PKPM系列软件在结构设计中的应用与探讨（基础部分）刘民易
中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所 010-84276262E-mail:p?b@pkpm.cn
一、地质资料的输入 ▲标高的含义：
?绝对标高：根据地质勘探报告给出的大地坐标直接输入即可 ?相对标高：相对于结构±0处
?地质资料输入/孔点输入/修改系数/孔点标高,探孔水头标高,土层底标高 不一定填黄海高程，可以自己任定标高系统。
?基础人机交互输入/参数输入/基本参数/基础设计参数/室外自然地坪标高/一层上部结构荷载作用点标高:
基础交互输入中所有的标高应与结构标高一致。 ▲孔点坐标的单位: 单位是“米”，应该按照地质勘探报告提供的坐标值的相对值输入。
▲不同基础类型对土的物理力学指标有不同要求，在JCCAD中可以把地质资料分为两种情况：
?无桩时:压缩模量、重度
?有桩时：压缩模量、重度、状态参数、内摩擦角和粘聚力 注意：
根据所有勘探点的地质资料，将建筑物场地地基土统一分层。
分层时，可暂不考虑土层厚度，把其它参数相同的土层视为同层。再按实际场地地基土情况，从地表面起，向下逐一编土层号，作成地基土分层表
土层名称可相同参数不同
所有土层的压缩模量不能为零（若地勘报告未给土层参数，则使用程序默认）
地下水位标高（探孔水头标高）输入后，不必将地质资料中的重度改为浮容重输入，程序会自动考虑。
▲JCCAD软件进行基础设计，是否一定要输入地质资料？ 不一定
?无桩基础：沉降计算
?有桩基础：单桩刚度、沉降计算
如果在设计桩基础时没有输入地质资料，则需要在桩承台或桩筏计算中人工补充相应信息，对于桩承台基础应注意修改桩长，对于桩筏基础要补充输入单桩的竖向刚度和弯曲刚度。
△桩竖向刚度80000kn/m, 地质资料是基础设计计算的重要依据，可以用人机交互方式或填写数据文件方式输入地质资料有两类。一种是供有桩基础使用的，另一种是供无桩基础（弹性地基筏板）使用。两者的格式相同，不同仅在于有桩基础对每层土要求压缩模量、重度、状态参数、内摩擦角、内聚力五个参数，而无桩基础只要求压缩模量一个参数。
建立*.dz文件主要内容包括以下几点：
(1)每个勘探孔柱状图的土层分布及各土层的物理力学参数，物理力学参数包括土的重Gv(用于沉降计算)、相应压力状态下的压缩模量Es(用于沉降计算)、摩擦角φ(用于沉降及支护结构计算)、内聚力ｃ(用于支护结构计算)及计算桩基承载力的状态参数(对于各种土有不同的含义)。
(2)所有孔点在任意坐标系下的位置坐标，在桩基设计时可通过平移与旋转将勘探孔平面坐标转成建筑底层平面的坐标。
(3)以勘探孔点作为节点顺序编号，将节点连线划分成多个不相重叠的三角形单元，并将三角形单元编号。程序将以这种三角形单元为控制网格，利用形函数插值的方法得到控制网格内部和附近的地质土层分布。
土层参数：压缩模量、重度、摩擦角、粘聚力、状态参数、状态参数含义
桩基础设计应该使用Ez（自重压力~……），天然浅基础应使用Es0.1-Es0.2。
土层布置：土名称、厚度、极限侧摩、极限桩端、压缩模量、重度、摩擦角、粘聚力、状态参数、状态参数含义，标高及图幅（坐标系：相对坐标系，单位米。标高与结构标高相同）
孔点输入：输入孔位：打开坐标，将孔点的大体形状输入即可 修改参数：按照勘查报告中的相关数据输入即可
网格修改、点柱状图、选中可以进行桩基承载力与沉降验算、土剖面图、 画等高线
△混凝土设计等级等参数选择
5、基础设计参数：
室外自然地坪标高：按实际 基础归并系数：0.2 混凝土强度等级： 拉梁承担弯距比例：0
结构重要性系数：按规范，（特别注意单桩承台） 柱插筋连接方式：按默认
《建筑地基基础设计规范》GB50007－20028.2.2、扩展基础的构造，应符合下列要求：……4、混凝土强度等级不应低于C20；……
《建筑地基基础设计规范》GB50007－20028.3.1、……5、柱下条形基础的混凝土强度等级，不应低于C20。……
《建筑地基基础设计规范》GB50007－20028.5.14、……筏形基础的混凝土强度等级不应低于C30。……
《建筑地基基础设计规范》GB50007－20028.5.14、……4、承台混凝土强度等级不应低于C20……
