基础设计

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筏板弯矩
筏板顶部计算钢筋
不考虑上部刚度板顶 筋最大70cm2 不考虑上部刚度最大 负弯矩2733
不考虑上部结构刚度，Байду номын сангаас板钢筋674吨
考虑上部刚度最大负 弯矩1990
考虑上部刚度板顶筋 最大51cm2
考虑4层上部结构刚度，筏板钢筋610吨，减少10%
20
开始配筋
筏板钢筋减少20%
最终配筋
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基础考虑上部刚度对基础钢筋用量影响
42 放大图形查看数据
筏板计算配筋面积图：按照房间、支座显示
43
只在局部计算配筋大 的位置补强，减少通 长钢筋的比例
马上看到最大 和最小幅值
Y向板底钢筋图：可以等值线 及数值方式显示 44 分布正常有规律
全新的基础设计软件 筏板钢筋设计优化
45
参照配筋等值线图可减少通长钢筋配置，有针对性地配置局部加强钢筋 46
40
在筏板受力大的部 位改进结构布置
马上看到最大 和最小幅值
在筏板受力大的部 位改进结构布置
筏板弯矩My：用等值线 及数值方式显示 为了经济合理的筏板配筋
放大图形查看数据
41
只在局部计算配筋大 的位置补强，减少通 长钢筋的比例 马上看到最大 和最小幅值
X向板底钢筋图：可以等值线 及数值方式显示 分布正常有规律
基础水浮力计算和防水板计算
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水浮力计算或桩抗拔计算的关键参数
基础水浮力计算
• 如果勾选底板抗浮验算（考虑最高水位）参数，软件将增 加最高水位工况的计算，并在对基础荷载的基本组合中增 加一组叠加最高水位工况的荷载组合，最高水位工况在组 合公式中简称“浮（高）”，在标准组合中增加恒+浮 （高）的组合。 • 考虑最高水位后，可能增加基础的弯矩、配筋，增加桩及 抗拔桩承受的向上的拉力或减少压力。 • 还可进行基础的整体抗浮验算 • 最低水位处理相同，但作用是减少 基底压力
如果不考虑上部结构刚度 主楼荷载不能有效传递到相邻跨 主楼外一跨的桩反力会算小，有安全隐患
单元划分质量和避免应力集中的对比
YJK的网格划分
局部 放大
传统软件的网格划分 局部 放大
24 结论：网格自动划分的效果是引起YJK配筋比传统软件小的主要原
YJK一般比传统软件筏板配筋结果小
现象：大部分区域都是按4500mm2/m构造配筋，凡是计算配筋量大 的地方，附近都有带尖角的单元。
对带边框柱剪力墙按照墙肢和边框柱的组合截面抗冲切验算
柱墙冲切图给出所有墙、柱的计算结果， 短墙肢自动按照组合截面抗冲切验算
冲切抗剪小结
• • • • • 冲切破坏锥体下的反力：使用有限元结果的反力 反力在计算书中输出，无桩时的反力包括水浮力 考虑上部墙、柱和下部桩的位置关系，考虑冲跨比 对于短肢墙、对于带边框柱墙按照组合截面计算冲切 输出所有墙的结果
考虑不同的上部层数刚度对基础钢筋量的影响曲线
!-通用格式 !-通用格式 !-通用格式 !-通用格式 !-通用格式 !-通用格式 !-通用格式 不考虑 考虑1层 考虑3层 考虑5层 考虑全楼 !-通用格式 !-通用格式 !-通用格式 !-通用格式
不考虑
考虑1层
考虑3层
考虑5层
考虑全楼
承载力不考虑上部刚度偏于不安全的实例
计算结果表达方式直观简洁
• 以等值线加数字，分布趋势、薄弱环节明显直观 • 通过配筋结果等值线局部调整可大幅降低实际配 筋
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各类荷载工况组合效应管理
基底压力、桩反力，基础弯矩、基础剪力等的计 算结果输出有两大类结果，一类是包络的控制结 果，另一类是各单荷载工况及各种组合工况下的 中间结果。 计算结果中，用户可以查到每个单荷载工况和各 种组合工况下的结果输出。在基底压力、桩反 力，基础弯矩、基础剪力、重心校核等的结果菜 单下都将出现如下的右侧对话框选项
对地基梁与桩承台 或独基的联合基础
自动按照有限元计算
对桩基桩筏与梁下 布桩的联合基础
自动按照有限元计算
对桩承台+筏板或筏板 及加厚区联合基础
自动按照有限元计算
对筏板+柱墩基础
自动按照有限元计算
桩筏与筏板联合基础
塔楼下桩筏+裙房下筏板 的协同有限元计算
桩筏与筏板联合基础的设计要点
• 筏板参数勾选“复合桩基（桩土共同分担）”，因为选择 常规桩基将不考虑土分担荷载 • 注意桩刚度和土基床反力系数是自动生成还是人工赋值 • 由于塔楼下一般由桩承担全部荷载，为使桩筏下的土不承 担反力，可将桩筏部分基床系数设置为0
柱冲切筏板的部分计算书
计算书
无桩时的计算公式
有桩时的计算公式
