浅谈考虑上部结构共同作用的筏板基础分析及其优化

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1、重庆大学博士学位论文考虑上部结构共同作用的筏板基础分析及其优化姓名：干腾君申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：邓安福2001.6.1!壅塑墨一——摘要r／厂、}筏板基础在高层建筑结构中得到了广泛的应用，筏板基础的研究成为了工赢广泛关注的课题。过去人们对筏板基础的受力变形特性进行了大量的研用边界元、有限元以及无限元等的数值方法，对筏板基础的受力变形特性、内力变化规律以及筏板基础在结构设计中的优化问题进行了分析和探索，建立了筏板基础与地基和上部结构共同作用的耦合分析模型。其主要工作和结论如下：(1)对于双参数弹性地基上薄板的弯曲问题，采用克希霍夫(Kirchhoff)的薄板弯曲理论，利用边

2、界元进行了分析；然后利用有限元对带肋筏板基础的具有计算精度高的特点。b)筏板基础的厚度对调整地基的不均匀沉降起着主要作用。c)板加肋明显提高了调整差异沉降的能力，改善了筏板基础的受力性能。d)设置悬挑有利于筏板基础的受力，但设置悬挑的长度不宜过大。r(2)对于厚筏基础，采用Reissner的厚板理论，由胡海昌推导的厚板弯曲问题的基本方程，进行了双参数弹性地基上厚板的边界元分析。利用边界元bC结构进行了数值模拟，利用子结构的凝聚方法，对于薄板和厚板两种情况的筏板基础，、进行了考虑上部结构共同作用的筏板基础耦合分析，编制了耦合分析的计算程序^l由算例考察了上部结构对筏板基础受力的影响，得出是否考

3、虑上部结构共同作用具有比较明显的差别，考虑上部结构的共同作用将使筏板基础的弯矩和差异沉降都将减小，对筏板基础受力有。乖∞／重庆大学博士学位论文(4)在考虑上部结构共同作用的条件下，采用钢筋混凝土厚筏基础的八结点的平面弯曲单元与地基的二十结点有限元和十二结点无限元的分析方法，研究的剑桥模型，用二十结点的有限元分析：对于远域部分，由于受荷裁作用小，采用弹性理论模型，用十二结点的无限元分析。编制了考虑上部结构共同作用的非线性地基上钢筋混凝土筏板基础的非线性耦合分析的计算程序，进行算例分析，得出了如下的结论：a)钢筋混凝土筏板基础的受力和变形符合筏板基础的实际受力状况，结果令人满意，表明本文的计算方

4、法是切实可行的。b)本文方法成功地描述了筏板基础的非线性特征，可作为筏板基础设计计算的实用、可靠的分析手段，对工程实际具有重要的参考价值。算混凝土强度等级、筏板基础厚度、上部结构荷载大小以及筏土刚度比等因素对但混凝土强度的影响与厚度的影响相比相对较小；b)从混凝土强度变化的影响，说明《高层建筑箱形与筏形基础技术规范》(JGJ6—99)中规定筏形基础的混凝土强度等级不应低于C30是合理的。但混凝土强度等级也不宜过高，比较经济、合理的选择应是混凝土强度等级在C30-C40的范围内比较合适。C)从筏土刚度比与筏板基础的变形和内力关系，可以得出按差异沉降为o-o瞰k确定筏板基础的厚度，能够满足工程实

5、际的需要，做到经济、合理和实用。、／关键诃t筏板基础，数值方法，共同作用，耦合分析，、犍，非线性，词!酞＼I墨苎塑至AbstractRaftfoundation，whichisextensivelyused，isanimportantfoundationpatternofhigh—risebuildings．Theresearchesofraftfoundationhavebeenbeingpaidcloseattentiontobyacademicandengineeringcircles．Thoughalotofachievementshavebeenobtained，manyprobl

6、emsremainunsolvedfortheircom硼exnature．Onthebasisofinvestigationontherelatedliteratureofraftfoundationathomeandabroad，thispaperputsemphasisonstudyingthedeformationbehavior,internalforceandoptimizationofraftfoundationbycouplingofboundaryelement，finiteelementandinfiniteelement．Themainworksandconclusio

7、nsinthispaperareasfollows：(】)AccordingtotheKirchhoff'stheory,theraftfoundationsaretreatedasthethinplateontwo-parameterelasticfoundationbyboundaryelementmethod．Theribsareanalyzedbyfiniteelementmethod．Then，th