上部结构-基础-地基相互作用问题分析

介绍了土-结相互作用的研究概况,进一步讨论了在建筑结构设计时考虑动力相互作用和静力相互作用的必要性.借助大型有限元程序ANSYS,建立了框架结构-独立基础-地基的共同作用模型,解决了应用ANSYS对框架结构-独立基础-地基进行空间分析的技术问题,为进行土-结动力、静力相互作用分析提供了一个可行的方法.通过实例计算分析,研究了考虑框架结构-基础-地基共同作用的设计方法较常规设计方法对上部结构内力的影响规律,对进一步完善结构设计具有一定的工程意义.     

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.     

上部结构刚度改变对桩-土-杆系结构动力相互作用的影响

采用改进的Penzien模型 ,利用研制开发的桩 -土 -杆系结构动力相互作用分析程序DIPSFSA ,对带支撑和不带支撑的钢框架均按刚性基础和考虑桩土参与作用两种情况进行地震反应分析 ,研究上部结构刚度改变对桩 -土 -结构动力相互作用的影响。结果表明 ,在Ⅲ、Ⅳ类场地土条件下 ,无论上部结构是否加设支撑 ,桩土参与共同工作对上部结构地震反应均有不容忽视的影响 ,且上部结构相对于地基的刚度越大 ,桩 -土 -上部结构之间的共同工作效果越明显。从而说明 ,软土地基上结构刚度越大 ,结构不一定越安全。     

结构-基础-地基相互作用的结构设计探讨

研究了目前结构设计中存在的问题,分析了结构设计时考虑上部结构-基础-地基相互作用的必要性,提出了考虑结构-基础-地基相互作用的结构设计新方法,预测了结构设计方法的发展趋势,并做了可行的尝试.     

砂卵石土地基-筏板-巨型框架结构动力相互作用研究

以砂卵石土动力特性三轴试验为基础,结合结构与地基动力相互作用理论,利用通用有限元软件ANSYS,模拟分析了砂卵石土地基-筏板-巨型框架结构体系在地震作用下地震反应的主要规律：由于动力相互作用的影响,砂卵石土地基中相互作用体系的频率小于不考虑结构-地基相互作用的频率;基础存在平动和转动,致使相互体系与刚性地基上结构体系的顶层位移最大值和加速度有明显不同,地基土传递地震作用具有放大或减振的作用,这与地基土的性质、激励大小等因素有关,砂卵石土地基一般具有减振的作用,致使上部结构接受的地震能量较少,各层反应均较小;同时,基础的刚度对上部结构的地震反应也有明显影响.     

高层建筑上部结构和基础及地基相互作用分析

结合工程概况，介绍了筏板基础形式的高层建筑不考虑与考虑相互作用时的内力分析，并对考虑相互作用时上部结构、基础和地基刚度变化时对上部结构和基础内力的影响进行了阐述，从而为高层建筑上部结构、基础和地基共同作用的进一步研究提供了理论基础。     

上部结构-地基基础协同作用分析及设计优化

在常规的高层结构设计中,一般将上部结构和基础部分分开设计,既分析上部结构时认为基地固定,忽略基础和地基土的变形对其内力的影响。而实际上地基基础-上部结构三者共同工作、协同变形,基础和地基变形会引起上部结构内力的重新分布,上部结构对基础的变形也具有一定的限制作用。因此,设计常用方法与实际情况存在一定的差异。本文以某高层建筑为例,运用MIDAS-GTS软件建立地基-基础-上部结构协同分析模型,计算了三者共同作用时,多种荷载组合情况下的基础沉降量、桩基内力及桩身强度,对比了是否考虑协同分析两种情况下的结构内力分布情况,最后依据桩基础内力分布及沉降特征、建筑与裙房的差异变形量等模拟结果,提出合理的桩长、布桩方式、差异沉降控制措施等优化方案为工程设计提供参考。     

剪力墙结构-筏形基础-地基共同作用分析

传统设计方法将上部结构、基础与地基分别计算,与实际结果有较大偏差.而能反应实际情况的是上部结构-基础与地基共同作用分析方法.通过大型通用有限元软件ANSYS,以某实际工程高剪力墙结构住宅楼及周边地下车库为例,对共同作用下建筑物的沉降进行了分析并总结了相关结论.     

砂卵石土地基-筏板-巨型框架结构动力相互作用研究

以砂卵石土动力特性三轴试验为基础,结合结构与地基动力相互作用理论,利用通用有限元软件ANSYS,模拟分析了砂卵石土地基-筏板-巨型框架结构体系在地震作用下地震反应的主要规律:由于动力相互作用的影响,砂卵石土地基中相互作用体系的频率小于不考虑结构-地基相互作用的频率;基础存在平动和转动,致使相互体系与刚性地基上结构体系的顶层位移最大值和加速度有明显不同,地基土传递地震作用具有放大或减振的作用,这与地基土的性质、激励大小等因素有关,砂卵石土地基一般具有减振的作用,致使上部结构接受的地震能量较少,各层反应均较小;同时,基础的刚度对上部结构的地震反应也有明显影响。     

