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1、1,JCCAD 2005独基、条基地梁、筏板桩基、桩筏,&研究员,中国建筑科学研究院软件所,2,讲课内容,1，地质资料输入及桩初设计2，上部结构荷载3，新规范承载力校核比较4，沉降计算方法5，大底盘高层建筑基础设计施工难点与JCCAD正确应用 6，基础交互设计（桩基桩筏）7，上下部结构共同作用，TAT和SATWE刚度8，厚板有限元计算9，高层建筑地基基础变刚度调平设计10，平面整体表示法11,基础计算工具箱,3,一、地质资料输入及桩初设计,平面坐标参照系标高与建筑物标高的关系：以结构标高作标准。土层名称及默认参数桩尺寸初设计，承载力名称的转换。与桩基规范的关系。修改孔点信息可以对所有点起作用，
2、减少修改工作量。,4,5,孔口标高39m，桩底标高-14.0m桩径1200mm,承载力特征值12500kN 0.00标高为38.9m柱底标高-16.1m-20.8m板厚4.0m 9.5m,6,7,二、荷载组合,按新荷载规范要求，程序按不同计算需要，生成三类荷载组合，即：基本组合，标准组合和准永久组合。基本组合:相当于原规范的设计荷载标准组合:相当于原规范的标准荷载准永久组合:相当于原规范的准永久荷载,8,荷载选用原则,墙下条形基础可采用PM荷载或砖混荷载。TAT,SATWE,PMSAP荷载活荷载折减TAT“最大组合内力简图”与JC“目标组合”,9,10,活载楼层不折减,11,三、新规范承载力校
3、核比较,12,1.柱下独立基础结果比较,用新规范计算的柱下独立基础底面边长与原规范相比减少了11%左右。中柱比边柱减少的多PM荷载计算比用TAT荷载计算减少的多由于底面积减少，造成基础配筋量减少。没偏心荷载减少得多;有偏心荷载减少得少,14,4、桩基设计比较,16,四、基础沉降计算,沉降计算增加回弹量计算,17,桩基沉降计算方法,一、半经验实体深基础法二、从单桩出发考虑群桩作用的沉降计算法建筑地基基础规范GB5007-2002桩基规范JGJ94-94上海地基规范DBJ08-11-1999,20,21,22,五、大底盘高层建筑基础设计施工难点与JCCAD正确应用,1，大底盘多塔楼高层建筑应用现况
4、 每年城镇竣工的建筑面积达5亿平方米。大底盘多塔楼高层建筑、地下商场、地下车库建筑以及大跨空间、多层地下结构的出现，在目前住宅小区建设以及大型公建项目中都占有非常重要的地位，其面积可达总竣工建筑面积的10%。,23,北化东四环西区住宅及商业工程,5栋1718层公寓楼和4栋2层商业用房、地下车库及配电站组成，公寓楼、商业用房、地下车库及配电站座落在一个大底盘上。基础采用梁板式筏形基础，板厚800，梁高1000，基础底板底标高9.10m（配电站基础底板底标高10.80m），公寓楼、商业用房及配电站地下2层，中间地下车库地下1层，上覆3m厚的土体；公寓楼高60m,商业用房高8.40m，框架结构，柱网
5、8.1m8.1m。整个建筑物东西长138.6m，南北宽103.35m，建筑面积约85800。,24,2、给地基基础设计与施工带来的问题,（1）上部结构相对大底盘地下结构刚度大，基底反力不均匀，基础底板的不均匀变形，引起基础开裂，例如国贸二期工程底板裂缝，防水失效；昆明建筑大厦梁板式筏基开裂，底板防水失效。,25,2、给地基基础设计与施工带来的问题,（2）目前解决大底盘高层建筑不均匀沉降的办法一是设置沉降缝，二是设置施工“后浇带”，待沉降基本稳定后再浇筑“后浇带”砼。设置沉降缝影响地下空间的使用功能，一般已不采用，采用施工“后浇带”技术，在中、低压缩性土层一般在主体结构封顶后浇筑“后浇带”砼，但
