一种筏板基础内力分析方法与流程

本发明涉及建筑建设技术领域，具体涉及一种筏板基础内力分析方法。

背景技术：

筏板基础设计通常采用有限元分析(pkpm系列jccad及yjk系列基础设计模块软件)，有限元分析由地基基础建模、地基基础有限元分析、地基基础后处理三个过程完成。目前：地基基础建模时施加的外力为竖向的基础上部建筑的重力、地基反力、水平向的风荷载及地震作用等对地基的作用力。

目前设计的筏板基础配置的承受拉力的钢筋应力与工程实测筏板钢筋应力相差甚远，实测钢筋应力仅为设计钢筋应力的1/6～1/4，也就是说，筏板中的钢筋所提供的应力没有被充分利用，存在较大的浪费。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明公开了一种筏板基础内力分析方法，本发明设计采用的钢筋强度与工程实测钢筋应力比较接近，能满足软弱土质地基承载力要求,并能有效地调节地基不均匀变形,增加建筑物整体抗震性能。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种筏板基础内力分析方法，其特征在于，包括筏板基础，所述筏板基础通过cfg桩复合地基加固，所述cfg桩复合地基的地基与桩之间的基底应力相互调节形成复合地基，使得两者共同对上部结构形成支撑作用；通过对筏板反作用力的计算，其刚度大小是在绝对刚性以及柔性之间，如果筏板基础的基底在刚度较大的cfg桩复合地基上的时候，使用简化的倒楼盖法同弹性地基梁板法的计算结果相比较，对计算结果，采用综合取值的办法，达到要获得筏板基础内力值。

优选的，将cfg桩复合地基与筏板基础的刚度进行相应的叠加，两者共同作用，进而就求出地基的反力分布曲线；

q＝f(s)

其中地基的反力q是关于变形s的一个函数。

优选的，所述筏板基础的内力的分布情况是受到基底cfg桩复合地基变形的影响。

优选的，如果地基的土层满足不产生滑移、不产生倾覆的条件的时候，其地基土的变形情况是受到三者的共同作用，具体的方程式为：

([k]st+[k]f+[k]s){u}＝{f}st+{f}f

其中[k]st、[k]f和[k]s均为定值，{u}为筏板基础的刚度矩阵。优选的，要使得筏板基础的下降是比较均匀的，可将筏板基础的刚度矩阵增加才可以办到，同时对地基所能承受的支撑刚度进行相应的改变，从而使得地基底面的人工地基支撑刚度矩阵同载荷分布相互匹配。

优选的，所述筏板基础来其底面积a应该满足的条件是：

fa＝fspk+γm(d-0.5)

其中：l为桩长；m为面积置换率；d为桩径。

优选的，对于cfg桩复合地基的变形s来说，其计算过程按照下面的方法：

p0＝p-γmd(2)

通过公式(1)(2)(3)对钢筋混凝土筏板基础的cfg桩复合地基的变形程度进行计算的时候，采用柔性基础来进行计算。

优选的，所述筏板基础上面的载荷是相同的，当载荷均匀分布的时候，柔性基础的下降程度是一种蝴蝶的形状。

优选的，当筏板基础的载荷比较均匀的情况下，对于基底的反作用力来说，其分布为马鞍状，其中间会大于边缘。

优选的，同柔性基础基底的反力分布情况相比较，当边缘位置的反力变大的时候，中心位置的反力会随之减少，cfg桩复合地基在中心位置的变形情况是大于边缘位置的。

本发明的有益效果为：

本发明设计采用的钢筋强度与工程实测钢筋应力比较接近，能满足软弱土质地基承载力要求,并能有效地调节地基不均匀变形,增加建筑物整体抗震性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明筏板基础基底反力分布图；

图2是本发明柔性基础基底反力分布图；

图3是本发明cfg桩复合地基与钢筋混凝土独立基础设计流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例公开一种筏板基础内力分析方法，包括筏板基础，所述筏板基础通过cfg桩复合地基加固，所述cfg桩复合地基的地基与桩之间的基底应力相互调节形成复合地基，使得两者共同对上部结构形成支撑作用；通过对筏板反作用力的计算，其刚度大小是在绝对刚性以及柔性之间，如果筏板基础的基底在刚度较大的cfg桩复合地基上的时候，使用简化的倒楼盖法同弹性地基梁板法的计算结果相比较，对计算结果，采用综合取值的办法，达到要获得筏板基础内力值。

将cfg桩复合地基与筏板基础的刚度进行相应的叠加，两者共同作用，进而就求出地基的反力分布曲线；

q＝f(s)