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。     

高层建筑上部结构与箱基和砂卵石地基共同作用的数值模拟

结合现场实测结果分析了高层建筑上部结构与箱基和砂卵石地基共同作用机理 ,对三者共同作用的关键问题———基底反力的求解 ,首次在结构连续化方法的基础上 ,运用加权残数法求出了基底反力的大小及分布。还运用所编程序定量分析了影响基底反力大小及分布的主要因素。     

墙率对箱形基础受力变形影响的研究

在研制了一个考虑箱形基础与地基及上部结构相互作用的三维空间分析程序SBSIA的基础上,研究了墙率对箱形基础受力变形及基底反力的影响.研究结果表明<箱、筏基规范(JGJ6-99)>中墙率的规定可以适当降低,对箱形基础受力变形及基底反力的影响不大,但必须注意验算墙体的抗剪强度和基础底板的抗冲切强度.     

生态复合墙结构桩筏基础优化设计分析

为了研究生态复合墙结构在地基基础与结构相互作用时桩筏基础的优化设计方法,建立生态复合墙-剪力墙混合结构和纯剪力墙结构在相互作用条件下的数值计算模型,计算了结构及地基基础的内力及变形。结合计算结果,分析了相互作用对桩筏基础、地基的应力、应变等的分布规律的影响,并将两种结构计算结果对比分析,研究了筏板厚度、混凝土强度、桩长、桩径等因素的变化对上部结构、桩筏基础的应力、应变及桩顶反力、桩筏荷载分担比等的影响,为生态复合墙结构桩筏基础基于地基-基础-结构相互作用的优化设计提供了参考。     

带褥垫层刚-柔性桩复合地基工程性状的试验研究

为充分调动地基土参与基础的共同工作,近年来我国土木工程界根据工程实践经验,提出用柔性短桩处理浅层软弱土、刚性长桩控制沉降、褥垫层调整和改善桩土应力分担比的带褥垫层刚-柔性桩复合地基形式。为研究这种新型复合地基的工程性状,本文作者在杭州某采用该种地基的七层住宅楼基底埋设压力盒进行现场观测。实测数据表明,在垫层的作用下,桩土荷载分担在加载初期的弹性阶段近似按各自的相对刚度分配,随着上部荷载的增加,浅层地基土和柔性桩逐渐进入非线性状态,新增荷载主要由刚性桩来承担。本文结果为进一步的理论研究和工程设计提供了有益的依据。     

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。     

十字交叉梁与地基共同作用的半解析半数值分析方法(英文)

基于弹性梁理论和Boussinesq解,将弹性地基上的十字交叉梁基础分开为两个方向的梁,通过梁与地基以及梁与梁之间的力与位移平衡协调分析,得出了十字交叉梁基础与地基共同作用的半解析解。同时对十字交叉梁与地基共同作用的影响因素进行了分析。本文方法收敛性好,计算速度快,精度可靠,算例表明了方法的正确性和实用性。     

结构–桩筏–地基体系时间效应的三维数值分析

软土的非线性特性及上部荷载作用下地基的固结效应对上部结构内力分布及桩筏基础变形往往具有不容忽视的影响。不考虑上部结构刚度影响的共同作用分析常规设计方法与二维简化方法尚未全面地反映共同作用体系的实际工作机理。为此基于Biot固结理论,考虑地基土的弹塑性特性,对上部结构–桩筏基础–地基共同作用体系的时间效应进行了三维有限元数值分析。结果表明:地基的固结效应对共同作用体系的承载机理与变形协调能力具有显著的影响,共同作用体系的工作性能紧密地依赖于超孔隙水压力随时间的变化特征。同时上部结构刚度对共同作用体系的时间效应也具有不可忽视的影响。因此,在共同作用体系分析中应合理地考虑结构刚度效应和地基固结的时间效应。     

筒体结构桩筏基础的地基模型及其参数的确定

在筒体结构基础工程研究中 ,为了确定筒体结构内力分析的正确性 ,进行了地基模型的选择及合理确定地基模型的计算参数     

桩箱(筏)基础与地基土共同作用的分析研究

提出了一种新型桩、土相互作用的地基模型,这种模型是应用了本文推导的位移系数来求解群桩中每根桩的荷载分配系数,以及应用Geddes的应力系数计算桩、土地基的柔度矩阵.同时,用这种模型分析了桩箱(筏)基础与地基土的共同作用.通过实例比较,计算结果较为合理.     

盾构施工对邻近桩基础影响的简化分析方法

根据Loganathan和Poulos提出的估算盾构施工产生的土层位移的简易方法,假定已知土层损失,可预测隧道周边土层的水平位移。邻近盾构的桩基础也要随土层位移产生内力、位移变化,而成为被动桩。参照弹性地基梁法,建立由土体水平位移导致的桩-土共同作用方程,通过杆系有限单元法实现求解盾构施工产生的桩身内力和位移,计算中可考虑不同的桩顶约束条件和土层分布条件。根据桩身内力、位移控制要求,可确定盾构隧道施工时的土层损失控制要求。