适用于上部结构按“广义层”建模的情形。
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(六)上部荷载目标组合、打印、DWG图
【基础建模】与【基础计算结果输出】均有此功能。
显示选择的单工况或荷载组合的上部传递荷载。单工况为某种单个工况的荷载值,荷载组合基本组合、标准组合和准永久组合,荷载组合是采用了荷载参数定义中各种分项系数的组合值。
图5.2 上部荷载显示内容
【基础建模】只有显示作用,并且不考虑活荷载折减;【基础计算及结果输出】的【上部荷载】显示菜单,功能更为强大,可以打印编辑,【围区统计】,可以输出DWG图(右下角图标
),可以显示荷载目标组合等,并且考虑活荷载折减。
【基础建模】中墙的单位是kN;【基础计算及结果输出】中墙的单位是kN还是kN/m是可以选择的,需要注意两者的差异。
(七)基础计算使用SATWE荷载条件
1、YJK与PKPM工程目录相同 2、用YJK计算一次上部结构
就可以在 基础建模->【荷载组合】->中选择SATWE荷载。
(八)【重新读取】缺少dsnjc.data文件
基础建模中点“重新读取”后提示“没有找到文件上部结构计算结果.\\中间数据
\\dsnjc.data”一种情况是:上部计算未顺利完成,对应文件未生成;另外一种情况是:结构体系设置为“砌体结构”,如果模型中无砼梁、或者模型中有砼梁但未完成砌体砼构件计算。出现这种情况,可能是用户误修改结构体系导致,也可能是砌体模型中无砼梁或未完成砌体全部计算。
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(九)覆土输入与计算
覆土数据与PKPM不同,不能通过基础埋置深度自动计算,这是不准确的,需要如下输入:
1、地基规范中Gk是程序按照覆土厚度*覆土容重+基础自重;
2、总参数设置中覆土厚度为基础回填土高度:室内地面与基础顶的填土(如图); 3、如果覆土厚度填为0m,基底压力和桩反力验算值就没有考虑覆土自重,只考虑了基础自重。
4、覆土厚度(m):此参数对于承台、独立基础、条形基础的基础设计影响比较大,当计算覆土重时,软件自动按基础底面以上土的加权平均重度γm×室内覆土厚度计算; 对于筏板是在布置对话框内直接输入,单位kPa;
独立基础、承台、条基础覆土输入:
筏板防水板的覆土输入:
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(十)基础底标高
1、基础标高与上部【楼层组装】标高的关系:基础的标高只要相对于结构正负0.0输入就是正确的,与上部楼层组装的标高关系如下:
基础建模
基础的标高可以相对于基础网格标高(也即柱底标高)输入,也可以按照结构正负0输入,没有关系,墙柱会从基础网格标高(也即柱底标高)向下探伸到基础顶,软件计算自动分析。
2、Jccad在布置基础后再调整底标高是非常痛苦的事;我们的软件可以愉快完成。
使用命令可以调整全部基础的顶平或底平标高(三维状态也可
以),所以在建模过程中不必过于介意基础标高,建模完成后统一调整是很好的主意。
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3、软件中所有标高如下:
室外地坪标高:软件不使用!
地质资料的探孔孔口标高和水头标高只在沉降计算中使用。
(十一)基础增加网格
只有地基梁布置偶尔需要增加网格,筏板不需要。
菜单,但是暂时只能增加不与其它任何网格相交的网格,此处增
加的网格在【重新读取】时会丢失。
比较复杂的网格,请在上部结构与基础连接层增加(不要清理),这种网格【重新读取】不会丢失,或者群共享内下载“基础增加网格.gif”动画。
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(十二)剪力墙下布置独基和承台
(十三)独基自动布置原则
单柱沿柱方向;多柱墙时在窗选范围内程序找出所有的墙与柱,并沿着最长墙肢的方向作为布置主方向,多柱墙外包区域为冲切截面。根据荷载数据、地基基础参数等相关数据自动生成基础尺寸,独基的底面形心可以选择几何中心,也可以是所有墙柱“恒+活”荷载组合的合力作用点。
首先计算各荷载标准组合作用下满足地基承载力要求的基础底面尺寸,并按取整后的最大值作为基础底面尺寸。然后进行各基本组合作用下基础抗冲切计算,得到满足冲切剪切要求的基础最小高度,并与独基参数中的“独立基础最小高度”比较取大值。另外还要保证底板挑出长度与基础高度比值小于2.5,对于锥型基础要保证锥型基础坡度不大于1:3,否则增加基础端部高度。柱边缘与最上阶基础边缘控制在50mm以内。
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软件自动布置的独立基础的冲剪切计算,是按照墙柱的外包矩形计算的,对于墙下独立基础,都按照规范的要求进行了剪切计算,已经是最小厚度。自动布置阶段偏高一些,是因为在自动布置阶段,剪切计算采用的是基底最大剪力;而最终【冲剪计算】采用的是有限元计算后每个单元的基底压力,而建模阶段是没有这个结果的,所以这部分只能手工调整。
软件自动布置不考虑水,冲剪计算按照净反力计算的,不考虑覆土自重。
(十四)独基自动布置不满足要求
1、承载力不过:软件在没有独基尺寸前,假定用1m的厚度考虑独基重量,验算截面尺寸,然后通过冲剪确定厚度,当厚度超过1m时,可能自动布置1m的厚度考虑小了;【极少出现】
2、承载力不过:【单柱自动布置】,布置后截面内除了柱外,还有其它的墙柱,验算时荷载增加了;
3、承载力不过:【多墙柱自动布置】,自动布置不考虑偏心的作用,偏心比较大作用会产生基底压力重新分配,自动布置很难计算;
4、冲剪不过:有限元计算的独立基础、防水板内的独立基础考虑水的作用也可能不过,自动布置不考虑。自动布置没有考虑墙的荷载,并且有墙后,整个基础的荷载增加,而且不是单柱那么简单了,形成类似于筏板的受力体系(有限元计算),这个自动布置考虑不了。
5、独立基础的剪切计算:有墙、多柱基础按照外包区域计算;单柱基础正方形不计算。
(十五)独基阶数控制
这个参数控制的 <= 500一阶;>= 900三阶;>500且<900二阶。
(十六)独基布置面积很大原因
《抗震规范》4.2.4要求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%,一些工业要求可以30%。
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独立基础布置参数“承载力计算时基础底面受拉面积/基础底面积(0~0.3)”控制的,填大于0时程序在计算基础底面积时允许基础底面局部受压。填0时必须全底面受压(相当于规范中偏心距e<b/6)情况。所以当竖向荷载比较小,或者柱底弯矩比较大的时候,如果填0必须扩大到很大的基础才能通过自重消除负压力。
轴力比较小,弯矩比较大的柱底会出现这种情况。此时不能用规范N/A+M/W计算,而要用P=AX+BY+C(规范公式只给了一个方向出现0压力区域的计算方法,也不行),采用迭代方式计算基底压力。
(十七)承台自动布置原则
