PKPM2010JCCAD基础设计禁忌

JCCAD 基础设计禁忌

（上）2010年刘民易

（）

刘民易

84276161-3151

pub@https://www.wendangku.net/doc/c417648367.html,

一、地质资料的输入

2010年刘民易

答：对于采用JCCAD 软件进行基础设计时是否要输入地质资料，以及地质资料输入时“土层参数表”是否要全部输入，应视具体情而定。以下就此问题进行简单说明：第一种：无桩基础（包括天然地基或地基处理后的地基），当不需要计算沉降变形时可以不用输入地质资料，如果需1.采用JCCAD 软件进行基础设计时，一律不输入地质资料

2010年

刘民易要进行沉降计算则必须输入，但是不必将所有参数全部填写（具体详见问题2）。

第二种：有桩基础（包括桩承台或桩筏基础），在进行单桩刚度和沉降计算时需要输入地质资料，因此应该详细输入除了粘聚力(用于支护结构计算)以外的所有参数（具体详见问题2）。

另外当有桩基础设计时如果不需要进行沉降计算，在进行承载力验算和配筋计算时可以不输入地质资料，但是此时一定注意需要在桩承台或桩筏基础计算中人工补充相应信息桩台基应注意在基交输2010年

刘民易息：对于桩承台基础应注意在<基础人机交互输入>中修改桩长；对于桩筏基础要在<桩筏、筏板有限元计算>补充输入单桩的竖向刚度，如图1。

2010年

刘民易图1 单桩刚度

答：不同基础类型对土的物理力学指标有不同要求，在JCCAD“地质资料输入”中可以把地基基础设计需要的地质资料分为无桩基础和有桩基础两种情况。在【标准孔点】菜单中的“土层参数表”中有土层厚度、极限侧摩阻力、极限桩端阻力、压缩模量、重度、摩擦角、粘聚力、状态参数等，详见图2。

2.无论何种基础类型，地质资料均详细输入

2010年

刘民易

2010年

刘民易图2 【标准孔点】菜单中的“土层参数表”

无桩基础：沉降计算只需要输入压缩模量、重度、土层厚度。

有桩基础：沉降计算和单桩刚度计算需要输入除了粘聚力以外的相关参数：土层厚度、极限侧摩阻力、极限桩端阻力、压缩模量、重度、摩擦角、状态参数。关于参数表中的极限侧摩阻力和极限桩端阻力可以根据实际工程所采用的规范不同分别考虑：

采用国家规范2010年

刘民易采用国家规范:

采用上海市《地基基础设计规范》

2010年

刘民易图3 “土层参数表”（《建筑桩基技术规范》）

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刘民易图4 “土层参数表”（上海市《地基基础设计规范》）

答：建筑物的结构±0.000对应在地质资料输入中的标高是JCCAD软件进行地基基础沉降计算的关键，但是往往设计人员不够重视。程序通过在【土层参数】中的“结构物±0.000对应的地质资料标高”参数来实现。如果为0，表示土层布置中的相关标高需要以相对标高的方式，即后面输入的每一个勘探孔点的相关标高（“孔口标高”、“探3.不重视地质资料输入中标高（相对与绝对）的问题2010年

刘民易头水头标高”以及“土层底标高”）等均以相对于结构±0.000的标高方式输入；如果为非0值，则后面输入的相关标高均以地质勘查标高提供的绝对标高方式输入。

现以某实际工程为例简述两种标高输入的差异

方式1：相对标高方式输入

2010年

刘民易方式2：绝对标高方式输入

【土层参数表】

相对标高方式绝对标高方式

刘民易

2010年

【孔点土层参数表】

相对标高方式绝对标高方式

2010年

刘民易

【点柱状图】

相对标高方式绝对标高方式

2010年

刘民易

《地基规范》5.3.5条：计算地基变形时，地基内的应力分布，可采用各向同性均质线性变形体理论。

其最终变形量可按下式计算：

式中的为对应于荷载效应准永久组合时基础底面的计算压力（），即要扣除基础底面以上的土自重压力在采用软件进行基础沉降设计时如果是4.进行筏板基础沉降计算时，只是从基础底面标高处开始输入地质资料