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左图为自动实现的合并冲切 验算，即将边框柱和剪力墙 合在一起，作为一个验算单 元考虑，相当于一个异形 柱。图中，白线为冲切锥与 筏板底面的交线，蓝线为冲 切临界截面
左图的其他情况，可通 过人工交互的方式，指 定需要“合算”的柱和 墙肢，
查看各种工况组合的反力结果
各荷载组合工况基底压力等值线——最大223、最小59
典型实例
业主要求对筏板下的 桩数量进行优化
使用承载力布桩菜单,桩数量从100根降到81根
桩承载力验算满足要求
基础冲切抗剪计算
控制筏板、承台、独基厚度的关键计算
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采用有限元计算结果得出的桩土反力值
• 在内筒冲剪、墙柱冲切、桩冲切计算时，桩的反 力和土的反力采用有限元计算结果得出的桩净反 力值 • 不能采用桩承载力特征值计算——筏板加厚很 多、过于保守 • 不能采用筏板下桩、土的平均反力计算——结果 不合理
分析：畸形网格造成应力集中，使得设计弯矩的取值失真。
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JCCAD—6500 剪力墙下4桩承台 （3800*4300*1800 ） 底部计算钢筋对比
YJK—2700，与手算一致
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《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》 8.6条文说明
数十年来大量工程的箱型基础及筏板基础的钢筋应力实测表明，其 钢筋应力都不大，一般只有20-50MPa，远低于钢筋计算应力，并且实测 的地基土反力反映了地基、基础和上部结构共同工作的综合结果。 造成筏形基础钢筋应力较小的因素很多，如： 1 设计人员计算基础底板与基础梁时，一般采取地基反力均匀分布 的计算模型。这种计算方法会使基础梁板钢筋计算结果偏大，实际上对 于跨厚比大于6的基础板底和跨高比大于6的基础梁来说，地基反力不均 匀分布的程度较大，越靠近支座地基反力越大。 2 基础梁板一般较高或较厚，其起拱作用会减少钢筋应力，使钢筋 实际应力小于计算结果。 3 基础底面与土壤之间的摩擦力也会减少梁、板钢筋应力。 4 。。。。。。 27
基础计算特点
• 统一的“一键”计算 • 不同类别基础按固定次序计算：如拉梁—独基、防水板— 承台 • 不同类别基础等协调计算：如独基—地基梁 • 不同计算内容顺序进行：有限元—承载力—冲切—抗剪— 配筋—沉降 • 最后的沉降计算考虑不同类型基础之间影响
基础有限元计算特点
• 高质量的筏板单元自动划分 • 计算能力强，与上部结构计算通用的有限元计算，计算容 量不再受限 • 避免应力集中的措施 • 多种类型基础的协同计算 • 计算结果的等值线表达
承台桩冲切
上部为剪力墙结构，地上14层，总高 34.8m。下部为桩承台基础，埋深为 -4.5m，持力层为碎石。
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传统软件的承台桩冲切结果
从800mm开始，每增加50mm试算一次，直到 满足要求为止。最终，需要1250mm，才能 满足要求。
实际上桩都在柱、墙冲切锥内，不 需要进行角桩冲切验算 《桩基规范》5.9.8：对位于柱 （墙）破坏锥体以外的基桩。。。
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贯通筋比例35% 减少底部贯通筋，增加局部补强钢筋
贯通筋比例25%
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基础承载力验算
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基础承载力计算
• 承载力计算是基础设计首要关注的问题 • 目前主要问题是：以前软件只给出简单基础的承载力结 果，复杂基础普遍靠用户手算 • YJK在计算后的第一项菜单给出基础承载力结果 • 全面完整的计算结果
软件根据顶部最大计算配筋生成顶部通长钢筋 为减少顶部贯通筋，可增加局部补强钢筋
设置局部补强钢筋前，筏板顶部钢筋388吨
补强筋由区内 外钢筋差生成
设置局部补强钢筋后，筏板顶部钢筋270吨， 减少31%
减少底部贯通筋的比例，增加局部补强钢筋
由于大部分区域计算配筋很小（小于23cm2）， 可将底部贯通筋比例从35%降低到25%
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柱冲切不够时 可移动部分桩到柱的冲切破坏锥体内
原来软件按45度冲切锥计算，计 入了4根桩的反力
将靠近柱的4根桩各向内移动100mm
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说明柱下桩应尽量布置在柱下的 冲切破坏锥体以内
