框架結(jié)構(gòu)建筑上部結(jié)構(gòu)與地基和筏板基礎(chǔ)共同作用淺議

1、CONSTRUCTION城市建設(shè)處理及裝飾細(xì)部引人入勝，使大家印象深刻備受啟發(fā)。日本各地的大、小餐廳、茶室及商店室內(nèi)設(shè)計，均注意風(fēng)格特色的體現(xiàn)。特別是日式餐廳從建筑、室內(nèi)裝飾到食器均進(jìn)行了配套設(shè)計。人們即使在很小的餐館用餐，也同樣感受到設(shè)計者的精心安排。因此，“處處環(huán)境美，處處有設(shè)計”給每一個顧客、游客留下了深刻的印象。5個性化大工業(yè)化生產(chǎn)給社會留下了千篇一律的同一化問題。相同樓房，相同房間，相同的室內(nèi)設(shè)備。為了打破同一化，人們追求個性

2、化。一種設(shè)計手法是把自然引進(jìn)室內(nèi)，室內(nèi)外通透或連成一片。另一種設(shè)計手法是打破水泥方盒子、斜面、斜線或曲線裝飾，以此來打破水平垂直線求得變化。還可以利用色彩、圖畫、圖案以及玻璃鏡面的反射來擴(kuò)展空間等等，打破千人一面的冷漠感，通過精心設(shè)計，給每個家庭居室以個性化的特征。6服務(wù)方便化城市人口集中，為了高效、方便，國外十分重視發(fā)展現(xiàn)代服務(wù)措施。日本采用高科技成果發(fā)展城鄉(xiāng)自動服務(wù)措施，自動售貨設(shè)備越來越多，交通系統(tǒng)中電腦問詢、解答，向?qū)到y(tǒng)的使用

3、，自動售票、檢票、自動開啟，關(guān)閉進(jìn)出口站口通道等設(shè)施，給人們帶來高效率和方便，從而使室內(nèi)設(shè)計更強(qiáng)調(diào)“人”這個主體，以讓消費(fèi)者滿意、方便為目的。7高技術(shù)高情感化最近，國際上工業(yè)先進(jìn)國家的室內(nèi)設(shè)計正在向高技術(shù)，高情感方向發(fā)展，這就是第七個趨勢。高技術(shù)與高情感相結(jié)合，既重視科技，又強(qiáng)調(diào)人情味。在藝術(shù)風(fēng)格上追求頻繁變化，新手法、新理論層出不窮，呈現(xiàn)五彩繽紛，不斷探索創(chuàng)新的局面。五、結(jié)束語總之，好的裝飾設(shè)計與建筑風(fēng)格緊密的溶為一體，它不僅強(qiáng)化了建

4、筑的個性，更使其有了豐富的情感和耐人尋味的細(xì)節(jié)。裝飾向人們展示了更多的文化內(nèi)涵，加強(qiáng)了建筑的歷史價值并使其以更加豐滿的姿態(tài)立足與當(dāng)代。參考文獻(xiàn)：[1]陳明潔張穎李靜，淺談現(xiàn)代室內(nèi)裝飾設(shè)計新理念[J]承德民族師專學(xué)報，2009，4[2]韓忠杰，當(dāng)今室內(nèi)裝飾設(shè)計應(yīng)考慮的幾個要點(diǎn)[J]南方建筑，2002，21工程結(jié)構(gòu)概況某一筏板基礎(chǔ)形式的框架結(jié)構(gòu)建筑經(jīng)簡化后其結(jié)構(gòu)概況為：12層32跨框架，柱網(wǎng)6m6m，層高均為3.5m，框架梁截面尺寸0.30

