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下載:對PKPM《V3系列JCCAD與YJK軟件功能對比》的回復


回復PKPMV3系列JCCADYJK軟件功能對比》

北京盈建科軟件股份有限公司

一、網格劃分對比

1、承臺和筏板厚薄交接部位的變形協調問題

YJK承臺和筏板厚薄交接部位不存在變形不協調現象附錄A給出了10個承臺和筏板共存的實例模型,三維位移圖表明,沒有出現《功能對比一文所述的承臺、筏板脫開的現象

早期版本的YJK,個別工程確實出現過承臺、筏板脫開的現象當時的解決辦法是一方面建議用戶調整網格劃分的控制長度和控制誤差,例如控制長度從1m調整為0.8m、控制誤差從100mm調整為50mm另一方面,YJK研發部也及時優化網格劃分的算法。從優化的效果看,原先出現問題的個別工程,即使采用默認的控制長度(1m)和控制誤差(50mm),再出現承臺、筏板脫開的現象。

2、網格自動加密功能

從兩方面說明自動加密是否必要。

1柱、墻、樁局部位置加密

筏板網格劃分是否需要局部加密取決于柱、墻、樁等構件的處理方式

?      PKPM將柱、墻位置的筏板按罰單元計算,將樁和節點視為一對一關系,所以需要局部加密。

?      YJK沒有罰單元,將樁和節點視為一對多關系,所以不需要局部加密。

YJK不采用罰單元的原因是為了保證網格的均勻性,盡量避免三角形單元和畸變較大的四邊形單元。如果采用罰單元,尺寸較小的罰單元(一般小于0.5米)和尺寸較大的板單元(1~2米)之間需要通過共用節點實現變形協調。為了共用節點以實現變形協調,只能增加三角形單元數目和改變四邊形角度。在不采用罰單元的前提下,YJK通過其他途徑減小柱下應力集中1將柱荷載分散到多個節點上,2對柱底峰值彎矩乘以折減系數3)采用單元平均彎矩進行配筋設計。此外,YJK將樁和節點視為一對多關系的實質原因是在樁剛度分配上提供了與之相匹配的、合理的算法附錄B給出了詳細的技術條件

2尺寸較小的獨基、承臺、筏板自動加密

小尺寸構件采用小尺寸的單元才能達到足夠的計算精度。尺寸較小的獨基、承臺和筏板YJK的網格劃分自動加密

二、柱集中荷載處理方式

《功能對比》對YJK柱集中荷載處理方式的理解有誤。YJK集中荷載是按靜力等效的原則分配柱中心周圍節點,周邊分配的少、中心分配的多,并不是按照按《功能對比》所描述的均布荷載方式分配的下圖說明了YJK柱集中荷載的處理方式。以柱荷載F=1000kN柱寬B=500mm、單元寬L=1000mm為例,附錄C給出了詳細的處理過程。最終施加于柱中心位置的集中荷載為937.6kN,相比總荷載1000kN,減小約6%由于柱中心位置的應力梯度較大,當集中荷載減小6%時,柱中心位置的彎矩值減小約為15%



最終將柱荷載施加于多個節點,而不是單獨1個節點


1  YJK柱集中荷載處理方式

三、配筋用彎矩取值對比

1、筏板變厚度邊緣區域彎矩處理

勾選板元變厚度區域的邊界彎矩磨平處理可優化變厚度筏板的配筋量。實際工程中,較薄筏板一般都是頂、底鋼筋全部拉通(柱、墻、樁等局部位置板底筋除外),如果較薄筏板按厚薄交接部位的彎矩進行配筋計算,那么整個較薄筏板的配筋面積都會大幅增加實際工程中,較厚筏板的縱向鋼筋會向較薄筏板里延伸一段距離,這鋼筋也可以為厚薄交界部位提供抗彎承載力所以,YJK提供選項板元變厚度區域的邊界彎矩磨平處理,默認勾選。

