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1、基础设计软件 JCCAD介绍 2005新版,中国建筑科学研究院PKPM上海分所,讲课内容,1、2005新版JCCAD功能简介 2、地质资料输入及桩初设计 3、人机交互输入基础模型 4、沉降计算 5、各类基础设计计算绘图 6、复杂基础设计 7、基础工具箱,1.1 全新程序界面,1.2 基础处理能力加大,例题： 金融城四塔合算 规模 合并后梁段3500 有用节点3000 板格1500,1.3 基础梁平法施工图,1.4 梁下布桩按梁元法计算,1.5 其他一些改进,完善了基础计算文档中基本参数的输出，增加局部承压计算书。 增加筏板基础剖面画法。 梁元法计算增加了考虑基础刚度和上部结构刚度，并考虑分层综
2、合总和法的地基刚度变化影响的沉降计算功能。 梁元法增加地梁、筏板人防计算，并与非人防计算结果综合配筋。 增加梁的裂缝宽度计算。,2 地质资料输入及桩初设计,平面坐标参照系(按m输入) 标高与建筑物标高的关系：以建筑物结构标高作标准(0.000) 土层名称及默认参数 桩尺寸初设计 孔点修改 地质资料用途：沉降、桩承载力及刚度,3 人机交互输入基础模型,地质资料导入 基础参数设置 读入上部结构荷载、附加荷载 基础上部构件处理 布置各类基础 冲切计算、局部承压、重心校核等计算 地基承载力验算及调整弹性地基梁尺寸,3.2 基础参数设置,规范选择 一层上部结构作用点标高 基床反力系数 人防等级 配筋率
3、参数输出,3.3 读入上部结构荷载,按新荷载规范要求，程序按不同计算需要，生成三类荷载组合，即：基本组合，标准组合和准永久组合。 基本组合:相当于原规范的设计荷载 标准组合:相当于原规范的标准荷载 准永久组合:相当于原规范的准永久荷载,3.3.1 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 “底层组合内力图”与JC“目标组合” 不考虑地震作用规范4.2.1条、4.4.1条 弹性地基梁与砖混荷载 活荷载折减,3.3.2 荷载组合系数,活荷载按楼层折减系数默认为1.0,3.3.3 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
4、的处理 生成独基 考虑荷载重叠 分配荷载,3.3.4 附加荷载,填充墙 地面设备 地面局部堆载 特殊荷载,3.6.1 冲切计算,独基冲切 桩承台冲切 柱下平板冲切 梁对筏板冲切 桩对筏板冲切 高层内筒对筏板的冲切,3.6.2 局部承压计算,前提：基础混凝土标号比柱、桩低 柱对基础 独基、承台、基础梁 桩对承台,3.6.3 弹性地基梁、板重心校核,选用的荷载组合：准永久组合 带裙房结构的处理 与退出程序时计算结果产生差异的原因： 荷载-弹性地基梁或板带 地下水,4 沉降计算,独基、条基、桩承台沉降计算 筏板基础沉降计算 刚性基础假定 柔性基础假定 弹性地基梁沉降计算 桩筏沉降计算 计算土回弹变形
5、量,4.4 桩基沉降计算方法,一、半经验实体深基础法 二、从单桩出发考虑群桩作用的沉降计算法 建筑地基基础规范GB50007-2002 桩基技术规范JGJ94-94 上海地基规范DBJ08-11-1999,5 设计各类基础,柱下独立基础 墙下条基 弹性地基梁 筏板基础 桩承台 桩筏基础、桩梁基础,5.1 柱下独基自动生成,步骤： 选择需生成独基的节点 独基设计参数修改 基础计算、观看计算结果 基础碰撞检查 修改基础数据重新计算,5.2 墙下条基自动生成,步骤（与柱下独基类似）： 网格选择 参数输入 基础计算 碰撞检查 重新计算,5.3.1 梁元法中考虑上部结构 刚度方法,5.3.2 弹性地基梁
