《PKPM軟件在應(yīng)用中的問(wèn)題解析》講義(十七)

　　第十七章　基礎(chǔ)的計(jì)算

　　(一)聯(lián)合基礎(chǔ)的計(jì)算

　　⑴雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)的偏心計(jì)算：程序在進(jìn)行雙柱聯(lián)合基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)時(shí)，并沒(méi)有考慮由于兩根柱子上部荷載不一致而產(chǎn)生的偏心的情況。因此算出的基礎(chǔ)底面積是對(duì)稱布置的。這種計(jì)算方法對(duì)于兩根柱子挨得很近，比如變形縫處觀柱基礎(chǔ)計(jì)算幾乎沒(méi)什么影響，但對(duì)于兩根柱子挨得稍微遠(yuǎn)一些的基礎(chǔ)，則會(huì)有一定誤差。此時(shí)需要設(shè)計(jì)人員人為計(jì)算出偏心值，在獨(dú)基布置中將該值輸入過(guò)去。然后再重新點(diǎn)取“自動(dòng)生成”選項(xiàng)，程序可以根據(jù)設(shè)計(jì)人員輸入的偏心值重新計(jì)算聯(lián)合基礎(chǔ)。

　?、齐p梁基礎(chǔ)的計(jì)算：建議直接在雙軸線上布置兩根肋梁，然后再在梁下布置局部筏板。

　　(二)磚混結(jié)構(gòu)構(gòu)造柱基礎(chǔ)的計(jì)算

　　磚混結(jié)構(gòu)一般都做墻下條形基礎(chǔ)，構(gòu)造柱下一般不單獨(dú)做獨(dú)立基礎(chǔ)。有的時(shí)候設(shè)計(jì)人員會(huì)發(fā)現(xiàn)JCCAD軟件在構(gòu)造柱下生成了獨(dú)立基礎(chǔ)。這主要是因?yàn)樽x取了PM恒十活所致。這種荷載組合方式?jīng)]有將構(gòu)造柱上的集中荷載平攤到周邊的墻上。

　　設(shè)計(jì)人員可以在荷載編輯中刪除構(gòu)造柱上的集中荷載，并在附加荷載中在周邊的墻上相應(yīng)增加線荷載值?；蛘咴O(shè)計(jì)人員也可以直接讀取磚混荷載，因?yàn)榇u混荷載自動(dòng)將構(gòu)造柱上的集中荷載平攤到周邊的墻上了。

　　(三)淺基礎(chǔ)的最小配筋率如何計(jì)算

　　淺基礎(chǔ)如墻下條基等，在對(duì)基礎(chǔ)底板配筋時(shí)是否該考慮最小配筋率，目前在工程界還有爭(zhēng)議?！痘A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中沒(méi)有規(guī)定柱下獨(dú)基底板的最小配筋率，而《混凝土規(guī)范》對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)均有最小配筋率的要求。目前JCCAD軟件對(duì)于獨(dú)立柱基沒(méi)有按最小配筋率計(jì)算，對(duì)于墻下條基缺省情況下按照0.15%控制，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)需要自行調(diào)整。

　　(四)基礎(chǔ)重心校核

　?、拧胺ぐ逯匦男：恕敝械暮奢d值為什么與“基礎(chǔ)人機(jī)交互”退出時(shí)顯示的值不一樣?

　　產(chǎn)生此種情況的原因主要有以下兩種：

　　①對(duì)于梁板式基礎(chǔ)，由于有些軸線上沒(méi)有布置梁或板帶，造成荷載導(dǎo)算時(shí)沒(méi)有分配到梁或板帶上，從而使兩種方式所產(chǎn)生的重心校核值不一致。

　?、诘叵滤挠绊懀骸胺ぐ逯匦男：恕敝械暮奢d值沒(méi)有考慮地下水的影響，而“基礎(chǔ)人機(jī)交互”退出時(shí)顯示的值考慮了地下水的影響。

　?、茖?duì)于帶裙房的主體結(jié)構(gòu)，筏板重心校核該如何計(jì)算?

