考虑共同作用时上部结构刚度对基础沉降与内力的影响（论文）.pdf

·5 · 生活中的建筑物均是由上部结构、基础和地基三者组成 的一个完整系统，上部结构、基础和地基之间是相互影响共 同作用的。而目前，设计人员在进行结构设计时，往往是将 三者分开考虑并计算的，这就使得计算结果与实际不符，进 而需要将三者作为一个整体，考虑三者的共同作用进行整体 的分析计算。考虑共同作用的整体分析模型，就是把上部结构、 基础和地基三者看作一个相互协调工作的整体，然后进行整 体的分析，计算各部分的内力和变形。在建筑物的施工过程中， 随着楼层数的递增，上部结构的刚度同时也在增加，这时上 部结构就会对基础的沉降和内力造成一定的影响。为了分析 上部结构的刚度对基础受力与变形的影响，本文利用大型通 用有限元软件 ANSYS建立了考虑共同作用影响的整体分析模 型，分析随着楼层数的变化，筏板沉降和内力的变化规律。 1 有限元模型的建立 本文选用的分析模型上部结构是一个规则的框架结构， 9 层，3 跨× 5 跨，跨度均为 6 m，层高均为 3.3 m，框架柱的截 面尺寸为 b×h =600 m × 600 m，混凝土选用 C35，框架梁的截 面尺寸为 b×h =300 m × 600 m，楼板为现浇钢筋混凝土板，板 厚 120 mm，混凝土选用 C30，楼面可变荷载为 2 kN/m 2，框架 梁上均布 7 kN/m 2的线荷载，用来模拟填充墙的自重荷载。基 础采用桩筏基础，筏板厚度为 600 mm，桩长为18 m，桩径 600 mm。由于没有详细的地基信息，所以本文的模型做了一 定的简化，不考虑地基的分层，地基范围在 xz 平面大约取结 构基础底宽的 3倍左右，在 y 方向取桩长的 2倍左右，即所取 地基土的区域范围为 117 m× 69 m × 30 m，弹性模量 E =50 MPa， 泊松比 v =0.35。文章通过单元生死来模拟楼层数的增加，在 本文中把上部结构的施工阶段分为 3个组，即第一组（1~3 层 ）、 第二组（4~6 层）和第三组（7~9 层 ）。 为便于表述，轴线和截面位置如图 1所示。共同作用的有 限元模型如图 2所示。 
 
 
 
 
 
 
 
  " # $ %   图1 轴线和剖面位置 图2 共同作用的有限元模型 ［摘 要］ F?? ??M(? ANSYS14.0? K t??r –k?n? –nk ??? ??M?e f?。 ?? ?h?r0g?天N? ?k ?? ?P世冶??P ? O?$? ? 。?圈?? \ ， ;?h?r0g?其 ，h? r0gs?]^n?世冶??`?`?。h?r0g??， ??n?V??? ? ????V，h?r0g亦?， ?P/? OO?)??。 ;?h?r0g?其，?P ?????)?g?0。 ［关键词］r0g ；n?世冶 ；n? ? O ；? f ? ［中图分类号］TU 973.16bbbbb ［文献标志码］Abbbbb［文章编号］1001–523X（2020）06–0005–02 Influence of Upper Structure Stiffness to Foundation Settlement and Internal Force Considered Interaction Zhang Fu-jun，Tian Dan-dan ，Wang Guo-long ［Abstract ］A finite element model of the interaction between frame structure-pile-raft foundation-foundation was established by using the large-scale general finite element software ANSYS14.0. By changing the stiffness of the superstructure ，the settlement of the raft and the change of the raft internal force are studied. The results show that with the increase of the stiffness of the superstructure ， the influence of the stiffness of the superstructure on the settlement of the building foundation reduces. When the stiffness of the superstructure is small ，the raft foundation is mainly subject to overall bending deformation ，and when the stiffness of the superstructure is large， the stress in the raft tends to increase. With the increase of superstructure stiffness， the increase of raft bending deformation decreases. ［Keywords ］structural stiffness ；foundation settlement ；fundamental internal force ；numerical formulation 考虑共同作用时上部结构刚度对基础 沉降与内力的影响 张富钧 1，田丹丹 1，王国龙 2 （1.甘肃交通职业技术学院，兰州 730070；2.金昌市规划建筑设计院，甘肃金昌 737100） 收稿日期 ： 2019–10–29 基金项目 ： 2019年度甘肃省高等学校创新能力提升项目（2019A-232） 作者简介 ： 张富钧（1981—），男，甘肃白银人，讲师，主要研究方向为 结构工程。 1 2 3 4 5 6 A B C D建筑结构 建 筑 技 术 开 发 Building Structure Building Technology Development 第47 卷第 6 期 2020年3月 ·6 · 2 上部结构对筏板沉降的影响 传统方法认为上部结构传到基础的荷载在筏板上是均匀 分配的，很明显这种设计