柱下条形基础在JCCAD程序中的设计

fafakb(b3)dm ( d0.5) 160 0 1.018 (1 0.5) 169 kPa由于题目给出的是基地压力值，因此，依据地基规范-5.2.1 条，有pkFkGk300 fa169 kPa，可得 b1.78mAbb 的值。依据地基规范-5.2.7 条，有再依据软弱下卧层承载力确定b( pkpc )npzpczi hi fazb2z tani 1代入数值，可得b(300181)bbtan10182 800 1 18 (2 0.5)1072 1解方程得： b 3.09m，取整 b=3.1m 。（解题完毕）5.7.2柱下条形基础在JCCAD程序中的设计柱下条基由用户定义基础的尺寸，根据后续的“基础梁板弹性地基梁法计算”菜单中“弹性地基梁结构计算”的计算结果，调整基础截面尺寸，使其不但满足承载力的要求，更要保证内力和配筋的合理。地基梁的建模在 JCCAD软件主菜单 2“基础人机交互输入”中完成。进入【地基梁】菜单如图 5.7.2-1。图 5.7.2-1地梁布置功能菜单1.地梁布置基础梁是由一根混凝土肋梁及其外伸出的翼缘所组成，断面为T 形截面。 通过【地梁布置】菜单定义地基梁的肋宽、梁高、梁底标高、翼缘尺寸以及翼缘偏心。1）地梁尽端一般要挑出，其补充网格线的方法有两种：（ 1）在 JCCAD人机交互【网格输入】菜单中补充；（ 2）在 PMCAD 上部结构建模时绘制好这部分网格。2）“翼缘偏心”是翼缘相对于地梁梁肋的偏心，不是基础梁布置时相对轴线的偏心。如果这个偏心值过大，受扭会比较严重，甚至会影响基础的安全，故此值不宜过大。2.翼缘宽度【翼缘宽度】菜单可以根据荷载的分布情况、基础梁肋宽、梁高信息自动生成基础梁翼缘的宽度，且自动使同一轴线上基础梁肋宽、高相同的梁生成统一的翼缘宽度。程序具体实现方法是将节点荷载按照节点周围基础梁和土体的相对刚度的不同，分配到节点周围基础梁上荷载，然后按各基础连续梁上的总荷载和地基承载力反算该连续梁翼缘宽度。考虑到承载力计算并不是确定翼缘宽度的唯一因素，点击【翼缘宽度】菜单后通常应输入一个大于 1.0 的系数，让生成的翼缘宽度有一定的安全储备，程序自动根据计算出的翼缘宽度乘上这个放大系数后得到最终结果。 （注意： 如果用户输入的放大系数为 1.0，得到的就是程序计算出来的翼缘宽度，可供参考。 ）3.设缝结构基础梁的布置要点对于上部设缝结构出现的双柱（墙）基础建模主要有两种方法：1）变形缝两侧布置双肋梁，为了保证基础刚度的连续，变形缝两侧柱节点间需设短地梁，并在这两道梁下布置一块小筏板，待退出人机交互建模菜单时程序将自动形成计算用梁翼缘宽度。（首选该方法）2）设计成单梁。变形缝处一般都有两道平行轴线，以其中荷载较大的一条轴线为依托布置一根宽地基梁，该地基梁要包住变形缝两侧轴线上的竖向构件。为了保证基础刚度的连续，变形缝两侧柱节点间需设短地梁。最后还需进行“荷载编辑” ，将没有布置梁的轴线上构件竖向荷载人工加到布梁的轴线上。4.荷载的选用进入“基础人机交互输入” ，在主菜单【荷载输入】中点击【荷载参数】 ，修改活荷载按楼层折减系数；点击【读取荷载】选择上部结构分析程序计算传来的同工况荷载，如图5.7.2-2。图 5.7.2-2荷载输入功能菜单5.