1、YJK软件在复杂空间结构工程软件在复杂空间结构工程基础设计中的应用与对比结果分析基础设计中的应用与对比结果分析 提 纲1、复杂空间结构项目基础设计思路的历程演变；2、梁式筏板基础内力分析结果对比（软件Sap2000,Midas，YJK,PKPM-桩筏有限元，PKPM-JCCAD）复杂空间结构项目基础设计思路的历程演变u黄河口模型试验厅黄河口模型试验厅 (2006年设计年设计)u大同图书馆大同图书馆 (2009年设计年设计)u广西北海园博会主题馆广西北海园博会主题馆 (2013年设计年设计)u2016年唐山世界园艺博览会年唐山世界园艺博览会 主题馆主题馆 植物风情馆植物风情馆 (2014年设计年
2、设计)u烟台张裕海纳小镇异形廊桥结构烟台张裕海纳小镇异形廊桥结构 (2014年设计年设计)黄河口模型试验厅黄河口模型试验厅所在地：山东省东营市设计时间：2006年5月12月建设内容:试验厅建筑规模:45,333 M2，跨度148m，结构最大高度24m结构形式:地上1层，框（排）架结构+空间网格结构，桩基础；海域厅A采用三层网格焊接空心球网架结构；海域厅B采用148m跨度新型张弦网壳组合结构；黄河口模型试验厅黄河口模型试验厅所在地：山东省东营市设计时间：2006年5月12月建设内容:试验厅建筑规模:45,333 M2，跨度148m，结构最大高度24m结构形式:地上1层，框（排）架结构+空间网格结
3、构，桩基础；海域厅A采用三层网格焊接空心球网架结构；海域厅B采用148m跨度新型张弦网壳组合结构；黄河口模型试验厅黄河口模型试验厅结构特点：大跨度超限结构；海域厅B为目前国内最大跨度的张弦结构，采用减震弹簧支座形成整体结构减震体系；采用焊接球支座节点替代铸钢节点，有效降低工程造价；采用分步张拉的施工工艺特点，计算分析采用考虑施工过程的非线性分析；考虑张弦工艺的人为不确定性因素，张弦索力采用超张拉、欠张拉的包络设计。基础设计思路（2006年，没有YJK软件）1.Cad建立单线结构模型；2.3d3s结构初步建立模型、加载分析，导出s2k文件；3.Sap2000接力分析，完成整体结构全过程分析；4.
4、提出柱底反力，对应6种荷载组合（最大轴力、最小轴力、最大弯矩Mx、最小弯矩Mx、最大弯矩My、最小弯矩My）5.基于专项EXCEL表格，采用VBA编程小程序，完成基础设计。或基于理正工具箱完成基础设计大同图书馆大同图书馆所在地：山西省大同市设计时间：2009年2月12月建设内容:办公、图书阅览建筑规模:2,1723 M2,建筑檐口高度26.6m，平面尺寸90 x140m结构形式:局部地下1层、地上4层 钢框架-钢筋混凝土筒体结构，筏板基础+条形基础结构特点：复杂体形的异型钢结构；计算分析考虑不均匀沉降的设计分析、蒙皮钢结构的温度应力分析、特殊节点的应力分析基础差异沉降分析结果基础差异沉降分析结
5、果用于基础设计的整体计算模型(sap2000)初步钢构三维模型初步整体模型调整部分杆件位置准终态模型犀牛模型建筑结构设备电气初定截面成型原理导入结构分析模型满足指标结构分析模型整体稳定分析模型性能化设计无缝导入反馈修改净高控制碰撞检查导入接口程序节点图纸风洞试验及数值风洞结构建模一体化技术应用基础设计思路（没有YJK软件）1.RINIO软件建立结构模型，导出单线模型dxf；2.Sap2000接力建模、加载，完成整体上部结构设计分析；3.鉴于基础布置的复杂性，采用Sap2000软件建立含基础的整体结构计算模型，完成基础的设计分析。4.特别说明，考虑基础不均匀沉降对上部钢结构的影响分析。第四届广西