5、m0.75m，框架柱截面尺寸0.65m0.65m，筏板的厚度為0.5m，樓面荷載和墻體荷載簡化到框架梁上，梁均布荷載均取35kNm，風(fēng)荷載取15kNm(風(fēng)向沿x軸正向吹)，基礎(chǔ)和框架的混凝土強(qiáng)度等級均為C35。基床系數(shù)10000kNm3，切向地基反力系數(shù)10000kNm3，筏板懸挑長度為1.0m。柱網(wǎng)和筏板單元結(jié)點(diǎn)編號如圖1～2所示。圖1柱網(wǎng)布置圖2建立有限元模型基于上述結(jié)構(gòu)概況，文中利用有限元分析軟件ANSYS建立計算模型，包括不考慮

6、相互作用和考慮相互作用兩種情況。上部結(jié)構(gòu)的梁和柱都采用BEAM188單元，該單元適合于分析從細(xì)長到中等粗短的梁結(jié)構(gòu)，該單元基于鐵木辛哥梁結(jié)構(gòu)理論，考慮了剪切變形的影響。模型中，采用實體單元SOLID45模擬筏板。地基模型的計算采用Winkle模型，用ANSYS中的CONBINl4彈簧單元作用在筏板模型的節(jié)點(diǎn)上來模擬Winkler地基的作用，地基彈簧的剛度根據(jù)k=EAL來確定，其中E為地基土的彈性模量，A為筏板節(jié)點(diǎn)的有效土作用面積，L為模

7、型中彈簧單元的長度。在劃分筏板網(wǎng)格時，為了能在筏板與柱結(jié)合處產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)，先通過移動和旋轉(zhuǎn)命令，將工作平面采用置于柱與筏板結(jié)合的地方，然后使用asbw命令，用工作平面將實體進(jìn)行切割并劃分網(wǎng)格，這樣在結(jié)合處會生成節(jié)點(diǎn)，然后用numemp命令合并相同位置處的節(jié)點(diǎn)。3計算分析3.1分析共同作用與常規(guī)方法對結(jié)構(gòu)受力的影響分別對考慮共同作用(工況1)與不考慮共同作用(工況2)進(jìn)行了分析比較。經(jīng)計算發(fā)現(xiàn)：當(dāng)結(jié)構(gòu)不考慮共同作用時，把上部框架結(jié)構(gòu)的底層框架

8、結(jié)構(gòu)建筑上部結(jié)構(gòu)與地基和筏板基礎(chǔ)共同作用淺議張擁軍瀘溪縣建筑勘察設(shè)計院摘要：結(jié)合工程概況，介紹了筏板基礎(chǔ)形式的框架結(jié)構(gòu)建筑不考慮與考慮相互作用時的內(nèi)力分析，并探討了剛度變化時結(jié)構(gòu)的受力和變形。關(guān)鍵詞：筏板基礎(chǔ)；剛度圖2筏板單元劃分及結(jié)點(diǎn)編號建筑設(shè)計288CONSTRUCTION城市建設(shè)柱看作固定支座，固定于基礎(chǔ)上，底層柱子的彎矩值比共同作用分析所得的彎矩值小，大的相差將近6倍。中間柱底的軸力比共同作用分析所得的軸力小，角柱底的軸力比共同

9、作用分析所得的軸力大，最大的相差達(dá)9％。這是由于沒有考慮基礎(chǔ)的沉降差，引起上部結(jié)構(gòu)的次應(yīng)力的影響，使得上部結(jié)構(gòu)部份構(gòu)件偏不安全。筏板對稱軸(x軸)上節(jié)點(diǎn)的彎矩值變化大，最大的相差達(dá)8％。這是因為沒有考慮上部結(jié)構(gòu)剛度對基礎(chǔ)的貢獻(xiàn)，使得筏板的受力與實際不符。由此可見，忽視上部結(jié)構(gòu)參與共同作用，給上部結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)和地基的分析可能會帶來較大的誤差。3.2剛度變化時結(jié)構(gòu)的受力和變形分析框架結(jié)構(gòu)建筑的上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基是一個統(tǒng)一的有機(jī)整體，三者相互