0p rh p p ?=02010年

刘民易力。在采用JCCAD 软件进行基础沉降设计时，如果只是从基础底面标高处开始输入地质资料，则会造成附加应力计算时应该减去的基础底面以上的土自重压力，程序无法扣除，从而导致沉降计算错误。

合理设计应该从地勘提供的孔口标高开始从上到下分别输入详细的土层布置。但是当具体工程设计时，由于基础底板以上范围内的每层土层重度相差不大，在输入地质资料时，可以将筏板基础基底标高以上范围内的土层按照一个土层输入，可以近似采用填土代替（其土层厚度应该从每个勘探孔口标高计算到筏板基础基底标高处）。

2010年

刘民易2010年

刘民易图3a 【标准孔点】菜单下的【土层参数表】（简化方法输入）

图3b 【单点编辑】菜单下的【孔点土层参数表】（简化方法输入）

2010年

刘民易

图3c 【点柱状图】（简化方法输入）

2010年

刘民易

二、基础沉降计算

2010年刘民易

答：地基基础设计中往往需要进行地基的变形设计，可是地基沉降的计算与计算假定关系很大，较难对计算结果的合理性作出判断。地基的沉降值不应该完全依赖于手算或程序计算，影响地基最终沉降量的因素十分复杂，很难通过公式得到准确值，因此工程经验尤为重要，甚至是决定性的因素1.沉降计算过分依赖软件，直接采用程序根据规范计算的沉降值

2010年

刘民易性的因素。

《地基规范》5.3.5条规定：

具体采用JCCAD<桩筏、筏板有限元计算>时，在【沉降试算】菜单（如图4）中提供了相应的调整参数，

天然地基需要根据经验沉降反算基床反力系数，如图5；桩基础需要根据群桩沉降放大系数，来调整计算沉降，使其尽量与工程经验相符，如图6。

2010年

刘民易2010年

刘民易图4 【沉降试算】菜单

2010年

刘民易图5 基床反力系数调整前、后的平均沉降

2010年

刘民易图6 群桩沉降放大系数调整前、后的平均沉降

答：《地基规范》第5.3.1条规定：建筑物的地基变形计算值，不应大于地基变形允许值。即。

《建筑地基基础设计规范理解与应用》中提到：变形计算的内容一方面涉及到地基变形特征特征的选择和地基变形允许值的确定，另一方面要根据荷载在地层中引起的附加2.对于沉降计算中的地基变形允许值的控制条件不是十分清楚

[]s s ≤2010年

刘民易应力分布和地基各土层的分布状况及应力-应变关系特征

来计算地基变形值。从目前土力学的发展水平来看，很多问题至今尚没有很好解决，实际上是采取简化的手法，根据一些假设，考虑最基本的状况，忽略一些次要的影响因素来进行工作的。

地基变形特征分为：沉降量、沉降差、倾斜及局部倾斜。

最基本的是沉降量的计算，其余都是在其基础上推出的；

倾斜是基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；

局部倾斜是砌体结构沿纵向6~10米内基础两点的沉降差与其距离的比值。

2010年

刘民易

? 3.1沉降量

整体刚度很好的高层建筑，筒体、烟囱、水塔等高耸结构，只要地基土质均匀沉降也会基本均匀，一般建筑物控制如表。

刘民易

2010年

? 3.2沉降差

主要用于排架结构的相邻柱基、框架结构、砌体墙填充的边框柱等，当基础不均匀沉降时不产生附加应力的结构均包括在内，一般建筑物控制如表。

刘民易

2010年

? 3.3倾斜

刚度很好的多层和高层建筑、高耸结构物，当荷载不均匀或土层不均匀，或有相邻建筑物的影响时，也会发生倾斜。由于倾斜对建筑物的影响很大，造成的后果很难处理，纠偏困难。因此，倾斜是变形特征的重要指标。砌体承重结构的基础，当由于地基不均匀，局部荷载过大，或体型复杂等因素造成不均匀沉降，而需要依靠上部结构的刚度来2010年

