框架结构—筏板基

发布时间：2017-06-16 19:07

  本文关键词：框架结构—筏板基础—地基协同工作下结构受力性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：框架结构具有传力明确、整体刚度好、施工速度快等优点,在现代建筑中得到广泛应用,但设计人员在抗震设计中大多都假定地基是刚性,不考虑地基基础与上部结构的协同工作,导致结构的理论值和实际值差距较大,因此,研究框架结构、筏板基础和地基协同工作下结构的受力性能是十分必要的。本文采用有限元软件ANSYS建立框架结构-筏板基础-地基的不考虑协同工作和考虑协同工作两种三维有限元模型,地基选用实体单元、筏板和楼板选用壳单元、框架梁柱和基础梁选用三维梁单元,地基与基础之间的接触部位采用接触单元。分别在静力和地震作用下进行结构整体受力分析,着重研究协同工作下上部框架结构及筏板基础的受力性能,另在地震作用下,改变筏板厚度和地基弹性模量等参数对基础底板和框架结构的受力性能进行对比分析。结果表明:(1)在静力作用下,考虑协同工作后,结构体系的最大沉降量增大了7.561mm;底层框架角柱的弯矩和剪力变化最为明显,其弯矩值减小了66.54KN.m、剪力值减小了75.98KN,底层框架梁的弯矩值和剪力值变化不明显;(2)在地震作用下,考虑协同工作后,结构体系随着振型阶数的增加自振频率和周期的变化幅度逐渐增加,其中在第8阶振型中自振频率减小10.6%,周期延长11.87%;框架角柱在底层的弯矩值减小了33.16%、剪力值减小了43.44%;(3)在地震作用下,考虑协同工作后,筏板厚度每增加100mm,基础的沉降量减小7%~8%,底层框架梁柱的剪力最多减小9.22%,弯矩减小1%左右;地基弹性模量每增加10MPa,基础的沉降减小4%左右,改变地基弹性模量对框架柱内力的影响大于框架梁。由此可见,考虑协同工作对结构的位移和内力影响较大,工程设计人员在建筑结构设计时应该尽量考虑协同工作对结构的影响。
【关键词】：框架结构 地基-结构协同工作 静力分析 动力特性 地震响应分析
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU323.5;TU435
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 选题背景及研究意义8-9
• 1.2 筏板基础概述及国内外研究现状9-10
• 1.2.1 筏板基础概述9
• 1.2.2 国内外筏板基础设计方法研究现状9-10
• 1.3 地基-结构协同工作研究10-14
• 1.3.1 地基-结构协同工作国内外研究现状10-13
• 1.3.2 地基-结构协同工作研究发展趋势13
• 1.3.3 地基-结构协同工作研究存在的问题13-14
• 1.4 本文主要研究内容14-15
• 2 框架结构-筏板基础-地基协同工作分析原理15-30
• 2.1 框架结构-筏板基础-地基协同工作特点分析15
• 2.2 框架结构-筏板基础-地基协同工作分析方法15-18
• 2.2.1 理论分析方法15-17
• 2.2.2 模型试验方法17-18
• 2.2.3 原位测试法18
• 2.3 地基本构关系模型18-21
• 2.3.1 线弹性地基本构关系模型18-19
• 2.3.2 弹塑性地基本构关系模型19-21
• 2.4 筏板基础受力分析21-29
• 2.4.1 筏板基础的有限元分析21-22
• 2.4.2 可希霍夫薄板理论22-27
• 2.4.3 明特林中厚板理论27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 3 框架结构-筏板基础-地基在静力作用下协同工作性能30-40
• 3.1 工程概况30-31
• 3.2 框架结构-筏板基础-地基协同工作模型建立31-33
• 3.2.1 有限元单元选取31-33
• 3.3 地基与筏板基础接触的实现33-34
• 3.4 框架结构-筏板基础-地基协同工作性能34-39
• 3.4.1 沉降对比分析34-35
• 3.4.2 框架梁柱的内力对比分析35-39
• 3.4.3 基础底板内力对比分析39
• 3.5 本章小结39-40
• 4 框架结构-筏板基础-地基协同工作地震响应分析40-70
• 4.1 地震响应分析方法40-41
• 4.2 模态分析41-48
• 4.2.1 模态分析方法41-43
• 4.2.2 动力特性对比43-48
• 4.3 振型分解反应谱分析48-61
• 4.3.1 振型分解反应谱法概述48
• 4.3.2 振型分解反应谱法的基本原理48-49
• 4.3.3 单点响应谱分析49-51
• 4.3.4 振型分解反应谱法计算参数51
• 4.3.5 框架梁柱位移及内力对比分析51-56
• 4.3.6 基础底板位移及内力对比分析56-61
• 4.4 筏板厚度变化时协同工作分析61-64
• 4.4.1 筏板厚度变化对基础沉降的影响61-62
• 4.4.2 筏板厚度变化对上部结构位移和内力的影响62-64
• 4.5 地基弹性模量变化时协同工作分析64-69
• 4.5.1 地基弹性模量变化对基础沉降和内力的影响65-66
• 4.5.2 地基弹性模量变化对上部结构位移和内力的影响66-69
• 4.6 本章小结69-70
• 5 结论与展望70-72
• 5.1 本文主要结论70
• 5.2 研究展望70-71
• 5.3 结束语71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-75

【参考文献】

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本文编号：456193