高层建筑上部结构—桩筏基础—地基共同作用的有限元分析

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桩筏板基础是一种常用的基础形式。由于实际建筑物都是由上部结构、基础和地基组成的完整系统,三者之间是相互影响共同作用的,在这个完整系统中三者的受力和变形是相互制约的。对共同作用的影响做出分析,有助于使桩筏基础和上部结构的计算更符合实际情况,使实际工程设计更好的兼顾安全与经济。本文以某高层建筑共同作用的研究为算例,利用SAP2000程序建立三维分析模型,采用分层地基模型模拟地基土,引入缝(只压)连接单元,把上部结构、桩筏基础、地基作为一个整体进行共同作用分析。分析了在SAP2000中分别采用薄厚板单元计算矩形方板在均布荷载作用下的中点挠度,并分别与精确的解析解进行比较,认为在筏板较厚且厚跨比较大时采用厚板单元计算分析较为合理。探讨分析了共同作用分析模型在水平地震作用和无水平地震作用下的上部结构、桩筏基础受力和变形的差异。比较分析了上部结构的内力在常规设计方法和共同作用分析方法下的差别。分析上部结构内力、桩筏基础的沉降、桩项反力的分布、筏板的内力以及筏板荷载分担比随上部结构层数、筏板厚度、桩长、桩间距及地基刚度改变的变化规律,探讨其共同作用机理,以期获得一些可供实际工程设计参考和借鉴的有益结论。
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