基礎(chǔ)設(shè)計(jì)軟件JCCAD介紹2005新版,中國(guó)建筑科學(xué)研究院PKPM上海分所,講課內(nèi)容,1、2005新版JCCAD功能簡(jiǎn)介2、地質(zhì)資料輸入及樁初設(shè)計(jì)3、人機(jī)交互輸入基礎(chǔ)模型4、沉降計(jì)算5、各類(lèi)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算繪圖6、復(fù)雜基礎(chǔ)設(shè)計(jì)7、基礎(chǔ)工具箱,1.1全新程序界面,1.2基礎(chǔ)處理能力加大,例題：金融城四塔合算規(guī)模合并后梁段3500有用節(jié)點(diǎn)3000板格1500,1.3基礎(chǔ)梁平法施工圖,1.4梁下布樁按梁元法計(jì)算,1.5其他一些改進(jìn),完善了基礎(chǔ)計(jì)算文檔中基本參數(shù)的輸出，增加局部承壓計(jì)算書(shū)。增加筏板基礎(chǔ)剖面畫(huà)法。梁元法計(jì)算增加了考慮基礎(chǔ)剛度和上部結(jié)構(gòu)剛度，并考慮分層綜合總和法的地基剛度變化影響的沉降計(jì)算功能。梁元法增加地梁、筏板人防計(jì)算，并與非人防計(jì)算結(jié)果綜合配筋。增加梁的裂縫寬度計(jì)算。,2地質(zhì)資料輸入及樁初設(shè)計(jì),平面坐標(biāo)參照系(按m輸入)標(biāo)高與建筑物標(biāo)高的關(guān)系：以建筑物結(jié)構(gòu)標(biāo)高作標(biāo)準(zhǔn)(0.000)土層名稱(chēng)及默認(rèn)參數(shù)樁尺寸初設(shè)計(jì)孔點(diǎn)修改地質(zhì)資料用途：沉降、樁承載力及剛度,3人機(jī)交互輸入基礎(chǔ)模型,地質(zhì)資料導(dǎo)入基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置讀入上部結(jié)構(gòu)荷載、附加荷載基礎(chǔ)上部構(gòu)件處理布置各類(lèi)基礎(chǔ)沖切計(jì)算、局部承壓、重心校核等計(jì)算地基承載力驗(yàn)算及調(diào)整彈性地基梁尺寸,3.2基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置,規(guī)范選擇一層上部結(jié)構(gòu)作用點(diǎn)標(biāo)高基床反力系數(shù)人防等級(jí)配筋率參數(shù)輸出,3.3讀入上部結(jié)構(gòu)荷載,按新荷載規(guī)范要求，程序按不同計(jì)算需要，生成三類(lèi)荷載組合，即：基本組合，標(biāo)準(zhǔn)組合和準(zhǔn)永久組合?；窘M合:相當(dāng)于原規(guī)范的設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)組合:相當(dāng)于原規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)荷載準(zhǔn)永久組合:相當(dāng)于原規(guī)范的準(zhǔn)永久荷載,3.3.1荷載選用原則,墻下條形基礎(chǔ)可采用PM荷載或磚混荷載。TAT,SATWE,PMSAP荷載“底層組合內(nèi)力圖”與JC“目標(biāo)組合”不考慮地震作用規(guī)范4.2.1條、4.4.1條彈性地基梁與磚混荷載活荷載折減,3.3.2荷載組合系數(shù),活荷載按樓層折減系數(shù)默認(rèn)為1.0,3.3.3構(gòu)造柱荷載的處理,僅有自重的構(gòu)造柱無(wú)基礎(chǔ)柱有其他荷載傳來(lái)的構(gòu)造柱的處理生成獨(dú)基考慮荷載重疊分配荷載,3.3.4附加荷載,填充墻地面設(shè)備地面局部堆載特殊荷載,3.6.1沖切計(jì)算,獨(dú)基沖切樁承臺(tái)沖切柱下平板沖切梁對(duì)筏板沖切樁對(duì)筏板沖切高層內(nèi)筒對(duì)筏板的沖切,3.6.2局部承壓計(jì)算,前提：基礎(chǔ)混凝土標(biāo)號(hào)比柱、樁低柱對(duì)基礎(chǔ)獨(dú)基、承臺(tái)、基礎(chǔ)梁樁對(duì)承臺(tái),3.6.3彈性地基梁、板重心校核,選用的荷載組合：準(zhǔn)永久組合帶裙房結(jié)構(gòu)的處理與退出程序時(shí)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