地基基础设计及程序处理方法

地基根底设计及

程序处理方法

1概述2地基根底设计内容荷载上部结构刚度局部承压沉降计算承载力计算地质资料根底内力、配筋计算3根底设计的有关标准4１.荷载5１.1荷载组合类别和作用三种组合根本组合根底设计标准组合(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6１.2根本组合7根本组合的形式用于根底的内力、配筋等计算三种组合形式8分项系数取值〔标准〕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1.391.2.3活荷载折减设计楼面梁时按(4.1.2-1)条,根据楼面梁的附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根底程序设计墙、柱和根底时的折减系数。通常输入按楼层折减系数有裙房时的处理101.3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11程序对标准组合的处理标准组合相当于将根本组合公式中荷载分项系数设为1.0在抗震标准中没有给出标准组合公式，程序按荷载标准的原那么推导的。否那么标准组合中竖向地震效应的奉献将大于其在根本组合中的奉献，这违背与荷载标准的原那么。因此增加竖向地震效应的组合值系数12131.4准永久组合用于根底沉降计算组合中不含地震和风141.5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，然后进行根底设计。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15161.6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、墙底内力作为根底设计的荷载〔组成局部〕17±0.0ＨＨ１18MNQ荷载作用点标高M’=M+Q*HH19一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

ABCD201.7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(根底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目前模拟施工方法对于根底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只能用于导算根底荷载模拟施工荷载3可以用于上部结构计算也可用于根底计算21a一层加载b二层加载c三层加载模拟施工荷载122a一层结构b二层结构c三层结构模拟施工荷载1232429层框剪工程平面图25一次性加载26模拟施工荷载127模拟施工荷载228模拟施工荷载329一次性加载和模拟施工荷载1：N=2797030模拟施工荷载2(D+L):N=3264431模拟施工荷载3(D+L):N=2937332331.8荷载选用原那么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〞比较荷载总值根底型式：独立根底〔柱下独立根底和桩承台根底〕可以是非同工况荷载，尽量多的荷载组合。PK，TAT,SATWE,PMSAP整体根底〔柱下条形根底〔根底梁〕、筏板〕同工况荷载。PM,TAT,SATWE,PMSAP墙下条形根底可采用PM荷载,砖混荷载。荷载参数按需要调整341.8.1地震作用不考虑地震的天然地基及根底，参见抗震标准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以下建筑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)根底荷载与2)项相当的多层框架厂房3本标准规定可不进行上部结构抗震验算的建筑351.9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361.10吊车荷载问题ＰＫ荷载ＴＡＴ、ＳＡＴＷＥ荷载372.上部结构刚度为什么要考虑上部结构刚度标准要求挖掘根底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382.1考虑上部结构刚度的方法上部结构的刚度对根底内力计算的影响上部结构为刚性，根底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根底的刚度把上部结构等代成具有一定刚度的与根底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根底的比值39＋402.2倒楼盖模型的适用条件参见?建筑地基根底设计标准?(GB50007-2002)的条上部结构刚度较好荷载分布较均匀条形根底梁的高度不小于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413局部承压计算什么条件下需要进行局部承压计算标准对那些部位有局部承压要求局部承压计算方法程序实现42434.地质资料输入及桩初设计目的沉降计算〔所有根底〕承载力计算〔桩根底〕反力计算〔桩根底〕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；444.1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，根底底标高，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45也可以输入海拔高度46474.2单桩承载力试算目的：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48495、根底沉降计算505.1沉降计算特点对结构的平安，建设本钱影响大离散性大，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根底考虑回弹再压缩各种根底类型的沉降计算在后面分别介绍515.2根底沉降公式沉降计算公式回弹再压缩量计算52压缩层深度取值压缩层深度Zn有两种判断原那么1：按收敛原那么判断：由计算深度向上取厚度为ΔZ的土层变形值。