基础设计
基础工程设计案例
基础工程设计案例一、项目背景。
话说有这么一个小区住宅建设项目，地点在一个不算太繁华但也挺有潜力的小城里。
这块地以前是一片小果园，现在要盖几栋居民楼，给那些想在这儿安家的人们提供温馨的小窝。
二、工程地质勘察。
1. 初勘阶段。
首先呢，咱们的勘察团队就像一群探险家一样来到了这片土地。
他们扛着各种仪器，什么钻机啊、取样器之类的。
钻探的时候，就发现这地下的土还挺复杂的。
表层是一些比较松软的填土，这是以前果园改造的时候填进来的，大概有一两米厚。
再往下呢，是粉质黏土，这土有点黏糊糊的，像泥巴似的，不过还算比较稳定，厚度大概有个四五米。
在大概七八米的深度，遇到了砂层。
这砂层可有点调皮，颗粒比较松散，如果基础处理不好，可能会有沉降问题呢。
2. 详勘阶段。
根据初勘的情况，详勘就得更加细致了。
勘察人员加密了钻孔，就像给这片土地做更细致的体检一样。
他们发现砂层下面还有一层硬黏土，这层黏土就像一个坚强的守护者，比较密实，承载能力相对较高。
不过呢，在场地的一侧，靠近一个小池塘的地方，土的含水量明显比其他地方高，这可是个需要特别关注的点。
三、基础类型选择。
1. 考虑因素。
咱们要盖的是6层的居民楼，不是那种特别高的摩天大楼，但也得保证安全啊。
这时候就得考虑好多因素，像建筑物的重量（毕竟以后每家都要放好多家具，住好多人呢）、地质条件（就是刚刚勘察出来的那些复杂的土），还有当地的抗震要求。
这个小城虽然不在地震带上，但也得按照一定的抗震标准来设计，以防万一嘛。
2. 方案对比。
一开始有人提议用浅基础，比如说独立基础。
独立基础就像一个个小柱子扎在土里，适合那种土质比较好，建筑物重量比较分散的情况。
但是考虑到这里的粉质黏土虽然还算稳定，但砂层的存在还是有一定风险，而且建筑物是住宅，每个单元的荷载分布比较均匀但总量也不小，独立基础可能不太保险。
后来又考虑筏板基础。
筏板基础就像一个大饼一样，把整个建筑物的荷载均匀地分布在地基上。
这个方案对于这种土质不均匀的情况比较合适，而且能抵抗一定的不均匀沉降。
基础设计等级的划分
基础设计等级的划分
基础设计等级的划分可以根据设计的复杂性、专业程度和质量要求等方面进行划分。
一般来说，可以将基础设计等级划分为以下几个级别：
1. 初级设计：初级设计是指具有较低难度和复杂度的设计任务，通常涉及一些基本的设计原则和技巧。
初级设计的要求相对较低，主要着重于满足基本功能和美观的要求。
2. 中级设计：中级设计是指具有一定难度和复杂度的设计任务，需要综合运用设计原则和技术手段。
中级设计要求设计师在满足功能和美观的基础上，能够考虑用户体验、人机交互等更加专业和深入的设计要素。
3. 高级设计：高级设计是指具有较高难度和复杂度的设计任务，需要设计师具备较高的专业素养和设计能力。
高级设计要求设计师在满足功能和美观的同时，能够深入思考用户需求、创新设计理念，并运用高级设计工具和技术手段进行设计。
每个等级的设计都有其特定的范围和要求，设计师在进行设计时应根据项目的要求和自身的能力来确定设计等级，并努力提升自己的设计水平，逐渐提高设计等级。
设计等级的划分是为了更好地衡量和评估设计的专业水平和质量，从而能够满足不同项目的需求。
基础设计三个基本要求
基础设计三个基本要求
1. 功能性：基本设计应能满足项目的核心功能和需求。
设计应确保系统能够有效地执行所需的任务，同时提供适当的用户界面和功能。
2. 可靠性：基本设计应注重系统的稳定性和可靠性。
设计应保证系统能够持续工作并正确处理各种异常情况，以确保系统的正常运行。
3. 可扩展性：基本设计应具备良好的扩展性和可维护性。
设计应充分考虑未来可能的需求变化，设计模块化和可重用的组件，以便更方便地进行系统的扩展和维护。
此外，基本设计还应考虑系统的性能、安全性和用户体验等方面的要求，以确保最终交付的系统能够满足用户的期望和需求。
基础工程设计
防灾能力
考虑地震、风灾、水灾等 自然灾害的影响，采取相 应的防护措施。
耐久性
设计时应考虑结构的使用 寿命，确保在规定的使用 年限内结构保持安全和稳 定。
功能性原则
满足使用需求
根据工程的具体用途和要求，合理确定结构的尺寸、 形状和布局。
地震影响
总结词
地震对基础工程设计具有重要影响，需要考虑地震作用下的 安全性和稳定性。
详细描述
地震可能导致地基失稳、结构开裂、变形等问题。为了减小 地震对基础工程的影响，可以采用减震、隔震等设计措施， 同时加强结构分析和抗震验算。
环境因素影响
总结词
环境因素对基础工程设计具有不可忽 视的影响，需要考虑环境作用下的耐 久性和安全性。
03
设计要点：采用扩基和 桩基相结合的基础形式 ，以支撑大跨度结构的 荷载。
04
案例分析：通过精确计 算和优化设计，确保了 大跨度结构的稳定性和 安全性。
特殊地质条件基础设计案例
特殊地质条件基础设计案 例：上海环球金融中心
设计要点：采用桩基和扩 基相结合的基础形式，并 进行地基处理和加固。
ABCD
详细描述
地基不均匀沉降的原因可能包括地质条件复杂、施工质量控制不严格、结构设计 不合理等。为了解决这一问题，可以采用桩基、扩基、注浆等加固措施，同时加 强施工过程中的监测和质量控制。
地下水问题
总结词
地下水问题对基础工程设计具有重要 影响，需要合理处理以保障工程安全 。
