标准规范下载简介

F, / umho ≤0.7βhpf. / n

《建筑地基基础设计规范》第8.4.9条规定：平板式筱板除满足受冲切承载力外，尚应 验算距内筒边缘或柱边缘ho处筱板的受剪承载力。 受剪承载力应按下式验算：

GB／T 39090-2020 危险品绝热储存试验方法.pdfV.≤0.7β.fb.h.

式中： 荷载效应基本组合下，地基土净反力平均值产生的距内简或柱边缘ho处筱板单位 宽度的剪力设计值； b一筱板计算截面单位宽度； 一距内简或柱边缘h处筱板的截面有效高度。

第八章技术条件第四节独基承台+防水板计算技术条件一、概述独基加防水板基础、桩承台加防水板基础是近年来伴随基础设计与施工发展而形成的一种新的基础形式，由于其传力简单、明确及费用较低，因此在工程中应用相当普遍。在防水板设计中，除防水板内力、配筋计算外，还应考虑防水板对独立基础内力的不利影响。防水板只用来抵抗水浮力，不考虑防水板下的地基承载力。下图是两个典型的“独立基础加防水板”模型。柱下独立基础加防水板二、计算模型防水板下一般都设置软垫层，这也是防水板和普通筱板最显著的区别。因此，防水板只承担本身自重、覆土重、附加面荷载及水浮力，不承担任何上部结构的荷载，且无需验算地基承载力。程序假定底层柱、墙、独立基础作为板的固定支座，采用“倒楼盖模型”计算防水板的内力和挠度。水浮力按设计水位与基底标高确定。建模时，用户可以在防水板中布置地基梁，形成梁、板同时抗浮的结构体系。与普通筱板中的梁不同，程序采用“普通梁单元”（考虑剪切）模拟地基梁对防水板的加强作用。防水板计算模型作为防水板固定支座的独立基础，设计时还应考虑由防水板传递过来的弯矩和剪力。否则，当浮力大于自重时，可能会使设计偏于不安全。在程序中，若计算出的防水板支座（独基边缘）弯矩、剪力与图示方向相同，在确定独立基础的设计弯矩和剪力时，叠加M（ML、MR）和Q（QL、QR）的影响。277

三、防水板计算的荷载组合

第五节整体式基础的有限元计算

第八章技术条件每个梁、板单元上，可定义不同的覆土重，用于区分室内、外差别。程序中，自动将覆土重均分成梁、板单元结点集中荷载。板面附加荷载、基础自重、水浮力，亦按相同方法处理，不同的是，水浮力方向与覆土重、自重的方向相反（下图）。覆土重、自重水浮力将覆土重、自重和水浮力等效成结点荷载筏板及防水板布置X布置信息布置类型标高设置底标高（相对柱底0.0000●筏板板厚(an)：500筱板厚（mm）450基底标高(n)：类型①防水板筏板要土荷载(kPa）：0○相对于柱底计算信息布置方式相对于结构正负0报面恒载（/m2/5.0000围区生成挑出宽度(mn)：600板面活载(kH/m2）5.0000板面恒载（kN/n2)：0地基承载力特征值180.0000任意轮廊多边形圆形宽度修正系数"b0.0000板面活载(k/n2)：深度修正系数"d1.0000基础埋置深度(m)0.0000确定取消覆土重量(kPa)0. 0000在“基础建模”中输入、修改板面附加恒载、附加活载人防荷载分筱板顶、底两部分，其中板顶的人防荷载，由底层墙、柱传下来，板底人防荷载，按垂直向上的均布力处理。吊车荷载全部由底层墙、柱传下来。板顶人防荷载板底人防荷载人防荷载示意图在计算参数对话框中，与水浮力有关的参数有5项，见参数说明。与“人防荷载”有关的计算参数有两项，见参数说明。281

