高層建筑-基礎(chǔ)-地基共同作用數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文結(jié)合兩個工程實例，對其靜力性能、動力特性、地震作用和抗風(fēng)性能等進(jìn)行了研究。 應(yīng)用子結(jié)構(gòu)法理論，將上部結(jié)構(gòu)剛度矩陣凝聚到基礎(chǔ)，同時將采用D-P模型的地基土體彈塑性剛度矩陣也凝聚到基礎(chǔ)上，建立了考慮上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、地基共同作用的數(shù)值計算方法。利用此方法建立某工程框架結(jié)構(gòu)裙樓-框架芯筒結(jié)構(gòu)主樓-基礎(chǔ)-地基共同作用三維FEM模型，通過ANSYS程序?qū)Υ四Ｐ瓦M(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)果表明，主樓結(jié)構(gòu)的柱、梁應(yīng)力在考慮共同作用比不考慮共同作用有增

2、大趨勢，群樓柱軸應(yīng)力在考慮共同作用比不考慮共同作用小，而群樓梁彎應(yīng)力卻相反。并進(jìn)一步分析得出考慮共同作用基礎(chǔ)沉降差引起上部結(jié)構(gòu)桿件應(yīng)力重新分布，尤其是基礎(chǔ)沉降差引起主樓的柱軸應(yīng)力、梁彎應(yīng)力的變化率大于群樓柱軸應(yīng)力、梁彎應(yīng)力的變化率的結(jié)論，該結(jié)論對以后工程設(shè)計有重要參考價值。 從理論上研究上部結(jié)構(gòu)-基礎(chǔ)-地基共同作用體系的動力特性。結(jié)合工程實例，通過高層建筑.基礎(chǔ).地基共同作用的結(jié)構(gòu)模擬，計算不同地基土層分布下結(jié)構(gòu)自振頻率、自振周

3、期與振型階數(shù)之間的關(guān)系，并提出考慮共同作用結(jié)構(gòu)體系的動力簡化模型，此模型對超高層建筑抗震設(shè)計的動力特性分析有重要參考價值。 針對高層建筑上部結(jié)構(gòu).基礎(chǔ)一地基共同作用體系在地震作用下時域響應(yīng)，編制了混凝土、鋼筋、鋼框架的恢復(fù)力本構(gòu)模型及滯回規(guī)則的程序，并采用Mohr-Coulomb相匹配Drucker-Prager準(zhǔn)則描述巖土非線性特性，建立了地震激勵下高層建筑結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)地基共同作用的三維彈塑性數(shù)值模型?？紤]基礎(chǔ)與地基的非線性接觸

4、，土體邊界的粘滯阻尼效應(yīng)。結(jié)合大連遠(yuǎn)洋大廈(A座)工程實例，對高層建筑結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)地基的共同進(jìn)行動力特性、彈塑性時程分析。結(jié)果表明，考慮共同作用后結(jié)構(gòu)動力特性和構(gòu)件力學(xué)性能發(fā)生明顯變化，并得出結(jié)構(gòu)體系在考慮共同作用情況下與不考慮共同作用下相比，單向輸入地震波對結(jié)構(gòu)影響大于雙向、三向輸入地震波對結(jié)構(gòu)的影響，考慮共同作用后，自振周期延長，層間位移增大，層間加速度增大，底部剪力和底部彎矩均增大的結(jié)論。 采用諧波疊加法(WAWS法)，同時