刘民易调整其差异沉降时，由于协调能力不足而产生局部倾斜，房屋常因此破坏。一般建筑物控制如表。

2010年

刘民易注：

1表中数值为建筑物地基实际最终变形允许值；

2有括号者仅适用于中压缩性土；

3为相邻柱基的中心距离(mm)；Hg 为自室外地面起算的建筑物高度(m)；4倾斜指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；

5局部倾斜指砌体承重结构沿纵向6-10m 内基础两点的沉降差与其距离的比值。

答：《地基规范》第5.3.3-1条规定：由于建筑地基不均匀、荷载差异很大、体型复杂等因素引起的地基变形，对于砌体承重结构应由局部倾斜控制。

目前有相当多的设计人员认为砌体承重结构可以不进行地基变形计算，这是不合理的。砌体承重结构的基础，当由于地3.对于砌体承重结构的基础只是重视承载力计算，对于地基变形不控制

2010年

刘民易基不均匀，局部荷载过大，或体型复杂等因素造成不均匀沉降，而需要依靠上部结构的刚度来调整其差异沉降时，由于协调能力不足而产生局部倾斜，房屋常因此破坏。因此对于砌体承重结构应该根据工程的实际情况，具体分析判断是否应该进行沉降计算。

采用JCCAD 程序可以在<基础梁板弹性地基梁计算>中采用

【柔性沉降】菜单计算，如图7。程序计算时考虑墙下条形基础之间变形不协调，即为完全柔性，按照分层总和法计算。

2010年

刘民易图7 【柔性沉降】菜单

三、荷载

2010年刘民易

答：从我国多次强地震中遭受破坏的建筑来看，只有少数房屋是因为地基的原因而导致上部结构破坏的，而这类地基大多数是液化地基，易产生震陷的软土地基和严重不均匀地基，大量的一般性地基具有良好的抗震性能，极少发1.在进行基础设计时不判断工程的具体情况，认为程序会自动按照序会自动按照《《抗震规范抗震规范》》执行是否相应考虑地震，直接读取SATWE 荷载的所有内力工况

2010年

刘民易生因地基承载力不够而产生震害。

《抗震规范》4.2.1条规定：下列建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算：

1 砌体房屋。

2 地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的下列建筑：

1)一般的单层厂房和单层空旷房屋；

2010年刘民易

2)不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋；

3)基础荷载与2)项相当的多层框架厂房。

3 本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。

注：软弱粘性土层指7度、8度和9度时，地基承载力特

征值分别小于80、100和120kPa的土层。

《抗震规范》4.4.1条规定：承受竖向荷载为主的低承台桩基，当地面下无液化土层，且桩承台周围无淤泥、淤泥质土和地基承载力特征值不大于100kPa的填土时，下列建筑可不进行桩基抗震承载力验算：

1 本章第4.2.1条之1、3款规定的建筑；

27度和8度时的下列建筑：

1)一般的单层厂房和单层空旷房屋；

2010年

刘民易2)不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋；

3)基础荷载与2)项相当的多层框架厂房。

《抗震规范》对于量大面广的一般地基，地基和基础都不做抗震验算，而对于容易产生地基基础震害的液化地基、软土地基和严重不均匀地基，则规定了相应的抗震措施，以避免或减轻震害。

在采用JCCAD 程序进行基础设计时，应该根据工程的具体情况结合规范要求来判断是否读取地震力工况。

2010年

刘民易

图8 读取SATWE恒荷载、活荷载和地震力工况

刘民易

2010年

图9 读取SATWE恒荷载和活荷载

刘民易

2010年

图10 柱下独基计算书（考虑地震力）

图11 柱下独基计算书（不考虑地震力）

2010年

刘民易

?答：许多设计人员在采用JCCAD 软件进行基础设计时，为了简单省事对于上部荷载往往一律采用“PM 恒+活”，其实这样是不合理的，甚至会造成一定的安全隐患，实际工程设计时应该采用“SATWE 恒+活”、“TAT 恒+活”、“PMSAP 恒+活”才合理（注：后面只叙述“SATWE 恒活”）2.对基础设计读取上部荷载的合理性不进行判断，一律采用“PM 恒+活”荷载进行基础设计