第八章技术条件三、网格划分采用有限元法分析桩筱、筱板基础，首先应解决筱板的网格划分问题。【生成数据】时，软件可根据用户设置的控制尺寸，自动完成筱板的网格划分，不需要额外的干预。程序内置的划分原则如下：Φ对于不等厚筱板，将不同厚度板块的分界线作为网格划分的控制线。对于筱板上的洞口，将洞口边线作为控制线。对于嵌入筱板的独立基础、桩承台、柱墩，也以它们的轮廓线作为网格划分的控制线，并且独立基础、桩承台、柱墩的单元有自已独立的单元厚度。对于复杂桩承台或柱下独立基础，如多柱下承台或独立基础、墙下承台或独立基础、与地基梁相连的承台或独立基础，也进行单元划分，考虑到它们的轮廓相对较小，自动采用尺寸更小的精细单元划分。②底层墙作为控制线；底层柱作为控制点。③梁板式筱基内的地基梁作为控制线。考虑到筱板布桩方案的多样性，对于筱板下的桩，不作为网格划分的控制点。④筱板外的地基梁，按用户输入的控制尺寸划分成若干个小梁段。当梁下布桩时，桩作为划分小梁端的控制点。③内置最少单元数，以适应面积较小的承台，此时单元大小不受控制尺寸约束，底层墙、柱，筱板边界作为控制线筱板内的地基梁作为控制线筱板内的桩不作为控制点图筱板外的桩作为控制点282

第八章技术条件面积较小的承台，由最小单元数控制网格划分经过网格划分，对于筱板，将形成以四边形为主、三角形为辅的有限元网格，对于地基梁，将形成长度小于控制尺寸的小梁段。这种划分方法的特点如下：①底层墙、柱，地基梁、筱板边线、嵌入筱板的独立基础、桩承台、柱墩作为控制点、线，能够保证计算结果的准确性：②单元数量与控制尺寸相关，对于大面积筱板，初步设计时可适当增加尺寸，节省反复计算的时间，最后适当减小尺寸，得到比较高的精度。③筱板内、外的桩，区别对待，既考虑到了筱板布桩的多样性，避免因桩位较近使单元尺寸大小不一，影响计算效果，又考虑到了筱板外的梁下桩应作为梁单元端点的特性。④内置最小单元数，对于面积较小的承台，按最小单元数，而不是控制尺寸进行网格划分，保证了计算精度。四、板单元【计算分析】时将筱板、复杂承台离散成板元，并将地基土对板的支撑作用等效到对应的结点上，等效的方法将在8.6小节中介绍。高层建筑筱板基础的厚度较大，需要考虑剪切应力引起的变形，不能采用基于经典薄板理论的弯曲板单元，所以筱板基础的有限元分析通常使用基于MINDLIN的中厚板理论的板单元。但是基于MINDLIN的中厚板理论的板单元在计算薄板时也会发生剪切自锁和存在多余零能模式问题。本软件选用了适用于高层建筑筱板基础计算的厚薄通用板元。其优点是单元的转角场和剪应变场是根据单元各边按厚梁理论确定的分布函数进行合理插值而导出，因此在薄板情况下剪应变场自动退化为零，不出现剪切闭锁现象。数值算例也表明：其具有明确的物理概念，列式简单，计算效率高；对厚板和薄板都具有良好的性能，收敛速度快，对几何畸变不敏感。本软件的网格自动划分程序把高层建筑的役板划分为四边形为主、三角形为辅的有限元网格。本软件的地基板的有限元计算采用了三角形厚薄通用单元TMT和厚薄板通用四边形单元TMQ。下面分别简单介绍：283

1、三角形厚薄通用单元TMT

式中： Ke—弯曲刚度矩阵。

KB = JI.B,D,BedA

L1、L2、L3 为面积坐标

B, =[Bs1 Bs2 Bs3]

8, = (i = 1, 2,3)

2、厚薄板通用四边形单元

Kbe 弯曲刚度矩阵

K = JJ B, D,BedA= B, D,B,ldedn

aN, aN2 aN, aN4 0 0 0 0 0 0 0 ax ax ax ax aN. aN, aN, aN4 H。=l 0 0 0 0 0 0 0 0 y ay ay ay aN, aN, aN2 aN, aN, aN, aN4 aN4 0 0 0 0 ay ax ay ax ay ax ay ax

其中和n为单元等参坐标

N'X,I* B N'YI*

本软件便用的TMT和TMO板单元都是位移元，求解方程得到的是各个节点的位移值。 实际工程还需要求解应力值，由于从节点位移求解单元应力过程中，经过了导数运算，得到 的应力精度较位移有所降低。为了从有限元的位移解得到较好的应力解，需要对应力解进行 处理解决应力不连续和改善精度，这就需要进行应力磨平，包括单元应力磨平和总体应力磨 平。 单元应力磨平：利用精度较高的高斯积分点（最佳应力点）的应力值可以改进等参元节 点应力的精度。本软件先求出2×2的高斯点应力，然后外推求出节点应力值，得到了具有双

