1,PKPM基础设计软件功能详解,中国建筑科学研究院 建筑工程软件研究所 张志远 2010年3月31日,2/340,概 述,本课件以《 PKPM基础设计软件功能详解》一书为主线，详细介绍基础设计中用到的概念，计算原理，工程处理方法等内容使用户对基础设计软件JCCAD有深入、透彻的了解希望对设计人员有所帮助3/340,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,,4/340,第一章 荷 载,荷载输入要点 荷载组合类型及用途 各类荷载工况说明,5/340,第一章 荷载： 荷载输入要点,两种输入方法 读取上部结构荷载 附加荷载输入 节点荷载的两种显示方式 按柱形心显示 按节点显示 上部结构荷载的作用位置 按柱墙底标高及柱形心计算 PM模型输入时层高、标高输入方法 地下室顶板嵌固情况的处理方法,6/340,第一章 荷载： 荷载输入要点(续),荷载校核方法 单工况值比较 文件比较 荷载参数的选用 如何不考虑地震荷载组合 如何使风荷载和地震作用不同时参与组合 活荷载折减 各类基础设计时荷载的选用 整体式基础：筏板、基础梁、多柱(多墙)基础 分离式基础：独立基础、桩承台 特殊基础：墙下条基,7/340,第一章 荷载：荷载组合类型及用途,三种组合 基本组合：基础内力、配筋计算 标准组合：地基承载力计算 准永久组合：沉降计算 正常使用阶段验算使用标准组合考虑长期影响,8/340,基本组合公式,用于基础设计的荷载组合及正确使用,常规组合公式,恒载为主组合公式,地震作用组合公式,9/340,组合公式,用于基础设计的荷载组合及正确使用 标准组合公式,,,,,10/340,组合公式,用于基础设计的荷载组合及正确使用 准永久组合 风荷载组合值系数为0,11/340,第一章 荷载：各类荷载工况说明,恒荷载 即永久荷载，包括结构自重，土压力，预应力等。
主要由上部结构传来，另外补充填充墙的自重（包括面层做法），拉梁自重、在基础程序中补充；基础自重和覆土中程序自动计算 在一些情况下，稳定水头的水浮力也可以当作恒荷载输入 模拟施工荷载,12/340,模拟施工过程,为什么要模拟施工过程: 问题的提出：框剪结构中比邻筒体的柱荷载明显小于PM导荷结果 模拟施工过程主要解决高层结构中准确计算自重作用下的内力问题,13/340,模拟施工过程,施工过程对内力影响的理解: 结构逐渐完成、自重荷载同步加载 梁端位移包括 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 各层相对位移会对荷载分布产生影响,14/340,模拟施工过程,几种模拟施工荷载方法的差异 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 VSS求解器问题,15/340,a 一层加载,b 二层加载,c 三层加载,模拟施工荷载1,模拟施工荷载1,16/340,a 一层结构,b 二层结构,c 三层结构,模拟施工荷载1,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,模拟施工荷载3,17/340,18/340,29层框剪工程平面图,19/340,一次性加载,20/340,模拟施工荷载1,21/340,模拟施工荷载2,22/340,模拟施工荷载3,23/340,一次性加载和模拟施工荷载1： N=27970,24/340,模拟施工荷载2(D+L): N=32644,25/340,模拟施工荷载3(D+L): N=29373,26/340,模拟3 刚度小，柱变形大，柱内力大,模拟施工荷载1,,,,,,,,,,,,,,如何评价模拟施工荷载3对基础的影响,模拟1 刚度大，柱变形小，柱内力小,模拟3和模拟1都假定竖向构件的长度是相同的,27/340,二、基础设计中的荷载问题,基础设计时如何考虑模拟施工过程 基础程序采用模拟施工荷载主要解决框剪结构近剪力墙柱荷载偏小问题 建议采用模拟施工荷载３ 