单柱沿柱方向;多柱墙时在窗选范围内程序找出所有的墙与柱,并沿着最长墙肢的方向作为布置主方向,多柱墙外包区域为冲切截面。
首先计算各荷载标准组合作用下满足桩承载力要求的基础底面尺寸,并按取整后的最大值作为承台底面尺寸(多柱墙时只能布置矩形承台)。然后进行各基本组合作用下基础抗冲切、抗剪切计算,得到满足冲剪要求的基础最小高度。
软件自动布置不考虑水,冲剪计算按照净反力计算的,不考虑覆土自重。
(十八)承台自动布置不满足要求
1、承载力不过:软件在没有承台尺寸前,假定用1m的厚度考虑承台重量,验算桩位置,然后通过冲剪确定承台的厚度,承台厚度超过1m时,可能自动布置1m的厚度考虑承台重量考虑小了;【极少出现】
2、承载力不过:【单柱自动布置】,布置后承台截面内除了柱外,还有其它的墙柱,验算时荷载增加了;
3、承载力不过:【多墙柱自动布置】,自动布置不考虑偏心的作用,偏心比较大作用会产生桩反力重新分配,自动布置很难计算;
(十九)建模与计算结果计算书的差异
独立基础在【基础建模】提供的计算书限于简单的、初设阶段的内容,最终计算书应在【基础计算和结果输出】里取得,应在总的基础计算完成后取得,特别是剪力墙下基础、双柱连梁基础等只有在总的计算完成后才能给出完整全面的计算书。
非有限元计算的单柱独立基础前后一致的。
承台在【基础建模】提供的计算书限于简单的、初设阶段的内容,最终计算书应在【基础计算和结果输出】里取得,应在总的基础计算完成后取得,特别是剪力墙下承台、围桩承台等复杂承台只有在总的计算后才能给出完整全面的计算书。
非有限元计算的单柱承台前后一致。
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(二十)筏板的核心筒内电梯井的布置
采用大筏板套小筏板方式,不能用加厚区。
(二十一)筏板降板
两种方式二选择一:
1、内部降板:采用电梯井布置方式。比如在800mm厚度的筏板内部布置400mm厚度的薄区域,采用如下的电梯井布置参数:H=0为底平,b=0可以去掉坡度。
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外部降板:直接按照实际标高建立模型。
2、模型不考虑,在【基础计算结果】菜单的【板面荷载】内直接修改局部高水的水压力。
筏板降板最终要用一块板计算,只有考虑高水才会对基底压力桩反力计算有影响。
(二十二)筏板防水板共同存在
筏板与防水板的类型切换可以通过双击属性完成修改。
筏板与防水板同时出现应该如何建模呢,可以用一块防水板包住所有的筏板承台、独立基础等。
左侧并列关系错误:筏板与防水板施工计算本是一体的,分割开以后,筏板内的防水板支座(墙柱)都没有了,边界支撑也没有,肯定造成计算异常,特别是防水板内靠近筏板的柱支座反力和板弯矩会异常大。
右侧包含关系正确:支座完整,软件对于防水板配筋会自动扣除内部筏板承台、独立基础的部分。
(二十三)筏板荷载修改
共有三种方式:
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1、筏板布置时填入:;
2、双击筏板边线修改:3、局部修改:
;
选择操作
然后【添加】到表,最后框选单元完成。
,先输入荷载值,
(二十四)扩孔桩—干作业挖孔桩
除单桩竖向承载力标准值计算外,目前还没有使用。计算中只要是干作业钻孔桩,就根据桩长计算表5.3.5-2,但不考虑扩头尺寸。
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(二十五)桩定义中的桩承载力如何计算得到的
桩定义中的桩承载力是根据地质资料土类别和桩基规范端阻力与侧阻力表的取值确定的,计算过程可以考虑提供。
根据地质资料试算桩长与承载力特征值,根据桩顶标高与桩长计算桩底的持力层,程序按桩基规范JGJ94-2008表5.3.5-1、表5.3.5-2自动取持力层处的桩端阻力、侧摩阻力值;否则根据土层参数与桩径,计算不同持力层的桩长范围,及对应的水平承载力特征值范围、竖向承载力特征值范围和抗拔承载力特征值范围。
(二十六)上部与基础的拼装合并
大概意思是A算上部,B算基础,最后和一块,如下操作: 1、基础B用【工程打包】压出来;
2、上部A整个拷贝到压出来的基础B,但是A不能覆盖B的基础文件(包括工程名.YJC,jccad_*.*);即将A里面的这些文件删除:*.YJC,jccad*.*。
3、压出来的基础B【重新读取】。
第二节 计算模型
(一)什么样的独基用有限元计算
独立基础设计计算软件分为有限元计算与非有限元计算两部分,对于单柱独立基础,受力比较明确,完全采用规范的计算方法;对于多柱独立基础、墙下独立基础等,软件另提供与筏板相同的有限元分析。
所有多墙柱独立基础、与筏板相交的独立基础、地基梁连接的独立基础采用有限元计算方法。有限元计算的独立基础会配置顶部钢筋。
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除以上外的单柱独立基础,完全采用规范的计算方法,包括拉梁连接的独立基础。
(二)什么样的承台用有限元计算
承台桩设计计算软件分为有限元计算与非有限元计算两部分,对于单柱承台桩基础,受力比较明确,完全采用规范的计算方法,也不需要输入桩刚度;对于多柱承台桩基础、墙下承台桩基础等复杂的桩基础,软件另提供与筏板相同的有限元分析。
所有多墙柱承台、与筏板相交的单柱承台、地基梁连接的承台采用有限元计算方法。有限元计算的承台会配置顶部钢筋。
除以上外的单柱承台,完全采用规范的计算方法,包括拉梁连接的承台。
(三)主楼和裙房地下室底板不等高
处理方案取决于计算假定,即取决于建模的效果。
假定1:两块底板之间有可靠连接,认为变形协调。 假定2:两块底板之间无可靠连接,变形不协调。
对于假定1,软件按一整块筏板计算基底压力,按两块板分别计算地基承载力。模型中两块筏板需要有投影相交部分。
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对于假定2:要求用户分别建模,模型中两块筏板需要投影不能有相交部分。
(四)拉梁计算
拉梁荷载在【计算分析】会自动将荷载传递到基础。
拉梁的计算和配筋采用交叉梁的计算模型,计算中以柱为拉梁计算的固定支座(不考虑墙),拉梁上作用有如下荷载类型:
1、 拉梁自身的附加荷载(附加恒载、附加活载)
2、柱底弯矩(恒载、活载、X风、Y风、X地震、Y地震、竖向地震)
作用于拉梁轴力取柱底轴力的1/10,不考虑墙。
作用于拉梁两端柱底弯矩的大小,取决于“柱底弯矩”的大小和“柱底弯矩分配系数”。后者在计算参数中可以修改:
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(五)CFG复合地基
对于CFG桩,用户主要操作两处: 1、修正基础承载力特征值
根据《建筑地基处理技术规范》相关公式,计算出CFG复合地基的承载力特征值,填入基础计算参数,按照天然地基进行基础计算。
2、修改地基的压缩模量
修改对应地质资料的压缩模量,该压缩模量可根据《建筑地基基础设计规范》7.2.12计算。
(六)抗拔锚杆的模型计算
注意使用1.5版!!!!
