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软土地区地基不均匀沉降对框架结构影响的反分析研究

作　者: 黄利明
导　师: 姜忻良
学　校: 天津大学
专　业: 结构工程
关键词: 不均匀沉降 共同作用 曲面方程拟合 反分析研究
分类号: TU323.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


建于软土地基上的高层建筑，在竖向荷载作用下建筑物往往产生较大的不均匀沉降。地基的不均匀沉降在上部结构产生较大的附加内力和附加变形，从而影响上部结构的正常使用功能和极限承载能力。本文主要对现有建筑物的实际沉降来进行反分析研究，以系统地分析地基不均匀沉降对上部结构的影响。在一般情况下，实际工程的实测点较少且大多分布在建筑物周围，无法满足地基不均匀沉降对上部结构影响的反分析研究的要求，需先进行正分析确定地基不均匀沉降规律。主要研究内容如下：（1）对上部结构、基础与地基的共同作用有限元模型进行正分析，在竖向荷载作用下，分析地基不均匀沉降规律，得出抛物曲面方程对建筑物和周围地基的不均匀沉降规律拟合精度较高。（2）分析沉降抛物曲面方程系数随建筑物长宽比、桩长和筏板厚度的变化规律，得出反映沉降趋势的方程二次项系数与建筑物长宽比、桩长和筏板厚度的关系式。（3）以建筑物长宽比、桩长和筏板厚度确定的反映沉降趋势的二次项系数为基础，建筑物的实测沉降数据为边界条件修正，拟合建筑物的实际沉降曲面方程。考虑相邻建筑物的影响时，建筑物受影响区域的实际沉降情况为建筑物单独沉降与相邻建筑物周围地基沉降的叠加。（4）对上部结构与基础进行反分析研究，对比分析不同沉降差、不同筏板厚度和考虑相邻建筑物影响的条件下，实际地基不均匀沉降对上部结构产生的附加内力变化规律。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-12
  1.1 选题背景和研究意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-11
    1.2.1 共同作用理论的研究现状  9-10
    1.2.2 反分析理论的研究现状  10-11
  1.3 本文的研究方法与主要内容  11-12
    1.3.1 本文的研究方法  11
    1.3.2 研究的主要内容  11-12
第二章 正分析和反分析的有限元模拟  12-25
  2.1 有限元法基本原理  12-15
    2.1.1 有限元法概述  12
    2.1.2 有限元分析基本步骤  12-15
  2.2 有限元分析中相关参数的确定  15-20
    2.2.1 ANSYS 单元类型确定  15-16
    2.2.2 上部结构的线弹性本构模型  16-17
    2.2.3 土体的弹塑性本构模型  17-19
    2.2.4 牛顿-拉普森方法  19-20
    2.2.5 桩土接触问题  20
  2.3 正分析有限元模型的建立  20-24
    2.3.1 模型的介绍  20-23
    2.3.2 正分析 ANSYS 有限元模型的建立  23-24
  2.4 反分析有限元模型的建立  24-25
    2.4.1 模型的介绍  24
    2.4.2 反分析 ANSYS 有限元模型的建立  24-25
第三章 正分析的沉降数据分析及曲面方程确定  25-52
  3.1 建筑物长宽比为3～4 的沉降数据分析及曲面方程确定  25-34
    3.1.1 建筑物底面沉降数据分析及曲面方程确定  26-30
    3.1.2 建筑物短跨边周围地基沉降数据分析及曲面方程确定  30-32
    3.1.3 建筑物长跨边周围地基沉降数据分析及曲面方程确定  32-34
  3.2 建筑物长宽比为1～2 的沉降数据分析及曲面方程确定  34-38
    3.2.1 建筑物底面沉降数据分析及曲面方程确定  34-35
    3.2.2 建筑物短跨边周围地基沉降数据分析及曲面方程确定  35-37
    3.2.3 建筑物长跨边周围地基沉降数据分析及曲面方程确定  37-38
  3.3 建筑物长宽比为2～3 的沉降数据分析及曲面方程确定  38-42
    3.3.1 建筑物底面沉降数据分析及曲面方程确定  38-39
    3.3.2 建筑物短跨边周围地基沉降数据分析及曲面方程确定  39-41
    3.3.3 建筑物长跨边周围地基沉降数据分析及曲面方程确定  41-42
  3.4 建筑物长宽比为大于4 的沉降数据分析及曲面方程确定  42-47
    3.4.1 建筑物底面沉降数据分析及曲面方程确定  42-44
    3.4.2 建筑物短跨边周围地基沉降数据分析及曲面方程确定  44-45
    3.4.3 建筑物长跨边周围地基沉降数据分析及曲面方程确定  45-47
  3.5 荷载对沉降曲面方程的影响  47-48
  3.6 建筑物实际沉降曲面方程的确定  48-50
    3.6.1 由实际测点直接拟合实际沉降曲面方程  48-49
    3.6.2 结合实际测点与共同作用的分析结论来拟合沉降曲面方程  49
    3.6.3 相邻建筑物对不均匀沉降的影响  49-50
  3.7 本章小结  50-52
第四章 地基不均匀沉降对上部结构影响的反分析研究  52-66
  4.1 实际地基不均匀沉降对上部结构影响的反分析研究  52-56
  4.2 对比不同实际沉降差对上部结构影响的反分析研究  56-58
  4.3 对比不同筏板厚度对上部结构影响的反分析研究  58-61
  4.4 相邻建筑对地基不均匀沉降的影响及反分析研究  61-65
  4.5 本章小结  65-66
第五章 结论与展望  66-68
  5.1 结论  66-67
  5.2 展望  67-68
参考文献  68-71
致谢  71

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 杆件系统结构 > 杆件结构 > 框架
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