地基基础设计及程序处理方法

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• 基底标高和室外地坪标高 • 覆土重
– 外墙内部按参数计算 – 外墙外部按室外地坪到筏板上表面计算(容重18)
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6.3基础梁地基承载力验算 • 按整体基础算 • 基础梁翼缘宽度与荷载相一致有利于荷 载的传递 • 注意覆土标高 • 承载力修正深度按室外地坪到基础底标 高计算
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7.基础内力、配筋计算
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40
2.2 倒楼盖模型的适用条件 • 参见《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002)的8.3.2条
– 上部结构刚度较好 – 荷载分布较均匀 – 条形基础梁的高度不小于1/6柱距 – 计算结果边跨跨中及第一内支座的弯矩值要 放大
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3 局部承压计算
• • • • 什么条件下需要进行局部承压计算 规范对那些部位有局部承压要求 局部承压计算方法 程序实现
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也可以输入海拔高度
源自文库
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4.2单桩承载力试算
• 目的:
– 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
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5、基础沉降计算
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5.1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
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1.3.1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
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13
1.4准永久组合
• 用于基础沉降计算 • 组合中不含地震和风
S SGk qi SQik
i 1
n
14
1.5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。 – 注意:板面荷载与板底荷载左右的时间差
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4.1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
• 不同计算模型导算的荷载总值相近,分布有差 异
– 校核方法:选同工况“当前组合”比较荷载总值
• 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
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1.8.1 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
S G SGk Q1 SQ1k Qi ci SQik
i 2
n
S G SGk Qi ci SQik
i 1
n
S G SGE EhSEhk Ev SEvk w wSwk
8
1.2.2分项系数取值(规范)
• γG 取值为:
– 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)
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5.2.3沉降经验系数s取值
• 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
沉降计算经验系数s
表5.3.5
基底附加压力加权平均 值Es(MPa) 2.5 1.4 1.1
• 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
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6.承载力计算
• 荷载选取 • 地基承载力修正
f a=f ak b ( b 3 ) d m ( d 0.5 )
• 是否地震作用 • 不同类型基础计算特点
– 独基、条基、桩承台、单桩 – 基础梁、筏板 – 桩筏
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6.1独基、条基和桩承台承载力计算
• 承载力计算决定基础底面尺寸 • 基础底面形心确定 • 土重计算
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6.2筏板承载力计算
• 筏板基础属于整体基础,验算整体承载力满 足要求即可
– P0<fa,Pmax<1.2fa – 由于还有重心校核的要求,一般都会满足Pmin>0 – 筏板基础深度修正系数
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5.5地梁沉降计算
• 弹性地基梁
– 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
• 方法:
– 常规方法计算沉降 – 计算各点的基于沉降的基床反力系数 – 用基于沉降的基床反力系数计算弹性地基梁的变形
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5.6 筏板基础沉降计算(桩-梁)
• • • • 按整体基础计算 带裙房结构分块计算,控制沉降差 桩-筏,桩-梁可以考虑后浇带 上部结构、基础、地基共同作用
• • • • • 柱下独立基础 墙下条形基础 桩承台 基础梁 筏板
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7.1柱下独立基础设计
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7.1.1承载力验算详解
b 二层结构
c 三层结构
23
24
29层框剪工程平面图
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一次性加载
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模拟施工荷载1
27
模拟施工荷载2
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模拟施工荷载3
29
一次性加载和模拟施 工荷载1: N=27970
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模拟施工荷载2(D+L): N=32644
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模拟施工荷载3(D+L): N=29373
32
33
1.8 荷载选用原则
地基基础设计及 程序处理方法
中国建筑科学研究院 PKPMCAD工程部 张志远


2
荷载
地基基础设计内容
上部结构刚度 基础内力、配筋计算 承载力计算
局部承压
地质资料
沉降计算
3
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)
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5.2基础沉降公式
沉降计算公式
p0 s s s' s ( z i ai z i 1 ai 1 ) i 1 E si
n
回弹再压缩量计算
pc sc c ( zi ai zi 1ai 1 ) i 1 Eci
n
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5.2.1压缩层深度取值
• 压缩层深度Zn有两种判断原则1:
– 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
9
1.2.3 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。
15
16
1.6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
– 上部结构柱、墙底内力作为基础设计的荷载(组成部分)
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H1 H ±0.0
18
N
Q
M
荷载作用点标高
H
M’=M+Q*H
19
一层上部结构荷载作用点标高
• 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 模拟施工荷载3可以用于上部结构计算也可用于基础计算
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模拟施工荷载1
a 一层加载
b 二层加载
c 三层加载
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模拟施工荷载1
a 一层结构
3 本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建 筑
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1.9 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
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1.10吊车荷载问题 • PK荷载 • TAT、SATWE荷载
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2.上部结构刚度
• 为什么要考虑上部结构刚度
– 规范要求 – 挖掘基础潜力
• 那些计算要考虑上部结构刚度
– 沉降计算 – 内力、配筋计算
4.0 1.3 1.0
7.0 1.0 0.7
15.0 0.4 0.4
20. 0 0.2 0.2
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Po≥fak
Po≤0.75fak
5.3独立基础沉降计算
• 可用弹性地基梁沉降计算菜单或桩基承台及 独基沉降计算菜单 • 验算绝对沉降和相对沉降
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5.4墙下条基沉降计算
• 按柔性基础计算 • 验算沉降差
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
10
1.3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
S SGk SQ1k ci SQik
i 2
n
Ev S SGE S Ehk S Evk w S wk Eh
– 梁元法沉降计算时考虑方法 – 板元法沉降计算时考虑方法
• 和内力计算一致
• 倒楼盖模型,文克尔模型,明德林模型,改进明德林模型
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5.6.1筏板基础沉降计算
• 优先采用缩小差异沉降的方法 • 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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5.7桩承台沉降计算

上海《地基基础设计规范》等。
4
1.荷

5
1.1荷载组合类别和作用
• 三种组合
– 基本组合
• 基础设计
– 标准组合(短期荷载)
• 用于承载力设计 • 裂缝计算
– 准永久组合
• 沉降计算
• 其它荷载组合
– 人防荷载
6
1.2基本组合
7
1.2.1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
• 考虑上部结构刚度对计算结果的影响 • 考虑上部结构刚度方法 • 倒楼盖模型的适用条件
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2.1考虑上部结构刚度的方法 • 上部结构的刚度对基础内力计算的影响
– 上部结构为刚性,基础在柱墙处的位移为同 一平面(可倾斜)。 – 通过对上部结构刚度矩阵的凝聚得到传给基 础的刚度 – 把上部结构等代成具有一定刚度的与基础在 柱墙节点处位移协调的交叉梁系,该梁系具 有与地基梁相同的位置,这时需要输入各网 格间上部刚度相对与基础的比值
影响:独基,桩承台;作用:剪力换算成弯矩
H2
H1
C
D A B
G
20
1.7模拟施工过程
• 模拟施工荷载主要解决高层结构(尤其是框剪结构)中准确计 算自重作用下的杆件(基础中主要是框架柱和剪力墙)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 各层相对位移会对荷载分布产生影响
– 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:
n
s 0.025 s
' n i 1
' i
表5.3.6 b(m) ΔZ(m) 0.3 0.6
ΔZ b≤2 2<b≤4 4<b≤8 0.8 8<b 1.0
ΔZ=0.3(1+lnb)
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5.2.2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:
42
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4.地质资料输入及桩初设计 • 目的
– 沉降计算(所有基础) – 承载力计算(桩基础) – 反力计算(桩基础)
• 内容
– 土的重度、压缩模量、水头标高 – 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;
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