柱下条基的基础承载力验算JCCAD程序中用于确定修正后地基承载力特征值的控制参数菜单位于 【参数输入】 中的【基本参数】，如图 5.7.2-3 、 5.7.2-4、5.7.2-5。图 5.7.2-3 地基承载力参数图 5.7.2-4 基础设计参数图 5.7.2-5 其他参数图 5.7.2-6 基础梁定义图 5.7.2-7 选择显示地基承载力验算结果对话框图 5.7.2-8 地基承载力和基底反力结果显示对话框对话框程序中地基承载力计算参数根据规范的要求进行填写就可以，需要说明的有两点：1）“承载力修正用基础埋置深度”，一般应自室外地面标高算起。对于有地下室的梁式基础则应从室内地面标高算起。如有局部不同标高情况出现，可以通过点取【基本参数】中的【个别参数】做调整。2）“单位面积覆土重”和“自动计算覆土重”是互斥的两个参数，选择填写非零的“单位面积覆土重” 后，所有节点的单位覆土重量都按填写的数值布置，用户可以对节点局部修改，此时基础梁的自重完全根据用户填写的单位覆土重量计算。当选择“自动计算覆土重”时，对话框中的“单位面积覆土重”则被隐藏，并自动赋值为0，此时程序可自动计算梁式基础的自重。弹性地基梁基础自重的计算：当勾选上“自动计算覆土重”，程序自动计算弹性地基梁基础自重时，先计算地梁混凝土的体积与重量（混凝土容重取25kN/m 3），然后将梁上的覆土重量再叠加上（覆土容重取18 kN/m 3），二者分别计算。地基梁基础覆土重计算方法：（ 1）对室内梁取： ( 梁式覆土标高梁底标高 )底面积梁的体积 土容重；（ 2）对外边梁取： ( 梁式覆土标高和室外地坪标高的平均值梁底标高 )底面积梁的体积 土容重。注意：以上计算中均已扣除梁相交处的底面积和体积重叠部分。实现这部分计算涉及到的主要参数在软件中位于三个地方：（ 1）【基本参数】【基础设计参数】中的“室外自然地坪标高”，见图 5.7.2-4。（ 2）【基本参数】【其他参数】中的“梁式基础的覆土标高”，见图 5.7.2-5。（ 3）【基础梁定义】中的“梁底标高” （这里的标高指通常的建筑标高） ，见图 5.7.2-6。弹性地基梁定义完成后退出人机交互程序时，会提示地基承载力验算结果，弹出如图5.7.2-7 话框。无论选择“显示”或者“直接退出”，程序均会弹出对话框输出地基梁修正后平均承载力及底板平均反力值，如图 5.7.2-8（注意：这里地基梁修正后平均承载力是指每个梁端修正后地基承载力相加后的平均值，之所以取平均值主要是因为地基梁的宽度不同，修正后的承载力可能不同。 ）需特别说明的是当荷载组合中包含地震作用时，程序自动将地基承载力乘以相应的调整系数，所以会在 DJJS.CHK文件中发现有地震参与的标准组合和没有地震参与的标准组合下的地基承载力不同，且地震组合的承载力大于无地震组合的承载力。综合上述内容及规范要求，地基承载力（即地基梁修正后平均承载力）应大于底板平均反力，如果底板平均反力（含基础自重）大于地基梁修正后的平均承载力，则需要调整基础的底面尺寸或者翼缘宽度，以满足地基承载力的要求。6.柱下条形基础的计算通过 JCCAD软件主菜单 3“基础梁板弹性地基梁法计算” 菜单中“弹性地基梁结构计算”得到条形基础的反力及配筋结果。“弹性地基梁结构计算”主菜单由【计算参数】 、【等代刚度】 、【基床系数】 、【荷载显示】、【计算分析】、【结果显示】、【归并退出】等七项子菜单组成，用户可选其中任意一项进行修改、计算和查看。