其中地基的反力q是关于变形s的一个函数。

筏板基础的内力的分布情况是受到基底cfg桩复合地基变形的影响。

如果地基的土层满足不产生滑移、不产生倾覆的条件的时候，其地基土的变形情况是受到三者的共同作用，具体的方程式为：

([k]st+[k]f+[k]s){u}＝{f}st+{f}f

其中[k]st、[k]f和[k]s均为定值，{∪}为筏板基础的刚度矩阵。

要使得筏板基础的下降是比较均匀的，可将筏板基础的刚度矩阵增加才可以办到，同时对地基所能承受的支撑刚度进行相应的改变，从而使得地基底面的人工地基支撑刚度矩阵同载荷分布相互匹配。

如图1所示筏板基础基底反力分布图，上部结构-筏板基础-地基的共同作用一般说的就是三者之间的相互影响，对于筏板基础以及上部结构来说，其工作原理就是将上部结构的刚度增加到基础筏板的刚度之上，从而使得筏板基础的刚度不断增加，让其刚度处于柔性以及刚性之间，进而使得载荷的传递更好。但是，由于cfg桩复合地基的压缩性是比较差的，但是刚度很大，这就使得当载荷均匀分布的时候，筏板基础基底的反力分布是文克尔地基模型和弹性半无限空。

实施例2

本实施例公开一种筏板基础内力分析方法，包括筏板基础，所述筏板基础通过cfg桩复合地基加固，所述cfg桩复合地基的地基与桩之间的基底应力相互调节形成复合地基，使得两者共同对上部结构形成支撑作用；通过对筏板反作用力的计算，其刚度大小是在绝对刚性以及柔性之间，如果筏板基础的基底在刚度较大的cfg桩复合地基上的时候，使用简化的倒楼盖法同弹性地基梁板法的计算结果相比较，对计算结果，采用综合取值的办法，达到要获得筏板基础内力值。

筏板基础来其底面积a应该满足的条件是：

fa＝fspk+γm(d-0.5)

其中：l为桩长；m为面积置换率；d为桩径

对于cfg桩复合地基的变形s来说，其计算过程按照下面的方法：

p0＝p-γmd(2)

通过公式(1)(2)(3)对钢筋混凝土筏板基础的cfg桩复合地基的变形程度进行计算的时候，采用柔性基础来进行计算；

但是需要注意的是，柔性基础并不可以对应力进行扩散，因此，对于基底的反力来说，其分布情况与筏板基础上面的载荷是一样的，具体的如图2所示。从图中可以看出，当载荷均匀分布的时候，柔性基础的下降程度是一种蝴蝶的形状。这就是说，要使得柔性基础的沉降显得比较均匀，就要使边缘的载荷变大，而且还要使得中间的载荷变小。

实施例3

本实施例中，要使得cfg桩复合地基加固，其本质上就应该是使得它与桩之间的基底应力可以相互调节从而形成一种复合地基，使得两者可以共同对上部结构形成支撑作用。与cfg桩复合地基同钢筋混凝土独立的设计方法来说，(如图3所示)，这种设计方法的主要特点可以概括成下面几个方面：

(1)使得地基的刚度得到明显增加，从而使得地基的抵抗变形的能力大幅度提升；

(2)作为地基上面是受弯的部件，如果采用独立设计的方法，其计算是比较简单的，但是如果采用筏板基础的设计方法，每个部分的内力分布都是与上部结构的刚度紧密相关的；

(3)一般来说，采用两种设计方法，对于cfg桩复合地基的变形来说，其计算都应该按照柔性基础，但是由于筏板基础的底面积是比较大的，这样就可以使得基底的压力得到有效降低，也会使得整体性得到增强，如果还考虑到上面高层建筑建筑的结构对于其刚度造成的影响，就会使得筏板基础可以更好地实现对载荷的传递功能，还可以约束cfg桩复合地基的变形情况。

图3中筏板基础来其底面积a应该满足的条件是：

fa＝fspk+γm(d-0.5)

其中：l为桩长；m为面积置换率；d为桩径。

实施例4

本发明找到了筏板钢筋应力设计与实测相差甚远的原因，从而推出了筏板基础内力分析应分别按两种工况进行有限元分析，这样，才能使设计采用的钢筋强度与工程实测钢筋应力比较接近。

两种工况：

工况一：建筑基坑土未回填：目前地基基础建模符合此工况，外力作用不考虑水平向土压力的作用；

工况二：建筑基坑土已回填完成：地基基础建模外力作用应考虑水平向土压力的作用。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。