结构设计软件在独立基础中的应用与研究

罗梅 等

摘要：施工质量主要是靠土木工程结构方面的设计来保证，同样是工程安全的基础，因此结构设计在土木工程中是非常重要的，在整个建筑环节中，它影响着建筑水平的高低，还保护了人们生命财产的安全，促进了国家基础事业的发展。作为重点的基础结构设计的作用就显得尤为重要。并且众多结构设计软件对基础配筋计算起到一个辅助的作用。对柱下钢筋砼独立基础设计的设计根本应有根本的认识，本文对独立基础对地基压力、地基变形、地基持力层的强度以及地基软弱下卧层的强度分别进行计算，以对各种结构设计软件会有本质性的认识。

关键词：独立基础 JCCAD 结构设计

0 引言

当前，结构设计电算化越来越普遍，建筑行业中结构设计软件层出不穷，大大提高了设计人员的工作效率。但使得工程设计人员越来越依赖于结构设计软件。实际的工程构件多，结构复杂及其他多方面影响使得目前的结构设计软件还没有一个能完全做到精确计算。每个结构设计软件都是通过对实际工程进行一定的假定基础上，简化计算，而假定的不同对计算结果的影响也不尽相同，有时其差异非常大，甚至出现错误的结果。结构设计人员在进行工程设计时候，不能过于迷信结构设计软件，必须了解所使用的结构设计软件的数学、力学模型及使用条件，以得到更精确的结果，本文就是受此启发而开展工作的。在基础设计中，结构软件设计所起到的作用也是辅助的作用，这点在独立基础中也有较多的体现。

1 基础结构设计中常运用的结构设计软件

1.1 理正结构工具箱 对地基承载力、抗冲切及抗剪承载力等来验算；可以对基础的长宽比，按对称或非对称自动进行设计截面尺寸；最终拿出上部结构传来的轴心或偏心荷载作用，直接出图，再转到CAD中。

1.2 PKPM中JCCAD 进行基础设计时，先采用PMCAD建立分析模型，并接力SATWE，TAT等模块进行结构内力和配筋计算，生成JCCAD所需的数据文件（由柱子传到基础的轴力），最后进入JCCAD设计建筑基础。

设计柱下独立基础需要点的菜单为：地质资料、参数输入、荷载输入、上部构件，最后点柱下独基中：自动生成柱下独基。

1.3 算易结构设计工具箱 一款结构设计计算的软件，对结构设计可以进行一些常用的计算，含有独立基础的结构设计的模块，最后程序绘出计算书（图文并茂）和施工图。

1.4 计算书大师软件 一款服务于结构设计人员、方案编制人员、现场施工技术人员的多方面的工程计算软件，不仅具有结构设计的功能，还有施工相关计算功能，它包括了对混凝土柱自动配筋，设计柱独立基础，自动查询部分规范中的参数，一些参数如下：砼弹性模量、抗拉设计强度、抗压设计强度查表等，不用再去查询相关规范和书籍，减少麻烦。计算书大师软件强有力地支撑了结构设计人员的设计和施工技术人员快速化的决策。

2 比较基础结构设计中常运用的几款结构设计软件

目前的结构设计软件还没有一个能完全做到精确计算。每个结构设计软件都是通过对实际工程进行一定的假定基础上，简化计算，而假定的不同对计算结果的影响也不尽相同，有时其差异非常大，甚至出现错误的结果。结构设计人员在进行工程设计时候，不能过于迷信结构设计软件，必须了解所使用的结构设计软件的数学、力学模型及使用条件，以得到更精确的结果。

2.1 比较本文中提到的四种结构设计软件 理正工具箱虽然可以对独立基础对地基压力、地基变形、地基持力层的强度以及地基软弱下卧层的强度分别进行计算。但是，上部结构荷载需要从PKPM或广厦等大型建模设计软件中导出，它只是起到辅助的设计，小计算做得很全面，不用我们来手动计算。

PKPM中的JCCAD是从上部结构中直接导入荷载到基础中，这样整个建筑模型就很完整，但是，就是因为考虑的是全面的计算，所以在地基压力、地基变形、地基持力层的强度以及地基软弱下卧层的强度这些计算还需要手动计算来输入到JCCAD参数中。

