地基基础设计及程序处理方法.ppt
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1、地基基础设计及程序地基基础设计及程序处理方法处理方法地基基础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基础内力、配筋计算2基础设计的有关规范建筑地基基础设计规范(50007-2002)建筑结构荷载荷载(GB50009-2001)混凝土结构设计规范(50010-2002)建筑抗震设计规范(GB50011-2001)人民防空地下室设计规范(GB50038-94)建筑桩基技术规范(JGJ94-94)建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)高层建筑箱形与筏形基础技术规程(JGJ6-99)上海地基基础设计规范等。3.荷 载4.1荷载组合类别和作用三种组合基本组合基础设计标准组合(短期
2、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5.2基本组合61.2.1基本组合的形式用于基础的内力、配筋等计算 三种组合形式71.2.2分项系数取值(规范)G 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1.381.2.3 活荷载折减设计楼面梁时按(4.1.2-1)条,根据楼面梁的从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基础程序设计墙、柱和基础时的折减系数。通常输入按楼层折减系数有裙房时的处理 91.3标准组合(也称短
3、期荷载)用于地基承载力计算和裂缝宽度计算101.3.1程序对标准组合的处理标准组合相当于将基本组合公式中荷载分项系数设为1.0在抗震规范中没有给出标准组合公式,程序按荷载规范的原则推导的。否则标准组合中竖向地震效应的贡献将大于其在基本组合中的贡献,这违背与荷载规范的原则。因此增加竖向地震效应的组合值系数 11121.4准永久组合用于基础沉降计算组合中不含地震和风 131.5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,然后进行基础设计。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
4、桩或土承担。注意:板面荷载与板底荷载左右的时间差 14151.6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、墙底内力作为基础设计的荷载(组成部分)160.017MNQ荷载作用点标高M=M+Q*HH18一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H1H2GABCD191.7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(基础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
5、对位移会对荷载分布产生影响目前模拟施工方法对于基础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只能用于导算基础荷载模拟施工荷载3可以用于上部结构计算也可用于基础计算20a a 一层加载一层加载b b 二层加载二层加载c c 三层加载三层加载模拟施工荷载121a a 一层结构一层结构b b 二层结构二层结构c c 三层结构三层结构模拟施工荷载1222329层框剪工程平面图24一次性加载25模拟施工荷载126模拟施工荷载227模拟施工荷载328一次性加载和模拟施工荷载1:N=2797029模拟施工荷载2(D+L):N=3264430模拟施工荷载3
6、(D+L):N=2937331321.8 荷载选用原则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”比较荷载总值基础型式:独立基础(柱下独立基础和桩承台基础)可以是非同工况荷载,尽量多的荷载组合。PK,TAT,SATWE,PMSAP整体基础(柱下条形基础(基础梁)、筏板)同工况荷载。PM,TAT,SATWE,PMSAP墙下条形基础可采用PM荷载,砖混荷载。荷载参数按需要调整331.8.1 地震作用不考虑地震的天然地基及基础,参见抗震规范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下列建筑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
7、下的一般民用框架房屋3)基础荷载与2)项相当的多层框架厂房3 本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑341.9 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351.10吊车荷载问题荷载、荷载362.上部结构刚度为什么要考虑上部结构刚度规范要求挖掘基础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372.1考虑上部结构刚度的方法上部结构的刚度对基础内力计算的影响上部结构为刚性,基础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基础的刚度把上部结构等代成具有一定刚度的与基础在柱墙节点处位
8、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基础的比值38392.2 倒楼盖模型的适用条件参见建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)的8.3.2条上部结构刚度较好荷载分布较均匀条形基础梁的高度不小于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403 局部承压计算什么条件下需要进行局部承压计算规范对那些部位有局部承压要求局部承压计算方法程序实现41424.地质资料输入及桩初设计目的沉降计算(所有基础)承载力计算(桩基础)反力计算(桩基础)内容土的重度土的重度、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
