上部结构、筏板基础和地基共同作用的有限元分析

考虑上部结构、筏板基础和地基的共同作用,运用ANSYS有限元计算方法,通过上部结构、筏板基础和地基之间在连接点处的静力平衡和变形协调条件,分析了上部结构对筏板基础变形、内力影响以及筏板基础对上部结构变形、内力的影响,探讨了共同作用的影响规律。计算结果表明,考虑共同作用时,上部结构承担了部分筏板基础荷载,使筏板基础内力、变形减小;考虑筏板基础的刚度时,由于整体弯曲的作用,使上部结构的应力产生重分布,梁产生了附加弯曲应力,增大了上部结构的内力,因此在工程设计中应考虑共同作用的影响,使工程更安全、更经济。     

考虑结构刚度效应的筏基完全共同作用体系分析

筏板基础作为软土地基上高层结构的一种重要基础形式,在工程实践中得到了广泛应用。合理考虑上部结构、筏板与地基的共同作用效应具有现实意义。然而目前大多数研究仅限于二维分析,在工程设计中所采用的常规方法尚无法考虑共同作用效应。为此,在考虑地基的弹塑性性质与上部结构及筏板的刚度效应的基础上,在对上部结构、筏板基础与地基三者所组成的共同作用体系进行整体三维空间有限元数值分析。分析结果表明:当考虑三维空间效应时,上部结构和筏板基础的刚度对基础自身内力与变形具有显著的影响,并呈现不同的特征与趋势,但是这种影响具有一定的有限性。同时共同作用所引起的次应力效应、荷载分担转移等效应在工程设计中应予以合理地反映。     

考虑共同作用时上部结构刚度对基础沉降与内力的影响

利用大型通用有限元软件ANSYS14.0建立了框架结构–桩筏基础–地基共同作用的整体有限元分析模型。通过改变上部结构的刚度来研究考虑共同作用后筏板的沉降和筏板内力的变化规律。计算结果表明,随着上部结构刚度的增加,上部结构刚度对建筑物基础沉降的影响越来越小。上部结构刚度较小时,筏形基础主要以整体弯曲变形为主,上部结构刚度较大时,筏板中的应力呈增长趋势。随着上部结构刚度的增加,筏板弯曲变形的增长幅度减弱。     

上部结构-筏基-地基共同作用子结构法FEM分析

应用子结构法理论,将上部结构刚度矩阵凝聚到筏板基础,同时将采用D—P模型的地基土体弹塑性刚度矩阵也凝聚到筏板基础上,建立了考虑上部结构、基础、地基共同作用的三维弹塑性有限元模型理论。利用此理论建立某工程框架结构裙楼一框架芯筒结构主楼一筏板基础一地基共同作用FEM模型,通过ANSYS程序对此模型进行数值模拟。结果表明,主楼结构的柱、梁应力在考虑共同作用比不考虑共同作用有增大趋势,群楼柱轴应力在考虑共同作用比不考虑共同作用小,而群楼梁弯应力却相反。并进一步分析得出考虑共同作用基础沉降差引起上部结构杆件应力重新分布,尤其是基础沉降差引起主楼的柱轴应力、梁弯应力的变化率大于群楼柱轴应力、梁弯应力的变化率的结论,该结论对以后工程设计有重要参考价值。     

上部结构-筏基-地基共同作用子结构法FEM分析

应用子结构法理论,将上部结构刚度矩阵凝聚到筏板基础,同时将采用D-P模型的地基土体弹塑性刚度矩阵也凝聚到筏板基础上,建立了考虑上部结构、基础、地基共同作用的三维弹塑性有限元模型理论.利用此理论建立某工程框架结构裙楼-框架芯筒结构主楼-筏板基础-地基共同作用FEM模型,通过ANSYS程序对此模型进行数值模拟.结果表明,主楼结构的柱、梁应力在考虑共同作用比不考虑共同作用有增大趋势,群楼柱轴应力在考虑共同作用比不考虑共同作用小,而群楼梁弯应力却相反.并进一步分析得出考虑共同作用基础沉降差引起上部结构杆件应力重新分布,尤其是基础沉降差引起主楼的柱轴应力、梁弯应力的变化率大于群楼柱轴应力、梁弯应力的变化率的结论,该结论对以后工程设计有重要参考价值.     