对于平筏板+抗拔锚杆计算规范要选择复合桩基。
对于桩如果有水必须要有抗拔桩刚度,不考虑水抗拔桩刚度可以不输入。抗拔锚杆的抗压刚度必须输入为0。
不按单工况计算,组合工况叠加或者包络设计,是按组合工况(比如1.2恒+1.4活-1.2高浮)作用进行实际受力状态计算;
考虑结构的实际变形,对于处于受压状态的部分,桩(包括锚杆)采用抗压刚度进行计算,考虑土的刚度,而对于处于受拉状态的部分,桩(包括锚杆)采用抗拉刚度进行计算,忽略土的刚度;分析方法上,要采用迭代的非线性计算方法。
基于非线性的分析模型能准确模拟水和上部荷载的相对关系,支座关系更加真实,所以可以准确模拟出水上抬效应。最常见的情况包括:
1)进行人防设计的工程;
2)抗浮设防水位比较高的工程; 3)上部结构荷载特别不均匀的工程; 4)较大水平力荷载的工程;
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1、平筏基础+抗拔锚杆的使用,缺省20000的基床系数与10000的桩抗拔刚度
(1)、必须选择;
(2)、必须输入;
对于抗浮锚杆和独立基础共同工作,不要用防水板模型,用筏板模型好,可以将独立基础的基床系数保留,将筏板的基床系数设置为0。
(3)、需要
2、桩筏基础+抗拔锚杆(只能抗拔)的使用,缺省20000的基床系数与100000的桩抗拔刚度
(1)、必须选择;
(2)、非抗拔区桩刚度必须输入;
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(3)、抗拔锚杆必须输入(4)、需要
;
3、桩筏基础+抗拔桩(抗拔与抗压双向)的使用
(1)、选择
;
(2)、所有桩刚度必须输入(3)、需要
;
(七)水平力如何考虑的
桩水平力=筏板或承台的水平力总和/桩数量。
(八)基础剪力墙的面外弯矩如何考虑
筏板、独立基础、承台直接输入到节点有限元计算时考虑,条形基础按照如下模型计算:
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最后条形基础的计算s*b:Pmax=N/(b*s)(包括自重)+ (面外弯矩My-水平剪力Qx*标高差)/(b*b/6) + 覆土
建模条形基础的计算s*b:Pmax=N/(b*s)(不包括自重)+ (面外弯矩My-水平剪力Qx*标高差)/(b*b/6) + 覆土
建模阶段因为基础的尺寸不确定,所以自重不好考虑,可以通过加覆土来体现。
(九)筏板内加厚区域处理方式
筏板内有限元计算独立基础、柱墩、加厚区、内套更厚筏板的处理方式相同;筏板内有限元计算桩承台基础、柱墩+桩、加厚区+桩、内套更厚筏板+桩的处理方式相同。但是基础施工图的绘制会有差异。
(十)柱墩
柱墩对筏板计算结果的影响,体现在以下几个方面:弯矩、配筋、冲切验算。 以下对比布置柱墩前后的计算结果 无柱墩 有柱墩 21
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模型 柱底X向弯矩 柱底Y向弯矩 柱底X向配筋 柱底Y向配筋 22
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冲切验算 对比结论如下: 1、增加柱墩后,柱底正弯矩增大;
2、增加柱墩后,抗冲切承载力提高显著。
除了计算柱冲切以外,还要计算柱墩对筏板的冲切,也可能起控制作用(如下图a和b),两者的厚度取值不同。
(a)上柱墩 (b)下柱墩 (c)上柱墩 (d)下柱墩 对应【柱墩冲切】 【柱墩冲切】 【柱冲切】 【柱冲切】
(十一)防水板计算模型
防水板在筏板布置时定义,在筏板布置菜单下输入防水板,并一定要在筏板定义对话框中输入防水板的属性。
在基础计算时,程序对防水板自动进行二步计算:
第一步计算将柱底、墙底作为支撑防水板的不动支座,对防水板进行有限元计算和配筋计算。如果防水板内有地基梁,将地基梁作为支撑防水板的弹性支座,地基梁按照有限元交叉梁体系进行计算和配筋;
第二步计算非防水板基础,如独立基础、桩承台等,此时考虑防水板传递过来的荷载。
如果用户在布置的桩承台基础之间布置了地基梁,则第二步计算时,程序仅将桩承台作为承受上部荷载的基础计算,而将桩承台之间的地基梁放在第一步和防水板共同计算,此时的地基梁既作为支撑防水板的弹性支座并和防水板共同受力,又作为筏板、承台、独立基础等有限元计算的协同构件承受上部荷载。
而拉梁不能作为支撑防水板的弹性支座,基础拉梁和承台面不在一个标高,所以不能用拉梁计算替代地基梁。
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(十二)防水板计算组合
如果水浮力大于防水板自重+防水板恒活+防水板上的覆土重,程序可将该部分反力施加到其它基础上,自动计算出防水板对其它基础的弯矩和剪力的增大值。软件对防水板计算6种效应组合:
(1)标准组合 1.0防水板恒 – 水浮力标准组合系数*水浮力(最高);传递反力施加到其它基础上;
(2)标准组合 1.0防水板恒 + 1.0防水板活(裂缝计算)
(3)基本组合 1.2防水板恒 + 1.4防水板活-1.0*水浮力(最低); (4)基本组合1.35防水板恒+ 0.98防水板活-1.0*水浮力(最低); (5)基本组合1.0防水板恒 -水浮力基本组合系数*水浮力(最高) ; (6)基本组合1.0防水板恒 - 1.0人防。
(7)基本组合1.0防水板恒 - 1.0人防-水浮力基本组合系数*水浮力(最高)。 (2)(3)(4)计算控制底筋,(5)(6)(7)计算控制顶筋。
(5)和(6)组合,每个单元水浮力的计算弯矩与无水工况的计算弯矩进行简单叠加。 比如恒载24.55kN.m,水-37.42 kN.m,人防-200.35 kN.m,则对于 1.0恒 -1.2水-人防:M=24.55-200.35-1.2*37.42
(十三)防水板内独基或承台+拉梁与地基梁的区别