线性的应力。 总体应力磨平：由于应力解的精度较位移低一阶，其结果有一定近似性，一个明显现象 就是单元与单元的交界面上应力不连续。所以软件在单元应力磨平后，还用总体应力磨平的 方法来改进应力结果，得到在全域连续的应力场。本软件采用的是取围绕节点的各单元应力 进行算术平均的处理方法。应力磨平具体内容参见文献（王成编著.有限元单元法M].北 京：清华大学出版社，2003）

五、Winkler梁单元

软件将地基梁离散成梁元，并在Winkler假定基础上，建立地基梁的单元刚度矩阵，下 面介绍软件的处理方案。 1867年，文克尔（E.Winkler）提出一个非常著名的假定：地基表面任一点的沉降の与该 点单位面积上所受的压力P成正比。按照该假定，沉降の只发生在荷载施加的地方，对周围 的基础无任何影响；基础底面和地基表面在受荷变形的过程中始终是贴合的，因此沉降与梁 的挠度处处相等。Winkler地基模型的数学表达式为：

K一一基床反力系数，表示使地基产生单位沉降所需的单位面积土的压力。 软件采用上述Winkler地基模型，将土对地基梁的支撑作用借助线性弹簧来模拟，弹簧 刚度β取基床反力系数K与梁单元底面积A的乘积：

应用能量概念，可以将线性弹簧的刚度叠加到框架梁的单元刚度矩阵中，形成Wir 单元刚度矩阵。 宽b，长L的地基梁，发生挠曲变形の时，线性弹簧的应变能U为：

U =J。 βo2 . bdx=] o βo· bdx =(dr}[K,](d,

β一一线性弹簧的刚度； (dt——Winkler梁的结点自由度，(d含有两个平动、两个转动共四个自由

将准永久值组合下的竖向荷载求和，均分到整块筱板上。若是桩筱基础，按桩、土分担 荷载比例，将荷载分配到桩和地基土，此时所有桩的反力相同，地基梁、板下的基底压力也 相同。用上述桩反力和基底压力，按"Mindlin应力解+Boussinesq应力解”的方法，考虑互相 影响，计算地基土中的附加应力。考虑土的分层性，按“分层总和法”试算桩端和梁、板的沉 降量。 已知桩反力Q和桩顶沉降量s，按下式反算桩竖向刚度初始值Kp(单位：kN/m)：

式中： S一桩端沉降量与桩身压缩量之和， 已知梁单元、板单元下基底压力P、沉降量s，按下式反算基床反力系数初始值K（单位： kN/m):

般情况下，反算得到的桩刚度和基床反力系数由内向外逐渐递增，符合实 果。

通过沉降试算获得桩刚度、基床反力系数的初始值之后，换算成等效弹簧刚度并形成桩 土刚度矩阵Kps。步骤如下： 第1步：试算前先进行恒、活荷载的准永久值组合，将它看做一个单独的工况，形成的 荷载向量（P}。 第2步：将Kb、Kr、Kps、(P)代入求解器，计算出弹簧反力。 第3步：根据弹簧刚度中桩、土的贡献比例，将弹簧反力换算成桩反力和基底压力。

第4步：求出桩反力、基底压力后，按分层总和法”并考虑互相影响，重新计算沉降量， 与“沉降试算”不同：“有限元计算”后，筱板不同位置上的桩反力和基底压力不再是均匀 分布的。原因是：①考虑荷载不均匀性，按墙、柱荷载的实际位置计算反力，而不是将均匀 分配；②将筱板看作弹性体，而不是完全刚性体。 通过有限元分析将得到结点位移、弹簧反力，将弹簧反力换算成桩反力和基底压力后 可以用于后续的设计和计算，如配筋设计、沉降计算、地基土/桩承载力验算等。 如果用户在计算参数中选择了“选代计算桩土刚度”，则需要根据沉降结果重算桩土刚度 比时软件自动进行第5步：重新计算桩刚度和基础反力系数，然后再做第二次有限元计算， 以第二次有限元结果及沉降结果作为最终设计依据。勾选此项后的计算常使桩、土反力差距 加大，和实测结果有一定差距，因此这种计算常仅限于沉降计算

