剪力墙结构—基础—地基共同作用分析

论文摘要

高层和超高层建筑抵抗水平方向作用是结构设计的主要任务,选用具有良好抗侧刚度的结构型式是结构设计的关键性问题。而钢筋混凝土剪力墙结构是利用建筑物现浇混凝土墙体作为建筑的承重体系,同时因其抗侧刚度大,整体性好,具有良好抵抗水平作用能力,故在高层和超高层建筑中得到广泛应用。常规的结构设计方法出于简化分析,隔离了上部结构和基础之间的相互作用,导致上部结构设计的不安全和基础设计上的不经济。因为上部结构、基础和地基是一个彼此协调、共同工作的整体,每一部分的工作性状,都是三者共同作用的结果,应用共同作用的理论进行高层建筑设计,才能比较真实地反映结构的实际工作状态,也才可能是最为安全、经济、合理的。因此,考虑上下部结构共同作用的计算方法越来越受到工程界的重视。但共同作用分析作为一种结构设计方法,其理论研究与工程实践尚处于发展和完善阶段,仍有大量基础性工作有待继续探讨。本文系统的阐述了上部结构-基础-地基共同作用的基本方法基础,同时主要完成以下工作内容:（1）利用剪力墙常规设计方法—连续连杆法的基本理论,推导双肢墙和多肢墙在水平荷载作用下上下部结构共同作用的基本方程。（2）用本文提出的共同作用计算方法,分析水平荷载作用下上部结构内力及水平位移,并与常规设计方法进行比较。（3）用本文提出的共同作用计算方法,分析水平荷载作用下当上部结构刚度改变时,上部结构、基础和地基的内力及变形特性。（4）用本文提出的共同作用计算方法,分析水平荷载作用下当基础刚度改变时,上部结构、基础和地基的内力及变形特性。（5）用本文提出的共同作用计算方法,分析水平荷载作用下当地基刚度改变时,上部结构、基础和地基的受力及变形特性。（6）对以上所有分析对象和结果进行讨论,并归纳总结影响共同作用的因素和规律,同时考查文中提出方法的合理性和优越性,讨论其对工程实践的应用性和指导性用途。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.1.1 问题的提出及研究意义
• 1.1.2 研究方法
• 1.2 共同作用研究发展现状
• 1.3 上部结构-基础-地基共同作用分析中存在的问题
• 1.4 本文研究方法及内容
• 第2章 共同作用分析基本理论
• 2.1 梅耶霍夫（Meyerhof）等代梁共同作用方法
• 2.1.1 无填充墙的框架结构抗弯刚度近似分析法
• 2.1.2 有填充墙的框架结构抗弯刚度近似分析法
• 2.2 上部结构-基础-地基共同作用的子结构法
• 2.2.1 刚度矩阵和荷载向量向边界节点的凝聚
• 2.2.2 共同作用分析的子结构法
• 2.3 上部结构与基础地基共同作用的有限元法
• 2.3.1 弹性体的有限元分析
• 2.3.2 弹塑性体的有限元分析
• 2.4 PKPM 软件中JCCAD 介绍及与本文衔接说明
• 2.5 本章小结
• 第3章 地基模型
• 3.1 弹性地基模型
• 3.1.1 Winkler 地基模型
• 3.1.2 弹性半无限体地基模型
• 3.1.3 分层地基模型
• 3.1.4 层状横向各向同性弹性地基模型
• 3.2 弹塑性地基模型
• 3.3 Drucker-Prager 屈服准则
• 3.4 本章小结
• 第4章 剪力墙-基础-地基共同作用分析
• 4.1 剪力墙结构的分类
• 4.1.1 单片剪力墙构件分类
• 4.1.2 根据墙肢整体参数及墙肢惯性矩比值分类
• 4.1.2.1 墙肢整体参数?
• 4.1.2.2 墙肢惯性矩比IA / I
• 4.1.2.3 剪力墙分类判别式
• 4.2 双肢剪力墙-基础-地基共同作用分析
• 4.2.1 计算基本假定
• 4.2.2 连续连杆法的基本假定
• 4.2.3 力法方程的建立
• 4.2.3.1 连梁中点处由于连梁弯曲和剪切变形使切口两边产生的相对位移
• 4.2.3.2 由于墙肢的弯曲和剪切变形使连梁切口产生位移
• 4.2.3.3 由于墙肢轴向变形使连梁切口产生位移
• 4.2.3.4 由于基础变形使连梁切口产生位移
• 4.2.3.5 连续连杆切口处的变形连续条件
• 4.2.4 基本微分方程的解
• 4.2.5 双肢墙内力
• 4.2.6 双肢墙位移
• 4.3 多肢剪力墙-基础-地基共同作用分析
• 4.3.1 基本方程的建立
• 4.3.1.1 连梁中点处由于连梁弯曲和剪切变形使切口两边产生的相对位移
• 4.3.1.2 由于墙肢弯曲变形和剪切变形使连梁切口处产生位移
• 4.3.1.3 由于墙肢轴向变形使连梁切口处产生位移
• 4.3.1.4 由于基础沉降使连梁切口处产生位移
• 4.3.1.5 连续连杆切口处的变形连续条件
• 4.3.2 基本微分方程的解
• 4.3.3 多肢墙内力和位移
• 4.3.3.1 连梁约束弯矩分配系数? j
• 4.3.3.2 连梁的剪力和弯矩
• 4.3.3.3 墙肢轴力
• 4.3.3.4 墙肢的弯矩和剪力
• 4.3.3.5 连梁轴力
• 4.3.3.6 墙肢剪力
• 4.3.3.7 位移计算
• 4.4 本章小结
• 第5章 剪力墙结构-基础-地基共同作用实例分析
• 5.1 计算模型
• 5.2 考虑共同作用方法与常规设计方法比较
• 5.2.1 考虑共同作用与常规设计方法上部结构内力比较
• 5.2.2 考虑共同作用与常规设计方法上部结构位移比较
• 5.2.3 考虑共同作用与常规设计方法筏板基础内力与沉降比较
• 5.2.4 考虑共同作用与常规设计方法基础反力比较
• 5.3 改变参数对上部结构及筏板受力和变形影响规律
• 5.3.1 上部结构刚度改变的影响规律
• 5.3.1.1 改变上部结构刚度对上部结构受力的影响规律
• 5.3.1.2 改变上部结构刚度对筏板内力与位移影响规律
• 5.3.1.3 改变上部结构刚度对地基反力影响规律
• 5.3.2 筏板基础刚度改变的影响规律
• 5.3.2.1 改变筏板厚度对上部结构受力的影响规律
• 5.3.2.2 改变筏板厚度对筏板内力与位移影响规律
• 5.3.2.3 改变筏板厚度对地基反力影响规律
• 5.3.3 地基刚度改变的影响规律
• 5.3.3.1 改变地基刚度对上部结构受力的影响规律
• 5.3.3.2 改变地基刚度对筏板内力与位移影响规律
• 5.3.3.3 改变地基刚度对地基反力影响规律
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