第1~2节荷载要点和复杂基础设计.

YJK基础设计软件最新进展及工程应用案例分析北京盈建科软件股份有限公司2014年11月1内容大纲一．基础设计的荷载及软件应用要点二．复杂基础设计要点三．基于桩土非线性分析的抗浮、人防设计四．防水板设计要点五．基于上部基础土共同作用的迭代计算方法用于沉降计算六．基础冲切抗剪分析与传统软件的对比和改进七．YJK基础建模的主要特点八．YJK设计结果的管理的主要特点九．YJK基础施工图应用要点十.考虑基础变形对上部结构的影响—上部基础土共同分析模型的新应用三大模块1上部结构计算2读取上部结构及荷载3基础建模普通结构三维有限元分析砌体结构竖向导荷地质资料基础构件参数4基础计算及结果输出调整刚度、荷载计算结果查看生成数据5基础施工图自动出图修改裂缝计算参数设置钢筋统计荷载基础设计的荷载及软件应用要点作用于基础的荷载上部恒活等竖向荷载风、地震作用等水平荷载吊车、顶板人防等其他上部荷载基础自重、覆土、附加荷载水浮力、基础底板人防荷载荷载的输入•直接读取上部结构的计算结果•录入附加恒活荷载•覆土、底板人防、水浮力荷载•新增导入各工况荷载外部文件（文本或者Excel）【基础建模】【荷载】【荷载组合】选择上部荷载来源多用于砌体结构基础1可接YJK或Satwe结果接其他软件的荷载新增导入各工况荷载外部文件（文本或者Excel）•解决基础荷载由外部提供数据的应用模式荷载简图显示格式同上部结构荷载图下方有格式说明荷载标注格式和上部结构计算柱底内力相同，基础中的荷载组合自动生成可自定义基础中用的荷载组合包括基本组合、标准组合和准永久组合。基础中的各组合内容与上部结构计算所用的荷载组合不完全相同，读取内力标准值后根据基础设计需要；程序将其代入不同荷载组合公式，形成默认的各种不同工况下的荷载组合。——支持自定义荷载组合支持自定义荷载组合、非线性分析基础建模—参数设置或者基础计算及结果输出—计算参数【水浮力,人防,荷载组合表】项中实现自定义荷载组合。见右图，包括：增删荷载组合修改荷载组合分项系数设置非线性分析属性(第三节详解非线性）荷载的目标组合查询支持：•目标组合查询•荷载围区统计考虑人防荷载的常见问题上部结构人防l有人防要求的楼面上的输入人防面荷载。l不同房间的人防荷载可不同，局部房间布置人防。l多层人防时，只取对基础效应最大的那一层传来的人防荷载。基础人防荷载包括顶板荷载和底板荷载:通过“上部结构计算”的计算结果传递到基础的，是通过柱或墙传来的人防顶板荷载。形成柱墙支座同时要考虑作用于基础底板的人防荷载面荷载，产生筏板弯曲效应。人防荷载导算示意图基础底板人防荷载的施加作用于基础底板的人防荷载面荷载可以在两个菜单设置基础建模—参数设置基础计算及结果输出—计算参数具体在【水浮力,人防,荷载组合表】设置底板人防荷载参数是满布于整个基础的人防底板等效静荷载如何实现局部底板人防？【基础计算及结果输出】模块先【生成数据】后【板面荷载】菜单修改人防荷载考虑哪些工况组合《人民防空地下室设计规范》GB50038-94之4.3.14条：对不同抗力等级的基础均给出了荷载组合，以6级为例，需考虑：（1）、底板核爆动荷载标准值。（2）、上部建筑自重标准值，顶板传来的静载标准值。（3）、地下室墙身自重标准值。人防规范第4.5.17条也有详细说明：当防空地下室基础采用桩基础且按单桩允许承载力设计时，桩本身应计入上部墙、柱传来的核爆动荷载的荷载组合验算强度。对于底板也有下列要求：（1）、在非饱和土中，当为端承桩时，底板可不计入等效静荷载标准值；当为非端承桩时，6级人防取12KN/m^2，5级人防取25KN/m^2；（2）、在饱和土中，不论哪种桩形式，其等效静荷载，6级人防取25KN/m^2，5级人防取50KN/m^2。结论：人防组合只验算强度不验算变形上述两条中的底板人防荷载都是验算强度用的，且方向和上部荷载相反。另外人防的爆炸力属于偶然荷载，与标准组合是两个概念。所以标准组合不考用虑人防荷载。4．1．