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水平荷载作用下高层建筑—基础—地基的共同作用研究

田晓艳  
【摘要】:近年来高层建筑迅猛发展,但现行规范所规定的常规设计方法与工程实际中结构受力情况有较大出入,其结果往往造成设计不是偏于不安全就是偏于浪费,改进高层建筑设计方法刻不容缓。由于数值分析方法和计算机仿真技术的发展以及相互作用本身问题的复杂性,高层建筑—基础—地基相互作用问题已成为结构工程领域内研究的热点问题之一。相互作用问题的研究对结构设计和建筑基础设计都具有明显的意义。 为了研究水平荷载作用下高层建筑—基础—地基共同作用的结构受力和变形性能,本文着重对空间框架结构、桩筏基础与地基的共同作用建立三维数值模型,即将三者视为统一的整体,采用有限元法进行分析。 本文首先利用三维有限元建立弹塑性地基上能够反映群桩效应和群桩中各桩荷载分担比的群桩数值分析模型,对数值计算方法量化水平荷载分担比的问题进行研究,主要研究距径比变化对荷载分担比的影响,得出了一些结论,可供有关桩基工程设计时参考使用。 利用上面所建立的群桩数值分析模型,建立水平荷载作用下高层建筑—基础—地基共同作用分析模型。该模型除了能完成水平荷载作用下的共同作用分析外,还能对竖向荷载作用下的结构进行共同作用的受力和变形分析。利用大型有限元商业软件 ANSYS对一具体建筑进行对比计算,主要研究: ⑴通过与常规方法相比,得出共同作用方法对上部结构水平位移及框架内力的影响; ⑵竖向荷载对水平荷载作用下共同作用计算结果的影响; ⑶不同桩径、不同筏板厚度、不同地基模型对水平荷载作用下共同作用计算结果的影响。 通过分析比较,得出一些结论,为改进和提高框架结构设计的安全性和经济性提供了依据,可供工程应用参考。


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