高层建筑上部结构与地基基础共同作用的研究.docx

高层建筑上部结构与地基基础共同作用的研究 摘要：上部结构·基础以及地基这三个部分之间相互影响、相互联系以及相互作用，建筑项目进行设计之时肯定要充分意识到现实工况以及设计方案间的差异状况，对多种因素进行综合考虑。在此文中，作者与自己专业学问相结合，联系相关的实际项目对高层建筑上部结构和地基基础共同作用的有关问题进行了综合分析与探讨。 关键词：高层建筑；上部结构；地基基础；共同作用关系： 1、工程概况 此工程处于肇庆市星湖大道和蓝塘四路交汇地带，建筑主要功能是：住宅；建筑面积为28823.850，层数：地上为32层，地下为1层。其总高101.950m。建筑工程等级为二级。 此工程抗震设防种类是丙类；其抗震设计基本地震的加速度是0.050g，其设计地震作用的分组是一组，其水平地震影响系数的最大值是0.040，特征周期是0.45s。项目属于钢筋混凝土构造；阻尼比是0.05，板为刚性楼板，部分弹性板；梁属于空间杆单元；柱属于空间杆单元；剪力墙：墙元。 2、高层建筑物的常规设计方式与其出现的问题 2.1 高层建筑物常规的设计方式 此工程高层建筑物常规的设计方式并没有对建筑物上部结构基础以及地基之间的相互作用关系有充分的相识，而是把这三个看成一个个相互独立存在的结构单元开展相应的力学分析以及数值计算。比如，在开展建筑上部结构数值计算值时没有对建筑基础以及建筑地基刚度问题进行综合考虑，又或者在开展建筑物地基的沉降计算以及建筑物地基的承载力验算之时没有对上部结构刚度的问题进行充分考虑。 2.2 高层建筑物常规的设计方式出现的问题 实行常规的设计方式所计算出的高层建筑物其基础内力过大但上部结构内力过小，虽然实行常用设计方式得到的数值符合静力平衡的标准，然而建筑物上部结构基础以及地基间受荷前后变形的连续性并没有很好的体现出。现实状况是，建筑物荷载所造成的变形应力属于通过上部结构基础以及地基组成的完整的一个整体来一起担当，三个部分之间刚度应力可以对变形应力很好的制约，来达到建筑物的内力与变形平衡。 2.3基础刚度对其的影响 基础的内力随着自身刚度的增加提升，而这也并不肯定属于一种坏事，在有时特意的将板做的更加厚，其目的为使上部结构的力矩分担，特殊在上部结构属于柔性构造之时，相应基础宜柔但不宜刚。假如上部结构属于框架构造，而且具备高压缩性的地基，那么基础就宜刚。相关基础把上部构造荷载传递至地基，而在这一过程当中，依靠自身刚度，若对上来调整上部构造的荷载，而对下则约束地基的变形，进而使得上部结构基础以及地基形成共同受力，协调变形的一个整体。整个体系的工作当中，基础起到一个承上启下的重要作用。 第一，基础属于完全柔性，荷载的传递不会受到基础的限制，也没有扩散作用，而柔性基础将会产生和荷载分布相同而且相等大小的地基反力。 其次，基础属于肯定刚性，那么基础不产生弯曲，全部点的沉降同等，基底的反力朝两侧的边缘进行集中。 第三，基础属于有限刚性体，那么基础出现肯定程度上的挠曲，而地基土也出现相应的变形现象。事实上反力分布的曲线形态由基础和地基的对应刚度来确定。越大的基础刚度，就存在越小的地基刚度，则基底得反力朝边缘进行集中的程度更高。 3、上部结构以及地基基础的共同作用有限元探讨分析 3.1 有限元法的简述 矩阵分析法最主要是把一个完整构造看作是一个集合体，此集合体依靠有限个的力学小单元相互连接组成，我们能够将表征单元力学特点的刚度矩阵来形象地比作是高层建筑物结构中的一块块石头，把它们集成一个整体就能够供应出此“高层建筑”当中力学的特征。假如力学小单元与问题收敛标准相符，那么在力学小单元尺寸慢慢缩小过程当中，对于求解区域之内的力学小单元的数量就会逐步增多，从而不斷优化了解的近似性，最终就能使近似解与精确解无限接近。 有限元分析方法有着许多优点存在，比如：第一，了解概念没有较高的难度。有限元分析法不但可以建立起依靠严格数学分析作基础的理论模型，而且能够依靠较为生动形象的物理概念充分理解驾驭。另外，有限元分析法有着极为广泛性的适用范围，通常来说，一切的场问题以及连续介质的求解都能够实行有限元分析法。还有，有限元分析法可以充分借助于计算机优良的逻辑计算实力，这是由于有限元分析法表达属于矩阵形式，因此在计算机的编程方面存在肯定程度的优势。 3.2 有限元法的基本程序步骤 上图为局部的结构以及地基图，对于此高层建筑须要采纳有限元法对其进行计算。有限元法分析问题的程序步骤：第一，构造离散化。离散化指的是把要进行分析的构造分割成为有限个的单元体，而且在单元体之间设置上节点，让邻近单元的相应参数有着肯定程度的连续性，利用若干个单元构成的集合体对原结构进行模拟。其次，位移插值函数的选择。为了可以利用节点的位移对单元体的应力、应变以及位移进行表示，在连续体问题进行分析之时，对于单元当中位移的分布肯定要做出肯定程度的假设，假定位移为坐标的一种简洁函数。然后，对单元力学特性进行分析。再利用变分原理、本构方程以及几何方程最终获得单位刚度矩阵。 结束语： 此文简洁分析总结了高层建筑物传统设计方式与其存在的缺陷与问题，也强调了对上部结构基础以及地基共同作用疏忽的危害性，同时还给出了现今广泛用在高层建筑上部结构地基以及基础共同作用的方式，即为有限元分析方法，分析探讨了此方法的特征以及计算的步骤，而且介绍基于有限元的一款软件，希望可以给相关人士供应较好的借鉴以及参考。 参考文献： 1 尹及，李魏西，王志刚. 某一高层长短桩地基-基础以及上部结构共同作用的分析【J】. 地下空间与工程学报，2022，：125-126. 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页