6防空地下室结构在常规武器爆炸动荷载或核武器爆炸动荷载作用下，应验算结构承载力；对结构变形、裂缝开展以及地基承载力与地基变形可不进行验算。人防荷载考虑哪些工况组合只基本组合无标准组合1.2恒+1.0人防；1.0恒+1.0人防；不考虑人防和高水组合允许人防和低水组合不考虑人防和高水组合？允许人防和低水组合？4．9．4由于核武器爆炸动荷载作用下防空地下室结构整体位移较大，为保证战时正常使用，对地下水位以下无桩基的防空地下室基础应采用箱基或筏基，使整块底板共同受力，因此上部建筑物自重是通过整块底板传给地基的。对上部为多层建筑的防空地下室而言，其计算自重一般都大于水浮力。由于在底板的荷载计算中，建筑物计入浮力所减少的荷载值与计入水压力所增加的荷载值可以相互抵消，因此提出当地基反力按不计入浮力确定时，底板荷载组合中可不计入水压力。（有限元计算地基反力是计入全部荷载的）对地下水位以下带桩基的防空地下室，根据静力荷载作用下实测资料，上部建筑物自重全部或大部分由桩来承担，底板不承受或只承受一小部分反力，此时水浮力主要起到减轻桩所承担的荷载值作用，对减少底板承受的荷载值没有影响或影响较小，即对桩基底板而言水压力显然大于所受到的浮力，二者作用不可相互抵消。因此在地下水位以下，为确保安全，不论在计算建筑物自重时是否计入了水浮力，在带桩基的防空地下室底板荷载组合中均应计入水压力。甲类防空地下室底板荷载组合中是否应计入水压力的结论：只要考虑水浮力和人防荷载同时作用，人防组合要考虑水浮力。不考虑高水和人防两种极端不利荷载的同时出现（自定义组合）人防组合考虑了材料强度调整非人防组合的最小配筋率根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）第8.5.2条规定“卧置于地基上的混凝土板，板中受拉钢筋的最小配筋率可适当降低，但不应小于0.15％。”软件默认最小配筋率取0.15%，用户可以通过参数修改该最小配筋率取值。所以无人防荷载情况下，软件按用户指定最小配筋率控制配筋。【计算参数】【材料表】设定筏板的最小配筋率，默认值为0.15%。筏板支持板顶、底不同保护层厚度如果用户想从严执行《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）第8.5.1的有关规定，可以通过修改该最小配筋率取值为0来实现。注意：对于筏板内的承台或者独基，其最小配筋率目前是执行筏板最小配筋率。筏板人防组合的最小配筋率有人防情况下，根据《人防规范》4.11.7规定：基础构件按受弯构件考虑最小配筋率为（0.25,0.30,0.35）该条款注的第五项指出，对于核5、核6和核6B的基础板，如果非人防组合控制配筋，最小配筋率可以取0.15%。根据人防等级确定软件通过下面的对话框设定人防等级。4级（核）、4B级（核）的基础板，如果有板面人防荷载（视为作用有动力荷载）就执行最小配筋率为（0.25,0.30,0.35）。核5、核6和核6B以及常规人防，如是人防组合控制，执行人防最小配筋率（0.25,0.30,0.35），否则执行用户设定非人防最小配筋率。对于人防组合控制，软件是这样判断的：人防计算配筋大于其他非人防组合计算配筋和非人防最小配筋率计算的构造配筋。人防最小配筋率特殊要求的实现如果用户有特殊需求，比如：1）用户对于有人防作用的判断是只要有人防荷载即认为所有基础构件都作用有动力荷载，可以通过参数修改该最小配筋率取值为人防要求值来实现。2）用户对于核5、核6和核6B以及常规人防的基础板，如果想从严控制最小配筋率，可以修改人防等级为4级（核）、4B级（核）来实现。附加荷载的应用附加荷载包括恒载效应标准值和活载效应标准值，附加荷载应该与上部结构传下来的荷载工况进行同工况叠加，然后再进行荷载组合进行基础计算。一般来说，框架结构首层填充墙或设备重，在上部结构建模时没有输入。当这些荷载是作用在基础上时应按附加荷载输入。另外，如果没有上部计算结果，可以将墙柱荷载以附加荷载的形式进行基础设计。