浅论高层建筑上部结构、筏板基础和地基共同作用的分析研究

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1、』793387浙江工业大学硕士学位论文高层建筑上部结构、筏板基础和地基共同作用的分析研究姓名：肖强申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：丁翠红副教授201O月4月13日DissertationSubmittedtoZhejiangUniVers时ofTeclul0109yforthedegreeofMasterofEngineering一ANAIjySISANDRESEARCHONINTERACTIONAMONGHIGH—RISEBUILDINGSUPERSTRUCTURE，RAFTFOUNDATIONANDGROUNDWrittenbyXiaoQiangDegre

2、eApplyingfor：MasterV■J，VM句or：GeoteclulicalEngilleeringSupervisor：Assoc．Prof．DingCuihongApril13，201O浙江工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。作者签名：吼牛n7日

3、学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于l、保密口，在年解密后适用本授权书。／2、不保密嘶(请在以上相应方框内打“√’’)作者签名：刷醛氢彳狐／、‘J彳7／、＼日期≯忙如叫日日期：州D年厂月≯日浙江-T业大学硕士学位论文高层建筑上部结构、筏板基础和地基共同作用的分析研究摘要随着高层建筑的大量兴建和计算机技术的

4、迅速发展，上部结构与地基基础共同作用问题逐渐成为成为土木工程领域的热点课题。目前工程界广泛采用的常规设计方法忽略了上部结构与地基基础的共同作用，使上部结构的设计偏于不安全，同时基础的设计又过于保守，计算结果与实际情况有较大出入。本文首先介绍了共同作用分析中常用的地基模型以及地基模型的选择问题，接着阐述了上部结构与地基基础共同作用的基本理论和共同作用的分析方法，并讨论了基于大型有限元分析软件ANSYS建立三维数值分析模型的方法。然后利用ANSYS软件分别建立了框架一核心筒结构、筏板基础和地基共同作用体系以及纯框架结构、筏板基础和地基共同作用体系的三维有限元分析模型，对其在

5、竖向荷载作用下的共同作用的特性进行了分析。本文的主要研究内容如下：1．分别按常规设计方法和考虑共同作用的设计方法建立共同作用体系的ANSYS模型进行计算，比较两种设计方法得到的上部结构内力的差异、筏基内力与沉降的差异、基底反力的差异。2．利用ANSYS单元生死技术模拟上部结构施工过程，分析上部结构刚度逐层形成对共同作用的影响。3．分别改变筏板的厚度和地基土的变形模量，分析其对筏基沉降、基底反力、筏基内力和上部结构内力的影响。4．讨论上部结构形式为纯框架结构时筏基沉降、基底反力、筏板内力以及上部结构内力的变化规律，并与上部结构形式为框架一核心筒结构的共同作用体系进行了对比

6、分析。通过上述分析研究得出了以下几点结论：1．考虑共同作用后，角柱和边柱明显加载，且角柱的加载幅度大于边柱的加载幅度。同时，中柱明显卸载。上部结构构件相对于常规设计结果加载的效应在下部楼层表现比较明显，在上部楼层加载和卸载的效应趋于缓解。2．按考虑共同作用的方法计算的筏基弯矩和差异沉降明显小于常规设计方法的计算结果。T浙江工业大学硕上学位论文高层建筑j：部结构、筏板基础和地基共同作用的分析研究3．上部结构的刚度是有限的，施工到某一楼层之后，角柱和边柱的加载幅度、中柱的卸载幅度将趋于稳定。4．筏板厚度的增加可以有效地减小基础的差异沉降，从而减小上部结构中的附加应力，但是随

7、着筏板厚度的增加，其对于减小角柱和边柱内力的效果越来越弱。5．随着地基土变形模量的增大，筏基差异沉降的减小并不显著，且差异沉降减小的速度逐渐趋缓；地基土变形模量的增大对减小上部结构外围框架柱内力的作用也并不明显，且其效果随变形模量的增大而逐渐减弱。6．进行框架结构下的筏基的计算分析时，上部结构的框架柱不能作为固定支座，不能按照条带法和倒楼盖的方法去计算筏基的内力，否则将完全偏离实际情况。关键词：共同作用上部结构筏板基础地基有限元差异沉降基底反力II浙江工业大学硕士学位论文高层建筑上部结构、筏板基础和地基共同作用的分析研究ANALYSISA