地基不均匀沉降时超静定框架应力场的还原及应用

针对发生地基不均匀沉降的超静定框架结构应力场的还原问题,给出了基于结构力学矩阵位移法还原超静定框架结构体系应力场的计算原理。基于包含上部钢框架、独立基础和多维弹性地基支承的整体超静定结构体系的静力平衡条件和变形协调条件,建立了超静定结构的有限元计算模型。以实际监测工程为算例,采用MIDAS/Gen有限元软件计算还原了包含上部钢框架、基础和基底弹簧支座的整体超静定结构第二平衡状态下的应力场; 由实测的钢框柱柱脚位移值反算出基底弹簧支座各方向的弹性刚度,得出整体超静定结构第二平衡状态下的刚度矩阵及位移矩阵,从而求得监测初期和终期上部超静定钢框架结构各构件的内力计算值。最后,对比钢框架各构件内力的理论计算增量值与监测增量值。结果表明:构件各项内力理论计算增量值与监测增量值的相对误差均不超过40%,且构件各项内力理论值与监测值的增量变化方向一致,验证了基于矩阵位移法的超静定框架结构应力场还原方法的合理性和可行性。     

桥梁桩基结构系统的可靠性研究

以概率理论为基础的结构系统可靠性的研究,是未来结构工程学科研究必然发展的趋势。桥梁工程中基柱和桩基础也是由不同构件按不同方式组成的结构体系。进行桩基结构系统可靠性的研究,就能更加正确地了解桩基结构系统的工程特点和真实本质。以概率论为基础,结合岩土工程和桩基工程的特点,在土工参数分析和地基土构件可靠度研究的基础上,从研究组成基桩的基本构件──地基土和桩身入手,分析计算了这两个组成构件的可靠性,认为基桩是由地基土和桩身这两个构件组成的串联结构体系。据此分析了它们在构成基桩结构系统时的逻辑关系,建立了系统可靠性计算模型,得出了系统可靠度指标的计算方法。在基极可靠性研究的基础上,进一步研究了由基桩按不同布置方式、基桩间能力等相关和不等相关条件下的桩基结构系统的可靠性问题。得出了不同组成形式下基桩间功能上的逻辑关系和结构简化计算模型;推导出了不同组成系统可靠度指标的计算公式;提出了桩基结构系统中基桩间能力相关系数的实用计算方法,便于可靠性在桩基结构系统中的应用。桥梁桩基结构系统可靠性的研究,为建立在可靠度基础上具真正意义的桥梁桩基设计技术规范的进一步改革打下了良好的基础。     

厂房上部结构空间破坏分析

本文根据某火电厂厂房上部结构受到地基蠕滑变形影响，引起主要构件受损或破坏这一实际问题，对整体空间结构，按照地基变形发展趋势及结构物加固后的实际刚度，用有限元法作了空间仿真计算研究，给出了构件开裂后未加固、部分构件加固、全部构件最终加固三种情况下全部构件内力重分布，及地基变形继续发展时主要构件破坏的条件。     

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。     

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。     

基于改进响应面技术的火灾下混凝土结构可靠度分析

采用热力耦合分析火灾中的建筑结构计算工作量比较大,而要进一步获得各种不确定性因素影响下的结构可靠度就更为困难.针对上述问题,综合热力耦合分析技术、改进响应面技术和结构可靠度分析方法,提出了一种更为高效的火灾过程中结构可靠度分析的计算方法.其基本过程是采用均匀试验方法组织一定次数的热力耦合分析获得结构构件温度和内力分布,在此基础上回归出分析参数和构件温度、内力之间的响应面,结合响应面和Monte Carlo法得到各构件的可靠度.结合某混凝土建筑分析了该建筑主要构件在火灾作用下的可靠度.     

