地基基础设计软件PKPM-JCCAD应用

地基基础设计软件JCCAD应用（一）刘炜方略结构设计顾问中心

2014.11.27110:31JCCAD应用主要内容一、前言二、通用输入信息三、柱下独立基础建模计算四、柱下独立桩基承台建模计算五、筏板基础建模计算抛砖引玉举一反三另寻时间210:31一、前言在实际工程中使用JCCAD要格外慎重。软件功能包罗万象，能够进行各种类型地基基础形式计算，涉及很多地基基础基本理论，而部分计算原理未全面公开，说明书中很多问题没有详细介绍，甚至介绍的内容与软件实际情况不一致，部分算法本身就缺乏普遍适用性，升级后原本正确的内容变为错误，同时，地基基础设计本身需要较多经验判断，故在使用JCCAD时要格外慎重，很多参数要反复对比、核对，才能确定该如何使用。JCCAD具有一定傻瓜软件的特点，与其它模块相比，有较多需要用户自行判断、选择的参数，结果也需要更多的判断。不能像使用其它傻瓜软件那样使用JCCAD。310:31一、前言需要躲过JCCAD的各种陷阱，在工程设计中正确使用。最根本的一种应对态度：不能糊里糊涂地用，不符合经验的、没有把握的计算结果绝对不能在实际工程中使用。最根本的一种应对方法：搞不清楚软件究竟是怎样自动生成的参数，尽可能自己输入。最根本的一种学习方法：广泛积累地基基础专业知识，带着怀疑的眼光认真阅读用户手册、各种JCCAD资料，反复修改参数，对比计算，辅以手算复核，研究清楚各个参数的实际影响，结合工程经验判断正确的使用方法。本课件按V2.1版410:31二、通用信息输入1、地勘资料2、打开存在基础模型数据文件3、基础人机交互输入之

参数输入4、基础人机交互输入之

网格节点5、基础人机交互输入之

上部构件6、基础人机交互输入之

荷载输入510:311、地勘资料地勘资料并非必须输入，能不输入尽可能不输入。需要输入的情况主要有：需要用JCCAD进行沉降计算需要用JCCAD自动生成基床系数需要用JCCAD自动生成桩基刚度需要用JCCAD计算单桩承载力或根据给定承载力计算桩长610:311、地勘资料关于PKPM系列软件模型的标高：建模（PMCAD等）、主体计算（SATWE）、JCCAD等各模块都与标高相关为便于检查且方便输入，应采用相同的标高系统，以最接近室外地面标高的楼板面（一般也是一层建筑地面）为±0JCCAD输入地质资料时，标高系统按地勘报告输入绝对标高。在“标准孔点”对话框中输入结构±0与地质资料绝对标高之间的换算关系地质资料文件需要自行命名，其扩展名为.dz，保存在模型文件夹中。若其它计算模型需要，可以直接把该文件复制过去。710:311、地勘资料各土层需输入的岩土参数：天然地基、复合地基：压缩模量Es、重度、土层厚度桩基：压缩模量Es、重度、土层厚度、内摩擦角、状态参数，当需要用JCCAD估算单桩承载力值时，还需输入极限侧摩擦力、极限桩端阻力810:311、地勘资料钻孔平面可以采用DWG文件导入：DWG文件中，在需要导入孔点之处画圆圈（图层统一），孔间距按mm，即图形单位长度表示1mm。导入后将自动按1：1000转换为m定义完标准孔点之后导入，这样每个孔点会按标准孔点布置土层，之后再根据地勘实际土层厚度修改地勘资料输入完成后，通过下面菜单，将地质文件插入到基础模型中，并可通过移动、旋转，设置准确的对位关系。910:312、打开存在基础模型数据文件已经有基础数据的模型，再次进入JCCAD时软件提示如下上次退出JCCAD后，主体建模（如PMCAD）、计算（如SATWE）未进行任何修改，若需全部保留原有基础数据，则选择第1项上次退出JCCAD后，若主体重新进行了计算，或需全部删除原有基础数据，则应选择第2项上次退出JCCAD后，若主体重新进行了计算，且需尽可能保留原有基础数据，则选择第3项。因原有基础模型数据可能变得不完整，之后应把基础参数、荷载、建模等全部内容完全检查一遍。此时若选择其它选项，后续基础计算结果一般是错误的，不能采用。1010:312、打开存在基础模型数据文件已经有基础数据的模型，再次进入JCCAD时软件提示如下上次退出JCCAD后，主体建模（如PMCAD）、计算（如SATWE）未进行任何修改，若需保留部分原有基础数据，则选择第4项，显示下面的对话框并按需选择。之后应全面检查基础模型。10:313、基础人机交互输入之

