基于地基不均匀沉降的框架结构设计分析

发布时间：2017-08-29 14:32

  本文关键词：基于地基不均匀沉降的框架结构设计分析

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【摘要】：随着时代的进步,多元化建筑物的大规模使用以及地质的复杂多样性,对结构设计安全性及可靠性的要求更高,只有结构设计达到安全稳定的要求,建筑物才能更大程度的减少潜在危险。另外,由地基不均匀沉降而引起的建筑事故时有发生,为了更好的了解地基不均匀沉降对上部框架结构的影响规律,减少框架结构事故的发生及危害,非常有必要对不均匀地基上的框架结构设计进行深入的研究,为实际工程中的结构设计与加固提供重大参考价值。本文首先运用ANSYS有限元软件,建立含有基础、梁、板和柱的整体结构模型,模拟分析基础的不均匀沉降对上部框架结构的影响;然后,进行单层空间框架结构试验,观察记录试件在基础不均匀沉降过程中的变形和裂缝发展规律;最后,将ANSYS运算结果与室内试验成果相结合,总结归纳出基础的不均匀沉降对上部框架结构的应力、应变以及裂缝的影响规律。室内试验结果中当沉降差为0.004L(L为相邻柱距),ANSYS模拟运算结果中当沉降差值为0.00357L,出现肉眼可见的微裂缝,验证了《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011中,中低压缩性土相邻柱沉降差允许值0.002L和高压缩性土为0.003L的规定是具有很大的安全性,同时也验证了ANSYS有限元模拟运算具有一定的可靠性;基础不均匀沉降量相同的条件下,中跨基础不均匀沉降对上部框架构件的影响程度比边跨的大;当基础发生不均匀沉降时,相同沉降条件下,跨度较小的相邻梁更容易产生破坏。运用ANSYS有限元模拟分析地基刚度、基础刚度和地下孔洞对上部框架结构不均匀沉降的影响规律:不均匀地基刚度差值的大小影响框架结构的不均匀沉降,但是影响程度要小于地基刚度对框架结构的影响;在地基刚度一定的条件下,条形基础的承载能力以及稳定性比独立基础强;不同的基础刚度,对不均匀地基上的框架结构不均匀沉降的影响程度不同,基础刚度和模量E、惯性矩I有关,基础刚度越大,影响程度越大;洞穴所在的位置不同,对上部框架结构不均匀沉降的影响程度也不同;相同条件下,同一基础交叉点周围孔洞区域范围越广,对基础的影响程度越大;若基础梁底部具有孔洞,则横跨孔洞的基础梁和基础梁梁两端交叉点所受的影响较大;地基土层没有孔洞时,基础在底部所受的应力始终为压应力,在交叉点顶部为压应力,在基础梁顶部为拉应力,横跨洞穴的基础梁会改变原有的应力性质和大小。这些规律可为实际工程设计与加固提供指导意义。
【关键词】：地基 不均匀沉降 框架 设计分析 ANSYS
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU433
【目录】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 课题背景和意义12
• 1.2 地基不均匀沉降产生的原因12-15
• 1.2.1 地基土本身存在的问题13-14
• 1.2.2 勘察方面14
• 1.2.3 设计方面14
• 1.2.4 施工方面14-15
• 1.2.5 周边建筑15
• 1.2.6 外界环境15
• 1.3 地基不均匀沉降防治措施15-17
• 1.3.1 确保地质勘察报告是真实可靠的15
• 1.3.2 建筑设计15-16
• 1.3.3 结构设计16
• 1.3.4 建筑施工16-17
• 1.3.5 其它17
• 1.4 地基不均匀沉降研究现状17-18
• 1.5 本文的研究工作18-20
• 第二章 框架结构有限元模型的建立20-30
• 2.1 钢筋混凝土结构选用的模型种类20
• 2.2 ANSYS模型选用的单元类型20-24
• 2.2.1 SOLID6521-24
• 2.2.2 COMBIN1424
• 2.3 钢筋混凝土材料参数的定义24-27
• 2.3.1 混凝土的破坏准则24-26
• 2.3.2 混凝土材料的本构关系26-27
• 2.3.3 钢筋材料的本构关系27
• 2.4 地基模型种类27-28
• 2.5 本章小结28-30
• 第三章 基于基础不均匀沉降对上部框架结构的影响分析30-52
• 3.1 有限元模拟分析30-31
• 3.1.1 ANSYS模型的建立30-31
• 3.1.2 工况的设定31
• 3.2 有限元研究分析基础的不均匀沉降对框架结构的影响规律31-40
• 3.2.1 各工况下应变变化规律31-35
• 3.2.2 各工况下应力变化规律35-39
• 3.2.3 各工况下裂缝分布规律39-40
• 3.3 室内试验研究分析基础不均匀沉降对框架结构的影响规律40-50
• 3.3.1 试验设计40-42
• 3.3.2 裂缝的发展过程42-44
• 3.3.3 梁柱各测点的应变变化过程44-48
• 3.3.4 框架结构应力变化过程48-50
• 3.4 本章小结50-52
• 第四章 基于不均匀地基的框架结构设计分析52-82
• 4.1 工程简介52-55
• 4.2 地基刚度对框架结构不均匀沉降的影响55-62
• 4.2.1 工况的分类55-57
• 4.2.2 地基刚度对上部框架结构不均匀沉降的影响分析57-62
• 4.3 基础刚度对框架结构不均匀沉降的影响62-66
• 4.3.1 条形基础配筋对框架结构不均匀沉降的影响62-65
• 4.3.2 条形基础尺寸对框架结构不均匀沉降的影响65-66
• 4.4 孔洞对框架结构设计方案的影响66-79
• 4.4.1 工况的设定66-67
• 4.4.2 孔洞对基础不均匀沉降量的影响规律67-73
• 4.4.3 孔洞对基础正应力的影响规律73-79
• 4.4.4 孔洞对基础裂缝的影响规律79
• 4.5 本章小结79-82
• 第五章 结论与展望82-84
• 5.1 研究成果82-83
• 5.2 不足与展望83-84
• 参考文献84-88
• 致谢88-90
• 附录90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：753802