基坑开挖对临近建筑物结构内力影响的有限元分析.pdf

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1、2012年11月■两固蒜窿勘察与测绘【文章编号】1673-0038(2012)31-0131-03基坑开挖对临近建筑物结构内力影响的有限元分析龙开学1王素霞2(1．广西华蓝岩土工程有限公司2．中化广西地质勘查院)摘要：本文分别采用基坑开挖条件下用自由场地和有建筑物场地简化沉降计算公式建立给定支座位移的结构计算模型，采用Sap2000结构分析软件求解结构附加内力。通过上述方法的计算分析，探讨基坑开挖对临近建筑物的影响规律，并比较计算方法的合理性。关键词：基坑开挖；-1名近建筑物1引言同一般的建筑物相比，基坑临近的筑物在基坑开挖过程中的受力与变形性状，不仅涉及到土与上部

2、建筑物的相互作用问题，还要考虑基坑的开挖过程，因此，影响因素更多更复杂。要研究因基坑开挖而引起的建筑结构的受力性态变化，采用常规的结构静力分析方法无法反映众多因素的综合影响，以有限元为代表的数值分析方法为解决深层次的问题提供了极大的方便。借助计算机，可以较全面而深入地考虑影响地表沉降的主要因素，可以量化地分析对临近环境造成的影响，可以对所产生的后果进行预估，进而提出合理的控制措施。2建筑物简化模型的确定在许多情况下，三维空间结构常常被简化为平面结构形式【t卅。针对本课题研究的框架结构体系，该体系由若干竖向、水平抗侧力构件构成主要承重构件，由节点连接而成的空间协调工作

3、体系。其简化的平面结构形式如图1所示。3计算原理由简化模型知，典型的框架结构可以简化成一超图1框架结构简化图静定的刚架结构。当超静定结构的支座产生已知的位移(移动或转动)时，结构将产生内力。传统的结构力学中，分析超静定结构有两类主要方法：力法和位移法。力法以多余未知力为未知量，利用变形协调条件确定多余未知力，进而求出所有内力；若要计算结构位移，则还须另作计算。位移法以结构节点位移为未知量，利用杆件和结构的刚度关系(即力和位移的关系)求出节点位移，各杆件内力也可同时给出。表1即为等截面杆件在有支座位移的情况下产生的固端弯矩和剪力及轴力。对于框架结构，按框架柱的位置可分

4、为：中柱、边望篁望望望望篁望篁望望篁望望望望篁望望望望望篁望望望箜望望望望篁望望望篁篁篁望篁望篁望鲨竖望望望任务的性质和任务的技术要求；测区所处的行政辖区及范围；与测量作业有关的自然地理状况；已有的大地测量成果的情况；各个设计项目的数量、质量统计、如起算点、起算边个数、各级三角点(导线点)、水准点个数、水准路线或者水准联测路线总长，各类觇标、标石数量，精度估算结果等；所需的仪器、装备和材料的数量；对野外测量作业的特殊技术要求等。2．6上交资料在技术设计完成后上交下列资料：(1)在地形图上设计的控制点网图。(2)在适当比例尺的计划控制点网晒蓝图。(3)技术设计书(或其

5、文字说明材料)。3结束语经过精心优化的平面控制网设计能合理组织测绘工作，起到事半功倍的作用。同时，更加要求了我们的测绘人员在具体工作中一定要认真细致，这样才能避免返工。参考文献[1】武汉测绘学院控制测量教研室、同济大学大地测量教研室合编．控制测量学．勘察与测绘■村固袁瞄2012年11月表1等截面杆件在支座位移下的固端弯矩、剪力及轴力弯矩剪力轴力编号梁的简图M船MnQ柚Q-N皿N卧EA△l#EJAIB0lj卜——嵌l6ElA12EIA12ElA212l13O0-1j『丑J石1卜、l4E珀2E106E103121．0■‘‘只l柱。不同位置的框架发生沉降对结构的影响是不同

6、的。(1)中柱沉降由位移法建立基本方程：k“Zl+Rl。=0(1)kll=4i1“2i，R1。：丁6i2A(2)工2解得：Zl=击A(3)式中：i，：掣蔓——柱线刚度；lli：：学——梁线刚度；12E——杆件弹性模量；I——杆件截面惯性矩；l，——柱高；l厂梁长；d——梁柱线刚度比仅=善。11利用位移法计算竖直杆件OO。、AB轴力N00。、N衄及水平杆件OB两端弯矩M傩、M舯，计算结果见表2。表2中柱沉降产生的各杆件内力杆件00。(中柱)AB(边柱)OB：梁)轴力N∞l=轴力N。=弯矩M。=内力．6i，2(4-№t)A革竺生△L(1知1)一—．(1+a)一((1m)

7、芒(1m)一说明拉力压力下侧受拉上侧受拉(2)边柱沉降依据结构力学，亦利用位移法以及弯矩二次分配法，仍然可得相似结论，框架柱轴力及梁端弯矩均随梁柱线刚度比值增大而增大。4计算结果分析采用与有限元分析相同的计算参数，根据基坑开挖引起的自由场地地表沉降简化计算公式(4)和基坑开挖引起的有建筑物场地地表沉降简化计算公式(5)，分别计算基坑开挖引起的地表沉降，并将地表沉降值作为上部框架结构的支座位移，再利用Sap2000结构分析软件计算建筑物结构内力。为了便于表述，现将计算分析假设为两种模式：模式一：基于基坑开挖引起的自由场地地表沉降模式的上部结构计算方法；模式二：基于