高层建筑框架剪力墙结构—桩筏基础—地基共同作用有限元分析

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随着社会经济和科学技术的发展,近几十年来,我国高层建筑如雨后春笋般拔地而起,与此同时各工程技术研究人员也进行了大量与之相应的理论研究。在大量的工程实践中,人们通过现场实测与理论研究的对比,发现任何一个完整的建筑体系都是由上部结构、地基、基础三部分组成,并且它们相互协调、统一工作。随着高层建筑的高度不断增高,竖向荷载和水平荷载大是高层建筑的一个重要特点,因此对地基基础的要求更高,所使用地基基础形式必须具有承受高竖向荷载、调节不均匀沉降、抵抗强倾覆力矩等要求,在所有基础形式中,桩筏基础具有这些有点。本文以兰州市城关区某住宅楼为研究算例,在前人的理论基础上,用SAP2000有限元分析软件建立框架剪力墙结构—桩筏基础—地基共同作用的三维模型。通过改变上部结构刚度、筏板刚度,对模型进行共同作用的分析,得出以下结论:(1)通过共同作用分析与非共同作用分析的比较,发现考虑共同作用后,上部结构内力和和桩顶反力普遍增大,基础沉降和筏板内力均有不同程度的减小,基础沉降和筏板内力安全储备较大。因此,在实际工程设计中,使用共同作用的设计理念更符合建筑物实际受力状态,设计更合理,但也要适当地考虑共同作用对上部结构的不利影响。(2)通过改变上部结构的刚度,对桩顶反力、桩荷载分担比、筏板内力、基础沉降等的研究表明:上部结构刚度对减小基础差异沉降有利,但这种贡献是有限的,筏板的荷载分担比在本例中不容忽视,可以充分利用,减小造价。(3)增加筏板的刚度,发现筏板荷载分担比增大、基础差异沉降减小,因此,选择合适的筏板厚度用共同作用理论分析更经济合理。
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