共同作用对上部结构和桩筏基础的影响

以贵州省遵义市某县棚户区（城中村）改造项目为研究算例,利用SAP2000有限元分析软件建立框架剪力墙结构-桩筏基础-地基共同作用的三维有限元模型和不考虑三者共同作用的一般三维模型。与不考虑共同作用的一般模型相比,考虑共同作用后,上部结构的内力和桩顶的反力都增大,筏板沉降和筏板内力都减小,说明筏板沉降和筏板内力的安全储备较大。因此,在结构工程设计过程中,考虑上部结构、基础和地基共同作用的设计理念和方法与建筑物实际受力特征更相符,设计结果也更合理,同时也要考虑三者共同作用时上部结构和桩顶反力的不利影响。     

桩筏基础中筏板分担荷载作用及影响因素分析

针对高层建筑桩筏基础设计中,一般不考虑筏板分担荷载作用的设计方法,从桩筏基础支承体系的受力和变形问题入手,在参考国内外有关资料以及工程实例分析计算的基础上,通过对桩筏基础中筏板的分担荷载作用分析,由筏板分担作用的时效性引出随着上部结构的建造而逐渐变化的筏底土反力分布规律;通过对筏板分担荷载作用的影响因素分析,提出桩筏基础中筏板分担作用涉及上部结构与地基基础的复杂共同作用全过程.筏板的分担作用不可忽视,在建筑物建造的全过程发生变化.并提出合理的结构设计计算应定量考虑桩筏共同作用的计算方法及建议.     

框架结构-筏板基础-地基共同作用的力学特性

通过ANSYS模拟了框架结构-筏板基础-地基的共同作用情况,建立了三者的变形协调方程,分析了考虑共同作用对结构内力、筏板及地基沉降的影响规律,得出了考虑共同作用时,上部结构端柱呈现出最大加载、柱底弯矩成倍增长,而筏板基础和地基的应力和沉降都明显减小的结论。     

框架结构及筏基与边坡地基共同作用的受力分析

随着山地城镇建设的发展,一些建筑不得不建于边坡地基之上,边坡地基与建筑结构之间的共同作用成为一个现实的研究课题。通过有限元数值分析的方法,对某框架结构及筏基与边坡地基的共同作用受力问题进行了计算分析,其中边坡地基坡高10m,坡度为2：1,上部建筑为10层的框架结构。共同作用分析中上部结构、基础与边坡地基满足三者的受力平衡和变形协调条件。研究了考虑共同作用后的边坡地基强度变形情况及上部框架结构及筏板基础内力和变形情况,得出了对工程实践有参考意义的结论。     

跨越地铁高层建筑桩筏基础数值模拟研究

基于某跨越地铁高层建筑的设计实践,利用ABAQUS建立剪力墙与桩筏基础和地基共同作用的三维有限元数值模型,研究了跨越地铁隧道的桩筏基础受力和变形性状,并分析了上部结构刚度、逐层施工、地铁隧道跨度、跨越地铁隧道方式等因素对其影响。结果表明,上部为剪力墙结构的高层建筑,考虑上部结构刚度作用可显著减小筏板的差异沉降和弯矩。当上部结构刚度达到一定程度后,其对筏板差异沉降和弯矩的调节能力减弱,表现出上部结构刚度贡献的有限性。随着地铁隧道跨度的增加,筏板最大沉降、差异沉降和弯矩都增大。桩筏基础以筏板对角线与地铁隧道中心线重合的方式跨越地铁隧道对筏板的内力和变形影响最小。桩顶反力数值计算结果与实测数据较为吻合。     

超高层框-筒结构施工过程的数值模拟

采用有限元程序ANSYS,建立超高层钢框架-核心筒结构的上部结构与地基基础共同作用的整体三维模型,利用ANSYS程序中生死单元技术,模拟分析上部结构逐层施工的过程,研究施工过程中筏板基础的沉降、内力及基底反力的变化规律,并分析了上部结构刚度对筏板基础受力及沉降的影响。考虑上部结构共同作用时,筏板基础的弯矩和差异沉降都将减小,有利于筏板基础受力。     

