高層建筑上部結(jié)構(gòu)、筏板基礎(chǔ)和地基共同作用的分析研究.pdf

1、隨著高層建筑的大量興建和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，上部結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)共同作用問題逐漸成為成為土木工程領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題。目前工程界廣泛采用的常規(guī)設(shè)計(jì)方法忽略了上部結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)的共同作用，使上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)偏于不安全，同時(shí)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)又過于保守，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況有較大出入。
　　 本文首先介紹了共同作用分析中常用的地基模型以及地基模型的選擇問題，接著闡述了上部結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)共同作用的基本理論和共同作用的分析方法，并討論了基于大型有限元分析

2、軟件ANSYS建立三維數(shù)值分析模型的方法。然后利用ANSYS軟件分別建立了框架一核心筒結(jié)構(gòu)、筏板基礎(chǔ)和地基共同作用體系以及純框架結(jié)構(gòu)、筏板基礎(chǔ)和地基共同作用體系的三維有限元分析模型，對其在豎向荷載作用下的共同作用的特性進(jìn)行了分析。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　 1.分別按常規(guī)設(shè)計(jì)方法和考慮共同作用的設(shè)計(jì)方法建立共同作用體系的ANSYS模型進(jìn)行計(jì)算，比較兩種設(shè)計(jì)方法得到的上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力的差異、筏基內(nèi)力與沉降的差異、基底反力的差異。<

3、br>　　 2.利用ANSYS單元生死技術(shù)模擬上部結(jié)構(gòu)施工過程，分析上部結(jié)構(gòu)剛度逐層形成對共同作用的影響。
　　 3.分別改變筏板的厚度和地基土的變形模量，分析其對筏基沉降、基底反力、筏基內(nèi)力和上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響。
　　 4.討論上部結(jié)構(gòu)形式為純框架結(jié)構(gòu)時(shí)筏基沉降、基底反力、筏板內(nèi)力以及上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力的變化規(guī)律，并與上部結(jié)構(gòu)形式為框架一核心筒結(jié)構(gòu)的共同作用體系進(jìn)行了對比分析。
　　 通過上述分析研究得出了以下幾點(diǎn)

4、結(jié)論：
　　 1.考慮共同作用后，角柱和邊柱明顯加載，且角柱的加載幅度大于邊柱的加載幅度。同時(shí)，中柱明顯卸載。上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件相對于常規(guī)設(shè)計(jì)結(jié)果加載的效應(yīng)在下部樓層表現(xiàn)比較明顯，在上部樓層加載和卸載的效應(yīng)趨于緩解。
　　 2.按考慮共同作用的方法計(jì)算的筏基彎矩和差異沉降明顯小于常規(guī)設(shè)計(jì)方法的計(jì)算結(jié)果。
　　 3.上部結(jié)構(gòu)的剛度是有限的，施工到某一樓層之后，角柱和邊柱的加載幅度、中柱的卸載幅度將趨于穩(wěn)定。
　　

5、 4.筏板厚度的增加可以有效地減小基礎(chǔ)的差異沉降，從而減小上部結(jié)構(gòu)中的附加應(yīng)力，但是隨著筏板厚度的增加，其對于減小角柱和邊柱內(nèi)力的效果越來越弱。
　　 5.隨著地基土變形模量的增大，筏基差異沉降的減小并不顯著，且差異沉降減小的速度逐漸趨緩；地基土變形模量的增大對減小上部結(jié)構(gòu)外圍框架柱內(nèi)力的作用也并不明顯，且其效果隨變形模量的增大而逐漸減弱。
　　 6.進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)下的筏基的計(jì)算分析時(shí)，上部結(jié)構(gòu)的框架柱不能作為固定支座，不