筏板基础计算

pkpm平板筏基建模方法

目前工程中，“柱下或者剪力墙下平板式筏板”在pkpm里计算，简单概括有三个方法：“倒楼盖”“弹性地基梁法”“桩筏筏板有限元计算”。

具体到用“弹性地基梁法”（即jccad中第三个菜单）计算“柱下或者剪力墙下平板式筏板”的操作步骤是什么，这个流程是什么下面具体罗列：

1、首先要按地勘报告输入地质数据，用于沉降计算。非常重要。

2、在菜单2中输入筏基模型，注意筏板一般要挑出，因此首先用网格延伸命令将网格向外延伸一个悬挑长度，然后定义并布置筏板，给出厚度和埋深，并做柱和墙的冲切验算，看看板厚是否满足要求，如不满足，可以加柱帽（注：加柱帽的功能在“上部构件”的菜单中）。

3、输入筏板荷载，如果是平板式基础，可以直接布置板带，程序自动确定板带翼缘宽度形成地基梁模型。也可以不布置板带，直接定义地基梁形成梁元模型。

4、进入菜单3，按梁有限元法计算筏板。首先需要计算沉降，这里有个非常重要的概念，就是地基模型的选用。程序用模型参数kij（默认为0.2）来模拟不同的地基模型，kij=0的时候，为经典文克尔地基模型，kij=1的时候，为弹性半空间模型，不明白看教材。一般软土取低值0~0.2，硬土取高值0.2~0.4。其它参数不难理解，不赘述。梁元法程序提供两种沉降计算模式，刚性沉降和柔性沉降。柔性沉降假定筏板为完全柔性，而刚性沉降则假定为完全刚性。计算完成后，程序用求出的各区格反力除以其沉降值得到各区格的地基刚度值，然后转换为地梁计算用的地梁下的基床反力系数，这样便确定了基地的反力分布，用于下一步的内力计算。沉降计算是筏板计算的核心步骤。

4、基床系数k的合理性判断。沉降计算完毕后，计算数据中会给出各区格的地基刚度，即基床系数。这个系数一般要比建议值小很多。基床系数的合理性，关键看沉降计算结果。可用规范分层总和法手算地基中心点处的沉降值作比较。如出入大，应调整基床系数使其接近手算值。因此，用软件算连续基础，实际上就是对基床系数的校核。菜单5的有限元法中提供的“沉降试算”功能，就是这个思想（其实这个功能就是给懒人和初学者开发的）。

5、对于基床系数的调整，程序提供了一种方便的功能--可以按照广义文克尔地基模型进行地基梁计算，即变基床系数调整法。可以把你输入的基础系数，按照已经计算完毕的各区格的刚度变化率进行调整，作为新的基础系数用于下一步的地基梁内力计算。

6、基础计算模型一般用普通弹性地基梁就可以了，倒楼盖模型缺点较多，一般不推荐。考虑上部结构刚度可根据具体情况选择完全刚性，或等代刚度法。

筏板基础设计分析2009

1 筏板基础埋深及承载力的确定

天然筏板基础属于补偿性基础, 因此地基的确定有两种方法. 一是地基承载力设计值的直接确定法. 它是根据地基承载力标准值按照有关规范通过深度和宽度的修正得到承载力设计值, 并采用原位试验(如标惯试验、压板试验等) 与室内土工试验相结合的综合判断法来确定岩土的特性. 二是按照补偿性基础分析地基承载力. 例如: 某栋地上28 层、地下2 层(底板埋深10m ) 的高层建筑, 由于将原地面下10m 厚的原土挖去建造地下室, 则卸土土压力达180kpa, 约相当于11 层楼的荷载重量;如果地下水位为地面下2m , 则水的浮托力为80kpa, 约相当于5 层楼的荷载重量, 因此实际需要的地基承载力为14 层楼的荷载. 即当地基承载力标准值f ≥ 250kpa 时就能满足设计要求, 如果筏基底板适当向外挑出, 则有更大的可靠度.

2 天然筏板基础的变形计算

地基的验算应包括地基承载力和变形两个方面, 尤其对于高层或超高层建筑, 变形往往起着决定性的控制作用. 目前的理论水平可以说对地基变形的精确计算还比较困难, 计算结果误差较大, 往往使工程设计人员难以把握, 有时由于计算沉降量偏大, 导致原来可以采用天然地基的高层建筑, 不适当地采用了桩基础, 使基础设计过于保守, 造价提高, 造成浪费.采用各向同性均质线性变形体计算模型,用分层总和法计算出的自由沉降量往往同实测的地基变形量不同, 这是受多种因素的影响造成的.