如果用户在布置的桩承台基础之间布置了地基梁,程序将桩承台之间的地基梁放在第一步和防水板共同计算,此时的地基梁既作为支撑防水板的弹性支座并和防水板共同受力,又作为筏板、承台、独立基础等有限元计算的协同构件承受上部荷载,配筋取包络。
而拉梁不能作为支撑防水板的弹性支座,拉梁是按照交叉梁体系单独计算的拉弯构件,拉力取柱底轴力的1/10,基础拉梁和承台面不在一个标高,所以不能用拉梁计算替代地基梁。拉梁替代地基梁也会造成防水板弹性支座消失,而引起整体弯矩配筋增大。
另外,承台+地基梁的计算结果,地基梁的基床系数起很重要的作用,为0不考虑土,承台的桩反力总值基本与上部荷载一致,地基梁的弯矩比较小;不为0考虑土,承台的桩反力总值会小于上部荷载,由地基梁传递到土了,地基梁的弯矩比较大。(独立基础同理),如:
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基床系数0与桩反力、梁弯矩 基床系数10000与桩反力、梁弯矩
(十四)防水板与普通楼板模拟结果对比
基础梁+防水板模型计算出来的底板梁板配筋与用普通楼板建模复核,这两个结果必须按照下面方式处理,才能得到同样计算模型相近的结果:
1、选择有限元模型
2、选择弹性板6
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才能与基础的防水板倒楼盖模拟。
(十五)水浮力对平板式筏板影响
以下说明仅仅对于筏板的线性计算;非线性计算直接采用计算结果。 以下是对于线性计算结果:
弹性地基梁模型计算,荷载包括恒活风地震人防水,其中恒活风地震人防称为上部荷载,在水存在时,比如恒+活-水,即为上部荷载-水。每个高水组合包括下面两种模型的结果包络:
(1) (2)
上部模型的左侧等同于(1)=(3)+(4)
(3) (4)
而对于(4)图,水的均布荷载作用下(网格点荷载相同),每个网格点弹簧刚度K相同,板只能水平上升,不能计算出板的变形,计算弯矩为0(以此类推基床系数相同时,如平筏基础覆土自重产生的弯矩为0)。最终计算结果等同于(3)+(2)模型,弯矩叠加。
1、恒+活≥水,弯矩叠加问题不大;
2、恒+活≤水,计算失去意义,要抗拔处理再算;
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3、两者之间,计算结果偏大,但目前没有更好的办法,只能用户自己通过组合系数调节。目前可以不考虑高水计算或者只考虑低水位。
弯矩不叠加,(3)和模型(2)每个单元弯矩正负号相同时,取模型(3)和模型(2)的最大值作为弯矩包络值,配筋使用;每个单元弯矩正负号不同时,取(2)结果,因为模型(3)的最大结果已经包含在不考虑水或低水的组合中。
比如恒载24.55kN.m,水-37.42 kN.m,人防-200.35 kN.m,则对于 1.0恒 -1.2水:M=Max(24.55,-1.2*37.42)=-1.2*37.42
1.0恒 -1.2水-人防:M=Max(24.55-200.35,-1.2*37.42)=24.55-200.35
(十六)基础沉降每种基础如何计算
均考虑相邻基础的影响。
1、独立基础的沉降:《建筑地基基础设计规范》按分层总和法计算;只计算中心处的沉降,每个独立基础给出一个沉降值:
2、桩承台基础的沉降两种方法:按承台、桩、桩间土组成的等代墩体,按《桩基规范》5.5.6条“等效作用分层总和法”计算墩体形心处的沉降,每个墩体给出一个沉降值;或者按照mindlin方法计算沉降;
3、桩筏基础:按《桩基规范》mindlin方法计算每根桩的桩端沉降和桩身压缩,取二者之和作为桩顶的沉降;
选择如下规范沉降按照上海规范mindlin方法计算
4、平筏板基础:《建筑地基基础设计规范》按分层总和法计算;计算每个板单元中心处的沉降,一块筏板按单元给出若干个沉降值。同理,计算每个梁单元中心处的沉降,一根地基梁按单元给出若干个沉降值。
如果在“地基承载力计算参数”中选择上海规范,mindlin方法的计算执行上海规范。
(十七)复合桩基
复合桩基是相对常规桩基而言的。对常规桩基而言,桩间土不分担荷载,桩承担全部荷载。对复合桩基而言,桩和桩间土一起承担荷载。
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复合桩基的桩刚度与基床反力系数计算模型有两种:
对于复合桩基,地质资料反算地基基床系数和桩刚度系数由桩间土分担荷载的比例确定,分担比例定义有两种方式:
第一种程序根据所布置的桩筏基础,自动计算土的部分承担的荷载(即不勾选此项参数),软件按照有限元结果确定土承担的荷载,影响因素主要有桩刚度、土刚度、筏板厚度、荷载分布等。
第二种程序用户可以自己定义土所分担荷载的比例(即勾选此项参数),桩和土分别承担的总的荷载的比例是由用户输入的比例确定的。
1、桩土合算,对应勾选“自动计算地基土分担荷载比例”。
N
M
RR
式中 N——柱、墙轴力 M——柱、墙弯矩 Rs——地基土的反力 Rp——桩的反力
2、桩土分算,对应不勾选“自动计算地基土分担荷载比例”。
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0.2N
0.2M
0.8N
0.8M
RR
(十八)网格划分,桩不在结点上时,如何处理
桩刚度换算结点弹簧刚度,结点反力换算成桩反力。以下详细说明: 1、桩刚度换算成结点弹簧刚度 梁下桩 插值函数 位置函数 等效弹簧刚度 1.0?s?N1???2 ?1.0?s?N?2?2??x?N1x1?N2x2 ??y?N1y1?N2y2??K1?N1Kp ?K?NK?2p?2板下桩(三角形) 3?N1?s? ?N2?t?N?1?s?t?3?x?N1x1?N2x2?N3x3 ?y?Ny?Ny?Ny112233?4??x??Nixi?i?1 ?4?y?Ny?ii?i?1??K1?N1Kp?K?NK2p ?2?K?NK3p?3?K1?N1Kp?K?NK2p?2 ?K?NK3p?3?K?NK4p?4板下桩(四边形) ?N1?(1?s)(1?t)/4??N2?(1?s)(1?t)/4 ?N?(1?s)(1?t)/4?3?N?(1?s)(1?t)/4?4表中,(x,y)为桩位,(xi,yi)为结点坐标,Ni为插值函数,Kp为桩刚度。