除【归并退出】外，其他菜单都是非必须执行项，此时计算结果全部采用软件隐含参数，计算模式按“普通弹性地基梁计算”模式计算。菜单的操作流程及菜单内容如图 5.7.2-9 所示。图 5.7.2-9 地基梁计算参数1）对话框中各参数的合理取值，是软件应用的关键。下面对几个重要的参数加以说明。（1）弯矩（剪力）配筋计算考虑柱子宽度而折减可通过此项的选择来确定配筋计算时是否考虑柱子宽度的影响，如果勾选， 实际配筋用的内力取距柱边B/3（B为柱宽）处的计算内力，并且使折减的弯矩不大于最大弯矩的30%，也就是保证实际配筋用的内力不小于最大内力的70%。（需注意：程序输出的数据中，支座内力并没有折减，但相应的配筋值是用折减后的内力值计算出来的。）（2）选择考虑水浮力和进行抗浮验算水浮力是将梁的荷载隐含增加了水浮力线荷载（反向线荷载） ，大小根据水头标高与两地高差乘翼缘宽度确定，一般来说这个线荷载对梁内力计算结果没有影响，因为水浮力与土反力加在一起与没有水浮力的土反力完全一样。抗浮验算是验算水浮力在局部（如裙房） 是否超过建筑自重时的情况。 抗浮荷载取准永久荷载， 当梁底反力为负， 且超过基础自重与覆土等板面恒荷载之和时， 即意味该处底板抗浮验算有问题， 应采取抗浮措施， 如底板加覆土等加大基础自重方法，或采用其他有效措施。（3）弹性地基基床反力系数基床反力系数的物理意义是：使地基发生单位位移时，需施加于地基上的应力。它不是单纯表征土的力学性质的计算指标，其值取决于许多复杂的因素，如基底压力的大小及分布、土的压缩性、土层厚度、邻近荷载影响等。一般基床反力系数是通过荷载试验得到的，常用的试验有原位测试法、螺旋板荷载试验法、旁压试验法、 扁铲侧涨试验法等，特别是扁铲侧涨试验法由于操作简单近年来特别受关注。在没有实测数据情况下宜采用基床系数经验值，即 JCCAD用户手册的附录C 中给出了基床反力系数的推荐值。软件的【基床系数】 菜单提供了修改地基梁的基床系数功能，以及对独基加承弯梁联合基础的独基反力系数（大小等于地基土基床系数独基面积，单位：kN/m）的布置与修改功能。用户可根据承受柱端弯矩的梁是否考虑柱子不均匀沉降的影响，确定独基反力系数的大小，如不考虑差异沉降影响，独基反力系数应输入足够大的数值。以上这些修改，程序可自动保留，保证下次进入时无需再次输入。（4）梁计算时考虑柱刚度当勾选此项时，程序会假设柱子反弯点在0.7H 处，即在 0.7H（柱高）的位置断开，上端加铰链杆，下端与梁固接，柱子的相应刚度加入到总刚度矩阵对应位置中。考虑柱的刚度可使柱下的地基梁转角减小一些，特别是梁端点，通常可出现正弯矩。一般选择“按普通弹性地基梁计算”模式时可选此项。当考虑了上部结构刚度时，一般无需再考虑柱子刚度影响。但如果选择“按考虑等代上部结构刚度影响的弹性地基梁计算”模式时， “上部结构等代刚度为基础梁刚度的倍数”用户按箱筏规范提供的算法求出等代上部结构刚度， 此时规范公式仅考虑柱子对上部梁的约束，而没有考虑其对地梁的约束作用，因此也可采用此项作为补充。一般来说考虑柱子刚度后，会使地梁的节点转角约束能力加强，从而使不均匀竖向位移和整体弯曲减小。（ 5）节点下底面积重复利用修正进行底面积重复利用修正的原因是由于计算时把两个方向的梁在交叉节点处的底面积重复计算了一次， 而使基础梁底部反力有所减小， 从而造成梁的内力也随之减小， 这是偏于不安全的。