参数输入JCCAD参数众多，此处是基本参数，后续各种输入对话框中还会出现，并且读取此处输入值，还可修改，在此修改可以减少后续反复修改的重复工作量。1210:313、基础人机交互输入之

参数输入承载力参数：下拉对话框选择设计依据的规范，按国家规范设计时一般选择[综合法]承载力特征值、修正系数按持力层岩性与地基规范规定取值重度按地勘岩性、水位、基础标高取值确定地基承载力所用的基础埋置深度：指深度修正计算的基础埋深，由于独基、条基，不用于筏板计算抗震承载力调整系数：按岩性与抗规取值1310:313、基础人机交互输入之

参数输入基础设计参数：基础归并系数：影响独基、承台，归并系数越小，设计越经济，独基、承台种类越多，一般建议取0.05砼等级：按实际拉梁承担弯矩比例：一般填0，基础计算时按墙、柱根部弯矩完全由独基、承台承担。单桩承台、两桩承台平面外不能承担弯矩，拉梁应完全承担弯矩，应另外核算拉梁，JCCAD不能考虑结构重要性系数：安全等级一级时取1.1，一般工程均为1.01410:313、基础人机交互输入之

参数输入其它参数：人防参数：按实际选、填，对筏板等整体式基础有影响单位面积覆土重：影响独基、独立承台，自动计算往往不正常（如果选择，务必核对计算结果是否正确），优先选择人为设定并填入数值（覆土顶面~基底距离）*覆土与基础综合容重（容重一般20~24kN/m³）1510:313、基础人机交互输入之

参数输入标高系统：按前述整个模型统一的标高系统填写主要对话框下面的说明，正确填写室外地面标高1610:314、基础人机交互输入之

网格节点网格节点是主体模型向JCCAD传递构件、荷载、刚度等信息的纽带，也是JCCAD布置基础、附加荷载的基准，还是有限元划分的基线。为避免有限元划分异常、影响计算结果的可靠性，在主体结构建模时就应尽可能建立规则的网格。弧线宜近似为多段折线。若必须按弧线建模，应控制每段弧线的圆心角不超过45度，超过时增加节点打断。尽可能在PMCAD中清理不必要的网格（所有与基础相连的楼层）当发现JCCAD中出现了不与基础相连的楼层的网格时，往往是由于在建模模块（如PMCAD的设计参数对话框）中设置的与基础相连的最大底标高高于实际标高，且在二者之间有悬空的柱、墙、支撑等竖向构件。此时务必按实际标高修改参数，更正悬空柱、墙、支撑等竖向构件底的标高，重新进行主体计算。否则主体结构计算错误，基础计算丧失意义。1710:314、基础人机交互输入之

网格节点梁式基础端部外挑段，可以用“网格延伸”增加网格网格、节点可以加、删。删除受到较多限制，详见用户手册，应慎重。1810:315、基础人机交互输入之

上部构件除柱墩外，均与计算无关，不需输入柱墩“高”、“端高”，指柱墩凸出筏板的厚度，一般取两者相等。进入筏板有限元计算，柱墩范围内将按筏板与柱墩总厚度进行抗弯计算。计算时上柱墩平面范围为长、宽范围，而下柱墩平面范围按下图A值进入有限元计算。1910:316、基础人机交互输入之

荷载输入无基础柱：墙柱相连，采用墙下条基且柱下不另外设置独立基础时，应将柱设为“无基础柱”，柱荷载转换为墙线荷载附加荷载：可以在节点处输入附加点荷载、在网格处输入附加线荷载。当某些荷载主体结构未输入，而由需要有基础承担的荷载，比如：无地下室的建筑，主体模型未输入实际存在的基础拉梁，拉梁自重及其承担的隔墙等荷载可在此输入。2010:316、基础人机交互输入之

荷载输入准永久值系数：按建筑类型、荷载规范规定一般均选择，可以避免特殊情况下荷载丢失。应按与基础相连的柱的抗震等级输入。灰色内容默认在一般不需修改，若需修改可双击。主体结构计算时，墙、柱、基础活荷载折减系数对JCCAD无影响；梁活荷载折减系数有影响，勿重复折减。基础计算需要折减活荷载时，注意事项见下页。其它参数按相关规范选取。2110:316、基础人机交互输入之