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。     

天安门广场红飘带景观结构分析与设计

天安门广场红飘带景观是国庆70周年庆典活动的重要工程,具有大跨度、大偏心、大悬挑、大扭转等复杂结构特征。同时,由于广场建设条件的特殊性,造成必须现场无焊接拼装、地基条件和抗风安全性指标难以量化等技术挑战。提出预制钢结构模块单元、现场全螺栓连接的设计理念,给出设计控制指标的确定方法,深入进行结构计算分析,对全装配模块单元及划分、螺栓连接关键节点等进行创新性设计。钢结构模块化设计理念得到充分检验。     

框架结构不同水平体系可靠度分析

构件可靠度标志单个杆件的安全性,而复杂结构中,某些构件的失效并不会导致整体结构的破坏,实际工程中,结构的体系可靠度更具有现实意义。为了获得结构体系的可靠度,本文针对一个具体的框架结构,提出不同水平下体系可靠度的计算方法。该不同水平下的结构体系可靠度计算方法同样可应用于其它结构中。     

某工程综合电视塔的结构设计

对某工程综合电视塔的工程概况、上部结构构件及荷载、结构选型、塔身筒体的计算方法及内力分析进行简要介绍,地基基础的强度计算、变形验算和抗倾覆验算、基坑施工问题、工程措施也涉及在内。     

考虑共同作用地基的沉降计算

针对目前结构设计中将上部结构与地基基础分开考虑,忽略上部结构刚度对基础内力及沉降的影响的现状,提出一种考虑上部结构与地基共同作用时基础沉降差的计算方法,据此可进一步考虑基础沉降差在上部结构中引起的附加内力.     

某工程综合电视塔的结构设计

对某工程综合电视塔的工程概况、上部结构构件及荷载、结构选型、塔身简体的计算方法及内力分析进行简要介绍,地基基础的强度计算、变形验算和抗倾覆验算、基坑施工问题、工程措施也涉及在内.     

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。     

地基不均匀沉降对上部结构影响的弹性支承分析法

为了研究地基的不均匀沉降对钢结构框架上部结构的影响,本文提出了将地基(或桩基础)模拟为弹性支座的有限元分析方法,将上部结构和地基基础进行整体分析。本模型的支座不均匀沉降将导致内力重分布,而内力的变化反过来又会影响其支座的沉降值,需反复迭代计算,直至这种动态调整的过程达到稳定。针对某钢结构住宅试点工程,将本文提出的模型与常用的固定支座法进行了对比分析。采用固定支座模型与弹性支承模型计算结果存在较大区别,不同弹性支承刚度下,不均匀沉降对结构的影响是不同的,且柱距本身是影响沉降差引起内力重分布的重要因素之一。     

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。     

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。     

基础差异沉降对上部结构的影响

阐述了地基应力分布及基础沉降的一般规律;应用结构力学方法和MIDAS Gen软件计算了上部结构考虑基础差异沉降产生的内力,并与恒载作用下结构中产生的内力进行对比,指出按照《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)考虑上部结构、基础和地基相互作用的必要性;分析了实际工程中采用沉降后浇带、变刚度调平等措施减小差异沉降对结构受力的有利作用。     

基于模糊可靠度的RC框架结构在地震作用下最可能失效构件的识别

计算结构体系可靠度的基础是对构件可靠度的计算,通过引入构件失效准则的模糊性,将构件失效作为模糊随机事件进行研究,通过计算得到构件在地震作用下的模糊随机可靠度,进而对RC框架结构在地震作用下最可能失效构件进行识别。结果表明：引入失效准则模糊性后,计算出的模糊随机可靠度指标要小于不考虑模糊性的常规可靠度指标,失效概率增大|选择不同的隶属函数分布形式和模糊区间对于模糊随机可靠度的计算均有一定的影响,所以在进行实际工程可靠度计算时,应根据实际情况选择合适的隶属函数和模糊区间。     

土结相互作用的地基沉降和结构内力计算方法

基础不均匀沉降将在上部结构内产生附加内力,而且地基变形也是随施工过程逐渐累积的过程．然而,常规计算方法既没有充分考虑上部结构、基础、地基之间的共同作用,也没有反映施工过程对结构内力的影响．针对上述问题,笔者推导了施工过程中地基变形和结构内力的计算公式,提出了考虑土结相互作用并模拟施工过程的实现方法．为研究地基变形和结构内力提供了手段,对采动区土地复垦及抗变形建筑物的设计、施工,防止或减轻地基变形对建筑物的损坏等具有重要现实意义．     

砖墙填充框架在地基不均匀沉降作用下附加内力的计算分析

提出了上部框架结构和地基基础共同作用的一种简化计算方法，采用变弹模轴压杆模拟地基作用，上部结构引入等效斜压杆来考虑砖填充墙和框架的共同作用。工程算例计算结果表明，相对不均匀沉降计算结果与实测结果接近，内力计算结果与结构实际损伤规律相符。