考虑共同作用的桩基研究现状与理论分析综述

根据国内外文献资料，概括了考虑共同作用的桩筏基础设计研究现状，阐述了共同作用的机理，并分析探讨了现有对于桩土、筏板、上部结构的分析理论与方法。     

关于整体大面积筏板基础设计的若干讨论

对目前整体大面积筏板基础设计中实际存在的问题展开论述,主要涉及地基压缩层计算深度、上部结构荷载重分配、上部结构布置原则、筏板基础弯矩的影响因素和计算控制条件。同时指出筏板基础和常规上部结构在极限状态设计过程中的区别和应重点考虑的因素。     

在水平和竖向荷载作用下结构的共同作用分析

介绍在平面矩形单元和板单元的基础上编制考虑法向、切向地基反力的上部结构、基础和地基的共同作用分析程序。利用本程序分析了不同工况下筏板基础的沉降变形,得出了选取筏板厚度的经济适用方法。     

超高层大跨度预应力转换筏板-桩基础设计与研究

国内城市地铁建设已进入快速发展阶段,地铁上盖物业开发项目日益增多。超高层建筑基础区域位于地铁区间上部,为尽量减少地铁与上部建筑的相互影响,上部建筑的基础与地铁结构完全脱开,从而使上部建筑在基础底板处形成大跨度转换结构,且由于建筑和地铁结构的限制,使得大跨度基础转换结构的高度受到较大限制,为此,需采用新型的超高层基础形式,并考虑该基础对地铁结构的影响。介绍了武汉轨道交通某地铁上盖超高层建筑新型基础结构的设计。该基础采用大跨度预应力转换筏板+钻孔灌注后压浆桩基础,采用理论分析和现场检测相结合的方法,充分考虑了桩-筏板-土共同作用,并通过施工模拟分析,考虑上部结构对基础的影响,并进行施工过程中预应力筏板内力和变形、桩顶内力和沉降、桩间土反力的实时检测和研究工作,以期验证和确保基础及结构安全,进一步明确预应力筏板-桩-土共同作用的机理和相关参数,为类似工程设计提供参考。     

筒体结构下筏板内力与变形的数值分析

考虑上部结构、基础与地基三者共同作用 ,采用中厚板理论 ,运用有限单元法 ,分析了筒体结构下桩筏基础中筏板的内力与变形。同时 ,讨论了筏板内力和变形的影响因素     

上部结构与基础、地基共同作用的仿真分析

利用有限元方法对上部结构、筏板基础与地基共同作用下应力、应变的一般规律进行分析,得出了在竖向与水平荷载作用下应力、应变的基本规律.     

基础筏板应力的试验研究与工程实测分析

本文通过大比例尺模型试验、工程实测结果对基础筏板中的应力进行分析,指出在上部结构-地基-基础(桩基)共同工作下基础筏板钢筋的实测应力值与设计值(容许应力值)存在显著差异。结合工程实例,对影响基础底板钢筋应力实测值偏小的原因及影响程度进行分析,指出现有计算方法的不足并提出一些筏板设计的简便切实可行的改进建议。     

基础型式对均质岩坡—基础—上部结构共同作用影响分析

随我国山地城镇建设中,一些建筑需建于岩质边坡地基之上,建筑结构与岩坡地基之间的共同作用成为一个现实的研究课题。通过有限元数值分析的方法,对岩坡地基与上部结构及基础共同作用受力中基础型式的影响问题进行了计算分析,其中岩坡地基为10m高的直立边坡,上部结构为10层框架结构,基础型式考虑了独立基础、条形基础、筏形基础、桩基础4种情况。分析中上部结构、基础与岩坡地基满足三者的受力平衡和变形协调条件。研究了4种基础型式下考虑相互作用后的岩坡地基强度变形情况及上部框架结构及基础内力和变形情况,得出了一些有益的结论,对相关工程实践具有参考意义。     

框架-核心筒结构、筏基和地基共同作用的有限元分析

利用有限元软件ANSYS建立了框架-核心筒、筏基和地基共同作用体系的三维分析模型,进行了竖向荷载作用下的共同作用分析,比较了常规方法与考虑共同作用的方法计算的上部结构内力的差异、筏基内力与沉降的差异,并讨论了筏板厚度变化对共同作用体系的影响。