桩、土刚度矩阵K实际是由各结点的弹簧刚度组装而成。因为桩不作为网格划分时的“依 赖位置”，所以要将桩的刚度等效成结点的弹簧刚度。按桩所在的位置，将桩分为三类：点下 桩，梁下桩，板下桩。点下桩的刚度，全部换算到对应的结点上；梁下桩、板下桩的刚度， 用下表梁单元、板单元插值函数和位置函数，等效成结点的弹簧刚度。程序中，已知桩位置 (x,J)，结点坐标(xi,Ji)，联立插值函数和位置函数，可以求出插值函数值Ni，Ni，乘以桩刚度 K，即为结点i由桩等效过来的弹簧刚度

表8.5.1梁下、板下桩的等效弹簧刚度

表中Ni为结点的插值函数值，(xi,yi)为结点坐标，(x,y)为桩的坐标，ki为桩分配到结点 上的等效弹簧刚度，Kp为桩竖向刚度，(s,t)为桩位的自然坐标。

也基土的刚度，已内置到Winkler梁元的单元刚度矩阵中，因此在这里不做处理。 地基土的刚度，亦按表1等效到对应的结点上。不同之处在于，(x,y)为单元的形心

由基床反力系数K和单元面积A相乘得

通过有限元分析将得到结点位移、弹簧反力，将弹簧反力换算成桩反力和基底压力后， 才能用于后续的设计和计算，如配筋设计、沉降计算、地基土/桩承载力验算等。以四结点板 单元为例，其内部有一根桩，在已知1~4号结点位移si的前提下，按下式换算桩反力Q

<桩等效到结点1的刚度，按表计算。

实际工程中，上部结构、基础和地基协同工作、相互影响。软件采用的“弹性地基梁板理 论分析方法”考虑了基础和地基的共同作用，在此基础上，引入由上部结构支座处凝聚下来的 度矩阵，反映基础和上部结构的共同作用。考虑上部刚度可以有效的控制基础的整体弯矩 和非倾斜性沉降差，使基础设计更经济、合理。需要指出的是，软件在上部结构的计算中， 不考虑与基础的共同作用

ONIN PNIN [PNOUT ]

KNINNIN上部结构内部自由度刚度阵，是NIN阶方阵； KNOUT,NOUT—上部结构支座处即外部自由度刚度阵，是NOUT阶方阵； KNIN,NOUT一内外部自由度相关刚度阵，是NIN*NOUT阶矩阵。 由上式的第一式可以得到：

把该式子代入第二式，就得到凝聚后的平衡方程为

凝聚后的上部结构和基础共同作用的平衡方程简化表示为：

第八章技术条件上、下结点采用了完全不同的编码序列，因此，建立上、下结点的对应关系，是在计算时反映上部刚度贡献的前提。程序中根据底层墙、柱与上部结点的对应关系建立上部结点与基础结点的对应关系。采用这种方法，可以有效的避免上、下结点之间直接几何对位带来的不确定性。20+按底层墙、柱建立结点对应关系在生成上、下结构的计算模型时，底层墙上的结点数目不一定相同。程序只在墙线两端建立上、下结点的对应关系，因此需要先对“KF.dat"文件中的上部刚阵进行处理。处理方法是采用“二次凝聚法”：将墙内部结点的刚度元素向两端结点凝聚，然后再叠加到上部结构、基础和地基共同作用分析的总刚度矩阵中。采用这种方法，可以有效提高上部结构刚度的利用效率，避免因上、下结点数不同而丢失精度的现象。底层墙内部结点对应刚度元素向端结点“二次凝聚”八、应力钝化筱板计算模型中，将柱荷载理想化成了集中力，而在板的理论解中，集中力处的内力趋于无穷大。因此，柱下板带弯矩会出现不合理的峰值，例如图中的2、5结点。因为墙荷载已分配到N个结点上，墙下板带的弯矩出现峰值的现象没有柱下板带明显。真实情况是，柱有实际的尺寸，柱荷载在筱板中的传递有一定的扩散角度而不是理想化的点荷载。所以，按柱下板带的峰值弯矩进行配筋是没有意义的。软件中采用“应力钝化”的方法，将柱下板带的峰值弯矩适当削平，以使柱下板带的弯矩值不再偏离工程实际情况。“应力钝化的具体方法是：找柱下结点（以上图为例，2、5为柱下结点），然后将钝化半径R范围内所有的止弯矩取平均，作为柱下结点的弯矩。钝化半径R取役板厚度T。z↑ Y3柱下板带弯矩的峰值现象294