附加荷载的输入附加荷载不传递到拉梁拉梁的附加荷载不能通过这里的附加荷载施加；在布置拉梁的属性框中输入；或者双击拉梁，拉梁属性修改指定水浮力参数设置组合的分项系数高水、低水的水位（相对正负0标高）高水、低水是否参与组合（详第三节）防水板荷载传递到其他基础选项水浮力=（水头标高-基底标高）*9.8（V1.6可设）人防、水浮力、覆土、板面恒活荷载等荷载输入和修改各类面荷载输入三种方式：1筏板布置时填入2双击筏板边线通过属性框修改3面荷载局部修改(同人防）【基础计算及结果输出】模块先【生成数据】后【板面荷载】菜单修改分为恒载、活载、水浮力、人防。按筏板（加厚区）为对象—更快捷；可按照有限元单元为对象—更灵活。先输入荷载值，然后【添加】到表，最后框选单元\构件对象完成。注意：以文字来识别，所以要选择到文字地下室外墙的水土压力荷载在基础设计中的处理水土压力水土压力地下室外墙的水土压力输入的途径一设置地下室信息，软件自动计算水土压力，增加土压力和水压力工况；如果用户在上部结构计算中输入了作用于地下室外墙的水土压力，则在基础软件中将读取到地下室外墙传来的荷载，包括墙传给基础的面外弯矩，基础设计时就可以考虑地下室部分的水土压力作用。软件允许用户指定是否考虑把上部的水土压力工况叠加到基础的恒活工况中计算在【基础建模】【荷载】【荷载组合】菜单下设置【土压力、水压力、自定义荷载】按钮来实现，见下图。（注：当上部没有土压力、水压力或自定义荷载工况时，该按钮变灰。）地下室外墙的水土压力输入的途径二多是半地下室情况通过墙面外梯形荷载直接输入基础考虑墙面外弯矩自定义荷载工况自定义的恒活荷载工况在基础用户指定后可以累加到恒活荷载的单工况力中。如自定义的消防车可不考虑。各类荷载工况组合管理基底压力、桩反力，基础弯矩、基础剪力等的计算结果输出有两大类结果l包络的控制结果l单工况及各种组合工况下的结果。计算结果中，用户可以查到每个单荷载工况和各种组合工况下的结果输出。在基底压力、桩反力，基础弯矩、基础剪力、重心校核等的结果菜单下都将出现如下的右侧对话框选项基底压力包络桩反力包络内力包络墙荷载到独立基础/承台的传递要点对于墙下布置独立基础或者承台的情况，传统软件不能将墙上荷载传递到基础构件上，所以为了传递上部结构荷载到基础上，用户往往用深梁来模拟底部剪力墙。YJK能适应墙下直接布置独立基础或者承台的模型，能将墙的荷载准确传递到基础构件中。默认用一个深梁来模拟剪力墙的上部刚度贡献，用户可以指定修改深梁的高度；非悬空墙，墙荷载通过虚拟深梁传递半悬空墙上荷载，也通过虚拟深梁自动传递不能自动传递的情况：全悬空墙荷载校验为什么要进行荷载校验？•确保荷载的正确输入；•确保荷载的正确导算；•确保有限元核心计算正确性；荷载校验方法有几个量可以相互对照校核1）结构总质量；2）上部结构底部总轴力；3）基础的桩土总反力；4）上部结构的竖向导荷结果；砌体结构前处理及计算荷载校核竖向导荷荷载校验的几个细节1）总质量中活荷载按重力荷载组合系数折减；2）上部结构底部总轴力，错层结构有特殊性；3）传递到基础的荷载，存在活荷载按楼层的折减，可能包括基础自重、覆土重、附加荷载等。4）竖向导荷活荷载有是否按楼层的折减的选项平衡校验案例内容大纲一．基础设计的荷载及软件应用要点二．复杂基础设计要点三．基于桩土非线性分析的抗浮、人防设计四．防水板设计要点五．基于上部基础土共同作用的迭代计算方法用于沉降计算六．基础冲切抗剪分析与传统软件的对比和改进七．YJK基础建模的主要特点八．YJK设计结果的管理的主要特点九．YJK基础施工图应用要点十.考虑基础变形对上部结构的影响—上部基础土共同分析模型的新应用复杂基础设计要点•高效高质量的网格划分对计算结果的影响；•适应各种复杂联合基础的计算和设计；•高效上部结构刚度凝聚——上部基础土共同分析根基；•错层基础设计要点；•后浇带计算；•复杂基础的承载力验算；•拉梁、地基梁、条基的区别高质量的筏板单元自动划分某12塔基础：400*300米桩筏板基础的单元划分（尺寸1米）30万自由度，计算时间4