　　對(duì)于帶裙房的主體結(jié)構(gòu)，“筏板重心校校”主體應(yīng)該與裙房分開(kāi)計(jì)算，而且主要是驗(yàn)算主體結(jié)構(gòu)的重心校核。

　　(五)彈性地基梁結(jié)構(gòu)5種計(jì)算模式的選擇

　　彈性地基梁結(jié)構(gòu)在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，程序給出了5種計(jì)算模式，現(xiàn)對(duì)這5種模式的計(jì)算和選擇進(jìn)行一些簡(jiǎn)單介紹。

　?、虐雌胀◤椥缘鼗河?jì)算：這種計(jì)算方法不考慮上部剛度的影響，絕大多數(shù)工程都可以采用此種方法，只有當(dāng)該方法時(shí)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不下來(lái)時(shí)才考慮其他方法。

　?、瓢纯紤]等代上部結(jié)構(gòu)剛度影響的彈性地基梁計(jì)算：該方法實(shí)際上是要求設(shè)計(jì)人員人為規(guī)定上部結(jié)構(gòu)剛度是地基梁剛度的幾倍。該值的大小直接關(guān)系到基礎(chǔ)發(fā)生整體彎曲的程度。而上部結(jié)構(gòu)剛度到底是地基梁剛度的幾倍并不好確定。因此，只有當(dāng)上部結(jié)構(gòu)剛度較大、荷載分布不均勻，并且用模式1算不下來(lái)時(shí)方可采用，一般情況可不用選它。

　?、前瓷喜拷Y(jié)構(gòu)為剛性的彈性地基梁計(jì)算：模式3與模式2的計(jì)算原理實(shí)際上最一樣的，只不過(guò)模式3自動(dòng)取上部結(jié)構(gòu)剛度為地基梁剛度的200倍。采用這種模式計(jì)算出來(lái)的基礎(chǔ)幾乎沒(méi)有整體彎矩，只有局部彎矩。其計(jì)算結(jié)果類似傳統(tǒng)的倒樓蓋法。

　　該模式主要用于上部結(jié)構(gòu)剛度很大的結(jié)構(gòu)，比如高層框支轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)、純剪力墻結(jié)構(gòu)等。

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　?、劝碨ATWE或TAT的上部剛度進(jìn)行彈性地基架計(jì)算：從理論上講，這種方法最理想，因?yàn)樗紤]的上部結(jié)構(gòu)的剛度最真實(shí)，但這也只對(duì)純框架結(jié)構(gòu)而言。對(duì)于帶剪力墻的結(jié)構(gòu)，由于剪力墻的剛度凝聚有時(shí)會(huì)明顯地出現(xiàn)異常，尤其是采用薄壁柱理論的TAT軟件，其剛度只能凝聚到離形心最近的節(jié)點(diǎn)上，因此傳到基礎(chǔ)的剛度就更有可能異常。所以此種計(jì)算模式不適用帶剪力墻的結(jié)構(gòu)。

　　另外，設(shè)計(jì)人員在采用《JCCAD用戶手冊(cè)及技術(shù)條件》附錄C中推薦的基床反力系數(shù)K時(shí)，該值已經(jīng)包含上部剛度了，所以沒(méi)有必要再考慮一次。

　　⑸按普通梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)偠鹊牡箻巧w方式計(jì)算：模式5是傳統(tǒng)的倒樓蓋模型，地基梁的內(nèi)力計(jì)算考慮了剪切變形。該計(jì)算結(jié)果明顯不同與上述四種計(jì)算模式，因此一般沒(méi)有特殊需要不推薦使用。

　　(六)樁筏筏板有限元計(jì)算筏板基礎(chǔ)時(shí)，倒樓蓋模型和彈位地基梁模型計(jì)算結(jié)果差異很大，

　　為什么?