原来软件按45度算冲切锥，有2根桩在 锥体内，冲切结果满足要求软件
柱冲切筏板时根据柱和桩的位置自动找出冲切破坏椎体
基于子结构思想的上部基础土共同分析
等价
子结构 凝聚刚 度矩阵
缩减求解方程组规模 提升计算速度
基础计算一般应考虑上部结构刚度影响，本项目考虑了3层刚度
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生成基础上部刚度加速几十倍
• 上部结构计算时，生成基础计 算用的上部结构凝聚刚度；
• 以前版本这部分计算耗时很多， 对于大的基础平面可能需要几 十分钟甚至上百分钟 • YJK改进计算方法，再大的基础 平面情况耗时不会超过几分钟
高质量的筏板单元自动划分
通用的有限元计算、计算容量不再受限
某12塔基础：400*300米桩筏板基础的单元划分（尺寸1米） 30万自由度，自动化分单元+计算时间10分
复杂单体基础 如墙下（或多柱）承 台及独基
自动按照有限元计算
8
对墙下及多柱等复杂承台及独基自动按照有限元计算
9
由于承台尺寸比筏板小，采用较小的网格尺寸
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YJK的承台冲切结果
计算柱冲切力时，如果桩在冲切锥 内，则扣除桩反力，因此冲切力Fl为 0。
所有的桩都在柱墙冲切锥内，不 再进行角桩冲切验算 验算结果：800mm厚的承台完全满 足要求。
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承台的柱冲切验算的技术特点
按照桩基规范（JGJ-2008）第5.9.7条执行，计算书如下：
考虑冲跨比影响，按柱边和桩边位置确定冲切 角，介于45度与75度之间（1-0.25） 计算冲切力FL时，扣除冲切锥底面范围内的桩反 力，本例中，3912.2 = 4890.2 – 978.0
典型实例
设计院按承台桩设计，业主 要求按照筏板（800厚）+ 柱墩设计。 承载力不高（160），但埋 深12米，考虑深度修正系 数后承载力达390。
根据业主要求： 给出筏板承载力验算结果。
传统软件筏板有限元划分结 果。 计算不出筏板承载力
应首先关注红色的超限处 本例无超限，不布桩也满 足要求
YJK在计算后的醒目位置放置地基土/桩承载力验算菜单
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工程概况
上部为框筒结构（混凝土核心筒+钢框 架），地下3层，地上54层，总高203m。下 部为平筏基础，埋深为-15.0m，持力层为卵 石，主筏板厚度2.0m，主楼下3.3m，核心筒 下3.95m。
传统软件内筒冲剪结果
平均净反力=总荷载÷总面积
3.95m厚筏，冲切安全系数0.6，以此推 算，筏板厚度增大到6.5m才能满足要求 64
原来软件对上部墙柱 荷载向多段墙分摊的 处理不对，偏大很多
有限元计算结果可以随时与Midas对比
• 有限元计算同时生成和Midas-Gen的接口文件
Midas-Gen计算结果
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地质资料孔点不再要求土层数相同
各勘探孔点可以有不同的的土层数
小结：基础计算分析几大改进要素
• • • • • 高质量有限单元划分； 考虑上部刚度及荷载； 全有限元计算分析； 地基刚度的干预控制； 有限元结果磨平处理；
YJK内筒冲剪结果
规范条文说明
荷载 - 反力= 冲切力 冲切安全系数是1.89
对比
PKPM YJK
内筒荷载
地基反力 冲切力 安全系数 计算结果不同的原因
951396
354795 596601 0.6 采用平均基底压力
936211
786117 150094 1.89 采用按弹性地基法计算的基底压力
全新的基础设计软件 YJK基础计算
1
地质 资料
独立 基础
地基梁
筏板
承台桩
其它桩
条基 其它 布置
编辑 修改
基础设计菜单的第一部分：基础建模 Ribbon风格，平面和三维结合的布置方式 2
计算简图 荷载图等
统一的计 算菜单
反力、内力、沉降、 配筋等计算结果
基础设计的第二部分菜单：基础计算及结果输出 3 -三步操作
查看趋势是否正常
马上看到最大 和最小幅值
桩反力：用等值线 及数值方式显示 完美的、可控的有限元计算结果
放大图形查看数据
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在筏板受力大的部 位改进结构布置
在筏板受力大的部 位改进结构布置
马上看到最大 和最小幅值
筏板弯矩Mx：用等值线 及数值方式显示 为了经济合理的筏板配筋
放大图形查看数据
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筏板最大弯矩图：按照房间、支座显示