2、结点反力换算成桩反力
Q??Kisii?14
si为结点位移,Ki为Kp分配到结点i上的刚度。
(十九)筏板与承台(独立基础)计算结果对比
同样尺寸的单柱承台(独立基础)筏板计算弯矩后是会有些差异(单柱),主要原因是两者计算方法不同,筏板+桩用有限元计算模型,软件采取了一些默认的集中荷载处理方式;而单柱承台(独立基础)完全采用规范的计算公式,没有任何技术处理。如下:
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如果用户需要两者结果接近,可以采用如下处理方式,1.5版本通过“板元弯矩取节点最大值(不勾选取平均值)”控制。
(二十)SLABCAD与防水板计算结果对比
在荷载一样的条件下,比如将防水板的高水荷载施加到SLABCAD的楼板上,两者的计算结果基本一致的。如果用户需要两者结果接近,可以采用如下处理方式,1.5版本通过“板元弯矩取节点最大值(不勾选取平均值)”控制。
1.4版本在【生成数据】后,输入命令BaseDraw_RaftPeijinPara,弹出如下对话框,采用如下选择关闭默认的板元弯矩最大值(这个选择项下一版会放开),再计算分析:
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如下例题:
防水板(Mx单元弯矩) SLABCAD(Mx节点弯矩)
另外,最近发现slabcad的软件在荷载小的时候计算弯矩有问题,比如下列在恒载下的弯矩,1000kPa、100kPa、10kPa计算结果不成比例,感觉好像某个参数没有清除中间结果,而YJK防水板模型完全比例变化:
SlabCad计算结果:
1000kPa
100kPa
10kPa
YJK防水板计算结果:
1000kPa
100kPa
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10kPa
(二十一)双柱独立基础JCCAD与YJK结果对比
JCCAD是非有限元算法,JCCAD独基不能进入筏板模块计算的。JCCAD用的是两柱的外包区,然后套用规范的简化公式。
YJK是按照筏板的模型计算的,配筋用基础内的最大弯矩。这两种算法弯矩会存在较大差异。JCCAD结果偏小。
建议勾选“取1m范围平均弯矩计算配筋”。
(二十二)筏板与防水板的计算模型差异
1、防水板不考虑土受力;筏板可以考虑土受力,也可以不考虑(需要人为指定基床系数为0);
2、防水板筏板的水浮力计算模式都是倒楼盖,但是防水板配筋是弯矩叠加,比如1.2恒+1.4活-水的组合,配筋用1.2恒+1.4活-水;而筏板高水组合如果是线性计算用max(1.2恒+1.4活,水),非线性计算直接用1.2恒+1.4活-水的结果(这个不能对比防水板模型);
3、筏板计算的恒活包括上部计算的恒活;防水板的恒活不包括上部计算的恒活,只是板本身的恒活。
如果筏板比较厚,兼作基础或者承台的,那么就用筏板建模,抗浮也用筏板算;如果底板比较薄,仅仅是防水用,基础有桩或者独立基础等承担,那么建模就用防水板建,抗浮计算也用防水板算。
有抗浮锚杆最好用筏板模型(可以将筏板K=0模拟防水板)。
(二十三)双排桩地基梁如何模拟
可以通过布置两段梁实现,或者用筏板来模拟,比如800*1000的地基梁两段,可以用800*(两地基梁总宽度)筏板来模拟。
我们先用一段地基梁与筏板800*1000计算进行对比:
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模型 地基梁K 筏板K
需要注意基床系数K,比如地基梁K=25000kN/m,两个柱子之间共有八段地基梁,总刚度8*25000 kN/m;而筏板的网格距离是0.25m,两个柱子之间共有20*4个网格,则对应的模拟基床系数K=8*25000/(0.25*0.25*20*4)= 40000kN/m3(注意单位)。计算结果弯矩My 如下,比较接近的:
(二十四)半悬空墙荷载到独立基础/承台的荷载传递
默认用一个深梁来模拟剪力墙的上部刚度贡献,用户可以指定修改深梁的高度;
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如果用户指定深梁高度等于加只传递荷载的地基梁 1、对于非悬空墙,墙的荷载直接等分到两个角点上。
2、对于半悬空墙,通过深梁来传递上部结构荷载;
这里悬空墙指墙的某一个或者两个底部角点无任何基础承重构件(防水板不承担上部结构荷载,所以不算基础承重构件)上。多见于墙下布置独立基础或者承台的情况。
3、对于全悬空墙(即剪力墙两个底部角点均无基础承重构件,多见地下室墙上搭有次梁情况)软件不进行处理,需要用户在基础模型中自行酌情添加地梁模拟刚度和传递荷载。
(二十五)1.4版本与1.5版本计算差异原因
1、 高水
1.4版对于高水的组合恒活风地震人防水根据用户选择筏板弹性地基梁或倒楼盖法,高水自动按照倒楼盖法计算。计算单工况再组合。
1.5版对于高水的组合默认非线性弹性地基梁计算,采用荷载值整体组合计算; 2、 人防
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1.4版对于高水与人防组合为1.2恒+1.0人防-1.2水浮力;1.4版人防是线性结果; 1.5版对于高水与人防组合不见面,为1.2恒+1.0人防;用户根据需要增加是否验算1.0恒-1.2水浮力;1.5版人防组合可以选择是线性还是非线性;
3、 面内弯矩
1.4版的墙线计算荷载的分配采用与PKPM相同的方式,但是对于面内弯矩比较大轴力小的墙不准确,分出去的弯矩太大;1.5版做了改进。某些工程桩反力会有些影响。
4、 防水板承台
以前版本所有桩都是弹性支座,这样可能在有承台部位支座效应比较弱,造成弯矩配筋过大;1.5版本通过如果将承台桩考虑为支座,效果会好很多。
5、 水平力
1.4版本墙下桩基础的水平力计算错误。 6、配筋选择
