加提高梁式板式筏基冲切计算效率研究

2022-09-11

随着高层和超高层建筑的大量兴建, 平板式筏基层为常用的基础形式。前面的研究中给出了平板式筏基受冲切承载力的计算公式, 计算公式中除了考虑竖向荷载作用下产生的剪力外, 还考虑了作用在冲切临界面重心上的不平衡弯矩产生的附加剪应力。本文将平板式筏基受冲切承载力公式的基础上考虑加入梁, 变成梁式板式筏基, 为了提高其抗冲切计算效率而进行了研究, 具有理论研究价值和工程实践指导的意义。

近年来, 随着我国经济建设的迅猛发展, 建筑市场的竞争也日益激烈, 要求设计人员快速、高质量的出图。高层建筑多采用筏板基础, 基础是高层建筑中主要构件, 其工作量约占整个工程计算量的30%, 由于筏板基础冲切计算无相关合适的计算程序, 导致计算效率低、工期长, 因此提高梁式、板式筏基冲切的计算效率迫在眉睫。

1 现状调查

筏板形基础分为梁式筏基和板式筏基。根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002 (2002年版) 和《高层建筑箱形与筏形基础技术规范》JCJ6-99, 梁式筏基和板式筏基的冲切计算工作量统计见表1。

经统计得到:梁式、板式筏基冲切计算的平均时间 (含冲切承载力计算、剪切承载力计算) 约80分钟 (不含验算不满足重新计算的时间) 。可见筏板冲切计算的工作量是基础的主要计算工作量之一。从近年来的经验来看, 计算程序无疑可以大幅度地提高结构计算效率。但是通过对我院现有计算程序调查 (如PKPM、理正等软件) 发现这些程序模块均不能计算 (或计算不全面) 梁式、板式筏基冲切计算, 只能人工计算导致了计算效率不高。

2 制订对策

针对计算繁琐、过程复杂的问题, 我们编制计算程序来解决。包括了:将计算类型分类整理;找共性, 标准化, 公式化;将公式化的内容程序化;根据程序化内容写出程序流程图;编写程序;完善程序。

3 实施阶段

3.1 计算类型整理, 找共性, 标准化, 公式化

以板式筏基为例:计算中所需的参数临界截面的周长以及极惯性矩的计算因柱所处位置的不同而有所差别, 但最大剪应力τmax计算公式是相同的。通过用户选择不同的类别, 分别计算相应的参数, 后代入统一计算公式:

3.2 程序的主要计算内容

板式筏基计算程序:um、βhp等参数;冲切所需板厚;剪切所需板厚。梁式筏基计算程序:um、Is、αs等参数;最大剪应力;剪切承载力。通过这些参数的计算最终进行冲切、剪切计算。

程序编制按以下步骤进行:公式程序化;流程图;编写录入;数据校审;考题验证;完善程序。流程图见第3页图1。表2是用程序计算的梁式、板式筏基的工作量表, 对比人工计算工作量表 (表1) 我们可以发现:工作量大大减小了!

4 程序使用效果

程序完成后, 在河北某研究院工程中进行了应用。表3为该工程筏基冲切手算和程序计算的分项比较表。

通过上表可以发现使用所编程序使筏基计算工效提高为手算工效的10倍、所占计算工作量比例降为33%。

程序的使用还产生了一定的经济效益。仍以河北某研究院工程为例:结构专业设计费产值为39万元, 基础部分占结构专业产值的30%, 即39x30%=11.7万元, 手算所用工时 (含绘图、校审等所有的时间) 为3天, 程序计算工时为0.5天, 节省了2.5天。基础生产工期15天, 产生经济效益为1 1.7/1 5*2.5=1.9 5万元, 则直接经济效益为:1.95万元。