第八章技术条件式中：n一板单元数目；m—桩数;Oz, i桩i下的附加应力；Oij单元i下基底附加压力P;对计算点引起的附加应力；Op,ijOrs,ijOst, iji桩i的端阻力、均匀分布侧阻力、三角分布侧阻力对计算点引起的附加应力。短桩短桩长柱长柱长柱的柱端平面应力计算点复合桩基下附加应力计算简图当用户在计算参数对话框里选择“承台底地基土分担荷载的复合桩基”时，程序按“Boussinesq应力+Mindlin应力"计算桩端压缩层的附加应力。桩、土分担荷载比例，可以由程序自动计算，也可以直接指定。当勾选“自动计算地基土分担荷载比例”时，程序认为桩优先承担竖向荷载，超过桩“竖向极限承载力标准值的部分由土承担。4、基础之间的互相影响基础之间的互相影响是普遍存在的，最终的附加应力，都应按“叠加原理"求和计算。特别对于一些带裙房的高层建筑，主楼下采用桩筱基础，裙房下采用桩承台基础或独立基础，主楼基础对群房基础的沉降有显著的影响。在程序中，对不同的基础下的附加应力，都按照“Boussinesq解+Mindlin解"的原理进行计算。对于多个不等高基础，埋深较浅基础下的附加应力，会出现趋向于0之后又出现较大增量的情况。因此，程序在确定压缩层深度时，不仅由“应力比”或“变形比”控制，还另增了一项控制指标“最小计算深度”。最小计算深度Zmin按下式计算：Zmin =△Z, +T式中：308

第八章技术条件种形式的承台，包括围桩承台、复杂承台，甚至面积较大的承台在软件里都当做桩承台处理，桩承台基础采用“等效作用分层总和”法，将整个桩承台看做一个实体墩，只计算实体墩中心的沉降值。而对于桩筱基础，按基于Mindlin应力解的方法，计算每个桩顶位置的沉降。计算每个桩顶的沉降值沉降值计算点各柱对实体墩沉降产生影响4实体墩对各沉降产生影响承台基础、桩筱基础沉降计算方法的不同六、回弹再压缩基坑开挖后，由于地基卸载，基坑底会出现回弹变形。在新增荷载作用下，又发生再压缩变形。特别对于一些高层建筑，由于基础埋置较深，地基的回弹再压缩变形往往在总沉降中占重要地位。某些高层建筑设置3~4层（甚至更多）地下室时，总荷载有可能等于或小于该深度土的自重压力，这时高层建筑地基沉降变形将由地基回弹再压缩变形决定。软件中，当勾选“沉降计算考虑回弹再压缩”时，计算最终沉降量时计入回弹再压缩变形，并认为各层地基土的回弹再压缩模量与压缩模量之比为定值一一“回弹再压缩模量与压缩模量之比”。318

式中： V N 9; Esi AZ

再压缩变形经验系数，取1.0； 计算土层数，按“变形比"确定 第i层土，用于计算再压缩变形的竖向应力； 第i层土的压缩模量： 计算土层厚度，程序中取1.0m

用于计算再压缩变形的竖向应力α，由本单元及其附近单元下的基底压力P引起，其值 符合Boussinesq解及其积分形式。用于计算再压缩变形的基底压力P'符合以下规定：

P一上部荷载准永久值组合下，各板元下的基底压力： P一开挖土的自重应力。 由于受到桩的约束DB37／T 3858-2020标准下载，桩基础下，地基土的回弹变形一般较小。软件中，认为桩筱基础的 回弹再压缩变形完全取决于桩端土层的再压缩变形， ，每根桩下的再压缩变形按下式计算：

s'=Ve ·△Z =1 O

式中： 再压缩变形经验系数，取1.0； N一一计算土层数，按“应力比"确定： の，一一第i层土，用于计算再压缩变形的竖向应力； Esi一第i层土的压缩模量； △Z一一计算土层厚度，程序中取1.0m。 用于计算再压缩变形的竖向应力，由当前桩及其附近桩的反力O’引起，其值按“考虑桩 径影响的Mindlin应力影响系数"计算。当考虑桩间土贡献时，计算，时还叠加了承台底土 压力引起的Boussinesq应力。用于计算再压缩变形的桩反力Q：符合以下规定：

当Q≥Q 当Q< 式中：

一上部荷载准永久值组合下的桩反力：

MT／T 1171-2019标准下载0 =0. Q: =

第八章技术条件457虚拟探点TATTATAsXA457XA457XA457虚拟探孔的生成322