10、聯(lián)系相互影響。改變它們中任何一部份的剛度，均會引起彼此的內(nèi)力和變形的變化。本文利用編制的程序進(jìn)行計算，分別改變?nèi)邉偠鹊拇笮?，對框架一筏板一地基的共同作用的受力和變形進(jìn)行了分析、比較。工況1，見工程結(jié)構(gòu)概況。工況2，采用工況1的結(jié)構(gòu)形式，把框架梁截面尺寸改為0.30m0.6m，框架柱的截面尺寸改為0.55m0.55m作用時結(jié)構(gòu)的受力與變形。工況3，采用工況l的結(jié)構(gòu)形式，把地基的基床系數(shù)改為20000kNm3，分析共同作用時結(jié)構(gòu)的受力與變

11、形。工況4，采用工況l的結(jié)構(gòu)形式，把筏板的厚度改為0.4m，分析共同作用時結(jié)構(gòu)的受力與變形。由工況l～工況4計算，可得底層柱底和筏板對稱軸上節(jié)點(diǎn)的內(nèi)力，見下表1表3。表1底層柱軸力(單位：kN)表2筏板對稱軸結(jié)點(diǎn)彎矩My(單位：kNm)表3筏板對稱軸結(jié)點(diǎn)彎矩Mx(單位：kNm)由工況l工況4計算，可得底層柱底和筏板對稱軸上節(jié)點(diǎn)的內(nèi)力，分析可知：由工況1和工況2可知：當(dāng)把框架梁的截面尺寸0.3m0.6m改為0.3m0.75m，框架柱截面尺

12、寸0.55m0.55m改為0.65m0.65m，其它條件不變時，沿x軸邊柱1～4和9～12的軸力減小，最大的相差約3％，彎矩Mx、My增大，最大的相差約40％；中柱5～8的軸力增大，最大的相差約4%，彎矩My增大，最大的相差達(dá)27％。筏板沿對稱軸(x軸)上的節(jié)點(diǎn)：筏板彎矩Mx，My整體均增大，最大的相差達(dá)3倍。這是由于框架梁的截面尺寸由0.3m0.6m改為0.30m0.75m，框架柱截面尺寸由0.55m0.55m改為0.65m0.65m

13、亦即增加上部結(jié)構(gòu)的剛度，會減小基礎(chǔ)的相對撓曲和內(nèi)力，但同時導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)自身的內(nèi)力增加。也是說，上部結(jié)構(gòu)對減小基礎(chǔ)內(nèi)力的貢獻(xiàn)是以在自身中產(chǎn)生不容忽視的次應(yīng)力為代價的。由工況1和工況3可知：當(dāng)把地基的基床系數(shù)由10000kNm3改為20000kNm3其它條件不變時，沿x軸邊柱l～4和9～12的軸力增大，最大的相差約4％，彎矩Mx、My減小，最大的相差達(dá)1.5倍；中柱5～8的軸力減小，最大的相差約5％，彎矩My減小，晟大的相差約3倍。筏板沿對

14、稱軸(X軸)上的節(jié)點(diǎn)：筏板彎矩Mx，My變化不一。兩種不同地基條件下框架柱軸力隨著地基承載力降低，邊柱軸力增大，中柱軸力減小。這是因為隨著地基的變軟，筏板兩端呈上翹趨勢，基礎(chǔ)的上翹受到上部結(jié)構(gòu)的約束，使得上部荷載向兩端集中。算例分析表明：考慮上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基的共同作用，會因基礎(chǔ)變形以及基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間的相互制約作用而導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)桿件內(nèi)力重分配，且隨著地基的逐漸變軟，這種內(nèi)力重分配現(xiàn)象逐漸加劇。按考慮結(jié)構(gòu)的共同作用對上部框架進(jìn)行結(jié)構(gòu)

15、設(shè)計，使結(jié)構(gòu)的受力和變形與實際相符，有利于結(jié)構(gòu)的安全可靠。由工況1和工況4可知：當(dāng)把基礎(chǔ)的厚度由O.4m改為0.5m，其它條件不變時，沿x軸邊柱1～4和9～12的軸力減小，最大的相差約296，彎矩Mx、My減小，最大的相差約16％；中柱5～8的軸力增大，最大的相差約17％，彎矩My減小，最大的相差約1.5倍。筏板沿對稱軸x軸上的節(jié)點(diǎn)：筏板彎矩Mx，除邊柱下節(jié)點(diǎn)77和89外均增大My變化不大。基礎(chǔ)的厚度由0.4m改為0.5m亦即增加基礎(chǔ)的

