采空区地基沉降对多层砌体结构房屋影响的研究

论文摘要

煤矿开采造成地表沉陷,在采空塌陷区内不宜或不准建筑永久性建筑物。但由于矿区土地资源紧张,以及推行的环境保护和可持续发展战略,研究和探讨在采空塌陷区建造永久性房是十分必要的。本文以肥城矿业集团陶阳煤矿采空区住宅楼抗变形结构设计与建造为研究背景,采用理论分析和有限元程序ANSYS仿真模拟相结合的方法,从研究地表变形规律、住宅楼地表变形条件下附加弯矩与附加剪力计算公式的推导、抗变形结构设计措施的优化、ANSYS模拟地表变形条件下建筑物墙体应力的分布四个方面深入研究了采空区地表不均匀沉陷对多层砌体结构房屋的影响。主要内容具体如下:①分析了采空区地表变形的影响因素,根据肥城矿业集团陶阳煤矿采空区地表沉陷观测数据,得出采空区地表变形规律。②综合应用矿山开采沉陷学、材料力学、结构力学等多学科的知识,推导地表变形条件下住宅楼附加水平拉力、附加弯矩、附加剪力的计算公式。③通过对抗变形结构设计中结构构件作用的分析,提出了抗变形结构及构件设计的原则与要求,以陶阳煤矿采空区住宅楼为实例,对其采用的抗变形加固措施进行了探讨。④应用有限元程序ANSYS仿真模拟,分别在在采取抗变形加固措施条件下、基础为条形基础条件下、住宅楼长度改变时住宅楼墙体的应力变化规律,给出了住宅楼抗变形加固措施的适用长度。以上研究阐明了采空区抗变形结构设计所遇到的基本技术问题,找到了类似条件的煤矿采空区房屋结构设计与建设中,有效控制房屋变形的方法,对采空区建筑物设计具有指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 矿山开采沉陷现状及危害
• 1.2 国内外研究进展
• 1.3 本论文要解决的主要问题
• 2 地表的沉陷特征及对建筑物的影响
• 2.1 地表移动和变形的概念
• 2.2 地表沉陷区的沉降特征
• 2.3 地表移动及变形对建筑物的影响
• 2.4 地表移动和变形引起的建筑物裂缝
• 3 采空区地表沉陷的分析
• 3.1 开采沉陷地表移动分析
• 3.2 开采沉陷地表移动变形关系实测研究
• 3.3 小结
• 4 地表变形引起的建筑物附加内力计算分析
• 4.1 采空区上建筑物附加应力的计算理论
• 4.2 计算实例
• 4.3 小结
• 5 采空区多层砌体结构房屋设计及优化
• 5.1 采空区建筑物破坏程度对地表变形要求的分析
• 5.2 采空区砌体结构建筑物结构设计分析
• 5.3 采空区建筑物结构构件配置原则与要求
• 5.4 采空区住宅楼设计结构措施实例分析
• 5.5 建筑地基变形的复核
• 5.6 小结
• 6 ANSYS模拟计算分析
• 6.1 ANSYS软件简介
• 6.2 分析模型
• 6.3 基础为条形基础结构设计时结构分析
• 6.4 计算模型纵墙长度改变时结构分析
• 6.5 计算结果分析
• 7 结论和展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 攻读硕士期间主要成果
• 主要参考文献