6、一般需1年或1年半时间，施工“后浇带”的保护以及在有地下水的地区，降水周期很长，费用开支可观，并增加施工难度。,26,2、给地基基础设计与施工带来的问题,（3）高层建筑与纯地下车库的连接条件由于使用功能要求，高层建筑与地下车库的连接可以采用柔性防水连接和刚性连接，柔性防水连接由于维护困难，费用高，较少采用；采用刚性连接的条件及连接时间也是当前工程急需研究的课题。例如北京太阳园工程地下2层车库，地上32层高层建筑，在主体结构施工至78层时，地下车库的30cm厚顶板与主体结构厚2.0m的转换层连接，由于刚度相差悬殊，主体结构尚未封顶即出现多处裂缝，防水失效。,27,3、充分、有效、正确利用JCCA
7、D软件为设计服务,充分利用：详细了解JCCAD的功能，有弹性地基梁模型（菜单3）与中厚板有限元模型（菜单5）。基础模型有：WINKLER地基，弹性半无限体解为基础的有限压缩层模型，弹性半无限体修正解为基础的有限压缩层模型，倒楼盖模型。可以考虑上部结构与基础共同作用，或不考虑。,28,3、充分、有效、正确利用JCCAD软件为设计服务,有效利用：JCCAD直接读取上部结构的各种荷载的标准组合与基本组合，上部结构TAT，SATWE的凝聚刚度及底层网格。,29,3、充分、有效、正确利用JCCAD软件为设计服务,正确利用：理解地基基础设计的复杂性，岩土工程的复杂性在于各种土质地基条件千差万别，在不同成因
8、和周围环境条件下表现出不同的力学性质。地基基础按变形控制设计已为工程界共识，各种规范沉降计算的不统一及与实际情况的差异。施工工序及施工“后浇带”设置对计算的影响。整体计算与分开计算的结果不同如何应用。有限元计算结果与实际工程的差别。,30,4、设计计算及施工进一步研究方向,不同上部结构体型的地基反力及变形特征主裙楼一体结构的荷载传递及变形特征高层建筑与地下结构的连接及其灾害防治大底盘高层建筑变形控制、设计的建筑措施、结构措施及其施工措施“施工后浇带”设置技术及可不设置的条件,31,六、基础交互设计,32,桩布置方式的选择,桩筏下桩布置的特点 桩位的随意性，桩位自成网格 桩位与荷载的相关性就地消
9、化 异形柱及剪力墙下桩的布置常用方式：单桩布置，单桩拷贝，围桩承台。梁下布桩筏板应后布或不布。,33,为方便桩筏的优化布桩设计,可对桩筏基础先按承台桩布置，然后再删除承台。程序的“删除承台”菜单改为只删除承台而保留桩（可用“删除桩”菜单删除桩）。最后布置筏板。,34,筏板复杂情况,不等高，不等厚地质情况不一样情况开大天井情况水浮力与自重有梁筏板基础下梁与地接触，板架空设置后浇带,35,七，上下部结构共同作用，TAT和SATWE刚度,1.上部结构计算时假设基础不变形，是固端约束：实际结构的基础会沉降且可能不均匀。差异沉降会对上部结构产生次内力。2.不同结构形式对差异沉降的反应是不同的。3.规范条
10、文中相关内容,37,考虑上部结构刚度的方法,1.按TAT、SATWE、PMSAP的凝聚的上部结构刚度进行计算 2.倒楼盖模型上部结构为刚性3.不考虑上部结构刚度上部结构刚度为0,38,算例：,39,不考虑上部结构刚度沉降图,40,考虑上部结构刚度沉降图,41,42,八、厚板有限元计算,43,1，有限元计算的各种基础形式,天然地基上的筏基及地基梁基础桩基：常规桩基 复合桩基（规范）桩土分担比不变 复合桩基（上海）超承载力由土承担复合地基：有桩体，桩与筏板有垫层，按桩筏输入无桩体，输入承载力及处理深度,44,2，桩筏基础特点及输入,不等高，不等厚地质情况不一样情况开大天井情况水浮力与自重有梁筏板基