2010年

刘民易+活）。

?“PM 恒+活”与“SATWE 恒+活”在导荷方式以及构件内力的读取上存在很大差异，必须对二者的实质性差别有所了解才能够更加合理的进行选取。

? 2.1导荷方式的区别

2010年

刘民易? 2.1.1独立式基础

?实例一

?某展示中心为框架结构，7度区，三类场地，采用钢管砼柱、钢梁，三维轴侧图如图12a 。基础设计采用柱下桩承台。

2010年

刘民易图12a 三维轴测图

? 2.1.2整体式基础

刘民易

2010年

2.1.2整体式基础

以某工程为例为框筒结构，7度区，四类场地，一层地下室，其地下一层平面布置图如图13，基础设计采用桩筏基础。

图13 地下一层平面布置图

2010年

刘民易

? 2.2内力（弯矩、剪力和轴力）选取的区别

刘民易

2010年

下面以柱下独基为例说明，其承载力计算公式分为轴心荷载和偏心荷载作用两种情况：

⑴轴心荷载

a k

k k f A G F p ≤+=（3-1）

d

f N

A G γ?≥（3-2）

2010年

刘民易计算所得的基础底面积,一般在轴心荷载作用下采用正方形基础居多，即，当然在场地条件受限时，可以采用矩形基础,但是注意其比值，因为该比值的差异对于沉降计算结果会存在较大的区别。

2l A =?⑵偏心荷载

其中的指相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础底面的力矩值，从偏心荷载作用下基础内力设计图（图14）可以看出：W M

A G

F p 2

1max min <±+=a

k

k

k k k f W M A G F p 2.1max

min <±+=k M VH

M M K ±=M ——为上部荷载传到柱底的弯矩

2010年

刘民易V H ——为上部荷载传到柱底的剪力

——为上部荷载作用点到基础底面的距离，

用于计算柱底剪力对基础底面产生的附加弯矩

（该值在08版与05版程序中涉及的相关参数不同，

但实际意义是一样的。后面章节会提及。）

答：对于《地基规范》01规范中关于承载力、沉降及内力配筋的内力组合条件不重视，直接采用SATWE 最大组合内力文件WDCNL*.OUT 输出结果进行基础设计，这是不正确的。

3.对于对于《《地基规范地基规范》》01规范中关于承载力、沉降及配筋的内力组合条件不重视，直接采用SATWE 最大组合内力文件WDCNL*.OUT 输出结果进行基础设计2010年

刘民易

? 3.1相关规范

?《基础规范》3.0.4条规定：地基基础设计时,所采用的荷载效应最不利组合与相应的抗力限值应按下列规定：

(1)按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时，传至基础及承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。

(2)计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不应计入风荷载和地震作用。相应的限值应为地基变形允许值2010年

刘民易变形允许值。

(3)计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分项系数均为1.0。

(4)在确定基础或桩台高度、支挡结构截面、计算基础或支挡结构内力、确定配筋和验算材料强度时，上部结构传来的荷载效应组合和相应的基底反力，应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。当需要验算基础裂缝宽度时，应按正常使用极限状态荷载效应标准组合。

?8.4.2条规定：筏板基础的平面尺寸，应根据地基土的承载力/上部结构

的布置及荷载分布等因数按本规范第五章有关规定确定。对单幢建筑物建筑物，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，在荷载效应准永久组合下，偏心距e 宜符合下式要求：

e ≤0.1W/A

?《抗震规范》4.2.1条规定：

下列建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算：

砌体房屋。

地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的下列建筑2010年

刘民易地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的下列建筑：

一般的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。

注：软弱粘性土层指7度、8度和9度时，地基承载力特征值分别小于80、

100和120kPa 的土层。

?《抗震规范》4.4.1条规定：承受竖向荷载为主的低承台桩基，当地面下无液化土层，且桩承台周围无淤泥、淤泥质土＆地基承载力特征值不大于100kPa 的填土时，下列建筑可不进行桩基抗震承载力验算：1 本章4.2.1条之1、3款规定的建筑；

