影响高层建筑嵌固的地下室侧向刚度影响范围研究

摘要

随着我国高层建筑的迅速发展，嵌固端选取的理论研究工作的重要性日渐凸显。嵌固端的合理选取是结构设计人员关注的核心问题之一，因为其直接关系到结构计算模型与工程实际受力状态之间的符合程度。
　　 嵌固端选取的影响因素很多，国内外学者对其做了大量的研究工作，这些研究表明地下室侧向刚度之比（嵌固层的侧向刚度与相邻上层侧向刚度之比）是影响嵌固端选取的决定因素。然而，关于地下室外的回填土对地下室侧向刚度影响的有无及其影响范围的理论研究相对较少，故本研究立足于此，对其进行进一步的实际探讨和理论分析。
　　 本文以湖北省宜昌市某工程为算例，进行了以下几方面的探讨和分析:
　　 (1)从有无地下室、基础结构形式、基础埋置深度、建筑高度和高宽比四个方面定性分析嵌固端的选取;
　　 (2)比较嵌固端位置的不同对结构周期、位移、弯矩以及嵌固层与相邻上层的侧向刚度之比的影响;
　　 (3)利用结构分析软件，通过考察嵌固层位移和刚度K的变化，分析回填土对结构的约束作用;
　　 (4)改变地下室的外扩倍数n，对不同范围内的地下室侧向刚度进行对比分析，并比较结构的动力特性、变形特性、内力特性。
　　 得出如下结论:
　　 (1)对于本工程而言，将结构嵌固端设在地下一层底板能够满足刚度要求，同时也较经济。
　　 (2)将嵌固端取在地下二层底板，地下室顶板梁端最大弯矩较嵌固端取在地下一层底板减幅较小，仅为0.51％～0.95％，嵌固层与相邻上层的刚度比较嵌固端取在地下一层底板提高的幅度亦不大，为3.82％;嵌固端的不同对结构的周期和顶层位移影响不大，周期相对于嵌固端取在地下室顶板增大了0.54‰1.22％，顶层位移相对于嵌固端取在地下室顶板增大了0.91％～1.50％;
　　 (3)当“土层水平抗力系数的比例系数m”满足0＜m＜10时，有必要合理的考虑地下室外回填土对结构的约束作用;当m＞10时，地下室外回填土对结构的约束作用被无限放大了。因此，为了使模型切合工程实际，需要合理的考虑m的取值;
　　 (4)回填土对结构约束作用的大小对地下室顶板的水平位移影响很大，高达91.34％，对地上二层底板的水平位移影响可达25％，表明地下室外回填土约束作用的大小与研究对象的位置有关，离嵌固端的位置越远，其约束作用越小;
　　 (5)改变地下室外扩倍数n，按剪切刚度计算的地下一层底板的相对侧向刚度K=1.2，而且不会随着地下室外回填土质量的变化发生改变;按地震剪力和地震层间位移比计算的地下一层底板的相对侧向刚度K，随着地下室外扩倍数n的增大而增大，而且随着m值的增大，其增幅逐渐上升;
　　 (6)改变地下室外扩倍数n，结构周期在n=2时出现拐点达到最大值，顶层位移在n=2时出现拐点达到最小值，嵌固层梁端弯矩在n≥2以后，增幅减小，说明地下室侧向刚度的影响范围可以近似取2倍地下室层高。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文选题的意义

1．2 国内研究现状

1．2．1 嵌固端选取的研究现状

1．2．2 土-结构相互作用的研究现状

1．3 国外研究现状

1．3．1 嵌固端选取的研究现状

1．3．2 土-结构相互作用的研究现状

1．4 规范、规程的相关规定

1．5 本文的主要研究内容和研究方法

第2章 高层建筑结构嵌固端的选取

2．1 工程概况

2．2 设计信息

2．2．1 设计参数

2．2．2 设计荷载

2．3 嵌固端选取的影响因素

2．3．1 有无地下室

2．3．2 基础结构形式

2．3．3 基础埋置深度

2．3．4 建筑高度和高宽比

2．4 工程应用

2．5 本章小结

第3章 嵌固端位置的不同对结构的影响

3．1 带地下室高层建筑计算模型

3．1．1 整体计算模型

3．1．2 分离计算模型

3．2 常用的高层建筑结构分析软件

3．2．1 薄壁杆件模型

3．2．2 嵌板单元模型

3．2．3 板壳墙元模型

3．2．4 墙组元模型

3．3 基于SATWE软件的建模分析

3．4 基于SAP2000软件的建模分析

3．5 本章小结

第4章 回填土对结构的约束作用

4．1 回填土约束作用的分析方法

4．1．1 弹簧刚度法

4．1．2 嵌固水平位移法

4．2 基于SATWE软件的回填土约束作用分析

4．3 基于SAP2000软件的回填土约束作用分析

4．4 本章小结

第5章 高层建筑地下室侧向刚度影响范围的研究

5．1 引言

5．2 回填土对地下室侧向刚度的影响

5．3 地下室侧向刚度的影响范围

5．3．1 基于SATWE软件的计算分析

5．3．2 基于SAP2000软件的计算分析

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 研究展望

致谢

参考文献