荷载输入（活荷载折减）基础计算时，若需折减活，应在上面的对话框中输入折减系数或钩选折减效果可以通过“当前组合”“1.00*恒+1.00*活”对比校核。若填写

，，则全部墙、柱传来的活载均按该系数折减；此时在“单工况值”中的活荷载是未折减值。若选择

，，则按荷载规范GB50009-2012表5.1.2取值（考虑了模型中各墙、柱处上部实际层数），而与主体结构计算时输入的活荷载折减系数无关。此时在“单工况值”中的活荷载是已折减值。注意：荷载规范GB50009-2012第5.1.2.2-1）条指出：表5.1.2的折减系数仅适用于“住宅、宿舍、旅馆、办公楼、翼缘病房、托儿所、幼儿园”，对比表明，只要建筑中部分楼层功能与此不符，按该规范该条折减就是偏于不安全的，应慎用。若模型层数多余建筑层数（如屋顶楼梯间、按两层建的错层等），默认折减系数偏于不安全，慎用。2210:316、基础人机交互输入之

荷载输入（活荷载折减）对于特殊情况，上述两种输入方式可能都不适用，如带裙房（含纯地下）的塔楼，塔楼和裙房折减系数可能不同。可按折减系数较小者在附加荷载中输入。中输入，把裙房多折减掉的活荷载在例如：裙房某柱活荷载折减前轴力为NQk，折减系数应为m，塔楼折减系数为n（一般n<m），在