2、單元內力取值(平均、最大)

YJK默認單元內力取平均的原因是,柱、墻下的筏板設計彎矩取值位置接近于柱墻邊緣

3、1米范圍內平均

板類構件的正截面受彎破壞屬于延性破壞,局部位置(例如某一點)達到極限受彎承載力不代表構件不能繼續承載。較為合理的做法是將板類構件的設計斷面取為1m長的板帶,當這個板帶達到極限受彎承載力時,構件不能繼續承載。所以,YJK提供了選項1m范圍的平均彎矩計算配筋默認不勾選,并建議網格尺寸小于1m、計算配筋面積超出可承受范圍時勾選該選項。

四、沖切計算對比

1、角樁沖切的沖跨比

從兩方面說明角樁沖切沖跨比是否正確考慮。

1)樁基承臺

樁基承臺的角樁沖切YJK有較為全面的、且符合《樁基規范》要求的解決方案。以等邊三樁承臺、等腰三樁承臺、矩形四樁承臺、矩形多樁承臺為例,從構件信息里可以查詢詳細的計算過程,從中可以驗證:對樁基承臺,YJK準確考慮了角樁沖切的沖跨比附錄D給出了詳細的驗證過程。

2樁筏基礎

樁筏基礎角樁沖切YJK考慮了沖切臨界截面不封閉的情況,沒考慮沖跨比。樁基承臺不同絕大多數樁筏基礎角樁上面都有豎向構件(如地下室外墻),一般在豎向構件的沖切破壞錐體以內。因此,《樁基規范》5.9.8節第3款對筏形承臺的內部基樁沖切承載力提出了要求對筏形承臺的角樁沖切承載力,并沒有給出具體的計算公式

2、墻沖切板何時扣除樁反力

YJK墻沖切錐根據樁位確定,當樁邊緣與墻邊緣的距離小于0.25h0時,認為樁在墻的沖切破壞錐體以內,計算墻沖切力時會將沖切破壞錐體以內的樁反力予以扣除。樁邊緣與墻邊緣的距離小于0.25h0YJK認為這種樁基承臺的破壞模式已經不是沖切破壞類似于剪破壞,所以不適合用《樁基規范》的沖切承載力公式進行驗算

當樁、墻凈距小于0.25h0時,假定按純剪狀態計算極限承載力(見圖2純剪承載力

 

 

如果繼續按《樁基規范》第5.9.7條進行驗算,跨比代入沖切承載力為:

 

 

考慮到混凝土純剪強度與抗拉強度ft接近,純剪承載力[Q]比沖切承載力將近50%,所以《樁基規范》第5.9.7條不適用于樁、墻凈距小于0.25h0的情況。







2  樁、墻凈距小于0.25h0的情況

按照YJK的理解,《樁基規范之所以沒有對這種類似于純剪的破壞模式規定,一方面是樁中心距不能太小,樁、墻凈距小于0.25h0的情況不常見另一方面,純剪破壞非常突然,在設計時應該盡量避免。

3、柱沖切板的反力取值

YJK采用彈性地基有限元法計算基底反力,認為該反力可以反映地基土的實際受力狀態,并且適用于荷載、剛度分布不均勻的情況。YJK用該反力計算沖切力,這種做法符合《地基規范》第8.4.7條的要求:Fl — 相應于作用的基本組合時的沖切力(kN),對內柱取軸力設計值減去筏板沖切破壞錐內基底凈反力設計值;對邊柱和角柱,取軸力設計值減去筏板沖切臨界截面范圍內的基底凈反力設計值

當荷載、剛度分布不均勻時,采用平均反計算沖切力,難免會出現一些區域算的多、另一些區域算的少的不合理現象,而指定反力的方式,有悖于軟件產品幫助用戶減少繁瑣工作初衷。遇到一些較為特殊的情況,完全可以通過增大或減小R/S限值的方式調整筏板抗沖切承載力的富裕度,而不必拘泥采用什么特定數值的基底反力。

