某高层建筑上部结构与地基基础共同作用的分析研究

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1、某高层建筑上部结构与地基基础共同作用的分析研究1绪论1.1高层建筑上部结构基础地基共同作用的概念社会经济的发展和城市化进程的不断加快，促使了高层建筑的出现和发展。再加上住房需求量的不断上升及房价的飞速上涨，加快了房地产企业对高层建筑投资及建设的步伐。大量高层建筑的兴建也使得我国工程技术人员在实践中取得了丰富的经验。任何一个高层建筑都是由上部结构、基础及地基三个部分组成的。上部结构是建筑的主体，建筑物的主要使用功能依赖于上部结构得以实现；上部结构的荷载是通过基础传给地基的；地基则承受着上部结构及基础传来的荷载。虽然这三部分在建筑中的功能不同，但

2、在荷载及地震作用下，上部结构、地基及基础这三个部分是相互影响的、相互制约。高层建筑上部结构基础地基共同作用（以下简称共同作用）[1]即把上部结构、基础和地基三者看成一个整体，在荷载作用下，三者相互影响、共同作用且满足接触部位的变形协调条件[1]。　　某高层建筑上部结构与地基基础共同作用的分析研究1绪论1.1高层建筑上部结构基础地基共同作用的概念社会经济的发展和城市化进程的不断加快，促使了高层建筑的出现和发展。再加上住房需求量的不断上升及房价的飞速上涨，加快了房地产企业对高层建筑投资及建设的步伐。大量高层建筑的兴建也使得我国工程技术人员在实践中

3、取得了丰富的经验。任何一个高层建筑都是由上部结构、基础及地基三个部分组成的。上部结构是建筑的主体，建筑物的主要使用功能依赖于上部结构得以实现；上部结构的荷载是通过基础传给地基的；地基则承受着上部结构及基础传来的荷载。虽然这三部分在建筑中的功能不同，但在荷载及地震作用下，上部结构、地基及基础这三个部分是相互影响的、相互制约。高层建筑上部结构基础地基共同作用（以下简称共同作用）[1]即把上部结构、基础和地基三者看成一个整体，在荷载作用下，三者相互影响、共同作用且满足接触部位的变形协调条件[1]。共同作用又称相互作用，按荷载类别不同可分为动力相互作

4、用和静力相互作用。地震时，由震源出发的地震波，通过场地土的传播输入上部结构体系，使其产生振动。这时，上部结构体系所产生的惯性力如同新的震源又反过来作用于场地，引起新的地震动再作用于结构体系。这种现象称为土结构体系的动力相互作用（Soil-StructureInteraction，缩写SSI）[2]。土结构动力相互作用一般可以分为两个方面：一方面是惯性力相互作用（Inertialinteraction），另一方面是运动相互作用（Kinematicinteraction）。传统设计方法即设计人员常用的设计方法是将上部结构、基础和地基分别考虑、分别

5、设计即不考虑三者的共同作用。例如，在进行上部结构设计时，结构底部看成固接即不考虑基础与地基的影响；而在基础设计时，把基础单独列出来，把上部结构对其的作用简化成等效荷载。由于传统的设计方法忽视了共同作用，与工程实际情况有一定的差异，其计算结果或多或少的存在一定的偏差，而在高层建筑中的受力分析中，这种不合理的现象将显得尤为明显。因此，要想最真实的反映工程结构的受力状态及位移变化情况还得采用共同作用分析方法对结构进行全面的、更深层次的了解。.............1.2国内外研究现状半个多世纪以来，以共同作用为研究的课题受到了国内外许多学者及相关

6、工程技术人员的青睐，通过大家的努力在这方面也取得了一定的研究成果。土结构动力相互作用的研究最早可以追溯到1904年Lamb[3]对弹性半空间表面在动力荷载作用下的解答，他利用积分变换法得到了二维与三维弹性半空间在集中荷载作用下的稳态和瞬态解[1]。1947年，G.G.Meyerhof[4]根据上部结构中任一点附近构件的变形协调关系，提出了估算框架结构等效刚度的公式来考虑共同作用，即楼层等代刚度的近似计算公式[2]。1968年，J.S.Przemieniecki[5]在《Theoryofmatrixstructuralanalysis》一书中提

7、出了子结构分析方法，子结构法将上部结构、基础以及地基划分为若干个子结构，各子结构在边界处满足变形协调条件。通过刚度的凝聚，先求出边界节点的位移，然后通过平衡方程求出内节点的位移，进而求出整个结构的位移。Lee和Harrison[6]及Haddadin[7]利用子结构分析方法研究地基基础与上部结构共同作用奠定了基础[1]。Richart[8]等人所著的《VibrationofSoilsandFoundation》主要研究工作是求解无限地基上刚性基础的动力阻抗矩阵，建立振动力和位移的关系。研究思路主要是基于一定边界条件下的解析解为主，提出了土结构

8、动力相互作用体系相对合理地力学模型，初步揭示了动力相互作用的一些基本规律，奠定了土结构动力相互作用的理论基础。1977年在印度的Roorke召开的第一届土与结构物共