筏板及桩筏基础不同软件的整体受力对比分析

论文摘要

筏板和桩筏基础是高层建筑结构重要的基础形式,具有整体性好、承载能力高等特点。而由于土体力学性质和土与结构共同作用考虑方式等诸多不确定因素,用于设计的有限元软件一般引入一些假定以简化计算。采用的模型假定或地基简化方法不同,不同软件或同种软件不同假定的计算结果存在较大差异,因此设计中如果采用不合理的模型或假定将使结果产生较大误差并可能偏于不安全或造成浪费。设计人员出于安全性考虑通常留有较多的安全储备,造成不必要的资源消耗,因此选择较为符合实际情况的分析方法成为设计中较为关注的问题。本文以某20层剪力墙结构为研究对象,应用通用有限元软件ANSYS及常用设计软件JCCAD对筏板及桩筏基础的沉降、内力等进行对比分析,考察地基-基础-上部结构共同工作对结构及基础力学性能的影响;分析比较两种软件相同假定下结果差异,得到设计软件各种假定的适用范围;并使用ANSYS模拟常用设计软件JCCAD给出的假定条件,分析了同种软件不同假定基础力学性能的变化情况,对基础设计中选择合理的假定提出参考依据。本文研究内容主要包括以下几个方面:1)运用通用有限元软件ANSYS建立考虑上部结构-基础-地基共同工作的空间有限元分析模型,分别模拟设计软件JCCAD中给出的各种假定模型,研究结构在考虑共同工作和不考虑共同工作的剪力墙和筏板内力变化规律。2)分析筏板基础的沉降及内力变化规律。比较不同假定计算筏板沉降的结果差异,考察各假定下筏板沉降随地基弹性参数的变化规律。通过设计软件与通用有限元软件大量计算结果对比,得到设计软件不同假定的适用范围。对筏板基础的内力分布规律进行了研究,为设计软件计算筏板基础的安全性提出建议。3)分析各种假定下桩筏基础中桩和筏板内力随地基弹性参数变化情况,比较各假定结果差别,得到设计软件各种假定分析桩筏基础的适用条件;分析桩反力随土和筏板刚度的变化规律。本文从工程实际出发,以筏板和桩筏基础为研究对象,将设计软件JCCAD的不同假定的模型与ANSYS软件建立的相应假定下的有限元模型结果进行对比分析,得到了设计软件中各种假定之间分析结果的差异及各种假定与实体模型分析结果的差别,并通过对关键参数的影响分析得到不同假定的适用条件,为设计中选择合理的假定模型提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究的目的及意义
• 1.2 规范设计方法介绍
• 1.2.1 筏板基础设计方法
• 1.2.2 桩筏基础设计方法
• 1.3 地基和筏板研究模型
• 1.3.1 地基模型
• 1.3.2 筏板模型
• 1.4 国内外研究状况
• 1.4.1 国外研究状况
• 1.4.2 国内研究状况
• 1.5 本文主要研究内容
• 第2章 筏板及桩筏基础结构共同工作分析
• 2.1 引言
• 2.2 模型参数
• 2.2.1 JCCAD有限元模型的建立
• 2.2.2 ANSYS有限元模型的建立
• 2.3 ANSYS模型考虑共同工作对结构及基础内力影响
• 2.3.1 共同工作对底层梁、剪力墙影响分析
• 2.3.2 共同工作对上层梁、剪力墙影响分析
• 2.3.3 考虑共同工作对筏板沉降及弯矩的影响
• 2.4 本章小结
• 第3章 筏板基础沉降内力分析
• 3.1 引言
• 3.2 分析方法
• 3.2.1 不同软件相同假定的比较
• 3.2.2 相同软件不同假定的比较
• 3.3 相同假定下不同模型沉降受地基弹性参数影响分析
• 3.3.1 基于Winkler假定的弹性地基梁板模型分析
• 3.3.2 基于弹性理论有限压缩层假定分层总和模型分析
• 3.3.3 基于刚性板假定模型分析
• 3.4 不同假定模型沉降受弹性地基参数影响分析
• 3.4.1 沉降对比分析
• 3.4.2 不同假定弹性地基参数影响规律分析
• 3.5 筏板内力分布规律分析
• 3.5.1 相同假定下JCCAD与ANSYS内力分布规律比较
• 3.5.2 不同软件各假定模型下内力分布规律比较
• 3.5.3 ANSYS各假定模型下内力随地基弹性参数变化
• 3.6 本章小结
• 第4章 桩筏基础基桩反力及板内力分析
• 4.1 引言
• 4.2 桩筏基础基桩反力变化规律
• 4.2.1 基桩反力分析结果比较
• 4.2.2 基桩反力随地基弹性参数变化规律
• 4.3 桩土分担上部结构荷载比例及规律研究
• 4.3.1 土弹性模量对桩土分担上部荷载比例影响分析
• 4.3.2 筏板刚度对土分担上部荷载比例影响分析
• 4.4 桩筏基础底板内力分析
• 4.4.1 同种软件不同假定模型底板弯矩剪力值比较
• 4.4.2 不同假定下底板弯矩对比
• 4.5 桩筏基础筏板内力随地基弹性参数变化规律分析
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