9、),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;434.1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,基础底标高,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44也可以输入海拔高度45464.2单桩承载力试算目的:已知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47485、基础沉降计算
10、495.1沉降计算特点对结构的安全,建设成本影响大离散性大,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基础考虑回弹再压缩各种基础类型的沉降计算在后面分别介绍505.2基础沉降公式沉降计算公式回弹再压缩量计算515.2.1压缩层深度取值压缩层深度Zn有两种判断原则1:按收敛原则判断:由计算深度向上取厚度为Z的土层变形值。满足以下条件:表5.3.6Zb(m)b22b44b88bZ(m)0.30.60.81.0Z=0.3(1+lnb)525.2.2压缩层深度取值简化公式压缩层深度Zn有两种判断原则2:当无相邻荷载影响,基
11、础宽度在1-30m范围时,基础中点的地基变形计算深度可按下列简化公式计算 Zn=b(2.5-0.4lnb)535.2.3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)2.54.07.015.020.0Pofak1.41.31.00.40.2Po0.75fak1.11.00.70.40.2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545.3独立基础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555.4墙下条基沉降计算按柔性基础计算验算沉降差565.5地梁沉降计算弹性地基梁按柔性基础计算考虑相邻基础影响考虑基础及
12、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575.6 筏板基础沉降计算(桩梁)按整体基础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、基础、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585.6.1筏板基础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595.7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:
13、可按实体深基础法。明德林应力公式法606.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基础计算特点独基、条基、桩承台、单桩基础梁、筏板桩筏616.1独基、条基和桩承台承载力计算承载力计算决定基础底面尺寸基础底面形心确定土重计算626.6.筏板承载力计算筏板承载力计算筏板基础属于整体基础,验算整体承载力满足要求即可P0fa,Pmax0筏板基础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表面计算(容重18)636.3基础梁地基承载力验算按整体基础算基础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基础底标高计算647.基
14、础内力、配筋计算柱下独立基础墙下条形基础桩承台基础梁筏板657.柱下独立基础设计柱下独立基础设计667.1承载力验算详解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677.1.2 允许零应力存在的情况允许零应力存在的情况有零应力区有零应力区建建筑筑抗抗震震设设计计规规范范(GB50011-2001)4.2.4条条规规定定:高高宽宽比比大大于于4的的高高层层建建筑筑,在在地地震震荷荷载载作作用用下下基基础础底底面面不宜出现拉力;不宜出现拉力;其其它它建建筑筑,基基础础底底面面与与地地基基土土之之间间零零应应力力区区面面积积不不应应超过基础底面面积的超过基础底面面积的1
15、5%。对对于于工工业业建建筑筑,由由于于弯弯距距相相对对于于竖竖向向力力来来说说数数值值较较大大,一般允许基础底面存在零应力区。一般允许基础底面存在零应力区。687.1.3无零应力区承载力验算无零应力区承载力验算该情况相当于规范中的轴心受压或eb/6情况e0这时应该满足以下条件:这时应该满足以下条件:697.1.4单向偏心允许零应力存在的情况单向偏心允许零应力存在的情况规范给出了最大基底反力公式规范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要满足零应力区比例的要求Pmaxea3abFkGk707.1.5双向偏心
16、允许零应力存在的情况双向偏心允许零应力存在的情况大大部部分分文文献献都都是是通通过过表表格格来来计计算算的的,不不利利于于电电算算的的实实现。计算精度也存在一定的问题。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。另一种是采用数值计算的方法。717.1.6程序对零应力存在情况的处理程序对零应力存在情况的处理程序中处理零应力区情况程序中处理零应力区情况在在实实际际工工程程中中双双向向偏偏心心情情况况居居多多,严严格格的的单单向向偏偏心心情情况况只只在在排架柱中或框架结构的个别柱下出现。排架柱中或框架结构的个别柱下出现。单单向向偏偏心心情情况况计计算算简简单单,是是精精确确解解。因因此
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- 地基基础 设计 程序 处理 方法
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