满足以下条件：表5.3.6ΔZb(m)b≤22<b≤44<b≤88<bΔZ(m)0.30.60.81.0ΔZ=0.3(1+lnb)53压缩层深度取值简化公式压缩层深度Zn有两种判断原那么2：当无相邻荷载影响，根底宽度在1-30m范围时，根底中点的地基变形计算深度可按以下简化公式计算Zn=b(2.5-0.4lnb)54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555.3独立根底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565.4墙下条基沉降计算按柔性根底计算验算沉降差575.5地梁沉降计算弹性地基梁按柔性根底计算考虑相邻根底影响考虑根底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585.6筏板根底沉降计算〔桩－梁〕按整体根底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、根底、地基共同作用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59筏板根底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605.7桩承台沉降计算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:可按实体深根底法。明德林应力公式法616.承载力计算荷载选取地基承载力修正是否地震作用不同类型根底计算特点独基、条基、桩承台、单桩根底梁、筏板桩筏626.1独基、条基和桩承台承载力计算承载力计算决定根底底面尺寸根底底面形心确定土重计算636.２筏板承载力计算筏板根底属于整体根底，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筏板根底深度修正系数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外表计算〔容重18〕646.3根底梁地基承载力验算按整体根底算根底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根底底标高计算657.根底内力、配筋计算柱下独立根底墙下条形根底桩承台根底梁筏板667.１柱下独立根底设计677.１.1承载力验算详解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687.1.2允许零应力存在的情况有零应力区?建筑抗震设计标准条规定：高宽比大于4的高层建筑，在地震荷载作用下根底底面不宜出现拉力；其它建筑，根底底面与地基土之间零应力区面积不应超过根底底面面积的15%。对于工业建筑，由于弯距相对于竖向力来说数值较大，一般允许根底底面存在零应力区。69无零应力区承载力验算该情况相当于标准中的轴心受压或e<b/6情况e<b/6等价于Pmin>0这时应该满足以下条件：70单向偏心允许零应力存在的情况标准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＋Gk71双向偏心允许零应力存在的情况大局部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。72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%程序运行发现的问题荷载组合不同造成配筋时大偏心7374Area_l:不受压面积与底面积的比值75柱下独立根底内力、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根底存在的问题暗梁抗剪，柱间冲切板上配筋76柱下独立根底内力、配筋计算公式采用根本组合按双向双侧计算〔只用MI〕配筋按经验公式77独基设计相关问题线荷载的处理构造柱的处理78线荷载的处理独立根底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’79构造柱荷载的处理仅有自重的构造柱无根底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80根底底面形心确实定原那么：与柱同心荷载平移到根底底面形心处调整方法长宽比底面形心与角度81独立根底抗剪问题钢筋混凝土根底没有验算的原因抗剪抗冲切参照筏板内筒冲剪计算82浅根底底板最小配筋率理解：l/h<1.0(pk<200kPa)无筋扩展根底l/h<2.5柱下独立根底l/h>2.5柱下平板取值：依据：?建筑地基根底设计标准理解与应用?。中国建筑工业出版社2004.6lh837.2墙下条形根底设计荷载相关问题荷载选取无柱节点荷载分配根底设计相关问题84墙下条形根底地基承载力设计承载力控制根底底面积地基承载力可借鉴独基局部按单位长度线荷载计算无柱节点荷载的分配基底面积重复计算问题85底面积重复利用计算过程按单位线荷载计算出所有墙下需要的条基宽度和计算面积计算每段条基的计算面积和实际有效面积的比值k按比例k放大条基宽度、反复迭代最后使实际有效面积>计算面积给出每段条基的最终放大系数归并取整给出整个工程的计算面积和实际面积8687双墙根底生成条件两个墙体所在的网格必需是平行且端头对齐的两个墙体生成的条基底面重叠墙间距大时需验算上部受拉钢筋88墙下条形根底内力计算计算内容刚性根底满足扩散角要求素混凝土Pj>300考虑抗剪抗冲切计算底板抗弯〔配筋〕计算89剪力墙下条基的理解907.3桩承台设计91桩根底承载力设计单桩根底按压桩试验取值极限承载力/2初设计时按公式估算桩极限端阻力，桩极限