其他建议：柱截面尺寸尽量与承载大小关联 新方法：用PM恒载替换SATWE恒载,28/340,二、基础设计中的荷载问题,模拟施工过程的忽略因素 结构自重（柱、梁、墙、楼板）和恒载的区别 混凝土收缩徐变对内力的影响 混凝土硬化过程对刚度的影响 结构抄平对结果的影响,29/340,第一章 荷载：各类荷载工况说明,活荷载 范围 楼面活荷载、屋面活荷载、积灰荷载和雪荷载等 变荷载中的吊车荷载和风荷载需要另外输入 活荷载折减系数两种方式 按楼面梁从属面积折减和按板受力特性折减 第1(2)-7项当楼面梁从属面积超过50m2时取0.9 第8项单向板楼盖取0.5；对于双向板楼盖和无梁楼盖应取0.8 按楼层折减-基础程序中选择是否折减,汽车坡道、停车库,30/340,31/340,,32/340,,,?,,,,33/340,第一章 荷载：各类荷载工况说明,风荷载 风荷载两种输入方法 常规风荷载：输入基本风压和体形系数，由程序根据工程的各层平面尺寸和层高计算出作用在各层质心的风荷载数值 特殊风荷载:直接输入作用在各节点上的风荷载数值 特殊风荷载处理（08版功能）： 在１０组荷载中取两组 有普通风荷载时不考虑特殊风荷载,34/340,第一章 荷载：各类荷载工况说明,风荷载是否参与地震作用组合 仅风荷载起控制作用时风荷载参与地震荷载组合 荷载参数中可以控制：将相应参数填０ 起控制作用判断原则： 风荷载和地震作用产生的总剪力和倾覆力矩相当 风荷载否参与地震作用组合时程序处理 风荷载与地震作用同向同号组合,35/340,第一章 荷载：各类荷载工况说明,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 砌体房屋 地基主要受力范围内不存在软弱黏性土层的下列建筑 一般单层厂房和单层空旷房屋 不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋 基础荷载与2)项相当的多层框架厂房 本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑,36/340,第一章 荷载：各类荷载工况说明,竖向地震作用 按上部结构计算结果中的内容选择 是否考虑地震作用由用户在读取荷载时控制,37/340,第一章 荷载：各类荷载工况说明,人防荷载 人防荷载取值方法 采用人防等效顶板荷载 桩基础：桩身承载力按柱、墙传来的爆炸荷载验算， 桩承台计算 条基（基础梁）、独立柱基 基础本身计算： 用人防等效底板荷载？ 通常采用人防底板荷载 筏板基础注意特殊情况 有桩桩筏基础 在地下水以下的基础：等效人防底板荷载另有规定 防水板：等效底板荷载数值另外规定,38/340,第一章 荷载：各类荷载工况说明,人防荷载 程序处理方法 梁元法程序自动区分 梁式基础：采用人防等效顶板荷载 筏板基础：采用人防等效底板荷载 桩承台 读取SATWE人防结果 桩筏有限元 按用户输入的荷载计算,39/340,第一章 荷载：各类荷载工况说明,吊车荷载 独立基础和桩承台适用的吊车荷载 PK计算结果 SATWE等计算结果 整体基础吊车荷载的输入－人工输入 方法－指定吊车荷载作用的双柱列 用桩筏计算整体 没有人工输入吊车而荷载功能， 仅能读SATWE计算 结果仅供参考,40/340,41/340,第一章 荷载：各类荷载工况说明,梁元法计算水浮力： 解决底板反力计算问题 输入相对室外地评深度 分项系数,42/340,第一章 荷载：各类荷载工况说明,程序计算的水浮力两中情况： “各工况自动计算水浮力”：用于在正常工况组合计算中考虑水浮力” 底板的抗浮验算。
