水平荷载下框架结构及独立基础与地基共同作用分析

摘要

现行规范中常规设计方法的计算结果与实际工程中结构的真实内力相差比较大，在一定的工程地质条件下，这种差异更加明显。常规设计方法往往造成结构设计不是偏于不安全就是偏于浪费，改进结构设计方法刻不容缓。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，建筑结构-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。 倾斜地层在建筑设计中经常会碰到，为了研究水平荷载作用下框架结构-不同埋深独立基础-地基共同作用的结构受力和变形性能，论文建立了三维数值模型，采用弹塑性地基模型，将上部结构、基础、地基三者视为统一的整体，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： (1)对比常规设计方法下底层短柱不等长和等长两种情况，得出有不同埋深时短柱的受力特点，为设计建造在倾斜地层上的建筑提供理论依据。 (2)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。 (3)设计了软硬不同的几种地基情况，得到了共同作用时上部结构水平位移、沉降、地基土的反力，分析所获结论与实际工程情况基本相符。 (4)观察取消地基梁后对上部结构受力和变形的影响，说明地基梁在框架结构中的重要作用。 (5)计算模型直接从地基梁顶取对上部结构的影响，指出正确的建模方法，对实际工程具有一定的指导意义。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1框架结构的适用范围

1.1.1框架结构的受力特点

1.1.2框架结构的使用范围

1.2地基基础与上部结构共同作用国内外研究现状综述

1.2.1国外研究概况

1.2.2国内研究概况

1.3研究地基基础与上部结构共同作用的意义

1.4有限单元法在共同作用中的应用

1.5本文的主要研究内容

第2章共同作用分析原理

2.1共同作用的概念和实质

2.2共同作用原理

2.2.1上部结构刚度的影响

2.2.2基础刚度的影响

2.2.3地基模型和刚度的影响

2.3子结构分析方法基本原理

2.3.1正交设计法

2.3.2上部结构刚度和荷载凝聚的子结构法

2.4共同作用分析的基本方程

2.5本章小结

第3章地基模型的选择及参数的确定

3.1地基模型概述

3.1.1线弹性地基模型

3.1.2非线弹性地基模型

3.1.3弹塑性地基模型

3.2不同地基模型计算参数的确定

3.2.1关于文克尔地基模型的基床系数k

3.2.2关于弹性半空间地基模型的参数E、μ

3.2.3关于分层地基模型压缩模量Es

3.2.4关于非线性弹性地基模型参数

3.2.5弹塑性地基模型的内聚力c和摩擦角ψ的确定

3.3 Drucker-Prager(DP)材料

3.3.1 DP材料简介

3.3.2 DP材料输入常数

3.3.3 DP材料的屈服准则

3.4本章小结

第4章水平荷载下共同作用有限元模型的建立

4.1有限元法简介

4.2上部结构有限元分析力学模型

4.2.1梁柱的有限元分析力学模型

4.2.2楼板的有限元分析力学模型

4.2.3 MPC刚性杆/梁单元

4.3整个结构有限元模型

4.4水平荷载作用下共同作用分析模型的建立

4.5本章小结

第5章水平荷载下框架结构及独立基础与地基共同作用分析

5.1建筑结构形式

5.1.1结构计算参数

5.1.2水平荷载

5.2共同作用有限元数值模拟

5.2.1上部结构及地基基础有限元计算模型

5.2.2荷载及边界条件分析

5.2.3网格的划分

5.3有限元计算结果及共同作用性状研究

5.3.1分析柱下不同埋深基础对上部结构内力的影响

5.3.2共同作用方法与常规方法的对比计算

5.3.2不同地基土类型对共同作用的影响

5.3.3取消地基梁对上部结构受力及柱底沉降的影响

5.3.4建模时不建短柱和地基梁时对上部结构的影响

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

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