基础抗浮设计和防水板计算

基础水浮力计算和防水板计算1水浮力计算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基础整体抗浮桩的抗压和抗拉刚度分别设置不能承担竖向压力的桩，可将其抗压刚度设置为0，这样的桩在恒活风组合工况下不起作用不能承担抗拔承载力的桩，可将其抗拉刚度设置为0，这样的桩在水浮力工况下不起作用考虑土桩抗拉抗压刚度不同的迭代计算1）土只能承担压力，不能承担拉力；2）普通桩、抗拔锚杆等拉压刚度不同，差异很大。如果地基土或者桩出现了部分受压部分受拉的情况，就应该通过考虑土桩抗拉抗压刚度不同的非线性迭代计算方法进行分析水浮力大时，部分区域的筏板会出现上拱效应，上拱区域的土将失去支撑作用，该区域的抗拔锚杆将起拉杆作用。这种情况需采用迭代计算才能得出土的压力和锚杆的压力值考虑土桩抗拉抗压刚度不同的迭代计算非线性本质要求不能使用叠加原理，所以不能按单工况分别计算、并对荷载组合通过效应叠加的方法。应该把组合后的荷载加载到基础上进行计算。简单实例对比分析这里空旷只有1层有柱这里空旷只有1层有柱空旷部位下的基底轴力只有其他柱的20%水浮力52KN/m^2基于倒楼盖模型的多模型分析方法——抗浮工况组合的基础位移图非线性分析方法——抗浮工况下的基础位移图基于倒楼盖模型的多模型分析方法——配筋-X顶基于倒楼盖模型的多模型分析方法——配筋-Y顶基于非线性方法——配筋结果-X顶（红框区域）基于非线性方法——配筋结果-Y顶（红框区域）传统算法结论：必须设置抗拔桩才能满足抗浮设计要求传统算法结论上部刚度及荷载不均匀时，基础抗浮计算（或其它基础受拉情况）采用倒楼盖模型、

楼板模型、或线性计算方法，结果可能是偏于不安全。基于非线性的分析模型能准确模拟水和上部荷载的相对关系，支座关系更加真实，所以可以准确模拟出水上抬效应。考虑是否设置抗拔桩的计算最大水浮力发生在局部范围：仅24kN/m2,整体抗浮稳定验算通过，是否需要设抗拔桩？典型实例4041抗浮设计依赖锚杆抗拔和筏板弯曲抗浮共同作用42最大顶部配筋24cm2最大顶部配筋36cm2某一带有最大水浮力基本组合的筏板弯矩图,依靠筏板本身的抗弯承载力承担水浮力，没有设设抗拔桩90米高的风力发电机基础设计考虑土桩抗拉抗压刚度不同的迭代计算非线性本质要求不能使用叠加原理，所以不能按单工况分别计算、并对荷载组合通过效应叠加的方法。应该把组合后的荷载加载到基础上进行计算。通过迭代计算结果控制基础0应力区的大小审图认为：上部结构计算的Wmass.out文件的零应力区验算结果，是基于上部的外包轮廓计算的，没有考虑实际基础的尺寸大小非迭代计算迭代计算迭代计算准确给出最不利工况下的零应力区百分比防水板设计

对防水板自动进行二步计算。

第一步计算将柱底、墙底作为支撑防水板的不动支座，地基梁作为弹性支座，采用倒楼盖模型对防水板进行有限元计算和配筋计算。

第二步计算非防水板基础，如独立基础、桩承台等，此时考虑防水板传递过来的荷载。51防水板计算过程:柱下独基和防水板二步计算一次完成本例对比说明防水板将水浮力传给了独基后，增加了独基承受的弯矩和配筋仅布置了单桩承台包围单桩承台布置了防水板桩在1.0恒-1.0水浮力下的反力由于防水板传来的向上水浮力而使桩改为承受向上的拉力本例对比说明防水板将水浮力传给了桩承台下的桩防水板本身计算6种荷载工况组合：（1）标准组合1.0恒-1.05浮；（2）标准组合

1.0恒+1.0活（3）基本组合1.2恒+1.4活-1.2浮(低)（可设是否考虑）；（4）基本组合

1.35恒+0.98活-1.2浮(低)（可设是否考虑）；（5）基本组合

1.0恒-1.2浮(高)；（6）基本组合

1.0恒-1.0人防。注：防水板不承担上部结构荷载防水板的计算模型示意图防水板基础设计要点多块防水板建模方式1要包住柱墙等支座；多块防水板对接边要平齐一致，否则影响网格划分质量；多块防水板建模方式2以最薄厚度建一大防水板；其他板厚区域在大防水板内建小防水板；重叠区域取较厚防水板；考虑防水板荷载传递到其他基础的关键参数必须勾选【底板抗浮验算】；可控制传递到其他基础的荷载组合4.防水板基础设计要点典型防水板基础工程防水板的两种计算模型对比及应用理想假定模型——基于倒楼盖的二阶段分析方法；精细分析模型——基于非线性抗浮验算的分析方法；防水板基于倒楼盖的二阶段分析的局限性采用柱墙不动支座的理想模型，所以：未进行整体抗浮验算；局部抗浮验算仅考虑局部弯曲部分，未考虑整体弯曲影响；不能进行抗拔锚杆设计（常见问题：算不出锚杆受力）；用筏板建模；【基础建模】双击板边线，随时进行筏板防水板切换防水板精细分析模型