详细描述
地下水可能对基础工程造成浮力、侵 蚀和冲刷等危害。为了应对这些问题 ，可以采用排水、降水、隔水等措施 ，同时考虑结构抗浮和抗侵蚀设计。
地基基础设计等级
地基基础设计等级
地基基础是建筑物的重要组成部分，对于建筑物的安全稳定起着至关重要的作用。
地基基础设计等级根据土层的承载力、建筑物的重量和结构形式等因素来确定，不同等级的地基基础设计有不同的要求。
地基基础设计等级分为I、II、III三个等级，其中I级为最高
等级，III级为最低等级。
下面将依次介绍各等级的设计要求。
I级地基基础设计等级要求土层的承载力大于1.6MPa，一般适用于高层建筑、大型桥梁等重要工程。
在设计时需要进行深层基础抗拔计算和抗滑稳定计算，确保地基能够承受建筑物的重量和荷载，并保证不会发生倾覆、滑移等安全问题。
II级地基基础设计等级要求土层的承载力在1.0-1.6MPa之间，适用于中小型建筑物。
在设计时需要进行地基承载力计算，确保地基能够承受建筑物的重量和荷载，并保证不会发生沉陷、下沉等安全问题。
III级地基基础设计等级要求土层的承载力小于1.0MPa，一般
适用于轻型建筑物或者非永久性建筑物。
在设计时需要进行浅层地基计算，采取加厚地基、加固地基等方式，确保地基能够承受建筑物的重量和荷载，并保证不会发生沉陷、下沉等安全问题。
在进行地基基础设计时，还要考虑地下水位、地震烈度、土层渗透性等因素，以及采用合适的地基基础形式，如浅基础、深
基础、桩基础等。
此外，地基基础设计还需要满足相关的国家土建规范和建筑设计标准。
综上所述，地基基础设计等级是根据土层承载力和建筑物重量等因素确定的，不同等级有不同的设计要求。
通过科学合理的地基基础设计，可以确保建筑物的安全稳定。
基础工程设计(3篇)
第1篇一、引言基础工程设计是建筑工程的重要组成部分，其质量直接关系到整个工程的安全、稳定和耐久性。
本文将从基础工程设计的概念、重要性、设计原则、设计步骤、常见基础类型等方面进行阐述，以期为我国基础工程设计提供有益的参考。
二、基础工程设计的概念基础工程设计是指在建筑工程施工前，对基础部分进行设计的过程。
它主要包括基础形式的选择、尺寸确定、材料选择、施工方法等。
基础工程设计是确保建筑物安全、稳定、耐久的关键环节。
三、基础工程设计的重要性1. 确保建筑物安全：基础工程设计直接关系到建筑物的安全。
合理的基础设计可以确保建筑物在地震、风荷载等自然灾害的作用下保持稳定。
2. 节约工程成本：基础工程设计对工程成本影响较大。
合理的基础设计可以降低工程成本，提高经济效益。
3. 优化施工方案：基础工程设计可以为施工提供科学的指导，提高施工效率，确保施工质量。
4. 保障建筑物使用寿命：基础工程设计是建筑物使用寿命的关键因素。
合理的基础设计可以延长建筑物的使用寿命。
四、基础工程设计原则1. 安全可靠：基础工程设计应确保建筑物在自然灾害、人为破坏等情况下保持安全稳定。
2. 经济合理：在满足安全、稳定的前提下，尽量降低基础工程成本。
3. 简便施工：基础工程设计应便于施工，提高施工效率。
4. 环境保护：基础工程设计应遵循环保原则，减少对环境的影响。
5. 满足功能需求：基础工程设计应满足建筑物的功能需求，如抗震、抗风、承载等。
五、基础工程设计步骤1. 调查研究：收集地质、水文、气象等资料，了解工程现场条件。
2. 确定基础形式：根据建筑物的用途、荷载、地质条件等因素，选择合适的基础形式。
3. 计算基础尺寸：根据基础形式、荷载、地质条件等因素，计算基础尺寸。
4. 材料选择：根据基础形式、尺寸、荷载等因素，选择合适的基础材料。
5. 施工方法：根据基础形式、尺寸、材料等因素，确定施工方法。
6. 设计图纸：绘制基础工程设计图纸，包括基础平面图、剖面图、详图等。
建筑地基基础设计方法
建筑地基基础设计方法建筑地基是建筑物的基础，是支撑整个建筑物的重要组成部分。
地基基础设计方法是为了确保建筑物的稳定性和安全性而进行的设计过程。
本文将介绍地基基础设计的一些常用方法和注意事项。
一、地基基础设计方法的分类地基基础设计方法可以分为经验法和理论法两大类。
1. 经验法：根据历史经验和实际工程情况，总结出一些适用于特定地区或特定类型建筑物的设计方案。
这种方法简单易行，但在处理复杂问题时存在一定的局限性。
2. 理论法：根据土力学原理和结构力学原理，通过数学模型和计算方法来进行地基基础设计。
这种方法相对科学严谨，适用于各种复杂情况，但需要较为深入的专业知识和精确的数据。
二、地基基础设计的基本步骤地基基础设计通常包括以下几个步骤：1. 土壤调查：通过取样和实验，了解地基土壤的物理性质、力学性质和水文性质等，为设计提供数据基础。
2. 荷载计算：根据建筑物的类型、结构形式和使用功能等，确定荷载的大小和作用方式。
荷载包括常设荷载和可变荷载两部分。
3. 地基承载力计算：根据土壤的强度特性和荷载的大小，计算地基的承载力。
常用的计算方法有承载力计算公式、板基承载力计算方法等。
4. 地基沉降计算：根据地基土壤的压缩性和荷载的大小，计算地基的沉降量。
常用的计算方法有一维压缩计算、二维压缩计算等。
5. 基础选型：根据地基土壤的条件和设计要求，选择合适的基础形式和尺寸。
常用的基础形式包括承台基础、桩基础、板桩基础等。