算易结构设计工具箱比理正工具箱多了出计算书的功能以及可以导入到CAD中。这样，结构设计人员的计算书，为后期的出图工作节省了很多时间。

计算书大师软件的亮点为施工相关计算功能，与施工现场需要的一些计算相接轨，这样也减少了施工现场的工作人员的计算量和工作量。其次，它的规范查询也是很方便的，一般地我们的结构设计软件，参数都是要自己输入，在输入之前需要根据结构设计人员的经验来翻规范取值。这一方面，如果设计人员出现失误，后面的计算会出现很大的偏差。

2.2 从上述中的四种结构设计软件中的特点来分析 在对柱下独立基础设计的各种软件比较的过程中，重点也要研究各种结构设计软件的不足，本文已经找出了各自的特点，各自的不足，也已经对各软件的计算程序还有薄弱环节进行了详细的探讨，在对结构设计软件的数学、力学模型及使用条件对比的同时，各结构设计软件是都对柱下独立基础的计算过程进行简化，来得到各软件最终所需要的计算参数，最后来辅助结构设计的计算。

2.3 从上述中的四种结构设计软件中找出柱下独立基础设计的最优方案 通过针对各种结构设计软件在柱下独立基础中的应用进行研究，可以在不同的结构设计软件中找出计算最可靠，对结构设计人员起到辅助作用最大的结构设计软件，那么在此之前，我们必须研究清楚：哪些计算过程是靠设计人员手工计算，哪些计算过程交给结构设计软件来参与辅助计算来提高效率。通过提出如何更好地在基础设计中运用结构设计软件，对结构设计软件的优化和改革起到重大的作用。

通过以上的一些比较，在国内还是以PKPM结构设计为主要结构计算软件，所以，还是以PKPM中PKCAD来上部结构建模，从而对基础的受力配筋计算。以计算书大师软件来进行柱下独立基础的设计，其他一些细节计算过程可以由理正工具箱来辅助，最后由计算书大师软件来将图导到CAD中，以TSSD探索者绘图软件打开，来做最后的修改布图，符合现行的平法规则。

当然TSSD探索者结构绘图软件自带的简单的基础设计，也可以对上述的结构设计中柱下独立基础中复杂的设计过程起到辅助的作用，可它的主打是绘图，不建议来计算。各种结构设计软件都必须根据我国现行的规范来将计算结果呈现给广大客户，对基础结构计算起到辅助的作用。

当涉及到柱下独立深基础时，其他的设计软件计算达不到时，可以用PKPM系统实现数据输入、图形编辑、施工图输出等，功能完善。钢筋混凝土多层框架房屋采用较深柱下独立基础时，拉梁的配置应根据独立基础的埋置深度采用不同的计算模型。

3 基础结构设计中结构设计软件未来的发展

在众多的结构计算软件中，目前国内大多工程技术人员着重在某一项结构设计软件的应用与研究中有较深层次的提炼。或者对整个结构设计的过程所运用到的结构设计软件进行详细的探讨，在基础设计这一重要领域有系统的研究与比较。但是在独立基础设计中也是分开进行研究。因此，笔者对独立基础设计中应用到的软件，设计过程，优化设计进行整合，运用在结构工作当中基础结构设计的体会领悟对这一领域提出自己见解。

期望以后的PKPM面向对象的实体单元建模，采用平面，立面和自定义视平面进行功能强大的3D建模，允许采用较大的单元而不需要在每个节点都进行划分，并且具有强大的类似CAD的编辑特点，在一个统一的集成环境中进行建模，修改，分析，设计优化，并查看结果，进行交互式的混凝土框架结构设计，剪力墙设计，钢结构设计，由屏幕直接显示分析与设计结果，最后动画显示变形、振型、应力轮廓、时间关系曲线等结果，最后导入、导出模型到通用的绘图软件中。

4 总结

在设计时，我们要认真地考虑每一个环节， 要使工程实际在简化的计算模型中得以体现，让实际情况有所体现。并且要清楚各个结构设计软件的适用条件和技术条件，简单的分析下PKPM软件的应用，采用PKPM软件进行结构设计的质量要得到提高。并且合理地应用其他辅助的结构设计软件来得当地解决现行PKPM中一些不足。最终用CAD绘图软件（如探索者）来保证准确的计算结果；在知识上，要加强学习规范，加强概念设计，使设计的结构满足构造，建筑可以承受各种可能出现的作用，保证结构具有良好的工作性能和耐久性能。

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