圆形（框筒）和方形荷载作用下大底盘框架厚筏基础反力及变形特征研究

论文摘要

大底盘框架厚筏基础作为地下车库通常布置规则的柱网,而圆形框筒结构主楼荷载在基础和地基上近似于径向传力,两种结构体系并不一致,基础上荷载差异较大,其整体工作性能较为复杂。目前对其研究较少。本文通过室内模型试验和数值计算,对圆形框筒结构主楼和方形主楼布置于同一大底盘框架厚筏基础与地基共同作用问题进行了研究。试验结果表明:圆形框筒结构主楼荷载的有效扩散范围为距主楼外边缘周向一跨,这一区域内筏板的反力和变形较大,同时变形较为均匀,基础反力呈环状向外衰减;对于主楼周向外挑两跨的情况,基础的薄弱部位为主楼角端至基础筏板的角端,呈明显的柔性板特征。本文以最小势能原理为基础,编制了有限压缩层地基上的三维框架-厚筏有限元程序,能够近似的计算竖向荷载作用下局部区域不规则的框架厚筏基础的基底反力和变形。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 高层建筑基础的发展及其应用
• 1.1 引言
• 1.2 高层建筑基础设计方法综述
• 1.2.1 简化计算方法
• 1.2.2 地基和基础的变形协调分析
• 1.2.3 上部结构、基础与地基共同作用分析
• 1.2.4 地基模型及计算参数的选取
• 1.3 高层建筑—筏板与地基共同作用下的力学特征
• 1.3.1 整体工作效应
• 1.3.2 筏板刚度评价
• 1.3.3 大底盘框架厚筏基础的研究
• 1.4 问题的提出及本文研究的主要内容
• 第二章 室内模型试验研究
• 2.1 概述
• 2.2 试验模型介绍
• 2.2.1 地下室与裙房框架的设计
• 2.2.2 高层建筑的模拟
• 2.2.3 基础筏板设计和地基土土质情况
• 2.2.4 试验模型和场地布置
• 2.3 模型试验的数据采集和加载方式
• 2.3.1 筏板变形和反力的测量
• 2.3.2 试验加载方式
• 2.3.3 模型试验
• 2.4 试验结果的可靠性
• 2.4.1 加载设备
• 2.4.2 测试元件及仪器
• 2.4.3 试验结果误差分析
• 第三章 模型试验沉降变形特征与反力分析
• 3.1 双塔楼面荷载相同和荷载相同同步加载试验
• 3.1.1 双塔楼同步加载试验变形特征分析
• 3.1.2 双塔楼同步加载基底反力分析
• 3.2 双塔楼荷载不同步加载试验
• 3.2.1 双塔楼荷载不同步加载试验变形特征分析
• 3.2.2 双塔楼荷载不同步加载试验基底反力分析
• 3.3 双塔楼荷载差异加载试验
• 3.4 小结
• 第四章 数值计算方法及程序的实现
• 4.1 弹性力学的控制方程和最小势能原理
• 4.2 有限元程序编制采用的语言
• 4.3 上部结构的简化计算
• 4.3.1 简化计算模型
• 4.3.2 三维空间中裙房框架
• 4.4 筏板的计算模式
• 4.5.1 等参单元的位移模型
• 4.5.2 应变、应力和单元刚度矩阵
• 4.5.3 高斯积分
• 4.5.4 解的收敛性
• 4.6 地基计算模型
• 4.7 共同作用计算方程的建立
• 第五章 数值计算结果及算例分析
• 5.1 数值计算与模型试验结果比较
• 5.2 主楼荷载两端扩散和周向扩散大面积筏板基础算例分析
• 5.3 环形特征高层建筑下大面积筏板基础算例分析
• 5.4 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