6. 基础设计：根据地基土壤的条件和基础的选型，进行基础的尺寸计算和配筋设计。
常用的设计方法有弹性设计方法、极限平衡设计方法等。
7. 施工监理：在施工过程中，对地基基础的施工进行监督和检查，确保施工质量符合设计要求。
三、地基基础设计的注意事项在进行地基基础设计时，需要注意以下几个方面：1. 充分了解地基土壤的性质，特别是土壤的强度、压缩性和渗透性等。
这些参数对地基的稳定性和变形性能有很大影响。
2. 合理选择设计参数，如荷载系数、土壤参数、安全系数等。
基础设计的内容和步骤
基础设计的内容和步骤基础设计是任何设计工作的重要环节，它直接关系到整个设计的成败。
好的基础设计能够为后续的设计工作奠定良好的基础，因此在设计过程中，我们必须重视基础设计的内容和步骤。
首先，基础设计的内容包括但不限于以下几个方面：1.需求分析，在进行任何设计工作之前，我们首先要了解客户的需求。
这包括客户的目标、定位、受众群体、以及设计作品的具体要求等。
只有充分了解客户的需求，我们才能够有针对性地进行设计工作。
2.市场调研，在进行设计工作之前，我们需要对市场进行调研，了解行业的发展趋势、竞争对手的情况、目标受众的喜好等。
只有了解市场的情况，我们才能够进行有针对性的设计，满足市场的需求。
3.创意构思，基础设计阶段也是创意构思的阶段。
在这个阶段，我们需要进行头脑风暴，提出不同的设计方案，并对这些方案进行评估和筛选。
只有经过充分的构思和比较，我们才能够找到最合适的设计方案。
4.设计规划，在基础设计阶段，我们还需要进行设计规划，包括设计的整体框架、时间节点、资源分配等。
设计规划能够帮助我们在后续的设计工作中有条不紊地进行。
其次，基础设计的步骤包括但不限于以下几个方面：1.需求梳理，在进行基础设计工作之前，我们需要与客户进行充分的沟通，了解客户的需求，并将这些需求进行梳理和整理，形成清晰的需求文档。
2.市场调研，在进行基础设计工作之前，我们需要对市场进行调研，了解行业的发展趋势、竞争对手的情况、目标受众的喜好等。
只有了解市场的情况，我们才能够进行有针对性的设计，满足市场的需求。
3.创意构思，基础设计阶段也是创意构思的阶段。
在这个阶段，我们需要进行头脑风暴，提出不同的设计方案，并对这些方案进行评估和筛选。
只有经过充分的构思和比较，我们才能够找到最合适的设计方案。
4.设计规划，在基础设计阶段，我们还需要进行设计规划，包括设计的整体框架、时间节点、资源分配等。
设计规划能够帮助我们在后续的设计工作中有条不紊地进行。
5.方案评审，在基础设计阶段，我们还需要对提出的设计方案进行评审，包括技术可行性、实施成本、风险评估等。
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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
19
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%
20
开始配筋
筏板钢筋减少20%
最终配筋
21
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
38
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
43
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
45
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
62
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。
25
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
26
《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
49
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%
50
基础承载力验算
51
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
18
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。
68
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。
69
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
70
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
72
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
61
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
1
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