基础水浮力计算和防水板计算
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水浮力计算或桩抗拔计算的关键参数
基础水浮力计算
• 如果勾选底板抗浮验算（考虑最高水位）参数，软件将增 加最高水位工况的计算，并在对基础荷载的基本组合中增 加一组叠加最高水位工况的荷载组合，最高水位工况在组 合公式中简称“浮（高）”，在标准组合中增加恒+浮 （高）的组合。 • 考虑最高水位后，可能增加基础的弯矩、配筋，增加桩及 抗拔桩承受的向上的拉力或减少压力。 • 还可进行基础的整体抗浮验算 • 最低水位处理相同，但作用是减少 基底压力
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筏板弯矩
筏板顶部计算钢筋
不考虑上部刚度板顶 筋最大70cm2 不考虑上部刚度最大 负弯矩2733
不考虑上部结构刚度，筏板钢筋674吨
考虑上部刚度最大负 弯矩1990
考虑上部刚度板顶筋 最大51cm2
考虑4层上部结构刚度，筏板钢筋610吨，减少10%
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开始配筋
筏板钢筋减少20%
最终配筋
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基础考虑上部刚度对基础钢筋用量影响
YJK内筒冲剪结果
规范条文说明
荷载 - 反力= 冲切力 冲切安全系数是1.89
对比
PKPM YJK
内筒荷载
地基反力 冲切力 安全系数 计算结果不同的原因
951396
354795 596601 0.6 采用平均基底压力
936211
786117 150094 1.89 采用按弹性地基法计算的基底压力
查看趋势是否正常
马上看到最大 和最小幅值
桩反力：用等值线 及数值方式显示 完美的、可控的有限元计算结果
放大图形查看数据
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在筏板受力大的部 位改进结构布置
在筏板受力大的部 位改进结构布置
马上看到最大 和最小幅值
筏板弯矩Mx：用等值线 及数值方式显示 为了经济合理的筏板配筋
放大图形查看数据
39
筏板最大弯矩图：按照房间、支座显示
42 放大图形查看数据
筏板计算配筋面积图：按照房间、支座显示
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
只在局部计算配筋大 的位置补强，减少通 长钢筋的比例
马上看到最大 和最小幅值
Y向板底钢筋图：可以等值线 及数值方式显示 44 分布正常有规律
全新的基础设计软件 筏板钢筋设计优化
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参照配筋等值线图可减少通长钢筋配置，有针对性地配置局部加强钢筋 46
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工程概况
上部为框筒结构（混凝土核心筒+钢框 架），地下3层，地上54层，总高203m。下 部为平筏基础，埋深为-15.0m，持力层为卵 石，主筏板厚度2.0m，主楼下3.3m，核心筒 下3.95m。
传统软件内筒冲剪结果
平均净反力=总荷载÷总面积
3.95m厚筏，冲切安全系数0.6，以此推 算，筏板厚度增大到6.5m才能满足要求 64
柱冲切筏板的部分计算书
计算书
无桩时的计算公式
有桩时的计算公式
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左图为自动实现的合并冲切 验算，即将边框柱和剪力墙 合在一起，作为一个验算单 元考虑，相当于一个异形 柱。图中，白线为冲切锥与 筏板底面的交线，蓝线为冲 切临界截面
左图的其他情况，可通 过人工交互的方式，指 定需要“合算”的柱和 墙肢，
分析：畸形网格造成应力集中，使得设计弯矩的取值失真。
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JCCAD—6500 剪力墙下4桩承台 （3800*4300*1800 ） 底部计算钢筋对比
YJK—2700，与手算一致
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《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》 8.6条文说明
数十年来大量工程的箱型基础及筏板基础的钢筋应力实测表明，其 钢筋应力都不大，一般只有20-50MPa，远低于钢筋计算应力，并且实测 的地基土反力反映了地基、基础和上部结构共同工作的综合结果。 造成筏形基础钢筋应力较小的因素很多，如： 1 设计人员计算基础底板与基础梁时，一般采取地基反力均匀分布 的计算模型。这种计算方法会使基础梁板钢筋计算结果偏大，实际上对 于跨厚比大于6的基础板底和跨高比大于6的基础梁来说，地基反力不均 匀分布的程度较大，越靠近支座地基反力越大。 2 基础梁板一般较高或较厚，其起拱作用会减少钢筋应力，使钢筋 实际应力小于计算结果。 3 基础底面与土壤之间的摩擦力也会减少梁、板钢筋应力。 4 。。。。。。 27
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贯通筋比例35% 减少底部贯通筋，增加局部补强钢筋
贯通筋比例25%
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基础承载力验算
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基础承载力计算
• 承载力计算是基础设计首要关注的问题 • 目前主要问题是：以前软件只给出简单基础的承载力结 果，复杂基础普遍靠用户手算 • YJK在计算后的第一项菜单给出基础承载力结果 • 全面完整的计算结果