生差異的原因：荷載-彈性地基梁或板帶地下水,4沉降計(jì)算,獨(dú)基、條基、樁承臺(tái)沉降計(jì)算筏板基礎(chǔ)沉降計(jì)算剛性基礎(chǔ)假定柔性基礎(chǔ)假定彈性地基梁沉降計(jì)算樁筏沉降計(jì)算計(jì)算土回彈變形量,4.4樁基沉降計(jì)算方法,一、半經(jīng)驗(yàn)實(shí)體深基礎(chǔ)法二、從單樁出發(fā)考慮群樁作用的沉降計(jì)算法建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范GB50007-2002樁基技術(shù)規(guī)范JGJ94-94上海地基規(guī)范DBJ08-11-1999,5設(shè)計(jì)各類(lèi)基礎(chǔ),柱下獨(dú)立基礎(chǔ)墻下條基彈性地基梁筏板基礎(chǔ)樁承臺(tái)樁筏基礎(chǔ)、樁梁基礎(chǔ),5.1柱下獨(dú)基自動(dòng)生成,步驟：選擇需生成獨(dú)基的節(jié)點(diǎn)獨(dú)基設(shè)計(jì)參數(shù)修改基礎(chǔ)計(jì)算、觀(guān)看計(jì)算結(jié)果基礎(chǔ)碰撞檢查修改基礎(chǔ)數(shù)據(jù)重新計(jì)算,5.2墻下條基自動(dòng)生成,步驟（與柱下獨(dú)基類(lèi)似）：網(wǎng)格選擇參數(shù)輸入基礎(chǔ)計(jì)算碰撞檢查重新計(jì)算,5.3.1梁元法中考慮上部結(jié)構(gòu)剛度方法,5.3.2彈性地基梁內(nèi)力計(jì)算,彈性地基梁模型倒樓蓋模型厚板有限元模型,5.3.3梁元法中抗震縫、伸縮縫的處理方法,方法1將寬梁偏心布置在任一排柱軸線(xiàn)上另外還要布置與寬梁垂直方向上的梁保證相鄰兩個(gè)柱節(jié)點(diǎn)之間有梁連接，使柱子荷載不丟失并能傳到寬梁上方法2雙軸線(xiàn)上布置兩根肋梁。對(duì)于梁式基礎(chǔ)可在雙軸線(xiàn)處局部布置一個(gè)筏板，就做成了一個(gè)雙梁基礎(chǔ)彈性地基梁計(jì)算時(shí)，如考慮抗扭剛度則個(gè)別梁抗剪截面不夠，當(dāng)不考慮梁的抗扭剛度則不會(huì)出現(xiàn)抗剪強(qiáng)度不夠的情況,5.3.4彈性地基梁板人防計(jì)算,荷載傳遞路徑人防頂板-柱子、墻體-彈性地基梁板面等效荷載按頂板覆土厚度0.5米梁式基礎(chǔ):5級(jí)取100kN/m2;6級(jí)取55kN/m2筏板基礎(chǔ)：無(wú)地下水：5級(jí)取75kN/m2;6級(jí)取40kN/m2有地下水：5級(jí)取90kN/m2;6級(jí)取50kN/m2,5.3.5彈性地基梁抗剪不夠處理方法,提高混凝土標(biāo)號(hào)改善地基土增加彈性地基梁數(shù)量取消考慮抗扭剛度,5.3.6基礎(chǔ)梁平法主要功能,編輯舊圖功能集中標(biāo)注、原位標(biāo)注信息修改功能圖文并茂的基礎(chǔ)梁鋼筋修改界面基礎(chǔ)梁裂縫驗(yàn)算功能與立面畫(huà)圖法切換,5.6樁筏基礎(chǔ)樁布置方式的選擇,樁筏下樁布置的特點(diǎn)樁位的隨意性，樁位自成網(wǎng)格樁位與荷載的相關(guān)性就地消化異形柱及剪力墻下樁的布置常用方式：?jiǎn)螛恫贾谩螛犊截?、圍樁承臺(tái)梁下布樁：筏板應(yīng)后布或不布,5.6.1樁布置方式的選擇,為方便樁筏的優(yōu)化布樁設(shè)計(jì),可對(duì)樁筏基礎(chǔ)先按承臺(tái)樁布置，然后再刪除承臺(tái)程序的“刪除承臺(tái)”菜單改為只刪除承臺(tái)而保留樁（可用“刪除樁”菜單刪除樁），最后布置筏板。,5.6.2樁筏計(jì)算不同模型比較,彈性地基板(梁)模型（WINKLER）土與樁按彈性假設(shè)倒樓蓋模型按剛性板假設(shè)計(jì)算樁頂反力有限壓縮層法彈性解MINDLIN應(yīng)力公式規(guī)范建議方法有限壓縮層法彈性解修正0.5ln(D/Sa)建研院方法,5.6.3有限元計(jì)算的各種基礎(chǔ)形式,天然地基上的筏基及地基梁基礎(chǔ)樁基：常規(guī)樁基復(fù)合樁基（規(guī)范）樁土分擔(dān)比不變復(fù)合樁基（上海）超承載力由土承擔(dān)復(fù)合地基：有樁體，樁與筏板有墊層，按樁筏輸入無(wú)樁體，輸入承載力及處理深度,5.6.4樁筏基礎(chǔ)特點(diǎn)及輸入,不等高，不等厚地質(zhì)情況不一樣情況開(kāi)大天井情況水浮力與自重有梁筏板基礎(chǔ)下梁與地接觸，板架空設(shè)置后澆帶,5.6.5厚板有限元計(jì)算結(jié)果說(shuō)明,沉降圖，圖層增刪，沉降等值線(xiàn)圖反力圖中承載力校核（最大值1.2，均值1.0），沖切校核，不足紅字顯示。