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。     

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。     

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。     

框架结构-地基刚度对结构抗地表变形的影响

本文建立有限元模型研究上部结构、基础和地基三者刚度比例关系对结构抗地表变形作用的影响。通过改变上部结构层数、梁柱线刚度比、地基参数,得到地表变形作用下上部框架内力、土体响应等结果。发现地表变形作用下上部结构、基础、地基三者之间既共同作用也相互影响。增加上部结构刚度会导致上部结构自身附加内力的增加;地基刚度越大,上部框架柱脚因地表变形产生的附加应力值越大。     

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。     

花都大运家园工程上部结构与地基基础共同作用的有限元计算分析

本文以花都大运家园工程的基础设计为实例,采用有限元软件Abaqus对建筑上部结构与地基基础共同作用进行简化有限元分析,通过对比是否考虑上部结构刚度的地基沉降对上部结构的应力影响,从而得出经济、安全、合理的结构体系.     

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。     

CFG桩复合地基与钢筋混凝土筏板基础设计

对于高层建筑钢筋混凝土筏板基础设计,通常将弹性地基梁法的计算结果与简化的倒楼盖法计算结果相比较,采用综合取值的设计方法,其核心就是如何提高地基变形计算的精确性。通过对上部结构-筏板基础与地基的共同作用概念及机理的论述和探讨,并在已有实测结果统计分析的基础上,分别对高层建筑CFG桩复合地基和筏板基础的受力和变形原理进行分析,提出CFG桩复合地基与筏板基础设计时,按现有CFG桩复合地基变形计算理论并考虑上部结构-筏板基础-地基共同作用和土层厚度分布影响的CFG桩复合地基变形计算的改进方法。采用该改进方法对某实际工程的CFG桩复合地基变形进行了计算,其计算结果与该工程沉降观测值大小及其分布规律基本一致。     

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.     

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。     

水泥土搅拌桩复合地基沉降计算方法浅析

1 前言 水泥土搅拌桩是一种介于刚性桩和柔性桩之间的具有一定压缩性的半刚性桩,它与桩间土共同作用的复合地基亦具有一定的压缩性。因此,在复合地基设计时,除应考虑建筑物上部荷载要求外,还应考虑如何控制相对沉降量,即复合地基的变形,使上部结构与地基相协调,避免引起建筑物的沉降过大或不均匀沉降。 复合地基的变形计算方法较多,且其变形与地质条件、上部荷载分布、桩体的设计参数等都有密切关系。现就太原市河西区所进行的较典型的水泥土搅拌桩复合地基施工后建筑物沉降实测值与几种理论计算值之间相比较,以选择接近地区实际的经验     

水池结构与地基基础共同作用的研究进展

对水池结构与地基基础共同作用的最新研究进展进行了综述与分析：系统地总结了工程中常用的水池地基的理论模型；阐述了可简化上部水池结构计算的子结构法的理论基础；在考虑上下部分共同作用基础上,针对水池结构的受力特点,对水池结构的受力性能作了较为系统的研究。最后,对水池结构与地基基础共同作用研究的发展趋势作了展望。     

地基反力的数值模拟和基础结构的内力响应

从地基与基础互相作用的概念出发 ,提出一种数值模拟地基反力分布函数的构造方法和具体形式 ,并应用这种地基反力的数值模拟形式 ,通过典型基础结构的内力分析 ,与应用现有的地基模型的结构计算相对比 ,表明它与有限压缩层地基模型的计算结果十分接近 ,但应用在基础结构计算分析上却简便易行 ,可以供工程设计计算和进行地基基础共同作用分析研究参考     

软黏土地基沉降的时变效应对超高层建筑结构内力的影响

软黏土地基沉降具有时变性,其规律被广泛认知。随着超高层建筑的大量兴建,工程师对超高层建筑与地基基础共同作用问题越来越重视。从地基沉降的时变性出发,综合考虑地基沉降的时变效应与地基-基础-上部结构共同作用的耦合问题,以时间切片的形式进行共同作用分析,提出了考虑地基沉降时变效应的共同作用计算方法,经初步分析得到地基沉降的时变效应对超高层建筑结构关键构件内力的影响。对软土地基上高500 m的超高层结构的分析结果表明,地基沉降的时变效应对上部结构的影响仅限于中低层区;其对巨柱、核心筒轴力的影响较小,轴力最大增、减幅值仅约为5%,在工程实践中可以忽略不计;但其对伸臂构件的影响较大,尤其是斜腹杆最为明显,其内力最大增幅可达200%,在工程实践中应给予重视。     

基于PLAXIS3D的地基基础-上部结构共同作用分析

以某多层框架结构为工程背景,通过PLAXIS 3D有限元程序构建包含上部结构与地基基础的三维数值模型,借助程序内嵌的弹塑性分析功能;首先,采用SAP2000建立结构有限元模型,在PLAXIS 3D中采用与其相同的底部约束条件,对比仅考虑自重作用时两模型中结构内力的差异,验证PLAXIS 3D进行框架结构内力分析的计算精度;然后,分别考虑小震与大震两种工况,采用拟静力方法,对结构施加水平地震力,研究土-结构共同作用下结构内力与不考虑共同作用时结构内力的差异性;最后,除PLAXIS3D整体模型之外,考虑将上部结构简化为均布荷载,分析两种情况下基础沉降的差异性。结果表明,建立土体与结构的整体三维模型可以直接考虑地基基础与上部结构的刚度协调,从而获得更加符合实际的结构内力和基础变形。     

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     

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。     

上部结构与地基基础共同工作的数值分析

本文通过双弹簧理论,建立了上部结构与地基基础共同工作的变形协调条件,并依此导出上部结构与地基基础共同工作的数值分析方法。为了便于工程应用,在提出几点基本假定的前提条件下,介绍了上部结构与地基基础共同工作的简化计算方法。并附有简化计算实例。     

基于上、下部共同作用的柔性基础下复合地基解析解的研究

柔性基础下复合地基的受力及变形过程是柔性基础、垫层、复合地基以及桩端下卧层土体四者相互作用、应力和变形相互耦合的复杂过程。在分析柔性基础下复合地基的荷载传递机理的基础上;将柔性基础-垫层-复合地基-下卧层土体作为一个共同作用的整体,建立考虑上、下部共同作用的柔性基础下复合地基简化分析模型,考虑柔性基础、垫层、复合地基与下卧层土体之间应力、变形协调关系以及桩、土界面的相对滑移,推导出表征复合地基性状的沉降变形和桩土应力比的求解公式;最后通过与工程实测结果的对比分析,验证该方法的合理性和适用性。     

地基及基础沉降对天津津塔施工模拟及预变形分析的影响

采用文克尔地基模型模拟地基及基础的变形与受力特征,并利用地基基础与上部结构共同组成的整体计算分析模型,考虑不同区域桩基布置的影响,给出了天津津塔上部结构施工过程中地基变形及差异沉降的定量解答,研究了施工模拟及预变形分析中地基变形对上部结构构件长度加工预调值及施工安装预调值的影响。分析结果表明,地基基础的均匀沉降不会影响上部结构构件加工预调值,不均匀沉降则有明显影响。同时给出了上部结构预变形分析中考虑地基基础沉降影响的建议实施方法。工程实践结果表明,本文提出的建议方法便于工程实施,具有良好的工程适用性。