1.4版本某些用户如果使用【生成数据】后输入BaseDraw_RaftPeiJinPara配筋控制弯矩的选择项。
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1.5版本通过菜单控制,需要勾选一下,默认为平均弯矩。
7、柱墩位置配筋
1.4版本,下柱墩网格划分,用的是里面的内矩形区域; 1.5版本,下柱墩网格划分,用的是里面的外矩形区域。
(二十六)两桩和单桩的墙下承台有限元计算
墙下单桩和两桩承台计算异常,原因是墙的荷载是有面外弯矩的;而单桩和两桩承台分别只有一个支点、两个支点;只是一个不稳定的机构,这时候有两种解决办法:
1、增加墙下的地基梁来解决问题(拉梁不行),并且增加的地基梁与承台桩不能完全共线,如下:
不行 不行(墙桩平行) 可以(墙桩垂直) 可以 可以
2、桩筏筏板计算参数的桩嵌固端参数输入1.0,改为刚接;并且增加桩弯曲刚度100万。
(二十七)地基梁、拉梁、条形基础的区别
1、 地基梁:与连接的独立基础、承台协调变形计算; 是否受土的力有基床系数是否=0控制
2、 拉梁:与连接的独立基础、承台分开计算; 交叉梁体系计算 柱为支座,按照柱底轴力1/10,及弯矩分配系数计算; 不受土的反力 3、 条基(砌体):Pmax=N/(b*s)(包括自重)+ (面外弯矩My-水平剪力Qx*标高差)/(b*b/6) + 覆土
(二十八)筏板计算与楼板计算长短边配筋差异原因
按照一般我们的理解楼板配筋短边钢筋比长边钢筋大,但是基础筏板计算并不一定完全是这样的,这里有梁的处理、上部刚度等等原因:
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以下为不考虑自重、活荷载,只考虑相同的恒载,但是计算条件差异:
1、普通楼板计算结果,趋势如此(计算条件有限元、梁弹性支撑); 2、筏板倒楼盖弯矩图,趋势如此;
3、筏板弹性地基梁模型(板元法,对应PKPM的第五个菜单),趋势并不一定如此; 4、梁元法,对应PKPM的第四个菜单,趋势如此,此时它假定地基梁是固定支座,而不是弹性支座,与实际情况出入比较大。
第三节 计算参数
(一)倒楼盖法和弹性地基梁法
1、弹性地基梁板采用的是文克尔假定,地基梁内力的大小受地基土弹簧刚度的影响,而倒楼盖模型中的梁只是铺钢筋混凝土梁,其内力的大小只与板传给它的荷载有关,而与地基土弹簧刚度无关。
2、由于模型的不同,实际梁受到的反力也不同,弹性地基梁板模型支座反力大,跨中反力小。而倒楼盖模型中的反力只是均布荷载。
3、弹性地基梁板模型考虑了整体弯曲变形的影响,而倒楼盖模型的底板只是一块刚性板,不受整体弯曲变形的影响。
4、由于倒楼盖模型的底板只是一块刚性板,因此各点的反力均相同,由此计算得到的梁端剪力无法与柱子的荷载相平衡,而弹性地基梁板模型计算出来的梁端剪力与柱子的荷载是相平衡的。
软件中上部荷载恒、活、风、地震、人防等根据用户选择选取计算方法,优先选择弹性地基梁板;对于防水板和高水自动用倒楼盖方法,与选择无关。对于非线性只用于弹性地基梁的计算方法。
不要因为防水板模型选倒楼盖方法,这样的结果是防水板内的其它基础用倒楼盖模型。
(二)规范
有2个选项:1、对于天然地基、常规桩基(不考虑土分担荷载),不考虑土分担基础荷载,即一般桩基础时不考虑土的作用;2、复合地基(桩土共同分担荷载),可以考虑土分担基础荷载。
注意:对于部分桩筏和部分筏板共同组成的的基础形式,如果选择1,则全部荷载都由桩筏基础下的桩承担,没有考虑筏板下土的承载作用,这样做显然不对。因此应选择2,按照复合地基模型计算。
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(三)迭代计算桩土刚度:
不勾选此项时的桩土刚度是经过沉降试算得出的。勾选此项则软件将对桩土刚度再做一次迭代计算,即用第一次有限元计算后的沉降计算结果算出最终的桩土刚度,再做第二次有限元计算,以第二次有限元结果及沉降结果作为最终设计依据。具体迭代计算的过程如下
确定基床系数初始值K0有限元法计算,得到基底压力Pi,位移Ui按分层总和法计算沉降Si|Ui-Si|≤Δ是最终确定Ki否Ki+1=Pi/Si 第1步:确定基床反力系数的初始值K0
第2步:有限元计算,得到基底压力Pi和位移Ui
第3步:按分层总和法计算沉降Si
第4步:判断位移Ui是否等于沉降Si,若不等于,说明K取值不合理。按Pi/Si修正基床系数K。若等于,说明K取值合理,位移等于沉降。
第5步:最终确定Ki,迭代结束。
需要注意的是,这种迭代算法,会导致筏板边缘的基底压力趋向于无穷大。原因是按分层总和法计算沉降时,采用的Boussinesq应力解是弹性解。
(四)桩刚度是如何确定的
Qs
YJK采用“荷载除以位移”的方法试算桩刚度:
Kp?Q为平均桩反力,按“荷载除以总桩数”确定。
荷载包括:上部荷载的准永久值组合(1.0恒+0.5活),筏板自重,覆土重,板面恒荷载。
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s为桩顶沉降,等于“桩身压缩+桩端沉降”。 桩身压缩按下式计算:
se??eQjljEcAps
桩端沉降按下式计算:
s???i?1nn?ziEsi?zi?se(常规桩基)
s????zi??zci?zi?se(复合桩基) Ei?1si各参数意义参见桩基规范《JGJ94-2008》第5.5.14条。
?zi根据Mindlin应力解计算。 ?zci根据Boussinesq应力解计算。
(五)桩刚度确定的例子
盈建科中试算桩刚度的方法是:
Kp?Q sQ为假定的桩反力。程序按上部总荷载除以总桩数计算。
s为单桩沉降。程序按《桩基规范》 式5.5.14-1计算,但是不考虑周围桩的影响,按照单桩计算。
如545号桩:桩长、桩径、桩端深度(相对±0.000)、桩端深度(相对地质资料的0标高)分别为D=1200mm,L=42m,Z=-58.9m,Zd=-53.5m。