6、内力计算,弹性地基梁模型 倒楼盖模型 厚板有限元模型,5.3.3 梁元法中抗震缝、伸缩缝 的处理方法,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,5.3.4 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5
7、5kN/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/m2,5.3.5 弹性地基梁抗剪不够处理方法,提高混凝土标号 改善地基土 增加弹性地基梁数量 取消考虑抗扭刚度,5.3.6 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 图文并茂的基础梁钢筋修改界面 基础梁裂缝验算功能 与立面画图法切换,5.6 桩筏基础桩布置方式的选择,桩筏下桩布置的特点 桩位的随意性，桩位自成网格 桩位与荷载的相关性就地消化 异形柱及剪力墙下桩的布置 常用方式：单桩布置、单桩拷贝、围桩承台 梁下布桩：筏板应后布或不布,5
8、.6.1 桩布置方式的选择,为方便桩筏的优化布桩设计,可对桩筏基础先按承台桩布置，然后再删除承台 程序的“删除承台”菜单改为只删除承台而保留桩（可用“删除桩”菜单删除桩），最后布置筏板。,5.6.2 桩筏计算不同模型比较,弹性地基板(梁)模型（WINKLER） 土与桩按弹性假设 倒楼盖模型 按刚性板假设计算桩顶反力 有限压缩层法弹性解MINDLIN应力公式 规范建议方法 有限压缩层法弹性解修正0.5ln(D/Sa) 建研院方法,5.6.3 有限元计算的各种基础形式,天然地基上的筏基及地基梁基础 桩基： 常规桩基 复合桩基（规范）桩土分担比不变 复合桩基（上海）超承载力由土承担 复合地基： 有桩
9、体，桩与筏板有垫层，按桩筏输入 无桩体，输入承载力及处理深度,5.6.4 桩筏基础特点及输入,不等高，不等厚 地质情况不一样情况 开大天井情况 水浮力与自重 有梁筏板基础下梁与地接触，板架空 设置后浇带,5.6.5 厚板有限元计算结果说明,沉降图，图层增删，沉降等值线图 反力图中承载力校核（最大值1.2，均值1.0），冲切校核，不足红字显示。设计值=特征值*2/1 . 66 交互配筋取值原则：不以峰值为标准，识别无用峰值。各网格取大，同截面网格取加权平均。 交互输入配筋区域。增加双层及多层配筋,6 复杂基础设计,6.1 大底盘多塔楼高层建筑应用现况 每年城镇竣工的建筑面积达5亿平方米。大底盘多
10、塔楼高层建筑、地下商场、地下车库建筑以及大跨空间、多层地下结构的出现，在目前住宅小区建设以及大型公建项目中都占有非常重要的地位，其面积可达总竣工建筑面积的10%。,6.1 某住宅及商业工程,5栋1718层公寓楼和4栋2层商业用房、地下车库及配电站组成，公寓楼、商业用房、地下车库及配电站座落在一个大底盘上。基础采用梁板式筏形基础，板厚800，梁高1000，基础底板底标高9.10m（配电站基础底板底标高10.80m），公寓楼、商业用房及配电站地下2层，中间地下车库地下1层，上覆3m厚的土体；公寓楼高60m,商业用房高8.40m，框架结构，柱网8.1m8.1m。整个建筑物东西长138.6m，南北宽1
11、03.35m，建筑面积约85800。,6.2 给地基基础设计与施工带来的问题,（1）上部结构相对大底盘地下结构刚度大，基底反力不均匀，基础底板的不均匀变形，引起基础开裂，例如国贸二期工程底板裂缝，防水失效；昆明建筑大厦梁板式筏基开裂，底板防水失效。,6.2 给地基基础设计与施工带来的问题,（2）目前解决大底盘高层建筑不均匀沉降的办法一是设置沉降缝，二是设置施工“后浇带”，待沉降基本稳定后再浇筑“后浇带”砼。设置沉降缝影响地下空间的使用功能，一般已不采用，采用施工“后浇带”技术，在中、低压缩性土层一般在主体结构封顶后浇筑“后浇带”砼，但一般需1年或1年半时间，施工“后浇带”的保护以及在有地下水的