2 7度和8度时的下列建筑：

1）一般的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。

2010年

刘民易6.2.3 一级、二级、三级的框架结构的底层，柱下端截面组合的弯矩设计值，应分别乘以增大系数1.5、1.25和1.15。底层柱纵向钢筋宜按上下端的不利情况布置。（《基础》8.4.10）

注：底层指无地下室的基础以上或地下室以上的首层。

? 3.2规范简单总结并结合软件后的要点分析：

（1）《地基规范》3.0.4条指出：

1）确定基础底面积、埋深、确定桩数及裂缝计算时，要采用正常使用极限状态下荷载效应的标准组合（该值在WDCNL*.OUT 文件中没有输出），而非承载能力极限状态下荷载效应的基本组合；

）计算地基变形筏板基础的偏心距时要采用正常使2010年

刘民易2）计算地基变形、筏板基础的偏心距e 时，要采用正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合（该值在

WDCNL*.OUT 文件中没有输出），不应计入风荷载和地震作用。

?（2）对于《抗震规范》4.2.1和4.4.1条所述的那些可不考虑地震作用的基础，设计可不考虑地震组合，故应采用“恒＋活”、“恒＋活＋风”组合。但如果在SATWE计算中选择计算地震作用，WDCNL*.OUT文件没有单独输出“恒＋活＋风”组合；对于“恒＋活”组合而言，WDCNL*.OUT 也只是输出由可变荷载效应控制的“1.2D+1.4L”基本组合，并未输出永久荷载效应控制下的“1.35D＋0.98L”组2010年

刘民易合，通常情况下传到基础的荷载“恒＋活”组合是“1.35D＋0.98L”起控制作用，只有当传到柱底或剪力墙底的活荷载值很大时（活载与恒载之比>1/2.8），“1.2D ＋1.4L”组合才起控制作用。

?（3）对于柱下联合基础和条形基础、筏形基础、桩筏基础和箱基等整体基础，采用最大组合内力做基础设计，其计算结果是不合理的，这是因为上部结构构件传递给基础的内力应该是同一工况下的，不可能同时达到最大值。

?（4）对于柱下独立式基础也不适合，以柱下独基为例进行简单说明。根据《地基规范》第5.2.1和5.2.2的规定得出，当偏2010年

刘民易心荷载作用时：

从公式中可以看出其承载力计算主要与轴力、弯矩及剪力有关。文件虽然输出了最大轴力、最大弯矩对应的工况，但是这些工况对基础不见得是最不利的，有时候可能是轴力和弯矩都较大（不是最大）时的工况起控制作用。

a

k

k

k f W M A G F 2.1≤±+

?因此我们在进行基础设计时，宜取用重力荷载、风荷载及水平地震作用等分别作用下的作用力标准值，然后按照规范不同的组合原则，分别乘以各自的荷载分项系数及组合系数等进行程序计算或手工组合。

2010年

刘民易答：JCCAD 程序读取上部程序计算传到基础内力时，是直接读取上部软件SATWE 、PMSAP 或TAT 计算的柱、墙或支撑等竖向构件在各种荷载工况下的单工况内力标准值，4.采用对于JCCAD 进行基础设计时，对于程序关于《地基规范地基规范》》中关于承载力、沉降及内力配筋等内力组合条件的合理实现不了解

2010年

刘民易如图15，然后再按照《荷载规范》的组合原则进行内力组合，用户也可以根据具体工程设计需要在【荷载参数】菜单下进行“荷载组合参数修改”，如图16。

2010年

刘民易图15 【选择荷载类型】