6、（北海）园林园艺博览会-主展馆所在地：广西省北海市设计时间：2013年10月12月建设内容:办公、展览建筑规模:1,3712 M2,建筑檐口高度23.4m，平面尺寸70 x70m结构形式:地下1层、地上4层空间网格钢结构-钢筋混凝土筒体结构，筏板基础结构特点：复杂体形的异型钢结构基础模型基础模型上部荷载简图基底反力图基底反力图设计思路1.RINIO软件建立结构模型，导出单线模型dxf；2.MIDAS接力建模、加载，完成整体上部结构设计分析；3.Midas计算模型导入YJK计算软件，完成地下结构及基础的设计。4.YJK软件的出现，极大地简化了基础设计的工作流程。2016年唐山世界园艺博览会-植物
7、风情馆2016年唐山世界园艺博览会-植物风情馆东向立面南向立面2016年唐山世界园艺博览会-植物风情馆2016年唐山世界园艺博览会-植物风情馆所在地：河北省唐山市设计时间：2014年5月9月建设内容:植物观赏旅游建筑规模:1,3000 M2,建筑檐口高度22.7m，平面尺寸120 x120m结构形式:地下1层、地上4层空间网格钢结构-钢框架支撑体系，筏板基础结构特点：复杂体形的异型钢结构地基处理方式：1、采用振冲碎石桩处理第1层杂填土(软土层)，杂填土厚度67m，碎石桩桩长约7.6m，桩径800、间距1600 x1600，提高地基承载力；2、在振冲碎石桩处理后的复合地基上，进行CFG桩处理，桩
8、长16m，桩径400、间距1600 x1600，桩端持力层为第层粉细砂层，提高地基刚度，控制基础沉降量在合理范围内。3、D800振冲碎石桩与D400 CFG桩间隔布置。YJK基础布置透视图柱底轴力气泡图(1.0恒载+1.0活)YJK基础压力云图(1.0恒载+1.0活载)设计思路1.RINIO软件建立结构模型，导出单线模型dxf；2.3d3s接力建模、加载，完成初步设计分析工作，导出文件*.mgt；3.Midas接力完成整体结构的设计、计算分析工作；4.Midas计算模型导入YJK计算软件，完成地下结构及基础的设计。5.YJK软件的出现，极大地简化了基础设计的工作流程烟台张裕海纳小镇-前酿车间至
9、研究院通廊所在地：山东省烟台市设计时间：2014年7月-8月建设内容:前酿车间至研究院通廊建筑规模:建筑檐口高度23.8m，平面尺寸108.8x8.80m，最大跨度为16m结构形式:大跨度单榀框架，条形基础+桩基础结构特点：大跨度单榀变标高框架基础布置图桩基础需要桩基础点位1层为杂填土2层为强风化云母片岩-选做为基础持力层3层为中风化云母岩层YJK基础布置透视图柱底轴力气泡图(1.0恒载+1.0活)11957521058703981981123514521369146711658591105170914281615设计思路1.cad建立结构模型，导出单线模型dxf；2.3d3s接力建模、加载，
10、完成设计分析工作，导出文件*.mgt；3.YJK接力，完成基础的设计。YJK软件极大地简化了复杂地基的设计。第二部分第二部分 梁式筏板基础内力梁式筏板基础内力分析结果对比分析结果对比Sap2000 V15.2.1Midas gen V8.0YJK V1.5.3 PKPM-桩筏有限元PKPM-JCCAD工程案例工程案例 建筑面积 11383 m2 框架-剪力墙结构 地上5层，地下1层 梁式筏板基础 基床系数取值 K=20000kN/m3地基梁剪力对比-纯框架处计算软件计算软件剪力（剪力（kN)弯矩（弯矩（kNm)SAP200013982274Midas gen13432605YJK1257243
11、9PKPM-桩筏有限元12742447PKPM-JCCAD21613048PKPMSAP2000MIDASYJK结论结论：1.对于纯框架处的地基梁，各个计算软件得出的剪力大小比较接近。2.PKPM-弹性地基梁法的计算模型为倒T型交叉梁系，不考虑筏板对基础整体的影响。故所得内力较大，设计时偏于安全。3.基于有限元理论的板元法计算中，筏板与地基梁共同受力，地基梁按矩形梁考虑，翼缘影响不计入。故所得内力较小，设计时偏于经济。筏板弯矩对比SAP2000YJKPKPMMxMyMidas支座弯矩支座弯矩(KNm)跨中弯矩跨中弯矩(KNm)SAPMidasYJKPKPMSAPMidasYJKPKPMMx32