输入了n，则该柱多折减的活荷载NQkp=NQk*（m-n），应将NQkp在该柱处以附加荷载（活载）输入。难以准确折减时，应偏于安全地在而

自动折减往往是偏于不安全的。简化输入。荷载规定的活荷载折减，主体、基础计算均难以准确操作。2310:316、基础人机交互输入之

荷载输入荷载编辑：一般不要操作当前组合、目标组合、单工况值：仅用于查看荷载，与计算无关。读取荷载：一般荷载来源选择与主体结构计算对应的选项。若地基基础设计不需考虑风、地震，则取消相应工况前的“√”。混凝土结构一般不选择PM荷载主体空间整体计算，一般不勾选对话框底部的选项。2410:31三、柱下独立基础建模计算本模块仅进行地基承载力计算、独基抗冲、抗剪、抗弯计算。操作流程：输入地质资料（若需沉降计算）参数输入荷载输入生成独基并布置到柱下的两种方式：自动生成、人工定义独基布置与计算2510:31三、柱下独立基础建模计算自动生成独基点击需要生成独基的柱节点-检查、填写弹出对话框中参数查看各独基具体信息：菜单“独基布置”，对话框中选择需查看独基，选择修改，可查看该独基具体信息查看各独基计算过程：菜单“计算结果”，打开独基计算结果文本文件“jc0.OUT”。因每次执行“自动生成”或“单独计算”，计算结果文件都会更新，若需保留现有计算结果，应及时备份计算结果文件（jc0.OUT）程序默认计算结果文件为简略输出，如果想要更多的输出结果，可在图形管理中的显示内容进行选择。2610:31三、柱下独立基础建模计算自动生成独基的地基承载力计算参数输入勾选，则邻近基础重叠时，合并为联合基础。此时基础面积往往偏大较多，应人工核算。单位面积覆土重：V2.1版自动计算结果错误，必须选择人为设定。其它参数同前述。2710:31三、柱下独立基础建模计算自动生成独基的柱下独基参数输入独基类型：按需选择，一般采用锥形，节约模板。独基最小高度：荷载较小时可取300。计算完成后应检测基础厚度是否满足柱纵筋锚固要求的20d（d为柱纵筋直径）和0.6LabE的加大者。受拉面积比：一般可按抗规4.2.4条，单排柱结构按0。对话框底部选项：有砼墙与柱相连、由独基承担砼墙荷载时，应选择。自动生成独基后，已完成地基承载力、独基强度计算2810:31三、柱下独立基础建模计算人工定义独基布置与计算流程：菜单“独基布置”新建或选择已有独基，布置到柱下菜单“自动生成”或“单独计算”，完成地基承载力、独基强度计算单独计算注意：若独基不满足要求，将自动调整，若满足要求，无论余量多大都不调整，可能造成浪费若该柱此前进行过自动计算，“单独计算”时，地基承载力等部分参数将取自动计算时的输入值，需要核对其是否正确（查看jc0.OUT）。否则采用“参数输入”的参数进行计算。人工布置容易取错参数或遗漏计算，优先采用自动生成方式。2910:31三、柱下独立基础建模计算双柱、多柱基础柱距离很近（如防震缝处），可采用，但应复核基础面积是否过大、基础型心与荷载中心是否基本重合。柱距离不近时，应采用其它方法复核抗冲切、抗剪切，配筋可采用桩筏有限元模块计算。3010:31四、柱下独立桩基承台建模计算本模块仅进行桩承载力、承台抗冲、抗剪、抗弯计算。一般上机前应根据荷载、地质情况，确定了桩径、桩长、承载力操作流程：输入地质资料（若需沉降计算，或需由程序自动确定桩长）参数输入荷载输入桩定义：选择桩型、输入承载力（一般应输入承载力特征值）、桩直径承台参数：用于自动生成承台，按规范规定和实际需要输入。生成承台并布置到柱下的两种方式：自动生成、人工定义承台布置与计算3110:31四、柱下独立桩基承台建模计算自动生成承台点击需要生成独基的柱节点，自动生成桩基、承台，按单桩承载力确定桩数量并布置、形成承台，完成承台抗剪、抗冲切、抗弯配筋计算。当定义的桩型超过1种时，自动生成前应在“桩定义”对话框中选择需要的桩型，选择“拾取”并退出。柱位处若已经布置承台，若需重新自动生成，应先删除原有承台，否则生成承台往往有问题。计算过程与结果需进入“计算书”菜单3210:31四、柱下独立桩基承台建模计算人工布置单柱承台选择现有合适的承台或定义新类型承台，布置到柱位。此过程未进行桩基承载力、承台计算，需进入“计算书”进行计算。3310:31四、柱下独立桩基承台建模计算人工布置联合承台当定义的桩型超过1种时，自动生成前应在“桩定义”对话框中选择需要的桩型，选择“拾取”并退出。围区选择布置联合承台的柱，生成联合承台。联合承台自动确定的桩数可能偏多较多，应注意检查。按单桩承载力确定桩数量并布置、形成承台，按柱外包尺寸折算为一个大柱进行了承台抗剪、抗冲切、抗弯配筋计算，当柱距离较大时承台计算结果不可靠，应另行核算（如进入桩筏有限元按筏板计算）。计算过程与结果需进入“计算书”菜单3410:31四、柱下独立桩基承台建模计算围桩承台按非承台桩输入桩，形成承台。此时程序未进行任何桩基、承台计算。计算过程与结果需进入“计算书”菜单自动生成的桩基承台的计算结果、人工生成承台的计算，均需进入“计算书菜单”3510:31四、柱下独立桩基承台建模计算桩基、承台计算参数进行单桩承载力复核、独立承台剪切、冲切、抗弯配筋计算，仅需正确输入图中红框中内容。V2.1版程序输出的桩反力，考虑了承台自重，未考虑覆土重，覆土标高参数不起作用。计算出的承台高度不同时各自归并：选择，则不同的承台厚度不同（其它尺寸、桩位均相同）不自动归并，承台种类多，但设计更经济。3610:31四、柱下独立桩基承台建模计算结果显示：显示桩、承台计算结果。