基础设计专题讲座讲解

基础设计软件处理方法及工程应用中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部张志远基础专题讲座2/1501、概述基础专题讲座3/1501.1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绘施工图基础专题讲座4/1501.2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)《高层建筑箱形与筏形基础技术规程》(JGJ6-99)上海《地基基础设计规范》等。基础专题讲座5/1502、地质资料输入及桩初设计基础专题讲座6/1502.1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沉降计算基础专题讲座7/1502.2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。基础专题讲座8/1502.3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基础专题讲座9/150也可以输入海拔高度基础专题讲座10/150基础专题讲座11/1502.4单桩承载力试算已知桩的截面及扩大头尺寸和指定孔点给出各层图的承载力按指定的桩长计算承载力基础专题讲座12/150基础专题讲座13/1503、荷载组合基础专题讲座14/1503.1荷载组合类别和作用三种组合标准组合用于承载力设计基本组合(短期荷载)基础设计裂缝计算准永久组合沉降计算其它荷载组合人防荷载基础专题讲座15/1503.2基本组合基础专题讲座16/1503.2.1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SSSSn2iQikciQik1Q1QGkGn1iQikciQiGkGSSSwkwwEvkEvEhkEhGEGSSSSS基础专题讲座17/1503.2.2分项系数取值（规范）γG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1.3基础专题讲座18/1503.2.3恒载分项系数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活两种工况基础专题讲座19/1503.2.4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有裙房时的处理基础专题讲座20/1503.2.5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建筑基础专题讲座21/1503.3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o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基础专题讲座22/150模拟施工过程……基础专题讲座23/150基础专题讲座24/1503.4标准组合(也称短期荷载)用于地基承载力计算和裂缝宽度计算SSSSn2iQikcik1QGkwkwEvkEhEvEhkGESSSSS基础专题讲座25/1503.4.1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基础专题讲座26/150基础专题讲座27/1503.5准永久组合用于基础沉降计算组合中不含地震和风SSSn1iQikqiGk基础专题讲座28/1503.6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，不平衡力桩或土承担。基础专题讲座29/1503.6.1人防荷载组合系数基础专题讲座30/1503.6.2人防顶板等效静荷载取值基础专题讲座31/1503.6.3人防底板等效静荷载取值基础专题讲座32/1503.6.4有桩人防底板等效静荷载取值基础专题讲座33/1503.6.5程序对人防荷载的处理方法梁元法：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，不平衡力桩或土承担。基础专题讲座34/1503.7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基础专题讲座35/150MNQ荷载作用点标高M’=M+Q*HH基础专题讲座36/150一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H1H2GABCD基础专题讲座37/150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3.8荷载选用原则基础专题讲座38/150荷载参数的调整根据建筑用途修改可根据楼层数进行修改基础专题讲座39/1504、基础沉降概述基础专题讲座40/1504.1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基础专题讲座41/1504.2基础沉降公式niiiiiiazazEps111cccc)(沉降计算公式回弹再压缩量计算niiiiisissazazEpss1110)('基础专题讲座42/1504.2.1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ΔZ的土层变形值。满足以下条件：niinss1''025.0表5.3.6ΔZb(m)b≤22b≤44b≤88bΔZ(m)0.30.60.81.0ΔZ=0.3(1+lnb)基础专题讲座43/1504.2.2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)基础专题讲座44/1504.2.3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)2.54.07.015.020.0Po≥fak1.41.31.00.40.2Po≤0.75fak1.11.00.70.40.2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基础专题讲座45/1505、柱下独立基础设计基础专题讲座46/1505.1、地基承载力修正地基承载力修正公式如下：)5.0d()3b(ffmdbaka＝基础专题讲座47/1505.2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单向偏心有零应力区双向偏心有零应力区基础专题讲座48/1505.2.1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。基础专题讲座49/1505.2.2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eb/6等价于Pmin0这时应该满足以下条件：afAGNP0afWyMyWxMxAGNP2.10minmax基础专题讲座50/1505.2.3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Pmaxea3abFk＋GkkAA0afla2.13)G2(Fpkkmax基础专题讲座51/1505.2.4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。0y)p(x,0y)p(x,cbyaxy)x,p令：如，＝（sdA)y,x(PNsyxdA)y,x(PMsxydA)y,x(PM基础专题讲座52/1505.2.5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%基础专题讲座53/150基础专题讲座54/150Area_l:不受压面积与底面积的比值基础专题讲座55/1505.2.6线荷载的处理独立基础计算时其上的线荷载作用优先考虑的方法：分开迭代计算独基底面范围内的线荷载NN+qlN+ql’基础专题讲座56/1505.2.7构造柱荷载的处理选择柱生成独立基础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分配荷载基础专题讲座57/1505.2.8基础底面形心的确定原则：与柱同心调整方法长宽比底面形心与角度基础专题讲座58/1505.3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板上配筋基础专题讲座59/1505.3.1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l)pp(AG2pp'al2a121Mmaxmax21I＝09.0hfMAsy基础专题讲座60/1505.3.2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07.0hbfVth