《建筑桩基技术规范》4.2.2、承台混凝土强度等级不宜小于C15，采用二级钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C20。……《钢筋混凝土承台设计规程》3.5.1、当承台纵向受力钢筋采用一级钢筋时，混凝土强度等级不得低于C15；当承台纵向受力钢筋采用二、三级钢筋时，混凝土强度等级不应低于C20。
根据上面的相关规定，基础一般采用C30混凝土，一般不宜采用高标号的混凝土，因为高标号混凝土容易开裂。
《建筑地基基础设计规范》GB50007－20023.0.4、……5、基础设计安全等级、结构设计使用年限、结构重要性系数应按有关规范的规定采用，但结构重要性系数不应小于1.0。
表2.0.4
安全等级破坏后果结构重要性系数：一级很严重1.1；二级严重1.0；三级不严重0.9
《建筑桩基技术规范》3.3.3、根据桩基损坏造成建筑物的破坏后果（危机人的生命、造成经济损失、产生社会影响）的严重性，桩基础设计时应根据表3.3.3选用适当的安全等级。
表3.3.3建筑桩基安全等级 安全等级破坏后果建筑物类型
一级很严重重要的工业与民用建筑物；对于桩基变形有特殊要求的工业建筑 二级严重一般的工业与民用建筑 三级不严重次要的建筑物
《建筑桩基技术规范》条文说明3.3.3、……对于一级建筑物桩基类型规定为如下两类：
《建筑桩基技术规范》4.1.1、……——建筑桩基重要性系数，按表3.3.3确定安全等级，对于一、二、三级分别取；对于柱下单桩提高一级考虑；对于柱下单桩的一级建筑桩基取；……
《钢筋混凝土承台设计规程》3.2.2、要求同桩基规范。
一层上部结构荷载作用点标高：即承台或基础顶标高，先进行估算，计算完成后进行修改。该参数主要是用于求出基底剪力对基础底面产生的附加弯矩作用。在填写该参数时，应输入PMCAD中确定的柱底标高，即柱根部的位置。注意：该参数只对柱下独基和桩承台基础有影响，对其他基础没有影响。
二、上部荷载组合的合理选取 △地基设计等级
▲关于荷载的问题：PM恒+活、砖混荷载、TAT、SATWE,PMSAP荷载 ?砖混墙下条基：PM恒+活、砖混荷载 ?其余类型：TAT,SATWE,PMSAP荷载。 ?初设计：PM恒+活
?独立式基础：如柱下独基和桩承台，在设计时弯矩对计算结构的影响很大，不应该被忽略，采用PM恒+活计算结果可能偏小。（独立基础一定不要用PM恒+活，可能弯矩起控制作用，尤其是工业厂房）
▲PM荷载和砖混荷载的区别：附加荷载
1.PM恒+活有节点荷载,砖混荷载无节点荷载,其节点荷载被均布到墙上.
2.当砖墙上有集中力时,砖混荷载无论集中力下有无构造柱,该集中力是均布到墙上的。 而PM恒+活则不同：a.墙段中有主梁传来的节点力时，节点力是直接传到基础；b.集中力直接作用在墙上时，集中力均摊成墙段上的均布线荷载。
3.在砖混荷载中,同一轴线上的连续墙体荷载是相同的,PM恒+活一般是不同的。存在楼层数不同，同一轴线上荷载相差较大时最好读取PM恒+活。
（注：如果柱周围没有墙与之相连，则其所在节点的荷载就会丢失）
（砖混结构墙下条基，当同一轴线上的荷载分布均匀时可以选用砖混荷载；当存在楼层高度不同，立面位置有突变，传到基础的荷载分布不均匀时，应该采用PM恒+活）
▲关于上部特殊荷载
在SATWE、TAT、PMSAP计算的人防荷载、温度荷载、吊车荷载、特殊风荷载，目前JCCAD软件未读取。
PK和STS输入计算的吊车荷载，JCCAD软件可以考虑。 ▲关于人防荷载
▲关于传到基础的活荷载折减
在SATWE软件中对柱、墙和基础的活荷载折减值只传到该软件中的底层最大组合内力，并没有传给JCCAD基础软件。
JCCAD软件在读取SATWE荷载时只读取内力标准值，然后由软件自行进行组合。
▲在JCCAD软件中如何考虑活荷载折减
如果设计人员希望按照规范的要求考虑柱、墙和基础的活荷载折减，则需要在JCCAD软件的【荷载参数】中人为输入活荷载折减系数，如图2-1：
（PM折减系数：算两次 第一次折减 计算梁 ； 第二次不折减 计算竖向构件）（基础设
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