侧阻力由静载试验得到程序提供计算工具桩承台考虑群桩效应问题〔sp〕考虑弯距作用92桩承台根底内力计算计算内容桩反力的计算柱对承台的冲切计算，剪切计算桩对承台的冲切计算，剪切计算底板抗弯〔配筋〕计算93NMF1F2FnN94墙下桩承台的处理布置非承台桩围区生成注意围区的边界筏板有限元计算957.4整体根底根底形式包括：根底梁〔柱下条基〕、筏板、梁－桩、筏－桩计算模型：弹性地基梁法〔梁元法〕、桩筏有限元法〔板元法〕适用范围：有桩时优先采用桩筏有限元根底类型柱下条形根底：优先采用梁元法平板根底：优先采用板元法带肋筏板根底：根据梁和筏板的刚度奉献决定其他计算内容：重心校核柱对平板的冲切内筒冲切、剪切计算96方案阶段计算重心校核柱对平板根底的冲切内筒冲切、剪切计算按荷载分布调整根底布置根底梁宽度筏板厚度桩布置97筏板重心较核选用的荷载组合带裙房结构的处理产生差异的原因：荷载梁布置情况地下水98柱下平板根底抗冲切计算计算公式破坏面确实定加柱墩的影响抗冲切配筋板下柱墩本卷须知99平板根底内筒冲减计算本卷须知土反力的取值内筒外围计算凹角情况100101102按荷载考虑翼缘宽度的方法可以先按柱周围根底梁〔腹板局部〕的刚度的比例将节点荷载分配到各段根底梁上，再叠加上墙传来的线荷载，根据合并后的荷载估算各段根底梁翼缘的宽度。经过弹性根底梁计算，得到根底梁的内力和根底底反力，再对根底梁的截面和翼缘宽度进行调整调整。103根底梁设计方案的调整在弹性地基梁设计时，需要根据计算结果反复调整设计方案。主要进行以下调整：根据梁的内力〔弯矩、剪力〕调整根底梁翼缘宽度。根底梁翼缘宽度会影响土反力，从而影响根底的内力。设置挑梁，平衡端跨梁支座弯距。采取增加梁的截面和数量、提高混凝土强度等级等方法提高根底梁的抗剪能力。改变计算方法，使计算结果更符合实际情况。如考虑上部结构刚度、不考虑抗扭刚度。作地基处理104105优化布桩方法优化目的降低根底截面、配筋梁－桩根底优化方法筏板－桩根底优化方法106107整体根底内力计算要点上部结构刚度〔见前〕土反力和变形对根底的影响计算方法计算结果解读108土反力和变形对根底的影响109弹性地基梁计算方法110文克勒模型的基床反力系数取值基床反力系数K的推荐值地基一般特性土的种类K(KN／m3)松软土流动砂土、软化湿土、新填土流塑粘性土、淤泥及淤泥质土、有机质土1000～50005000～10000中等密实土粘土及亚粘土:软塑的 可塑的轻亚粘土:软塑的 可塑的砂土:松散或稍密的 中密的 密实的碎石土:稍密的 中密的黄土及黄土亚粘土10000～2000020000～4000010000～3000030000～5000010000～1500015000～2500025000～4000015000～2500025000～4000040000～50000密实土硬塑粘土及粘土硬塑轻亚土密实碎石土40000～10000050000～10000050000～100000极密实土人工压实的填亚粘土、硬粘土100000～200000坚硬土冻土层200000～1000000岩石软质岩石、中等风化或强风化的硬岩石微风化的硬岩石200000～10000001000000～15000000桩基弱土层内的摩擦桩穿过弱土层达密实砂层或粘土性土层的桩打至岩层的支承桩10000～500005000～1500008000000摘自本院地基所(TJ7—74)修改序号16“筏式基础的设计和计算”专题报告的附件之二。111梁元法计算复合地基勘察报告〔地基处理报告〕给出处理后的基床反力系数：需要按作地基处理的部位修改基床反力系数；没有提供处理后的基床反力系数需要按照地基处理后土的压缩模量与原有土的压缩模量的比值调整基床反力系数按地基承载力改变的情况调整基床反力系数。112伸缩缝的处理设计成单肋梁伸缩缝处一般都有两道平行网格线〔轴线〕。定义宽梁输入在其中荷载较大的一条轴线上。没有布置梁的轴线上的柱所在节点必须有梁连接没有布置梁的轴线上的线荷载需要导算到布梁的网格线上为了保证根底刚度的连续，搭在另外一根轴线上的横向梁需要通过短梁连接伸缩缝处根底梁上。设计成双肋梁只需布置两根梁并布置筏板当做梁的翼缘即可。两根梁之间应该有横向的梁相连。113114筏板根底抗剪、抗冲切计算按板格计算平板根底内筒冲、剪计算冲切计算和剪切计算的位置不同内筒外边缘确实定115弹性地基梁板人防计算不接上部结构的结果荷载传递路径人防顶板->柱子、墙体->弹性地基梁荷载取值输入人防等级修改等效静荷载 116117筏板有限元计算方法计算模型及标准常见问题118桩筏有限元计算中土反力模型弹性地基梁板模型上部结构刚度小简化模型倒楼盖模型上部结构刚度大弹性理论—有限压缩层模型上部结构刚度小标准推荐修正的弹性理论—有限压缩层模型上部结构刚度小119桩间土的作用弹性地基梁板模型以基床系数表示倒楼盖模型以分担百分比表示弹性理论—有限压缩层模型自动计算修正的弹性理论—有限压缩层模型自动计算120根底形式及标准121复合地基深度有桩地基处理深度按桩长计算无桩输入地基处理深度122123有限元法常见问题应力集中柱周围墙周围配筋方式平均配筋124承台梁根底的分析按梁元计算，不用划分单元计算结果按梁方式输出梁弯矩图，剪力图，配筋图区分承台梁和单桩单柱的拉梁按柱最大轴力的１／１０按抗拉压计算125126127128梁元法与板元法的差异梁元法将筏板对刚度的奉献折算成根底梁的翼缘。程序的处理方法是按筏板的面积除以周围根底梁的总长当做根底梁一侧的计算翼缘宽度。板元法筏板按板单元计算，肋梁是按矩形梁单元计算。由于两种模型中梁的刚度是不同的，得到的内力和配筋会有差异。129不等厚筏板处理子筏板概念筏板厚度输入本卷须知不可重叠不可相交1301318施工图根底梁平法施工图筏板施工图1328.1根底梁平法主要功能编辑旧图功能集中标注、原位标注信息修改功能图文并茂的连梁钢筋修改界面地基梁裂缝验算功能按裂缝控制梁的配筋与立面画图法切换1338.2根底梁平法施工图例1341358.3根底梁裂缝宽度计算裂缝宽度大的原因解决方法柔性防水钢筋网片1368.4筏板绘图程序功能：可接梁元法或板元法的计算