新版PKPM_JCCAD应用讲义.

1JCCAD2005独基、条基地梁、筏板桩基、桩筏朱春明研究员中国建筑科学研究院软件所2讲课内容1，地质资料输入及桩初设计2，上部结构荷载3，新规范承载力校核比较4，沉降计算方法5，大底盘高层建筑基础设计施工难点与JCCAD正确应用6，基础交互设计（桩基桩筏）7，上下部结构共同作用，TAT和SATWE刚度8，厚板有限元计算9，高层建筑地基基础变刚度调平设计10，平面整体表示法11,基础计算工具箱3一、地质资料输入及桩初设计平面坐标参照系标高与建筑物标高的关系：以结构标高作标准。土层名称及默认参数桩尺寸初设计，承载力名称的转换。与桩基规范的关系。修改孔点信息可以对所有点起作用，减少修改工作量。45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~9.5m67二、荷载组合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8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“最大组合内力简图”与JC“目标组合”910活载楼层不折减11三、新规范承载力校核比较121.柱下独立基础结果比较用新规范计算的柱下独立基础底面边长与原规范相比减少了11%左右。–中柱比边柱减少的多–PM荷载计算比用TAT荷载计算减少的多由于底面积减少，造成基础配筋量减少。没偏心荷载减少得多;有偏心荷载减少得少浅基础承载力比较规范承载力校核计算式[R]，fk，fak三者相近R与fa相近安全系数74规范pk≤RR=[R]+mbγ（B-3）+mdγm(D-1.5)1．089规范p≤ff=fk+ηbγ（b-3）+ηdγm(d-0.5)f大于等于1.1fkp/pk=1.25~1.30f/R=1.1~1.201.0如1.1新规范pk≤fafa=fak+ηbγ（b-3）+ηdγm(d-0.5)p/pk=1.25~1.30当fa1.1fak时fa=ffa/R=1.0~1.201.0如0.9144、桩基设计比较与桩基规范的比较：内容地基规范50007-2002桩基规范JGJ94-94承载力校核akRQ（8.5.4-1）aikRQ2.1max（8.5.4-2）RN（5.2-1）RNax2.1Im（5.2-2）3.1~24.1/kQN2ukaQR7.1~65.1ukQR桩身强度ccPfAQ(8.5.9)ψc——预制桩取0.75，灌注桩取0.6~0.7ψc——预制桩取1.0，干作业取0.9，灌注桩取0.6~0.7承台冲切0.84hp代0.720)]()([2hfahabFthpoxcoyoycoxl（8.5.17-1）Fl=F-∑Niox=0.84/(λox+0.2)oy=0.84/(λoy+0.2)0)]()([2hfahabFtoxcoyoycoxl（5.6-6）Fl=F-∑Niox=0.72/(λox+0.2)oy=0.72/(λoy+0.2)剪切00hbfVths（8.5.18）0.175.100hbfVths（5.6.8）3.012.0,4.13.05.12.0,0.34.116四、基础沉降计算沉降计算增加回弹量计算niiiiicicczzEps111)('17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GB5007-2002桩基规范JGJ94-94上海地基规范DBJ08-11-1999方法（1）：不考虑荷载沿桩身扩散，基底位于尖平面的实体深基础法。方法（2）：考虑荷载沿桩身按φ／4角（φ为桩入土深度范围内各土层的内摩擦角深度加权平均值）扩散，基底位于桩尖平面的实体深基础法。方法（3）：考虑深度修正的实体深基础法：明显地可以看出采用方法（1）时，即不考虑桩侧压力扩散的方法，大部分的计算值大于实测沉降量，深度修正的方法。s=m(h)·s’方法（4）：从单桩出发考虑群桩作用的沉降计算Mindlin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，方法（5）：《建筑桩基技术规范》JGJ94-94充分考虑了上述两大类沉降计算方法即半经验实体深基础法及从单桩出发考虑群桩作用法的优缺点，提出了等效作用分层总和法，该法既采用了符合实际的Mindlin解又照顾了为广大设计人员手算所乐于采用的方法（1）的实体基础法。mjmisijiijijojesEzzpss11)1(桩基等效沉降系数定义为：弹性半空间中刚性承台群桩基础按Mindlin解计算沉降量wm与刚性承台下相同承台面积按Boussincsq解计算沉降量wB之比，即：ψe=wm/wB桩基沉降计算经验系数ψ根据经验规定为桩长l相关的表达式：100-7.020-5.97.1llmlml2525202122五、大底盘高层建筑基础设计施工难点与JCCAD正确应用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%。23北化东四环西区住宅及商业工程5栋17～18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8.1m×8.1m。整个建筑物东西长138.6m，南北宽103.35m，建筑面积约85800㎡。242、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。252、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地区，降水周期很长，费用开支可观，并增加施工难度。262、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7~8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。273、充分、有效、正确利用JCCAD软件为设计服务充分利用：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（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。283、充分、有效、正确利用JCCAD软件为设计服务有效利用：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。293、充分、有效、正确利用JCCAD软件为设计服务正确利用：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。有限元计算结果与实际工程的差别。304、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31六、基础交互设计32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。33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。34筏板复杂情况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35七，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5.3.10在同一整体大面积基础上建有多栋高、低层建筑，沉降计算时应考虑上部结构、基础与地基的共同作用。7．1．3设计时，应考虑上部结构和地基的共同作用。对建筑体型、荷载情况、结构类型和地质条件进行综合分析，确定合理的建筑措施、结构措施和地基处理方法。8.3.2柱下条形基础的计算，除应符合本规范第8.2.7条一、二款的要求外，尚应符合下列原则：1在比较均匀的地基上，上部结构刚度较好，荷载分布较均匀，且条形基础梁的高度不小于1/6柱距时，地基反力可按直线分布，条形基础梁的内力可按连续梁计算，此时边跨跨中弯矩及第一内支座的弯矩值宜乘以1.2的系数；8.4.10当地基土比较均匀、上部结构刚度较好、梁板式筏基梁的高跨比或平板式筏基板的厚跨比不小于1/6，且相邻柱荷载及柱间距的变化不超过20%时，筏形基础可仅考虑局部弯曲作用。筏形基础的内力，可按基底反力直线分布进行计算，计算时基底反力应扣除底板自重及其上填土的自重。当不满足上述要求时，筏基内力应按弹性地基梁板方法进行分析。37考虑上部结构刚度的方法1.按TAT、SATWE、PMSAP的凝聚的上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038算例：39不考虑上部结构刚度沉降图40考虑上部结构刚度沉降图4142八、厚板有限元计算431，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442，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453，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464，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