软件可通过此参数来控制是否修正由于交叉节点下底面积重复利用而引起的误差。软件在一般情况下该项隐含值为不修正， 因为对节点下底面积重复利用进行修正， 通常会增加弯矩，特别是梁翼缘宽度较大时， 修正后弯矩和钢筋均会增加。 由于基础计算时一些有利因素没有考虑到， 特别是高层建筑， 因此计算中是否考虑进行底面积重复利用修正应根据具体情况，或根据以往经验来决定。当勾选此项时，界面弹出如图5.7.2-10 的对话框，其中“基础节点下地基重复利用面积修正系数理论值”为程序自动计算的数值，用户可参考该值填入下面的参数“请输入用户要采用的修正系数值”中，同时也可根据工程经验人工定义该值。图 5.7.2-10梁节点下底面积重复利用修正2）弹性地基梁计算模式的选择对于弹性地基梁的计算，软件提供了五种计算模式，如图5.7.2-9,用户需要根据设计条件合理的选择计算模式。（ 1）按普通弹性地基梁计算计算时不考虑上部结构刚度影响，一般推荐使用，只有当该方法计算梁截面不够且截面不宜扩大时再考虑其他计算模式。（ 2）按考虑等代上部结构刚度影响的弹性地基梁计算。当上部结构与基础相比具有较大的刚度时，它对基础的受力状况的影响是不可忽视的。该方法适用于梁元法计算的地基梁、筏板结构。其原理是将上部结构按柱网轴线等代成刚度为地基梁刚度若干倍的交叉梁系，柱子假设梁端铰接， 连接在基础梁上部结构等代梁之间，荷载仍作用于柱子节点上。在这种情况下，各节点位移差将减少，即梁的整体弯曲减小，从而整体弯矩也随之减小，梁的局部弯矩起主导作用。按等代梁的方法计算最关键的问题是确定上部结构为地基梁刚度的倍数。如果选取的不合适，仍不能得到准确的整体弯曲率。通过大量的分析计算发现，上部结构的刚度倍数N主要与上部结构层数n，结构跨数l 及地基梁与上部结构梁刚度比m 有关。程序会根据以上数据自动计算出刚度倍数，其中上部结构层数小于8 层，取实际楼层，大于8 层，取 8 层，结构跨数为梁的跨数。计算得到的上部结构等代刚度为基础梁刚度的倍数N 直接显示在对话框中的刚度倍数编辑框内。如果同一基础的上部结构刚度不同或长跨短跨方向刚度不同时，用户可通过主菜单中【等代刚度】一项来查询与修改。（ 3）按上部结构为刚性的弹性地基梁计算适用于上部结构为框支剪力墙结构、短支剪力墙结构（或剪力墙开大洞口）的基础计算。计算时将等代上部结构刚度考虑的非常大（200 倍），以至于各节点的位移差很小（不包括整体倾斜时的位移差），此时几乎不存在整体弯矩，只有局部弯矩，其结果类似于传统的倒楼盖方法，一般来说，如果跨度相差不大，考虑上部结构刚度后，各梁的弯矩相差不太大，配筋更加均匀了。（ 4）按 SATWE或 TAT的上部刚度进行弹性地基梁计算适用于上部结构为框架、框剪结构的基础计算。它是利用 SATWE、 TAT或 PMSAP软件计算上部结构的成果，将上部结构刚度与荷载凝聚到与下部基础相接的节点上，在基础计算时只要叠加上部结构凝聚刚度和荷载向量，其计算结果对于下部基础而言就是上下部共同作用计算的理论解。SATWE刚度同样适用于剪力墙结构，但TAT模式不太适用于剪力墙结构，因为TAT的墙体简化为薄壁柱，其刚度只能凝聚到距离形心最近的一个节点上，当墙体较大， 较复杂时就有可能造成刚度分布不正常，影响计算结果。