某高層辦公樓上下部共同作用的有限元分析.pdf

1、對建于軟土地基上的高層建筑，若結構分析采用傳統(tǒng)的簡化計算方法常常不是給工程造成浪費就是產(chǎn)生安全隱患，只有采用共同作用分析方法，將上部結構、基礎與地基三者作為一個受力的整體系統(tǒng)進行分析，才能比較真實地反映其實際工作狀態(tài)，使設計既安全又經(jīng)濟。由于問題的復雜性，對上部結構、基礎與地基的共同作用問題的研究始終受到國內外土木工程界的高度重視。 近年來，有限元法和子結構法等計算方法的成熟、大型通用有限元軟件的開發(fā)和計算機硬件的快速發(fā)展為這一

2、課題的研究提供了可能。本文采用通用有限元分析軟件ANSYS，對某高層辦公樓(框架—剪力墻結構)分別建立了簡化計算和共同作用分析的有限元模型。首先進行了重力荷載、風荷載和水平地震作用下兩個模型的變形和內力結果對比；然后通過變化共同作用分析模型的地基變形模量、筏板厚度和上部結構剛度來探討框架—剪力墻結構共同作用的機理。通過計算分析，得出以下結論： 1.在重力荷載作用下，考慮共同作用后，框架的中柱軸力減小而邊柱軸力增大，即產(chǎn)生邊柱增荷

3、效應，而且上部結構的次內力隨著樓層的增高而減小。 2.在風荷載作用下，考慮共同作用后，結構整體側移增大，表明結構整體剛度減?。豢蚣艹袚募袅Ρ壤龃?，表明框架在整體結構中的貢獻作用增強，框架內力增大。 3.模態(tài)分析表明，考慮共同作用后，整體結構不僅自振周期增大而且振型會發(fā)生改變，如本工程實例中，第一自振周期的振型在簡化計算模型中表現(xiàn)為X向一階，而在共同作用分析模型中為Y向一階。 4.水平地震作用下，考慮共同作用后

4、，結構總地震力減小，框架承擔的地震力比例增大，剪力墻承擔的地震力明顯下降。 5.在上部結構剛度、基礎剛度不變的情況下，當?shù)鼗兊密浫鯐r(變形模量Es減小)，基礎的差異沉降增大，導致基礎的整體彎曲內力和上部結構的次內力增大，表現(xiàn)為邊柱增荷效應增強。 6.在上部結構剛度、地基剛度不變的情況下，當基礎剛度增大(筏板厚度加大)時，基礎的差異沉降減小，上部結構的次內力減小，但是基礎內力增大。 7.在地基剛度、基礎剛度不變的