柱下独立基础与防水板组合的设计方法研究

发布时间：2017-05-31 15:03

  本文关键词：柱下独立基础与防水板组合的设计方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：越来越多的独立基础和防水板组合的基础形式被用于多层框架结构及高层建筑的裙房,但是使用的过程中有些工程总是会产生一些开裂和反拱问题。本文针对独立基础与防水板这种新型实用的地下室基础形式,对以往计算方法对比分析,并采用ANSYS数值模拟,最后对基于接触反力的数据进行分析并采用公式拟合,主要的工作如下:⑴总结了四种现行的设计计算方法。针对一个案例,使用四种方法分别计算,并对结果进行分析。结果表明:设计中常用的简化分割计算法中将独立基础与防水板分割计算,可能带来一定的隐患;简化整体计算法的结果更接近于软件的计算;四种计算方法都没有充分考虑到基底反力的不均匀分配问题。⑵针对前述四种设计方法的缺陷,本文使用ANSYS软件进行接触非线性有限元分析。主要从基础沉降、板底与板顶应力、基底接触反力和土体扩散四个方面进行了研究,使用了三种轴压比进行对比计算。得到结论如下:防水板产生反拱的一个重要原因是随着轴压比的增加,防水板沉降的增速要慢于独立基础沉降的增速。基础的变形呈现波形,整个沉降图呈现盆状分布;防水板板顶处于受拉状态,随着轴压比的增大,其值逐渐增大,其中独立基础之间的防水板拉应力最大,部分区域的拉应力值由于大于混凝土抗拉强度设计值将会伴随裂缝发生;接触单元所产生的应力可以反映出土体对基础的反力大小,接触反力等值线由独立基础向防水板中心扩散,轴压比增加的情况下,独立基础下的反力增幅较大,防水板处无明显变化,因此上部荷载的增加对防水板所承担的接触反力影响不大。独立基础处接触反力约为防水板处的五倍,接触反力的分布具有一定的规律性。⑶最后,在ansys接触分析的基础上,提取有限元分析结果的相关数据,对基底反力分配不均的问题进行研究。将接触反力的数据绘制成了断面图以及三维曲面图,同时进行了非线性曲线拟合,得到一个通用公式,并给出了该通用公式中若干参数使用表。
【关键词】：独立基础 防水板 接触反力 曲线拟合
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU470
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 研究现状11-13
• 1.3 柱下独立基础与防水板组合的关键问题13-14
• 1.3.1 分开计算时的基底反力分配13
• 1.3.2 地基与基础共同作用模型下的反力分配13-14
• 1.3.3 整体作用下的反力分配14
• 1.4 研究方法、技术路线及研究内容14-17
• 1.4.1 本文的研究方法14-15
• 1.4.2 技术路线15-16
• 1.4.3 研究内容以及创新点16-17
• 2 现行计算方法的对比分析17-33
• 2.1 案例简介17
• 2.2 简化分割计算法17-23
• 2.2.1 简化分割计算法计算原理17-19
• 2.2.2 简化分割计算方法19-22
• 2.2.3 简化分割计算过程22-23
• 2.2.4 简化分割法计算结果23
• 2.3 复杂楼板SLABCAD计算法23-24
• 2.3.1 SLABCAD有限元分析23-24
• 2.3.2 SLABCAD有限元法结果24
• 2.4 midas Gen有限元法24-27
• 2.4.1 midas-Gen有限元分析24-27
• 2.4.2 midas-Gen有限元法结果27
• 2.5 简化整体计算法27-30
• 2.5.1 计算原理及步骤27-29
• 2.5.2 简化整体计算法计算过程29
• 2.5.3 简化整体计算法结果29-30
• 2.6 计算方法对比及总结30-32
• 2.6.1 计算方法对比30-31
• 2.6.2 思考及总结31-32
• 2.7 本章小结32-33
• 3 数值模拟的有限元理论33-42
• 3.1 有限单元法简介33-36
• 3.1.1 有限元法分析基本思想33
• 3.1.2 求解步骤33-36
• 3.2 有关理论介绍36-41
• 3.2.1 非线性有限元理论及分析36-41
• 3.2.2 板的有限元理论41
• 3.3 本章小结41-42
• 4 组合基础的数值模拟研究42-66
• 4.1 ANSYS软件概述42-44
• 4.1.1 ANSYS软件简介42-44
• 4.1.2 ANSYS软件特点44
• 4.2 独立基础与防水板组合的数值模拟分析44-46
• 4.2.1 模型使用单元45-46
• 4.3 材料性质46-47
• 4.3.1 混凝土本构关系46-47
• 4.3.2 地基土本构关系47
• 4.4 模型建立47-49
• 4.5 有限元结论分析49-65
• 4.5.1 基础变形50-54
• 4.5.2 基础应力的分布54-59
• 4.5.3 接触反力的分布59-63
• 4.5.4 土体沉降的分布63-65
• 4.6 本章小结65-66
• 5 基于接触反力数据的分析及公式拟合66-74
• 5.1 接触反力数值66-68
• 5.2 不同轴压比下图形分析及公式拟合68-73
• 5.2.1 不同轴压比下的图形分析68-71
• 5.2.2 公式拟合71-73
• 5.3 本章小结73-74
• 结论与展望74-76
• 结论74
• 展望74-76
• 参考文献76-79
• 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果79-80
• 致谢80-81

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