12、地区，降水周期很长，费用开支可观，并增加施工难度。,6.2 给地基基础设计与施工带来的问题,（3）高层建筑与纯地下车库的连接条件 由于使用功能要求，高层建筑与地下车库的连接可以采用柔性防水连接和刚性连接，柔性防水连接由于维护困难，费用高，较少采用；采用刚性连接的条件及连接时间也是当前工程急需研究的课题。例如北京太阳园工程地下2层车库，地上32层高层建筑，在主体结构施工至78层时，地下车库的30cm厚顶板与主体结构厚2.0m的转换层连接，由于刚度相差悬殊，主体结构尚未封顶即出现多处裂缝，防水失效。,6.3 选择合理的计算模型,详细了解JCCAD的功能，有弹性地基梁模型（菜单3）与中厚板有限元模型
13、（菜单5）。基础模型有：WINKLER地基，弹性半无限体解为基础的有限压缩层模型，弹性半无限体修正解为基础的有限压缩层模型，倒楼盖模型。可以考虑上部结构与基础共同作用，或不考虑。 JCCAD直接读取上部结构的各种荷载的标准组合与基本组合，上部结构TAT，SATWE的凝聚刚度及底层网格。,6.4 比较计算结果,理解地基基础设计的复杂性，岩土工程的复杂性在于各种土质地基条件千差万别，在不同成因和周围环境条件下表现出不同的力学性质。地基基础按变形控制设计已为工程界共识，各种规范沉降计算的不统一及与实际情况的差异。 施工工序及施工“后浇带”设置对计算的影响。整体计算与分开计算的结果不同如何应用。 有限
14、元计算结果与实际工程的差别。,6.5 设计计算及施工进一步研究方向,不同上部结构体型的地基反力及变形特征 主裙楼一体结构的荷载传递及变形特征 高层建筑与地下结构的连接及其灾害防治 大底盘高层建筑变形控制、设计的建筑措施、结构措施及其施工措施 “施工后浇带”设置技术及可不设置的条件,6.6 上下部结构共同作用 TAT和SATWE刚度,1.上部结构计算时假设基础不变形，是固端约束 ： 实际结构的基础会沉降且可能不均匀。 差异沉降会对上部结构产生次内力。 2.不同结构形式对差异沉降的反应是不同的。 3.规范条文中相关内容,6.7 考虑上部结构刚度的方法,1.按TAT、SATWE、PMSAP的凝聚的上
15、部结构刚度进行计算 2.倒楼盖模型 上部结构为刚性 3.不考虑上部结构刚度 上部结构刚度为0,6.9 高层建筑地基基础设计,一、概述 对于高层建筑桩筏、桩箱基础，按传统设计理念是只重视满足总体承载力和沉降要求，忽略上部结构、承台、桩、土的相互作用共同工作特性，采用均匀布桩，甚至对边角桩实施加强，由此导致基础沉降呈蝶形分布、反力呈马鞍形分布，主裙差异变形显著，基础整体弯距和核心区冲切力过大，虽然基础板配筋较多，但有的基础板和上部结构仍有裂缝出现乃至影响正常使用。 针对上述情况，提出变刚度调平设计新理念 。,6.9.1 调平设计基本内涵,基本内涵是：首先，考虑框筒、框剪结构的荷载与刚度分布特点和相
16、互作用引起的应力场不均，实施变刚度布桩（视地质条件实施，变桩长、桩径、桩距）强化核心区，弱化核心区外围；对于刚度相对弱化区考虑桩土共同分担荷载。其二，采用JCCAD程序进行上部结构、承台、桩、土的共同作用分析，调整布桩，使差异沉降趋于最小，合理确定箱、筏承台的板厚与配筋。,6.9.2 调平设计作法,对于主楼裙房联体建筑，则按强化主体弱化裙房的原则设计，主体采用桩基，裙房则应首选天然地基，其次为复合地基、疏短桩基。,6.9.3 技术经济效益,按上述变刚度调平设计理念和方法设计的框筒、框剪结构和主裙连体建筑已达十余项，均收到了良好的技术经济效益。 1.差异沉降明显减小 2.承台受力性状改善,7 基础计算工具箱,基础沉降计算， 承载力计算， 基础抗冲切、抗剪计算， 底版配筋计算， 人防荷载计算， 人防构件计算,