凹凸型沉降对混凝土框架结构力学特性影响研究

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近年来,国内地下空间的开发利用发展迅速,同时,由地下空间开挖引起的地面塌陷、周边建筑物地基不均匀沉降等问题也随之凸显出来。由于沉降问题的种类繁多,不同沉降工况与地震耦合作用下结构的变化特点与受力机理复杂多变,因此,对于不同工况下的建筑物沉降的对比研究是十分必要的。  文章在现有的研究基础上使用SAP2000有限元分析软件,分别建立了建筑物地基凹、凸型沉降模型并进行了以下研究:  详细介绍了建筑物不均匀沉降所造成的危害以及沉降产生的原因与机理,研究了地基沉降对上部建筑结构所造成的影响,以及各种地震作用下的反应分析方法与理论。采用了对建筑物柱脚施加垂直方向位移荷载的方式模拟建筑物沉降,并在此基础上进行了静力条件下凹、凸型沉降对结构的弯矩、剪力等内力以及楼板应力产生的影响分析。并总结出了相关的变化规律,即不同沉降条件下结构中弯矩、剪力等内力以及楼板应力变化与沉降范围变化之间的关系。  在建筑物沉降范围不断增加的前提下分析了结构的自振周期变化情况,并选取不同沉降方式下结构前六阶振型变化进行对比,通过数据分析可以看出结构在不同沉降方式下的自振周期与模态变化较小。在振型分析的基础上进行了罕遇地震作用下不同沉降方式与地震的耦合,并进行结构动力非线性时程分析,对比分析了不同工况下结构的加速度、楼层最大位移以及地震过程中塑性铰的发展、变化过程。  通过对不同沉降工况下的结构进行静力、动力分析,总结出不同条件下结构内力变化过程,得出了地震作用下结构中的薄弱环节,为后续建筑结构设计提供了理论依据。
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