設(shè)計(jì)值=特征值*2/1.66交互配筋取值原則：不以峰值為標(biāo)準(zhǔn)，識(shí)別無(wú)用峰值。各網(wǎng)格取大，同截面網(wǎng)格取加權(quán)平均。交互輸入配筋區(qū)域。增加雙層及多層配筋,6復(fù)雜基礎(chǔ)設(shè)計(jì),6.1大底盤(pán)多塔樓高層建筑應(yīng)用現(xiàn)況每年城鎮(zhèn)竣工的建筑面積達(dá)5億平方米。大底盤(pán)多塔樓高層建筑、地下商場(chǎng)、地下車(chē)庫(kù)建筑以及大跨空間、多層地下結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，在目前住宅小區(qū)建設(shè)以及大型公建項(xiàng)目中都占有非常重要的地位，其面積可達(dá)總竣工建筑面積的10%。,6.1某住宅及商業(yè)工程,5棟1718層公寓樓和4棟2層商業(yè)用房、地下車(chē)庫(kù)及配電站組成，公寓樓、商業(yè)用房、地下車(chē)庫(kù)及配電站座落在一個(gè)大底盤(pán)上?；A(chǔ)采用梁板式筏形基礎(chǔ)，板厚800，梁高1000，基礎(chǔ)底板底標(biāo)高9.10m（配電站基礎(chǔ)底板底標(biāo)高10.80m），公寓樓、商業(yè)用房及配電站地下2層，中間地下車(chē)庫(kù)地下1層，上覆3m厚的土體；公寓樓高60m,商業(yè)用房高8.40m，框架結(jié)構(gòu)，柱網(wǎng)8.1m8.1m。整個(gè)建筑物東西長(zhǎng)138.6m，南北寬103.35m，建筑面積約85800。,6.2給地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工帶來(lái)的問(wèn)題,（1）上部結(jié)構(gòu)相對(duì)大底盤(pán)地下結(jié)構(gòu)剛度大，基底反力不均勻，基礎(chǔ)底板的不均勻變形，引起基礎(chǔ)開(kāi)裂，例如國(guó)貿(mào)二期工程底板裂縫，防水失效；昆明建筑大廈梁板式筏基開(kāi)裂，底板防水失效。,6.2給地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工帶來(lái)的問(wèn)題,（2）目前解決大底盤(pán)高層建筑不均勻沉降的辦法一是設(shè)置沉降縫，二是設(shè)置施工“后澆帶”，待沉降基本穩(wěn)定后再澆筑“后澆帶”砼。設(shè)置沉降縫影響地下空間的使用功能，一般已不采用，采用施工“后澆帶”技術(shù)，在中、低壓縮性土層一般在主體結(jié)構(gòu)封頂后澆筑“后澆帶”砼，但一般需1年或1年半時(shí)間，施工“后澆帶”的保護(hù)以及在有地下水的地區(qū)，降水周期很長(zhǎng)，費(fèi)用開(kāi)支可觀(guān)，并增加施工難度。,6.2給地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工帶來(lái)的問(wèn)題,（3）高層建筑與純地下車(chē)庫(kù)的連接條件由于使用功能要求，高層建筑與地下車(chē)庫(kù)的連接可以采用柔性防水連接和剛性連接，柔性防水連接由于維護(hù)困難，費(fèi)用高，較少采用；采用剛性連接的條件及連接時(shí)間也是當(dāng)前工程急需研究的課題。例如北京太陽(yáng)園工程地下2層車(chē)庫(kù)，地上32層高層建筑，在主體結(jié)構(gòu)施工至78層時(shí)，地下車(chē)庫(kù)的30cm厚頂板與主體結(jié)構(gòu)厚2.0m的轉(zhuǎn)換層連接，由于剛度相差懸殊，主體結(jié)構(gòu)尚未封頂即出現(xiàn)多處裂縫，防水失效。,6.3選擇合理的計(jì)算模型,詳細(xì)了解JCCAD的功能，有彈性地基梁模型（菜單3）與中厚板有限元模型（菜單5）?；A(chǔ)模型有：WINKLER地基，彈性半無(wú)限體解為基礎(chǔ)的有限壓縮層模型，彈性半無(wú)限體修正解為基礎(chǔ)的有限壓縮層模型，倒樓蓋模型。