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随着经济与技术的不断发展,建筑的城市化与现代化要求越来越高,地下空间的利用越来越广泛,即使多层建筑也设计地下室、地下车库或地下停车场,因此设计既符合建筑功能要求又经济、适用、耐久的基础显得尤为重要。高层建筑中的基础大部分采用筏形基础、箱型基础及桩筏基础,尤其是在一些土质较软的地区。多层建筑或者小高层建筑,基础一般采用独立基础或者筏形基础。近几年在北方一带采用一种新型的独立基础加防水底板的基础形式,这种基础构造简单,施工方便,但独立基础与防水板的设计往往困扰设计人员。现在设计基础时只按普通独立基础承担全部竖向荷载,防水板则只考虑防水的作用而构造设置,没有考虑防水板的设置对独立基础的影响。本文用ANSYS软件模拟独立基础和防水板基底反力及其反力分配,并考虑上部结构、地基与基础相互作用问题,通过建立结构模型用数值方法研究基础尺寸、柱网尺寸、地基压缩模量、上部结构荷载、防水板的厚度、防水板位置等因素对独立基础基底反力和防水板基底反力的影响,其结果可以为此类基础提供设计依据。主要内容如下:
(1)综合分析大量有关文献,提出研究本课题的意义和内容。
(2)简单介绍有限单元法与ANSYS大型有限元分析软件,并提出考虑共同作用原理进行模拟分析。
(3)在防水底板与基础整浇在一起时,分析基础尺寸、柱网尺寸、荷载、弹性模量、防水板厚度、防水板位置等因素对独立基础基底反力与防水板基底反力的影响。
(4)考虑共同作用问题,研究上部结构-基础-地基共同作用的原理以及相互之间的影响。
(5)采用有限元法对上部结构进行数值模拟,分析基础的基底反力与防水板基底反力。通过对各影响因素的分析,得到各参数对反力分配的影响,分析随参数的改变地基反力的变化规律。综合各影响因素进行数值模拟,通过对比分析,找到防水板最合适的板厚及位置。
通过以上分析得出防水板底应力在各个影响因素下的变化趋势,得到防水板采用350mm厚、基础以上1米处设置并且采用计算配筋进行设计。