　　這主要是因?yàn)槎叩男再|(zhì)是截然不同的：

　?、艔椥缘鼗喊迥Ｐ筒捎玫氖俏目藸柤俣?，地基梁內(nèi)力的大小受地基土彈簧剛度的影響，而倒樓蓋模型中的梁只是普通鋼筋混凝土粱，其內(nèi)力的大小只與核板傳遞給它的荷載有關(guān)，而與地基土彈簧剛度無(wú)關(guān)。

　?、朴捎谀Ｐ偷牟煌瑢?shí)際梁受到的反力也不同，彈性地基梁板模型支座反力大，跨中反力小。而倒樓蓋模型中的反力只是均布線載。

　　⑶彈性地基梁板模型考慮了整體彎曲變形的影響，而倒樓蓋模型的底板只是一塊剛性板，不受整體彎曲變形的影響。

　　⑷由于倒樓蓋模型的底板只是一塊剛性板，因此各點(diǎn)的反力均相同，由此計(jì)算得到的梁端剪力無(wú)法與柱子的荷載相平衡，而彈性地基梁板模型計(jì)算出來(lái)的梁端剪力與柱子的荷載是相平衡的。

　　(七)為什么同一個(gè)梁式筏板基礎(chǔ)，采用梁元法計(jì)算和采用板元法計(jì)算二者之間會(huì)相差較大?

　　工程實(shí)例：某工程采用梁式筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)布置如圖 1所示(圖略)，基床反力系數(shù)均取20000Kn/m3，計(jì)算結(jié)果如圖2所示：(圖略)

　　通過(guò)圖2所示的結(jié)果可知，兩種計(jì)算模式所產(chǎn)生的計(jì)算結(jié)果存在一定的差異。這主要是由于兩種計(jì)算模型的假定不同。這二者之間的差異主要表現(xiàn)在：

　?、帕涸ㄓ?jì)算梁式筏板基礎(chǔ)時(shí)，地基梁的計(jì)算是按照帶翼緣的T形梁計(jì)算的，梁翼緣寬度確定的原則是按各房間面積除以周長(zhǎng)，將其加到梁一側(cè)，另一側(cè)再由那邊相應(yīng)的房間確定，最后兩側(cè)寬度疊加得到梁的總翼緣寬度。

　?、瓢逶ㄓ?jì)算梁式筏板基礎(chǔ)時(shí)，地基梁的計(jì)算僅按照矩形梁計(jì)算，沒(méi)有按照T形梁計(jì)算。

　?、橇涸ㄓ?jì)算筏板時(shí)，板僅僅是按四邊嵌固的樓蓋方式計(jì)算它的內(nèi)力和配筋，不考慮板與梁整體彎曲的作用。

　?、劝逶ㄓ?jì)算筏板時(shí)，采用有限元的方法對(duì)樓板進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，能夠考慮板與梁整體彎曲作用的影響。 

　　(八)基礎(chǔ)沉降計(jì)算時(shí)，為什么會(huì)出現(xiàn)沉降計(jì)算值為0?

　　這主要是因?yàn)榛A(chǔ)埋置太深，基底附加應(yīng)力為0，甚至于負(fù)數(shù)所致。

　　(九)基床反力系數(shù)K值的計(jì)算

　?、呕卜戳ο禂?shù)K值的物理意義：?jiǎn)挝幻娣e地表面上引起單位下沉所需施加的力。

　　⑵基床反力系數(shù)K值的計(jì)算方法：

　?、凫o載實(shí)驗(yàn)法：(有一張壓力-沉降曲線圖，圖略)

　　計(jì)算公式：K=(P2-P1)/(S2-S1)

　　其中，P2. P1――分別為基底的接觸壓力和士自重壓力，

　　S2、S1――分別為相應(yīng)于P2. P1的穩(wěn)定沉降量。

　　②經(jīng)驗(yàn)值法：JCCAD說(shuō)明書(shū)附錄二中建議的K值。

　　(十)單樁剛度的計(jì)算

　?、咆Q向剛度：

　?、俑鶕?jù)《樁基規(guī)范》附錄B確定：

　　ρNN=1/(ξNh/EA+1/C0A0)

　　②根據(jù)靜載試驗(yàn)Q-S曲線計(jì)算：

　　ρNN=ξ×Qa/Sa

　?、茝澢鷦偠龋?/P>

　　根據(jù)《樁基規(guī)范》附錄B中表B-3提供的彎曲剛度公式

　　K=[αEI(A2B2-A1B2)]/(A2C1-A1C2)

　　式中，α--樁的水平變形系數(shù)(按《樁基規(guī)范》第5.4.5.1條計(jì)算)

　　A1、B1、C1、A2、B2、C2等分別為函數(shù)影響值，詳見(jiàn)附錄B中表B-6。