 

4


附錄A10個承臺和筏板共存的工程實例

實例一








 


實例二

 











 


實例三:

 











 


實例

 









 


實例

 











 


實例

 











 


實例

 











 


實例

 











 


實例

 











 


實例

 











 


附錄B:樁剛度和節點彈簧剛度的換算關系

YJK樁作為網格劃分時的依賴位置,樁和節點是一對多關系,所以要將樁剛度等效成多個結點彈簧剛度。

情況1:樁徑范圍內的結點數不超過1

適用于樁徑和單元尺寸接近的情況,例如下圖所示樁筏基礎,樁徑0.6~0.8m,單元尺寸1m








等效過程見下表已知樁位置(xp, yp),結點坐標(xi, yi),聯立插值函數和位置函數,可以求出樁位的自然坐標(s, t)插值函數值NiNi乘以樁剛度Kp即為結點i由樁等效過來的彈簧剛度Ki

1  樁剛度等效

示意圖

插值函數

位置函數

等效彈簧剛度

注:表中Ni為結點的插值函數值,(xi, yi)為結點坐標,(x, y)為樁的坐標,Ki樁分配到結點上的等效彈簧剛度,Kp為樁豎向剛度,(s, t)為樁位的自然坐標。

以下圖為例,




樁中心坐標:

結點坐標:






聯立插值函數和位置函數

 

 

代入(x1, y1)~ (x4, y4)(xp, yp),求得:

 

 

(s, t)代入插值函數得到:

 

 

樁豎向受壓剛度Kp=220000kN/m所以:





樁剛度:



結點彈簧剛度:




情況2:樁徑范圍內的結點超過2

適用于樁徑偏大且單元尺寸偏小的情況,例如下圖所示的樁基承臺,樁徑1m,單元尺寸約0.3m。此時樁剛度平均分配到樁徑范圍內的所有結點上。








2  樁剛度等效

示意圖

等效彈簧剛度

 


附錄C柱荷載處理示例

柱荷載F=1000kN柱寬B=500mm、單元寬L=1000mm

步驟1:將1/2B范圍的柱荷載q等效到兩端節點,按簡支梁的靜力平衡原理,支座反力是:

 

 

步驟2:將支座反力R1R2反號后施加于節點即等效節點荷載F1F2

柱中心節點和周邊8個節點相連,所以每一組等效節點F1F2之和為:

 

 

柱寬B范圍的分布荷載q為:

 

 

等效節點荷載F1F2為:

 

 

一共8組等效節點荷載,所以施加于柱中心位置的集中荷載為

 

 

施加于周邊位置的集中荷載為

 

 


附錄DYJK樁基承臺角樁沖跨比λ驗證

1等邊三樁承臺

根據《樁基規范》第5.9.8條,

底部角樁:

 

 

介于0.251.0之間,取0.25

頂部角樁:

 

 

介于0.251.0之間,取0.26










D.1  等邊三樁承臺的角樁沖切

2)等腰三樁承臺

根據《樁基規范》第5.9.8條,

底部角樁:

 

 

介于0.251.0之間,取0.25

頂部角樁:

 

 

介于0.251.0之間,取0.43










D.2  等腰三樁承臺的角樁沖切

3)矩形四樁承臺

根據《樁基規范》第5.9.8條,以左下角193號樁為例,

x向沖跨比:

 

 

介于0.251.0之間,取0.25

y向沖跨比:

 

 

介于0.251.0之間,取0.25










D.3  矩形四樁承臺的角樁沖切

4)矩形多樁承臺

根據《樁基規范》第5.9.8條,以左上角107號樁、左下角111號樁為例,

x向沖跨比:

 

1070.27

1110.27

 

 

y向沖跨比:

 

1070.25

1110.25

 










D.4  矩形多樁承臺的角樁沖切

 


 


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