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近年来,随着高层建筑结构的迅猛发展,上部结构-基础-地基共同作用的理论和应用研究,已逐渐成为结构工程领域中的热点问题之一。以往的很多考虑共同作用的研究都是卧框架结构为主、地基土为软土的情况来分析的,而对于上部结构为纯剪力墙、地基土为黄土的研究文献,目前还不多见。因此,本文以实际工程为例,针对考虑共同作用研究中存在的一些问题,根据剪力墙结构和基础地基的实际情况,利用大型遥用有限元分析软件SAF2000和常规的结构分析与设计软件PKPM,建立了合理的有限元分析模型。通过有限元分析,研究了考虑剪力墙结构-桩筏基础-地基土共同作用对上部结构内力和变形的影响,主要研究内容如下:
(1)详细介绍了考虑上部结构-基础-地基共同作用的研究和应用现状,并重点分析了桩筏基础的受力特点和研究方法,提出了本文需要研究的问题。
(2)分析了共同作用的概念、实质、分析原理和机理,着重比较了共同作用的研究方法以及几种常用的基础模型。
(3)应用PKPM和SAF2000两种分析软件,建立了不考虑共同作用时的有限元分析模型,对人工边界的划定、地基范围的截取以及单元的选取等问题进行了深入探讨。
(4)根据上述两种分析模型的计算结果,比较了PKPM软件和SAP2000软件的差别、优越性及SAP2000软件对于我国规范的适用性。
(5)利用SAP2000软件,对同一工程实例进行了考虑共同作用和不考虑共同作用时的有限元分析,探讨了考虑共同作用时对上部结构内力和变形的影响规律,提出了相应的设计建议。
(6)针对考虑共同作用的分析模型,通过改变上部结构的刚度、筏板厚度和桩径、地基刚度等参数,系统地研究了剪力墙结构-桩筏基础-地基土的共同作用情况,提出了宜考虑共同作用的结构和地质条件,为剪力墙结构的合理设计提供了参考。