筏板的准永久组合1.0恒+0.5活载:358836kN;总桩数818则反力为:Q=4386.7 Q取4387kN,各计算土层的沉降为:
计算至第3层时,附加应力小于0.2倍土自重应力(地下水位以下取浮重度),停止计算。桩刚度:
Kp?4386.7kN?465452kN/m
9.4246mm39
为什么在没有地质资料也能计算桩刚度呢,主要是桩沉降s =分层总和沉降s1(地
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质资料有关)+ 桩身压缩se(地质资料无关);se是肯定有值的。
(六)基床系数的计算
基床系数最好参考软件提供的取值表,理论计算结果经常会小很多。
图示为重量*10000kN
挖土前 施工后
没有被蓝色部分切掉前:附加荷载P0=(150+20+20)—(100+50+50)= -10 无法计算出沉降s=0,则基床反力系数=P/s=P/0,只能取缺省值,P为上部荷载;
被蓝色部分切掉前:附加荷载P0=(150+20)—(100+50)= 20 可以计算出沉降s见规范,则基床反力系数=P/s,为上部荷载。
有时如果上部荷载比较小(可以大致按照每层楼0.5m的土估计),而基础挖深比较深,会造成附加压力小于0,而基础的沉降s=0,这时候软件自动读取默认的基床系数。软件可以如下查阅基床系数的计算(整个板的平均值):
K=3040390/368/0.197(kN/m3)
(七)复合地基的桩刚度与基床系数的确定
对于复合桩基,地质资料反算地基基床系数和桩刚度系数由桩间土分担荷载的比例确定,分担比例定义有两种方式:
第一种程序根据所布置的桩筏基础,自动计算土的部分承担的荷载(即不勾选此项参数):比如总荷载500,000kN,100桩总承载力300,000kN,则剩余的荷载土承担
200,000kN(至少20%的总荷载,防止计算异常);则计算桩刚度用300,000kN,计算土的基床系数200,000kN。
与jccad不同,jccad按照单桩承载力与土的承载力比值确定分担荷载。
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第二种程序用户可以自己定义土所分担荷载的比例(即勾选此项参数),桩和土分别承担的总的荷载的比例是由用户输入的比例确定的,比如0.2,上部总荷载500,000kN,100桩承担400,000kN,则土承担100,000kN(20%总荷载);则计算桩刚度用400,000kN,计算土的基床系数100,000kN。
最终有限元计算结果由桩刚度和土的基床系数决定。
(八)上部刚度与深梁
上部刚度:YJK-F软件将上部结构刚度与荷载凝聚到与下部基础相连的节点上,在基础计算时只要叠加上部结构凝聚刚度和荷载向量,其计算结果对于下部基础而言就是上下部结构共同作用计算的理论解。
如果勾选此项,则事先必须在上部结构计算时的计算参数中勾选“生成传给基础的刚度”,并输入传给基础刚度的楼层数。YJK-F既可以考虑上部全部楼层的刚度,也可以仅考虑用户输入的部分楼层的刚度,一般可以考虑上部结构的2~3层刚度足够了。
当结构由完全柔性->弹性地基梁->考虑上部刚度弹性地基梁-> 绝对刚性变化过程中,结论:基础变形差逐渐减小,桩反力逐渐均匀,内力配筋逐渐减小。
比较好题目:上海51层桩筏(荷载比较均匀)
绝对刚性 考虑上部刚度 不考虑上部刚度 完全柔性
倒楼盖 弹性地基梁(桩刚10w) 弹性地基梁(桩刚10w) 弹性地基梁(桩刚1w) 位移差 0.4 32 59 183 桩反力差 880 3233 5544 3110 负Mx -4800 -4700 -7000 -6380 正Mx 7700 10730 9050 16500
板上剪力墙计算方案:选择刚性约束时,剪力墙等同于无限高度的深梁,墙下节点只发生刚体平动和旋转;深梁时按照有限高度的弹性梁计算,一般可以考虑上部结构的2~3层刚度,所以深梁高度近似按照5米考虑。
简而言之,考虑上部刚度——上部结构刚度与荷载凝聚到与下部基础相连的节点上;剪力墙深梁————按照有限高度的弹性梁计算剪力墙,二者最好配合使用。
上部刚度文件对应当前的工作路径KF.DAT。
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(九)抗震承载力调整系数
程序可自动得出抗震承载力调整系数?a参考以下原则取值: fak<100 kPa时 ?a=1 100≤fak<150 kPa时 ?a=1.1 150≤fak<300 kPa时 ?a=1.3 fak≥300 kPa时 ?a=1.5
(十)后浇带
施工前的加荷比例:只对恒载计算起作用,后浇带影响计算参数,如设后浇带,浇后浇带时的荷载系数(0~1):这个参数与后浇带的布置配合使用,解决后浇带设置后的内力、沉降计算和配筋计算等结果的取值。后浇带将筏板分割成几块独立的筏板,程序将计算有、无后浇带两种情况,并根据两种情况的结果求算内力、沉降及配筋。填0取整体计算结果(等同于没有后浇带),填1取分别计算结果(等同于两块分开的板,计算结果恒载下的单工况弯矩为0),取中间值α计算结果按下式计算:
实际结果=整体计算结果×(1-α)+分别计算结果×α α值与浇后浇带时沉降完成的比例相关。
(十一)沉降经验系数
按实体深基础法计算(s = ψ * ψe * ∑s)
平筏、梁筏基础,按修正的分层总和法计算(s = ψ * ∑s) ψ沉降经验系数,输入1.0时:
桩基础按桩基规范第5.5.11条计算;平筏、梁筏基础按建筑地基基础设计规范(GB50007-2011)第5.3.5条。
ψ沉降经验系数,输入小于1.0时:按照用户输入值取值。
所以输入1.0,计算出沉降100mm,并不意味着输入0.8时,计算出沉降80mm; 但是如果输入0.8时,计算出沉降80mm,则输入0.5时,计算出沉降一定50mm。
(十二)人防强度1.5
人防规范52页C55以下混凝土是1.5(目前执行);P89第4.10.6条1.5*0.8=1.2(目前没有执行,jccad执行)