——基于非线性抗浮验算的分析方法；用筏板建防水板的基床系数指定为0一般防水板做法上是不考虑防水板下土的承载力的，其基床系数应该指定为0;【基础计算及结果输出】【基床系数】菜单按【构件】方式修改筏板基床系数为0，软件自动过滤筏板内其他基础的基床系数不被修改；参见上节内容，就按照考虑上部基础土共同分析的非线性分析方法进行计算分析。按【构件】方式修改筏板基床系数为0如何选择计算方法？弹性地基梁法和倒楼盖法的区别1、弹性地基梁板采用的是文克尔假定，地基梁内力的大小受地基土弹簧刚度的影响，而倒楼盖模型中的梁只是铺钢筋混凝土梁，其内力的大小只与板传给它的荷载有关，而与地基土弹簧刚度无关。2、由于模型的不同，实际梁受到的反力也不同，弹性地基梁板模型支座反力大，跨中反力小。而倒楼盖模型中的反力只是均布荷载。3、弹性地基梁板模型考虑了整体弯曲变形的影响，而倒楼盖模型的底板只是一块刚性板，不受整体弯曲变形的影响。4、由于倒楼盖模型的底板只是一块刚性板，因此各点的反力均相同，由此计算得到的梁端剪力无法与柱子的荷载相平衡，而弹性地基梁板模型计算出来的梁端剪力与柱子的荷载是相平衡的。5、对于防水板的计算自动用倒楼盖方法，与计算方法的选择无关。对于非线性只用于弹性地基梁的计算方法。筏板与防水板的计算模型差异1、防水板不考虑土受力；筏板可以考虑土受力，也可以不考虑（需要人为指定基床系数为0）；2、但是防水板配筋是弯矩叠加，比如1.2恒+1.4活-水的组合，配筋用1.2恒+1.4活-水；而筏板高水组合如果是线性计算用max（1.2恒+1.4活，水），非线性计算直接用1.2恒+1.4活-水的结果（这个不能对比防水板模型）；3、筏板计算的恒活包括上部计算的恒活；防水板的恒活不包括上部计算的恒活，只是板本身的恒活。4、有抗浮锚杆只能用筏板模型。建议：只要有抗浮都用筏板模拟（可以将筏板K=0模拟防水板）。原因：1、这是防水板的精确算法2、这种方式整体计算、结果查看等流程更简单明了。防水板的自承重设计一般认为，设置软垫层防水板的恒活荷载可以由防水板的垫层独立承担，这种情况下可以不勾选该选项，即认为只含恒活荷载的荷载组合不传递到非防水板基础。勾选此参数后，软件不仅将含高水、含人防荷载的荷载组合传给其他基础，还将其他所有荷载组合都传给其他非防水板基础。由于勾选后考虑了只含恒活荷载的组合到其他基础的传递，其他基础的最大桩土压反力会增加，承载力验算结果更容易出现不满足的情况。模拟防水板的筏板支持自承重设计1.9版本在【扩展选项】里增加了“筏板自承重”的选项。用筏板模拟防水板，当筏板下设置软垫层时勾选，否则不勾选。模拟防水板的筏板支持自承重设计勾选时，需将独基（承台）以外、筏板以内区域的基床系数应指定为0，非抗浮组合下筏板自重和板面荷载直接传给软垫层，不再传给独基（承台）；抗浮组合下水浮力荷载先抵消筏板自重和板面荷载，剩下的再传给独基（承台），如水浮力不足以抵消筏板自重和板面荷载，筏板自重和板面荷载剩下的部分将传给软垫层。筏板自重和板面恒活荷载G+PD+PL柱(墙)荷载ND+NL地基反力R软垫层反力R1独基(承台)软垫层提供的反力为：R1=1.0*(G+PD)+1.0*PL非抗浮组合，例如1.0恒+1.0活，R=1.0*ND+1.0*NL抗浮组合，例如1.0恒-1.0浮：R=1.0*(G+PD+ND)-1.0*W柱(墙)荷载ND筏板自重和板面恒载G+PD地基反力R水浮力W水浮力荷载先抵消筏板自重和板面荷载，剩下的再传给独基（承台），如水浮力不足以抵消筏板自重和板面荷载，筏板自重和板面荷载剩下的部分将传给软垫层模拟防水板的筏板支持自承重设计当不勾选时，非抗浮组合下筏板自重、覆土重、板面荷载直接传给独基（承台），抗浮组合下水浮力荷载先抵消筏板自重、覆土重、板面荷载，剩下的再传给独基（承台）。非抗浮组合，例如1.0恒+1.0活，R=1.0*(G+PD+ND)+1.0*(PL+NL)抗浮组合，例如1.0恒-1.0浮：R=1.0*(G+PD+ND)-1.0*W筏板自重和板面恒活荷载G+PD+PL柱(墙)荷载ND+NL地基反力R水浮力W柱(墙)荷载ND地基反力R筏板自重和