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。     

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。     

上部结构-筏板-地基相互作用的有限元分析

重点研究了空间框架-筏板-地基共同作用时上部框架及筏板基础的受力和变形性能,选用合适的三维空间计算模型,应用有限元仿真软件ANSYS程序对所建立的模型进行分析。设置不同刚度的三种地基模型,探讨其变化对上部框架及筏板基础的影响。计算结果表明：不同刚度的地基作用对上部框架及筏板的沉降差影响并不大,但是对筏板的沉降影响大,内部应力也将会发生重新分布。同时得出地基土应力变化特征,对结构设计的安全性及经济性提供依据。     

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。     

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。     

超深层岩溶地基上高层建筑桩筏基础性能研究

为了研究超深层岩溶地区高层建筑桩筏基础的整体工作性能,本文结合工程实例,采用现场监测和数值模拟的方法对无锡世贸中心主楼下超深层岩溶地基经灌浆处理后桩筏基础受力和变形进行研究。在桩端和筏板上布置相应的监测点,检测桩端应力,筏板内力,以及筏板沉降随上部结构刚度增加时的变化规律,同时,配合有限元模拟溶洞存在对整体结构桩筏基础的影响以及对比灌浆后桩端地基反力的变化。得到桩筏基础在上部结构和岩溶地基等共同作用下受力和变形等相关结论,对于岩溶地基桩筏基础的选型以及地基处理评价具有重要参考价值。     

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。     

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。