人防组合目前只在基本组合中考虑,增加了恒载与人防的组合,进行配筋和弯矩计算;标准组合(承载力计算)不考虑,主要是:
\人防地下室规范明文规定了基础的人防荷载的选取\,大概是指的以下两条。 《人民防空地下室设计规范 》GB50038-94之4.3.14条:对不同抗力等级的基础均给出了荷载组合,以6级为例,需考虑:
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1、底板核爆动荷载标准值。
2、上部建筑自重标准值,顶板传来的静载标准值。 3、地下室墙身自重标准值。
人防规范第4.5.17条也有详细说明:
当防空地下室基础采用桩基础且按单桩允许承载力设计时,桩本身应计入上部墙、柱传来的核爆动荷载的荷载组合验算强度。对于底板也有下列要求:
1、在非饱和土中,当为端承桩时,底板可不计入等效静荷载标准值;当为非端承桩时,6级人防取12KN/m^2,5级人防取25KN/m^2。
2、在饱和土中,不论哪种桩形式,其等效静荷载,6级人防取25KN/m^2,5级人防取50KN/m^2。
这两条中的底板人防荷载都是验算强度用的,且方向和上部荷载相反。另外人防的爆炸力属于偶然荷载,与基本组合是两个概念。所以标准组合不考用虑人防荷载。
(十三)人防最小配筋率
通过【计算参数】【材料表】设定筏板的最小配筋率,默认值为0.15%。
1、根据《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)第8.5.2条规定“卧置于地基上的混凝土板,板中受拉钢筋的最小配筋率可适当降低,但不应小于0.15%。”
软件默认最小配筋率取0.15%,用户可以通过参数修改该最小配筋率取值。所以无人防荷载情况下,软件按用户指定最小配筋率控制配筋。
如果用户想从严执行《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)第8.5.1的有关规定,可以通过修改该最小配筋率取值为0来实现。
注意:对于筏板内的承台或者独基,其最小配筋率目前是执行筏板最小配筋率。 2、有人防情况下,根据《人防规范》4.11.7规定:基础构件按受弯构件考虑最小配筋率为(0.25,0.30,0.35),该条款注的第五项指出,对于核5、核6和核6B的基础板,如果非人防组合控制配筋,最小配筋率可以取0.15%。
软件通过下面的对话框设定人防等级。
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软件对于4级(核)、4B级(核)的基础板,如果有板面人防荷载(视为作用有动力荷载)就执行最小配筋率为(0.25,0.30,0.35)。
对于核5、核6和核6B以及常规人防的基础板,如果是人防组合控制配筋,执行最小配筋率为(0.25,0.30,0.35),如果是非人防组合控制,执行用户设定的最小配筋率。
对于人防组合控制,软件是这样判断的:人防计算配筋大于其他组合计算配筋和按最小配筋率计算的构造配筋。
如果用户有特殊需求,比如:
1、用户对于有人防作用的判断是只要有人防荷载即认为所有基础构件都作用有动力荷载,可以通过参数修改该最小配筋率取值为人防要求值来实现。
2、用户对于核5、核6和核6B以及常规人防的基础板,如果想从严控制最小配筋率,可以修改人防等级为4级(核)、4B级(核)来实现。
(十四)影响配筋参数
除了网格划分的质量直接影响计算配筋外,还有以下处理方式: 1、1.5版本通过
控制。
1.4版本【生成数据】后输入BaseDraw_RaftPeiJinPara配筋控制弯矩的选择项。
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2、按静力平衡原理分配到柱、墙荷载。分配时,考虑了墙、柱、板的实际尺寸和45度的应力扩散角。程序自动处理,用户不能干预。
柱荷载 结点荷载 墙荷载 筏板
3、柱底峰值弯矩考虑柱宽折减:柱集中力作用在筏板上的计算由于应力集中常造成柱底弯矩过大,软件的方式是将柱形心处的计算弯矩折减(隐含折减0.5),再找到柱边涉及的所有单元,对最外单元点不折减,中间部分差值折减。(参见技术条件),jccad是扔掉了柱底的最大值。
4、筏板内变厚度区域边界的弯矩磨平处理:
筏板中轴线
500mm筏板内有1000mm的加厚区域 边界单元的弯矩
:M1=(Ma+Mb+Mc+Md)/4,配筋大
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:M1=(Ma+Mb)/2,配筋小
当厚度差比较大建议选择此项。
5、取1m范围平均弯矩计算配筋:
当承台、独立基础或筏板区域比较小建议选择此项,因为勾选结果比较接近柱边或墙边的弯矩(规范对于单柱基础弯矩的计算要求),否则柱或墙内点弯矩值很大。
筏板计算模型中,将柱荷载理想化成了集中力,而在板的理论解中,集中力处的内力趋于无穷大。因此,柱下板带弯矩会出现不合理的峰值,例如图中的2、5结点。因为墙荷载已分配到N个结点上,墙下板带的弯矩出现峰值的现象没有柱下板带明显。真实情况是,柱有实际的尺寸,柱荷载在筏板中的传递有一定的扩散角度而不是理想化的点荷载。所以,按柱下板带的峰值弯矩进行配筋是没有意义的。软件中采用“应力钝化”的方法,将柱下板带的峰值弯矩适当削平,以使柱下板带的弯矩值不再偏离工程实际情况。
“应力钝化”的具体方法是:找柱下结点(以上图为例,2、5为柱下结点),然后将钝化半径1m范围内所有的正弯矩取平均,作为柱下结点的弯矩。
(十五)YJK与PKPM的配筋弯矩处理差异
PKPM的网格必须比较均匀,结果才可以看,否则PKPM的有限元计算结果异常。 PKPM的有限元计算是八节点单元,每个单元有九个高斯积分点,最终得到弯矩处理方式如下,单元(1)Y向最大弯矩为1839,最终配筋取的就是这个最大值。但是这个值不进行磨平处理显然是偏大的,如图中的蓝色区域,四个单元的交点配筋弯矩相差非常大分别为1839,1851,344,384。
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