水浮力分项系数取值 水头标高变化大：1.4或1.3 稳定水头:1.2,43/340,44/340,第二章 地质资料,地质资料功能综述 地质资料输入要点 地质资料坐标与模型对位 桩承载力估算,45/340,第二章 地质资料 功能综述,哪些计算需要输入地质资料？ 沉降计算： 压缩模量、重度 桩承载力计算： 压缩模量、重度、状态参数、内摩擦角、粘聚力 重点 标准孔点的归纳 土层标高的调整,46/340,第二章 地质资料 输入要点,标准孔点输入 同一土层性质相同；性质不同的土层可以叫相同的名但不能在同一土层 夹层的处理： 将没有夹层的孔点的相应土层厚度设为0 保证标准孔点包含所有孔点内容,47/340,第二章 地质资料 输入要点,标高的输入方法 按相对±0.00输入： 结构物0.00对应的地质资料标高填0 土层标高按相对值填写 按地质报告高程输入： 结构物0.00对应的地质资料标高填实际值填写 土层标高按地质报告提供的数据填写 可视化修改土层标高:标高拖动 按孔点调整：柱状图编辑 按剖面调整：伪剖面图编辑,48/340,,49/340,第二章 地质资料 地质资料坐标与模型对位,Ｚ坐标 可以按绝对高程输入；也可以按相对±0.00的标高输入 通过建筑物±0.00对应的绝对标高参数来统一 Ｘ，Ｙ坐标及转角 以ｍ为单位输入 基础输入时调整 衬图功能（演示）,50/340,第二章 地质资料 桩承载力估算,原因 桩承载力确定方法 桩身的不规则性和土的离散性和易干扰性使得桩承载力和设计值之间有很大出入 为桩基础设计提供依据 计算方法及结果,51/340,52/340,第三章 沉降计算,沉降的概念与沉降计算的意义 沉降计算基本方法 回弹再压缩计算 基础与上部结构对沉降的影响,53/340,第三章 沉降计算 概念与意义,建筑物的沉降就是指地基的竖向压缩变形是基础设计的一个重要组成部分 沉降分类 瞬时沉降：在基底压力的作用下，地基土在瞬时不排水和体积不变的情况下，立即产生剪切变形而造成的沉降。
固结沉降：由于附加压力使土粒骨架中空隙水气逐渐排出、土体压密所产生的沉降 次固结沉降地基土在长期持续的荷载作用下、土粒骨架发生蠕变所造成的沉降54/340,第三章 沉降计算 概念与意义,按固结程度土体分类 超固结土：一般地基土多属于正常固结土 正常固结土：在深基坑开挖后存在超固结土 欠固结土：尚未密实的属欠固结土,55/340,第三章 沉降计算 概念与意义,地基的变形特征 沉降量 最基本的数据 沉降差 倾斜 基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值 局部倾斜 局部倾斜是指砌体承重结构沿纵向6—8米内基础两点的沉降差与其距离的比值56/340,第三章 沉降计算 沉降计算基本方法,分层总和法 －目前最常用的方法 基本假定 在应力计算中，假设土体为各向均质的弹性体，应力分布服从弹性半无限体理论的布辛奈斯克公式 在沉降计算中土体可以分为变形参数各不相同的土层，不同位置土层可以不同； 被计算的土体只有竖向压缩变形，没有侧向变形，与实验得到的压缩模量条件相同； 基底作用的附加反力P认为是作用于地表的局部柔性荷载57/340,第三章 沉降计算 沉降计算基本方法,计算公式及说明 经验系数Ψs 附加基底压力p0 压缩模量Ｅsi： 取土的自重压力至土的自重压力与附加压力之和的压力段计算 平均附加应力系数α 可查表。
按应力积分得到 当基础底面形状不规则时，可以划分成若干小块矩形，采用分别计算各矩形荷载的应力积分值方法来获得任意一点的总应力积分值58/340,第三章 沉降计算 沉降计算基本方法,工程应用一：柔性基础假定 特点： 不考虑基础与上部结构的刚度影响，以及基础底面柔性附加面荷载为已知 计算时采用规范给出的角点法公式计算了各受荷面积之间的应力相互作用 适用基础类型 独立基础 条形基础 刚度较小或刚度不均匀的筏板,59/340,第三章 沉降计算 沉降计算基本方法,工程应用一：柔性基础假定（续） 压缩层深度确定 两种方法 用户自行确定统一的压缩层深度 程序自动计算每个区格的压缩层深度 同一块筏板取相同的压缩层深度 存在软弱下卧层时要算到该土层,60/340,第三章 沉降计算 沉降计算基本方法,工程应用二：刚性基础假定 特点： 基础为绝对刚性 适用基础类型 基础刚度较大高层建筑、剪力墙结构、箱形基础结构 基础连同上部结构总体刚度很。