因此必须在计算SATWE、 TAT或 PMSAP时，勾选“生成传给基础的刚度”一项，如多种数据都存在，程序优先使用顺序依次为SATWE、 PMSAP、TAT刚度。当刚度凝聚完成后， 软件会自动检查刚度矩阵的纵向力的平衡性，如发现较大的误差，则软件提示不能使用刚度凝聚法。（ 5）按普通梁单元刚度矩阵的倒楼盖方式计算适用于上部结构刚度较大，或者地基刚度较大，沉降差较小的基础。一般不推荐使用该方法，其相比弹性地基梁法，局部弯矩将大些，整体弯矩则为0，其结果明显不同于弹性地基梁方法。3）计算结果的查看（ 1）查看“弹性地基梁地反力图”中的“地梁反力图1（恒 +活）”，通过反复调整地基梁高及翼缘宽度，使地梁反力尽量均匀，不要有大有小，这样有利于建筑的整体均匀沉降。（ 2）查看“弹性地基梁剪力配筋面积图”用于配置地梁箍筋，当其值偏大时，宜加宽地基梁宽度；当其值偏小时，宜减小地基梁宽度。（ 3）查看“弹性地基梁纵向筋、翼缘筋面积图”，当其值偏大时，宜加高地基梁高度；当其值偏小时，宜减小地基梁高度。7.柱下条形基础的施工图绘制执行 JCCAD主菜单7“基础施工图” ：1）点击【绘新图】可得到平面施工图，将其另存为一个文件，可方便用户在此基础上绘制基础平面图。2）点击【梁筋标注】 、【选梁画图】 ，可得到地基梁的剖面图，将其另存为一个文件，可方便用户在此基础上绘制基础剖面图。5.8 筏形基础设计的注意事项及设计举例筏形基础具有整体性好、承载力高、结构布置灵活等优点，广泛用作高层建筑及超高层建筑基础。筏形基础分为平板式和梁板式两大类。框架-核心筒结构和筒中筒结构宜采用平板式筏形基础。相关主要性能比较见表5.8-1 。平板式筏基与梁板式筏基的主要性能和使用情况比较表 5.8-1筏形基础地基柱网混凝钢筋土方量降水施工综合应用基础刚度反力布置土量用量费用难度费用情况平板式均匀均匀灵活较多相当较小较小较小较低较多变化梁板式有突有突严格较少相当较大较大较大较高较少变变5.8.1筏形基础设计时的注意事项1.计算要求：1）筏形基础的设计与施工，应综合考虑整个建筑场地的地质条件、施工方法、使用要求以及与相邻建筑的相互影响。 对于筏形基础应进行承载力计算和变形计算， 必要时应验算地基的稳定性。在计算时一般应考虑基础结构和上部结构的共同作用。2）在确定高层建筑的基础埋置深度时，应考虑建筑物的高度、体型、地基土质、抗震设防烈度等因素， 并应满足抗倾覆和抗滑移的要求。抗震设防区天然土质地基上的箱形和筏形基础，其埋深不宜小于建筑物高度的1/15 ；当桩与箱基底板或筏板连接的构造符合规定时，桩箱或桩筏基础的埋置深度（不计桩长）不宜小于建筑物高度的1/18 （见地基规范-5.1.4）。3）非地震区箱形和筏形基础其基础底面应不出现零应力区。地震区箱形和筏形基础，基础底面零应力区的面积根据房屋高宽比控制：（见抗规-4.2.4 和高规 -12.1.7 ）（ 1）高宽比大于 4 的高层建筑，在地震作用下基础底面不宜出现零应力区；（ 2）高宽比不大于 4 的高层建筑，基础底面与地基之间零应力区面积不应超过基础底面面积的 15%。4）对单栋建筑物，在地基土比较均匀的条件下，基底平面形心宜与结构竖向永久荷载重心重合。当不能重合时，在作用的永久组合下，偏心距e 宜符合下式规定：e0.1W A（见地基规范-8.4.2）。