共同作用中刚度变化对结构受力和变形的影响.pdf

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1、浙江建筑，第28卷，第2期，2011年2月ZhejiangConstruction，Vo1．28，No．2，Feb．2011共同作用中刚度变化对结构受力和变形的影响TheEffectofStiffnessVariationonStressandDeformationofStructureConsideringCombinedAction赵海平ZHA0Hal-ping(浙江高专建筑设计研究院有限公司，浙江宁波315010)摘要：通过典型的算例对上部结构、基础和地基三者各自的刚度变化对其它两者造成的影响来进行比较分析，得到一

2、些可供工程实践参照的建议和结论。有助于加强工程设计中的安全性和经济性。关键词：共同作用；刚度影响；受力和变形中圈分类号：TU312．1文献标识码：B文章编号：1008—3707(2011)02—0012～04常规设计中，通常把上部结构和基础分别独层高3．3m，柱的截面尺寸为500mmx500mm，框架立计算，未能考虑基础与基础、基础与上部的协同梁的截面尺寸为250mm×600mm，楼面荷载简化到工作。仅认为存在着荷载和互为支承的关系，实框架梁上，边粱均布荷载为15kN／m，内梁均布荷载际上基础是整体结构的一部分，与地基和

3、上部结为30kN／m，箱基为1层，顶板厚300mlTI，内外墙厚构有着不可分割的必然联系，忽略这些联系势必3001TIFfl，底板厚500mIll，高度为31TI，基础和框架的造成以下结果：其一，忽略上部结构对基础的影混凝土均为C30，地基采用文克尔地基，基床系数响，减弱了基础刚度，夸大了基础的挠度和内力，1500kN／m，切向地基反力系数为1000kN／m。箱造成基础的浪费；其二，未考虑基础的变形和不均基墙的布置，柱网和基础节点的编号见图1～图3。匀沉降在上部结构中引起的次应力，实质上降低下面分别对不同的框架层数、不同

4、的梁截面、不了上部结构的安全度。本文从上部结构、基础和同的混凝土强度下的内力和变形进行比较分析。地基三者各自的刚度变化对其它两者造成的影响来进行比较分析。_以下算例分析均采用高级非线性有限元软件25MSC．Marc进行建模，而且对Marc建立的共同作用_●__--___-模型进行了对比性优化，它包括合理地划分单元、合15l61718】920_理地选择单元形态及合理地进行荷载等效。算例中1】混凝土墙体采用壳体单元¨，地基采用弹性半无限_●●●__'_-体地基模型。l234561上部结构刚度影响算例分析上部结构为10层框架，

5、平面尺寸为36mx24m，图1柱网布置图收稿Et期：2010—11—17作者简介：赵海平(1977一)，男，湖南常德人，工程师，从事结构设计工作。第2期赵海平：共同作用中刚度变化对结构受力和变形的影响l3●r98_85●1_72535455565758596061626364．．．．．5．．．0●tt0-46寸r33．_II20】2．．34．j6．-78．-910．J1123图2箱基墙布置图图3箱基顶板单元划分及结点编号表1不同框架层数下的基础底板结点弯矩表2不同框梁截面下的基础底板结点弯矩表3不同混凝土强度下的基础底板

6、结点弯矩由表l～表3，可以得到：随着上部结构层数载的增量值与基底反力的增量值相同。随着上的增加，基础的底板弯矩逐渐变大，但是由于上部框架梁截面的增大，上部结构的刚度也变大，部框架结构的贡献有限，所以当上部结构达到一使得基础底板弯矩变小，但是其变化幅度很小。定的层数后，基础底板弯矩的变化会变缓，最后随着上部结构混凝土的强度增大，也使得上部结趋近于定值。也就是说，当上部结构增加到一定构的刚度变大，造成基础底板弯矩减少，其变化层数后，基础底板的应力将不发生改变，上部荷幅度也不大。l4浙江建筑2011年第28卷这里要特别指出的是

7、：在地基、基础和荷载条件15kN／m，内梁均布荷载为30kN／m，箱基为1层，顶不变时，增加上部结构的刚度会减少基础的相对挠板厚300mm，内外墙厚300mm，高度为3m，基床系曲和内力，但同时导致上部结构自身内力增加，即上数为2000kN／m，切向地基反力系数为1000kN／m，部结构对减少基础内力的贡献是以自身产生不容忽混凝土强度等级均为C30。结构布置见图4。视的次应力为代价的。而且这种贡献也是有限的，随着层数的增加，体系结构刚度的增加速度逐渐减缓，达到一定的层数后趋于稳定。即依靠上部结构刚度抵抗不均匀沉降的能力是

8、有限的。2基础刚度影响算例分析数据点布置图柱的平面布置图当上部结构和地基条件不变时，基础的内力随其刚度的增大而增大，相对挠曲则减少；相反上部结构中的次应力却随基础刚度的增加而减少。上部结构为12层框架结构，平面尺寸为25rn×20m，层高3．3m，柱的截面尺寸为500mm×墙布置B墙布置C500mill，梁的截面尺寸