高層建筑-基礎-地基共同作用數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文結合兩個工程實例，對其靜力性能、動力特性、地震作用和抗風性能等進行了研究。 應用子結構法理論，將上部結構剛度矩陣凝聚到基礎，同時將采用D-P模型的地基土體彈塑性剛度矩陣也凝聚到基礎上，建立了考慮上部結構、基礎、地基共同作用的數(shù)值計算方法。利用此方法建立某工程框架結構裙樓-框架芯筒結構主樓-基礎-地基共同作用三維FEM模型，通過ANSYS程序對此模型進行數(shù)值模擬。結果表明，主樓結構的柱、梁應力在考慮共同作用比不考慮共同作用有增

2、大趨勢，群樓柱軸應力在考慮共同作用比不考慮共同作用小，而群樓梁彎應力卻相反。并進一步分析得出考慮共同作用基礎沉降差引起上部結構桿件應力重新分布，尤其是基礎沉降差引起主樓的柱軸應力、梁彎應力的變化率大于群樓柱軸應力、梁彎應力的變化率的結論，該結論對以后工程設計有重要參考價值。 從理論上研究上部結構-基礎-地基共同作用體系的動力特性。結合工程實例，通過高層建筑.基礎.地基共同作用的結構模擬，計算不同地基土層分布下結構自振頻率、自振周

3、期與振型階數(shù)之間的關系，并提出考慮共同作用結構體系的動力簡化模型，此模型對超高層建筑抗震設計的動力特性分析有重要參考價值。 針對高層建筑上部結構.基礎一地基共同作用體系在地震作用下時域響應，編制了混凝土、鋼筋、鋼框架的恢復力本構模型及滯回規(guī)則的程序，并采用Mohr-Coulomb相匹配Drucker-Prager準則描述巖土非線性特性，建立了地震激勵下高層建筑結構與基礎地基共同作用的三維彈塑性數(shù)值模型。考慮基礎與地基的非線性接觸

4、，土體邊界的粘滯阻尼效應。結合大連遠洋大廈(A座)工程實例，對高層建筑結構與基礎地基的共同進行動力特性、彈塑性時程分析。結果表明，考慮共同作用后結構動力特性和構件力學性能發(fā)生明顯變化，并得出結構體系在考慮共同作用情況下與不考慮共同作用下相比，單向輸入地震波對結構影響大于雙向、三向輸入地震波對結構的影響，考慮共同作用后，自振周期延長，層間位移增大，層間加速度增大，底部剪力和底部彎矩均增大的結論。 采用諧波疊加法(WAWS法)，同時