可以考慮上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)共同作用，或不考慮。JCCAD直接讀取上部結(jié)構(gòu)的各種荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合與基本組合，上部結(jié)構(gòu)TAT，SATWE的凝聚剛度及底層網(wǎng)格。,6.4比較計(jì)算結(jié)果,理解地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，巖土工程的復(fù)雜性在于各種土質(zhì)地基條件千差萬(wàn)別，在不同成因和周?chē)h(huán)境條件下表現(xiàn)出不同的力學(xué)性質(zhì)。地基基礎(chǔ)按變形控制設(shè)計(jì)已為工程界共識(shí)，各種規(guī)范沉降計(jì)算的不統(tǒng)一及與實(shí)際情況的差異。施工工序及施工“后澆帶”設(shè)置對(duì)計(jì)算的影響。整體計(jì)算與分開(kāi)計(jì)算的結(jié)果不同如何應(yīng)用。有限元計(jì)算結(jié)果與實(shí)際工程的差別。,6.5設(shè)計(jì)計(jì)算及施工進(jìn)一步研究方向,不同上部結(jié)構(gòu)體型的地基反力及變形特征主裙樓一體結(jié)構(gòu)的荷載傳遞及變形特征高層建筑與地下結(jié)構(gòu)的連接及其災(zāi)害防治大底盤(pán)高層建筑變形控制、設(shè)計(jì)的建筑措施、結(jié)構(gòu)措施及其施工措施“施工后澆帶”設(shè)置技術(shù)及可不設(shè)置的條件,6.6上下部結(jié)構(gòu)共同作用TAT和SATWE剛度,1.上部結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)假設(shè)基礎(chǔ)不變形，是固端約束：實(shí)際結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)會(huì)沉降且可能不均勻。差異沉降會(huì)對(duì)上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生次內(nèi)力。2.不同結(jié)構(gòu)形式對(duì)差異沉降的反應(yīng)是不同的。3.規(guī)范條文中相關(guān)內(nèi)容,6.7考慮上部結(jié)構(gòu)剛度的方法,1.按TAT、SATWE、PMSAP的凝聚的上部結(jié)構(gòu)剛度進(jìn)行計(jì)算2.倒樓蓋模型上部結(jié)構(gòu)為剛性3.不考慮上部結(jié)構(gòu)剛度上部結(jié)構(gòu)剛度為0,6.9高層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì),一、概述對(duì)于高層建筑樁筏、樁箱基礎(chǔ)，按傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念是只重視滿(mǎn)足總體承載力和沉降要求，忽略上部結(jié)構(gòu)、承臺(tái)、樁、土的相互作用共同工作特性，采用均勻布樁，甚至對(duì)邊角樁實(shí)施加強(qiáng)，由此導(dǎo)致基礎(chǔ)沉降呈蝶形分布、反力呈馬鞍形分布，主裙差異變形顯著，基礎(chǔ)整體彎距和核心區(qū)沖切力過(guò)大，雖然基礎(chǔ)板配筋較多，但有的基礎(chǔ)板和上部結(jié)構(gòu)仍有裂縫出現(xiàn)乃至影響正常使用。針對(duì)上述情況，提出變剛度調(diào)平設(shè)計(jì)新理念。,6.9.1調(diào)平設(shè)計(jì)基本內(nèi)涵,基本內(nèi)涵是：首先，考慮框筒、框剪結(jié)構(gòu)的荷載與剛度分布特點(diǎn)和相互作用引起的應(yīng)力場(chǎng)不均，實(shí)施變剛度布樁（視地質(zhì)條件實(shí)施，變樁長(zhǎng)、樁徑、樁距）強(qiáng)化核心區(qū)，弱化核心區(qū)外圍；對(duì)于剛度相對(duì)弱化區(qū)考慮樁土共同分擔(dān)荷載。其二，采用JCCAD程序進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)、承臺(tái)、樁、土的共同作用分析，調(diào)整布樁，使差異沉降趨