软件根据顶部最大计算配筋生成顶部通长钢筋 为减少顶部贯通筋，可增加局部补强钢筋
设置局部补强钢筋前，筏板顶部钢筋388吨
补强筋由区内 外钢筋差生成
设置局部补强钢筋后，筏板顶部钢筋270吨， 减少31%
减少底部贯通筋的比例，增加局部补强钢筋
由于大部分区域计算配筋很小（小于23cm2）， 可将底部贯通筋比例从35%降低到25%
基于子结构思想的上部基础土共同分析
等价
子结构 凝聚刚 度矩阵
缩减求解方程组规模 提升计算速度
基础计算一般应考虑上部结构刚度影响，本项目考虑了3层刚度
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生成基础上部刚度加速几十倍
• 上部结构计算时，生成基础计 算用的上部结构凝聚刚度；
• 以前版本这部分计算耗时很多， 对于大的基础平面可能需要几 十分钟甚至上百分钟 • YJK改进计算方法，再大的基础 平面情况耗时不会超过几分钟
如果不考虑上部结构刚度 主楼荷载不能有效传递到相邻跨 主楼外一跨的桩反力会算小，有安全隐患
单元划分质量和避免应力集中的对比
YJK的网格划分
局部 放大
传统软件的网格划分 局部 放大
24 结论：网格自动划分的效果是引起YJK配筋比传统软件小的主要原
YJK一般比传统软件筏板配筋结果小
现象：大部分区域都是按4500mm2/m构造配筋，凡是计算配筋量大 的地方，附近都有带尖角的单元。
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YJK的承台冲切结果
计算柱冲切力时，如果桩在冲切锥 内，则扣除桩反力，因此冲切力Fl为 0。
所有的桩都在柱墙冲切锥内，不 再进行角桩冲切验算 验算结果：800mm厚的承台完全满 足要求。
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承台的柱冲切验算的技术特点
按照桩基规范（JGJ-2008）第5.9.7条执行，计算书如下：
考虑冲跨比影响，按柱边和桩边位置确定冲切 角，介于45度与75度之间（1-0.25） 计算冲切力FL时，扣除冲切锥底面范围内的桩反 力，本例中，3912.2 = 4890.2 – 978.0
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柱冲切不够时 可移动部分桩到柱的冲切破坏锥体内
原来软件按45度冲切锥计算，计 入了4根桩的反力
将靠近柱的4根桩各向内移动100mm
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说明柱下桩应尽量布置在柱下的 冲切破坏锥体以内
原来软件按45度算冲切锥，有2根桩在 锥体内，冲切结果满足要求软件
柱冲切筏板时根据柱和桩的位置自动找出冲切破坏椎体
查看各种工况组合的反力结果
各荷载组合工况基底压力等值线——最大223、最小59
典型实例
业主要求对筏板下的 桩数量进行优化
使用承载力布桩菜单,桩数量从100根降到81根
桩承载力验算满足要求
基础冲切抗剪计算
控制筏板、承台、独基厚度的关键计算
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采用有限元计算结果得出的桩土反力值
• 在内筒冲剪、墙柱冲切、桩冲切计算时，桩的反 力和土的反力采用有限元计算结果得出的桩净反 力值 • 不能采用桩承载力特征值计算——筏板加厚很 多、过于保守 • 不能采用筏板下桩、土的平均反力计算——结果 不合理
全新的基础设计软件 YJK基础计算
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地质 资料
独立 基础
地基梁
筏板
承台桩
其它桩
条基 其它 布置
编辑 修改
基础设计菜单的第一部分：基础建模 Ribbon风格，平面和三维结合的布置方式 2
计算简图 荷载图等
统一的计 算菜单
反力、内力、沉降、 配筋等计算结果
基础设计的第二部分菜单：基础计算及结果输出 3 -三步操作
原来软件对上部墙柱 荷载向多段墙分摊的 处理不对，偏大很多
有限元计算结果可以随时与Midas对比
• 有限元计算同时生成和Midas-Gen的接口文件
Midas-Gen计算结果
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地质资料孔点不再要求土层数相同
各勘探孔点可以有不同的的土层数
小结：基础计算分析几大改进要素
• • • • • 高质量有限单元划分； 考虑上部刚度及荷载； 全有限元计算分析； 地基刚度的干预控制； 有限元结果磨平处理；
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在筏板受力大的部 位改进结构布置
马上看到最大 和最小幅值
在筏板受力大的部 位改进结构布置
筏板弯矩My：用等值线 及数值方式显示 为了经济合理的筏板配筋
放大图形查看数据
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只在局部计算配筋大 的位置补强，减少通 长钢筋的比例 马上看到最大 和最小幅值
X向板底钢筋图：可以等值线 及数值方式显示 分布正常有规律
基础计算特点
• 统一的“一键”计算 • 不同类别基础按固定次序计算：如拉梁—独基、防水板— 承台 • 不同类别基础等协调计算：如独基—地基梁 • 不同计算内容顺序进行：有限元—承载力—冲切—抗剪— 配筋—沉降 • 最后的沉降计算考虑不同类型基础之间影响
基础有限元计算特点
• 高质量的筏板单元自动划分 • 计算能力强，与上部结构计算通用的有限元计算，计算容 量不再受限 • 避免应力集中的措施 • 多种类型基础的协同计算 • 计算结果的等值线表达
高质量的筏板单元自动划分
通用的有限元计算、计算容量不再受限