(1) 这种理论的假定条件遵循虎克定律, 即应力—应变呈直线关系, 土体任何一点都不能产生塑性变形, 与土体的实际应力—应变状态不相一致;

(2) 公式中S = 7S6 z iAi- z i- 1Ai- 1ES i[ 2 ]

采用的计算参数系室内有侧限固结试验测得的压缩模量ESi , 试验条件与基础底面压缩层不同深度处的实际侧限条件不同;

(3) 利用公式计算的建筑物沉降量只与基础尺寸有关, 而实测沉降量已受到上部结构与基础刚度的调整.

采用箱型基础或筏板基础的高层建筑物,由于其荷载大、基础宽, 因而压缩层深度大,与一般多层建筑物不同, 地基不是均一持力层. 因此在地基变形计算的公式中引入了一个沉降计算经验系数7S. 通过实际沉降观测与计算沉降量的比较, 适应高层建筑物箱型基础与筏板基础的沉降计算经验系数, 主要与压力和地层条件相关, 尤其与附加压力和主要压缩层中(0. 5 倍基础宽度的深度以内) 砂、卵石所占的百分比密切相关. 由于该系数7S 仅用于对附加压力产生的地基固结沉降变形部分进行调整, 所以《建筑地基基础设计规范》规定可根据地区沉降观测资料及经验确定.计算高层建筑的地基变形时, 由于基坑开挖较深, 卸土较厚往往引起地基的回弹变形而使地基微量隆起. 在实际施工中回弹再压缩模量较难测定和计算, 从经验上回弹量约为公式计算变形量10%～ 30% , 因此高层建筑的实际沉降观测结果将是上述计算值的1. 1～ 1. 3 倍左右. 应该指出高层建筑基础由于埋置太深,地基回弹再压缩变形往往在总沉降中占重要地

位, 有些高层建筑若设置3～ 4 层(甚至更多层) 地下室时, 总荷载有可能等于或小于卸土荷载重量, 这样的高层建筑地基沉降变形将仅由地基回弹再压缩变形决定. 由此看来, 对于高层建筑在计算地基沉降变形中, 地基回弹再压缩变形不但不应忽略, 而应予以重视和考虑.高层建筑箱型基础与筏板基础的计算与一般中小型建筑的基础有所不同, 如前所述, 高层建筑除具有基础面积大、埋置深, 尚有地基回弹等影响. 有时将基础做成补偿基础, 在这种情况下, 将附加压力视为很小或等于零, 这与实际不符. 由于基坑面积大, 基坑开挖造成坑底回弹,建筑物荷重增加到一定程度时, 基础仍然有沉降变形, 即回弹再压缩变形. 为了使沉降计算与实际变形接近, 采用总荷载作为地基沉降计算压力比用附加压力P 0 计算更趋合理, 且对大基础是适宜的. 这一方面近似考虑了深埋基础(或补偿基础) 计算中的复杂问题, 另一方面也解决了大面积开挖基坑坑底的回弹再压缩问题. 因此《高层建筑箱形与筏形基础技术规范》(JGJ 6—99) 除规定采用室内压缩模量ES 计算沉降量外, 又规定了按压缩模量E 0 (采用野外载荷试验资料算得压缩模量E 0, 基本上解决了试验土样扰动的问题, 土中应力状态在载荷板下与实际情况比较接近) 计算沉降量的方法. 设计人员可以根据工程的具体情况选择其中一种方法进行沉降计算.按平面布置规则, 立面沿高度大体一致的单幢建筑物, 当基底压缩土层范围内沿竖向和水平方向土层较均匀时, 基础的纵向挠曲曲线的形状呈盆状形, 即“∪”状. 在研究建筑物荷载的水平分布规律时: 对于筏板基础, 可将筏板划分为许多小单元, 如果不考虑各小单元之间的相互影响, 单位面积承受的荷载重量(基底应力曲线) 与基础的纵向挠曲曲线的形状相吻合, 即也呈“∪”状. 这说明建筑物四周各点沉降量受到其它各点荷载的影响较小, 中部各点沉降量受到其它各点荷载的影响较大; 若将基础设计成整片筏板基础, 势必造成在相同的地基承载力下, 中部沉降量大, 而四周沉降量较小, 基底土变形不相协调.试验表明[ 4 ]: 刚性筏板在试验荷载下主要是整体沉降, 挠曲变形极小, 最大也未超过3‰; 而有限刚度筏板基础则除了整体沉降外还产生挠曲变形, 筏板刚度不同, 挠曲程度也不同.在筏板厚度相同的情况下, 随着长×