11、础下梁与地接触，板架空设置后浇带,45,3，厚板有限元计算结果说明,沉降图，图层增删，沉降等值线图反力图中承载力校核（最大值1.2，均值1.0），冲切校核，不足红字显示。设计值=特征值*2/1.66交互配筋取值原则：不以峰值为标准，识别无用峰值。各网格取大，同截面网格取加权平均。交互输入配筋区域。增加双层及多层配筋,46,4，桩筏计算不同模型比较,弹性地基板(梁)模型（WINKLER）土与桩按弹性假设 倒楼盖模型按刚性板假设计算桩顶反力有限压缩层法弹性解MINDLIN应力公式规范建议方法有限压缩层法弹性解修正0.5ln(D/Sa)建研院方法,47,算例：油罐设计,板厚1.1米桩长36米油罐直径
12、26.44米荷载300kPa,48,49,50,51,52,53,54,55,沉降比较,56,桩反力比较,57,八、高层建筑地基基础变刚度调平设计,一、概述对于高层建筑桩筏、桩箱基础，按传统设计理念是只重视满足总体承载力和沉降要求，忽略上部结构、承台、桩、土的相互作用共同工作特性，采用均匀布桩，甚至对边角桩实施加强，由此导致基础沉降呈蝶形分布、反力呈马鞍形分布，主裙差异变形显著，基础整体弯距和核心区冲切力过大，虽然基础板配筋较多，但有的基础板和上部结构仍有裂缝出现乃至影响正常使用。针对上述情况，提出变刚度调平设计新理念。,58,调平设计基本内涵,基本内涵是：首先，考虑框筒、框剪结构的荷载与刚度
13、分布特点和相互作用引起的应力场不均，实施变刚度布桩（视地质条件实施，变桩长、桩径、桩距）强化核心区，弱化核心区外围；对于刚度相对弱化区考虑桩土共同分担荷载。其二，采用JCCAD程序进行上部结构、承台、桩、土的共同作用分析，调整布桩，使差异沉降趋于最小，合理确定箱、筏承台的板厚与配筋。,59,调平设计作法,对于主楼裙房联体建筑，则按强化主体弱化裙房的原则设计，主体采用桩基，裙房则应首选天然地基，其次为复合地基、疏短桩基。,60,八、高层建筑地基基础变刚度调平设计,二、技术经济效益按上述变刚度调平设计理念和方法设计的框筒、框剪结构和主裙连体建筑已达十余项，均收到了良好的技术经济效益。1.差异沉降明
14、显减小2.承台受力性状改善,61,威海海悦国际大厦CFG桩复合地基,海悦国际大厦由主楼与裙楼组成，主裙楼连体。主楼建筑物地上30层，裙楼地上4层，地下2层，建筑高度99.90M，外框内筒结构，平面呈矩形，整个建筑物东西长142.5 m，南北宽44 m，建筑面积约12万平方米。拟采用筏基，CFG桩复合地基。,62,威海海悦国际大厦设计方案,1、核心筒部分CFG桩桩长22m，桩径400mm，桩间距1.6m左右，单桩承载力特征值为800KN，桩数为182根。2、柱下CFG桩桩长19m，桩径400mm，桩间距1.6m左右，单桩承载力特征值为700KN，桩数为451根。3、主楼部分基础底板厚1.6m,核
15、心筒部分板厚2.2m。4、裙房部分采用梁板式基础,梁尺寸是800 mm宽1400mm高,板厚0.5m。5、主裙楼之间设后浇带。6、裙房的抗浮设计不设置抗拔桩，利用建筑物的自重和配重平衡水浮力。7、筏板砼强度等级是C40，CFG桩砼强度等级是C30，受拉受压的钢筋是三级钢，箍筋是二级钢。0标高处于地质资料标高4.30 m，筏板底标高为-10m，处于地质资料标高-5.70 m,埋深8.70 m。8、筏板下天然地基承载力特征值270kPa。,63,九，平面整体表示法,04G101-3“混凝土结构施工图平面整体表示法制图规则和构造详图（筏板基础）”2004年2月12日,64,十,基础计算工具箱,基础沉降计算，承载力计算，基础抗冲切、抗剪计算，底版配筋计算，人防荷载计算，人防构件计算,65,例子1：地下室不等高,66,例子2：后浇带,67,合算,68,分算,69,例子3：刚度调平,70,例子4：桩梁基础,71,例子5：国家体育馆,72,73,例子6：巴黎城,74,75,例子7：CCTV桩筏,76,77,78,地震,79,