16、剛度，由以上分析可知：在上部結(jié)構(gòu)剛度與地基條件不變的情況下，基礎(chǔ)內(nèi)力總體上隨其剛度增大而增大，相對撓曲則隨之減小。從減少基礎(chǔ)內(nèi)力出發(fā)，宜減小基礎(chǔ)剛度；就減小上部結(jié)構(gòu)次應(yīng)力而言，宜增加基礎(chǔ)剛度。因此，基礎(chǔ)方案應(yīng)視結(jié)構(gòu)類型作綜合考慮。4結(jié)論及建議：框架結(jié)構(gòu)建筑的上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)同地基是一個統(tǒng)一的有機(jī)整體，三者相互聯(lián)系相互影響。它們間的聯(lián)系可歸結(jié)為三者之間的剛度變化而引起彼此的內(nèi)力和變形的變化。(1)上部結(jié)構(gòu)剛度的影響在地基、基礎(chǔ)和荷載條件不變

17、的情況下，增加上部結(jié)構(gòu)的剛度會減小基礎(chǔ)的相對撓曲和內(nèi)力，但同時導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)自身內(nèi)力增加，亦即：上部結(jié)構(gòu)對減小基礎(chǔ)內(nèi)力的貢獻(xiàn)是以在自身中產(chǎn)生不容忽視的次應(yīng)力為代價的。對于用增加上部結(jié)構(gòu)的剛度來減小基礎(chǔ)的相對撓曲和內(nèi)力是不可取的。(2)基礎(chǔ)剛度的影響在上部結(jié)構(gòu)剛度與地基條件不變的情況下，基礎(chǔ)內(nèi)力隨其剛度增大而增大，相對撓曲則隨之減??；相反，上部結(jié)構(gòu)次應(yīng)力卻隨基礎(chǔ)剛度的減小而明顯增大。因為基礎(chǔ)差異沉降增加，必然在上部結(jié)構(gòu)中引起更大的次應(yīng)力，可

18、見，從減少基礎(chǔ)內(nèi)力出發(fā)，宜減小基礎(chǔ)剛度；就減小上部結(jié)構(gòu)次應(yīng)力而言，宜增加基礎(chǔ)剛度。因此，基礎(chǔ)方案應(yīng)視結(jié)構(gòu)類型作綜合考慮。(3)地基剛度的影響當(dāng)?shù)鼗兊密浫鯐r，基礎(chǔ)內(nèi)力和撓曲增加；相反，當(dāng)?shù)鼗鶆偠仍龃髣t基礎(chǔ)內(nèi)力和撓曲減小，此時地基沉降和差異沉降減小，上部結(jié)構(gòu)的次應(yīng)力也減小。參考文獻(xiàn)：[1]郝文化.ANSYS土木工程應(yīng)用實例[M].北京：中國水利水電出版社.2005[2]宰金珉，宰奎璋.高層建筑基礎(chǔ)分析與設(shè)計—土與結(jié)構(gòu)物共同作用的理論與應(yīng)用

19、[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1993.柱號123456789101112l2119358939223134311446425043451321193589392231342213936493984320430584609485744742139364939842139322023630393832613083449448034456220236303938326142155359339433162310l4563498645052

20、155359339433162工況767778798081828384858687888990121565317347206890239622239602474821186052222136371594020088023l5520992122834188825545321064717353203860233662169152435921388744l4196658182572098762397l22795425867230912423工

21、況767778798081828384858687888990112164223726619390519l254209955266367342448786259604225257191904185249208916271372340356947314765022024l182867185236196908236321311672320419867921924218487819l24320l947238324310729226建筑設(shè)計28