12、6345284276-101-94-103-89My363348295280-100-95-85-84对比后发现:以有限元理论为基础的四种计算软件分析得到的筏板内力基本相同。说明对于筏板内力的计算是比较准确的。基床反力系数对筏板受力Mx的影响 SAP2000YJKK=10000K=20000K=30000K=50000对比后发现:随着基床系数的增加，地基筏板受力逐渐趋于均匀。Mx支座弯矩支座弯矩(KNm)跨中弯矩跨中弯矩(KNm)基床系数K（kN/m3）MidasYJKMidasYJK10000312282-105-11120000307266-98-10430000285253-84-975
13、0000248234-70-88基床反力系数对地基梁受弯的影响 M支座弯矩支座弯矩(KNm)跨中跨中(KNm)基床系数K（kN/m3）MidasYJKMidasYJK1000023082343-1128-12322000022432284-954-11803000021912216-821-11215000020552099-802-1011对比后发现:随着基床系数的增加，地基梁受力逐渐趋于均匀。基床反力系数推荐值(YJK、PKPM手册)基床反力系数【资料来源】顾晓鲁等主编地基与基础（第三版）北京：中国建筑工业出版社，2003 基床反力系数【资料来源】中国船舶工业总公司第九设计院编写弹性地基梁
14、及矩形板计算 路基系数K30【资料来源】地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范GB50307-1999 基床反力系数1、地基基床系数k 是采用E.Winkler 地基模型进行地基基础设计时的一个重要参数，主要用于基础弯矩、挠度和剪力等的计算；与铁路等部门使用的路基系数k30 目的和意义完全不同，不可混同使用。2、物理意义：基床系数k 就是地基土某点的所受的压力P 与相应的变形s 的比值，即k=P/s；3、地基基床系数k 应根据基底压力和相应的沉降值(经验值或计算值)直接求取；超高层复杂基础的计算流程1.应用国际地基基础与岩土工程专业数值分析有限元软件PLAXIS 3D 2013，通过地基土、桩基与
15、结构相互作用进行沉降分析，以判断总沉降量、主楼筏板挠度和差异沉降量是否满足规范要求；2.岩土专业工程师根据整体沉降分析结果，给出基础底板不同区域的基床反力系数；3.Sap2000（或其他有限元软件，如YJK、MIDAS、SAFE等）建立含基础的整体模型，考虑上部结构刚度，得到基础内力，进行基础设计；特别说明：对于一般工程（高度150m以下），结构工程师可根据工程经验结合实际工程特点确定基床反力系数，进行基础设计；对于超高层建筑(150m以上)，建议由专业岩土工程师进行沉降分析，给出合理的基床反力系数，用于基础设计。小结1、在设计复杂结构工程方面，YJK设计软件是通用有限元计算软件（sap2000、Midas）的强有力辅助工具，简化了设计流程，极大地提高了生产效率；2、对于一些特殊工程的复杂基础设计，当常规设计软件无法解决时，通用有限元计算软件(sap2000、Midas)为这一难题提供了一条新思路，掌握通用有限元计算软件的计算技巧对提高工程师的设计水平非常重要；3、从设计角度讲，地基基床系数k主要用于基础弯矩、挠度和剪力等的计算，是一个经验值，大量积累实际工程的沉降观测结果很重要。对于150m以上的超高层项目建议由专业岩土工程师根据协同计算沉降结果，综合分析给出。
