局部沉降对框架结构的空间作用有限元分析

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基础坐落在软弱地基上、施工方法不当、设计不合理,会使建筑物产生不均匀沉降。当不均匀沉降值超过允许限度,将会使建筑物开裂、损坏甚至倾斜,严重影响建筑物的使用。针对倾斜严重的建筑物,需要采取一定的措施进行纠偏。发生倾斜的建筑物,如果采用的是框架结构和桩基础,可通过截桩法进行纠偏。截桩法是截去其较高一侧的柱下的部分桩体,使柱体迫降,以达到整体纠偏的效果。考虑到施工时不可能同时进行截桩,需对各个承台分别进行截桩,而引起的柱局部沉降会对整体结构产生影响。截断长度越大,影响越大,甚至引起其他梁柱的开裂,具体施工时,截断长度的取值和截断次序十分关键。而钢筋混凝土框架出现过大的局部沉降会使板、梁、柱产生附加应力,而这些附加应力过大时,构体就会开裂。这种影响对空间框架的作用分析计算都比较复杂,有待探讨。建筑结构往往是一个很复杂的空间体系,实际荷载也是很复杂的,且钢筋混凝土结构又有开裂、屈服等现象,并不是理想的弹性匀质材料。但框架结构在实际工程设计计算中,为了计算简捷方便,常常假设各类荷载主要作用在结构的主轴方向,对互相正交的两个主轴方向进行平面结构内力分析;忽略结构纵向和横向之间的空间联系,忽略各构件的抗扭作用;将纵向框架和横向框架分别按平面框架进行分析计算,并假定框架平面内刚度可以足够抵抗在自身平面内的侧向力,而在平面外刚度很小,可以忽略。结构设计时常取最有代表性的一榀框架进行平面结构的计算分析即可,但这并不意味着其中的空间作用尚无或可忽略不计,相反,恰恰表明有关空间作用的分析计算都相当复杂,有待进一步研究。目前,对局部沉降对框架结构的空间作用的研究更是很少。因此有必要对框架结构的空间作用,特别是局部沉降对框架结构的空间作用进行研究,为截桩纠偏工程设计和施工找出行之有效的方法。针对此问题,对多层框架进行模型试验,受实际试验条件的影响,以及试验数据离散,试验将十分困难且不理想。随着有限元方法的不断完善和相关计算机技术日趋成熟,应用有限元方法对其建立模型,加载分析,将十分可行,且修改模型和处理数据也非常简便。作者通过有限元软件ANSYS和SAP2000对多层框架进行建模分析,通过改变加载条件、模型结构来分别计算,并对其理论计算值进行分析、对比、总结。在局部沉降对框架结构的空间作用问题上,得出了一定的作用规律和成果,为截桩纠
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