DOC计算书：生成单个承台详细计算书，可检查详细计算过程。3710:31五、筏板基础建模计算程序可进行各种筏板基础计算：平板、变厚度平板有梁、无梁有柱墩、无柱墩天然地基、复合地基、桩基天然地基筏板基础（有限元计算）为例操作流程：输入地质资料（若需沉降计算，或需由程序自动确定桩长）参数输入荷载输入筏板、柱墩、梁等基础构件建模有限元计算10:31五、筏板基础建模计算本模块输入筏板基础板，近似估算冲切、剪切。图中红框中的内容均为冲切、剪切估算，都是近似计算计算时采用的墙、柱传来的荷载是准确的，而冲切破坏锥体范围内的基底反力是近似的。由此引起结果不准确其可能偏于安全，也可能偏于不安全。实际工程中不能直接采用其结果，必须按与上部荷载相同组合下的破坏锥体内实际反力另外核算。有柱墩时，没有考虑柱墩的厚度。桩冲切板，若冲切破坏锥体内有墙、柱时，未考虑其有利影响。某些情况下计算采用的冲切破坏锥体不是最不利位置。五、筏板基础建模计算围区生成定义筏板应正确输入厚度、标高、属性，并沿封闭网格围区输入。可用“筏板编辑”修改现有筏板定位网格筏板与筏板之间是包含与被包含全子集的关系，不能是交集或并集的关系局部变厚度处以子筏板输入（JCCAD认为包含在其它筏板范围内的筏板为子筏板，子筏板范围内按子筏板的信息进行计算）筏板布置：仅“挑出宽度E”对与计算相关，是指筏板边线从围区输入时选择的网格的外伸（输入负值表示内收）距离，可在“修改板边”中局部或整体修改。E尽量不要取0，以免荷载丢失，不外挑时可取墙外皮到网格的距离。4010:31五、筏板基础建模计算板荷人防：输入筏板上覆土、恒活、人防荷载。当局部挑出范围覆土重特殊时，可在该处布置子筏板，挑出长度与主筏板相同，单独设置该子筏板的各类荷载、土重。（在附加荷载中输入挑出部分覆土重将直接引起基础内力，不妥）梁板筏基的梁，在地基梁菜单输入。按“筏板肋梁”输入矩形梁，注意输入正确的标高，确保与筏板相连。柱墩可按“上部构件”的“柱墩”输入，也可按独基输入，独基应为阶形（且仅一阶，等截面），厚度为基础总厚度，注意独基与筏板的标高关系，应确保与筏板相连。柱墩、独基输入方法见前述。后浇带：可布置、删除。仅输入沉降后浇带，位置应与施工图吻合。4110:31五、筏板基础建模计算如果模型已进行过有限元计算，再次进入有限元计算菜单时：若仅查看结果，选择若需重新计算，应选择，否则再次计算的结果往往错误。之后若有需与筏板一起计算的柱墩、独基、承台等，应框选。操作流程模型参数：输入有限元计算的参数网格调整：必要时可调整网格，人工干预单元形成单元形成：自动形成有限元网格筏板布置：检查、修改各单元筏板信息荷载选择：选择用于计算的荷载沉降试算：各筏板计算沉降、形成基床系数基床系数：人工调整、查看检查基床系数计算、结果显示10:31五、筏板基础建模计算1五、筏板基础建模计算计算模型：一般选择第1项，桩、土柱（单元）为独立弹簧，有近似性，但模型清晰。基础形式：按实际选。只要不是复合地基，就选择第1项。无桩就按天然地基，有桩就执行桩基规范。复合地基也可以按天然地基计算，前提是地勘等所有输入信息都按复合地基处理后的数据输入，基础按天然地基建模。保护层、砼、钢筋等级：按实际最小配筋率：一般按0.15%，0表示按砼规。影响所有参与计算的构件。只要构件有弯矩，就会有配筋，实际配筋应结合弯矩判断是否采用构造配筋值，如独立承台上筋等。31五、筏板基础建模计算一种近似考虑上部结构刚度（剪力墙）与基础共同工作的方法，一般取0。当选择了考虑某种刚度时，此处必须选0一般取1。否则基础刚度降低、内力配筋减小，偏不安全布置后浇带时，程序按后浇带处断开模型（荷载按该比例系数取值）和无后浇带模型（荷载为剩余荷载）分别计算，之后内力叠加，成为设计内力。应尽可能按设计图纸要求的后浇带封闭时间估算加载情况。勾选下方的选项时，框架可0.5，剪力墙可0.6。应勾选。31五、筏板基础建模计算貌似与底板计算无关。尽可能按实际填写，万一有关呢。应选0，按铰接仅计算模型选4时才有用。不勾选，输入qpAp/Ra仅用于沉降控制复合地基整个旋转模型，修改内力、配筋输出角度。局部需要按旋转一定角度输出内力、配筋时，见后续介绍4610:31五、筏板基础建模计算一种考虑主体结构刚度与地基基础共同工作的方法。考虑时能够减小不同竖向构件之间的差异沉降，减小整体弯曲和内力，减小配筋。上部层数很少，如地下车库，一般不考虑平面较大、形状复杂、竖向层数差异较大，考虑上部刚度容易引起不合理的结果，不宜考虑其它类型工程优先考虑。进入JCCAD前，应确保上部刚度文件是在上部结构最后一次计算时生成的，否则基础计算结果错误。4710:31五、筏板基础建模计算网格划分依据：那种方法单元形成后的网格质量高，就选那种。一般可选择第1项，若底层有大量不规则的网格且其未布置竖向构件时，可选第2项（此时有桩时可选第3项）。如果选择第2、3项时单元形成后错误单元格很多、上部构件位置网格丢失等，仍需改选第1项。控制软件自动进行单元划分的重要参数，与计算结果密切相关。有限元网格控制边长：数值过大时计算精度将无法满足要求，数值越小应力集中越明显。一般取1~2m，应尽可能保证竖向构件之间有不少于2条网格线。局部难以通过该才是达到网格划分精度时，可在“网格调整”中人工增加网格。勾选项：一般按默认值勾选。“考虑墙上洞口”容易引起网格划分出错，但仍需勾选，否则洞口处按实墙做为支座计算，偏不安全。4810:31五、筏板基础建模计算按实际计算目标确定是否考虑水浮力，若勾选，则各内力组合（除抗浮组合）中均考虑水浮