張繼承，劉 飛

(1.長(zhǎng)江大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院，湖北 荊州 434023；2.北京市建筑設(shè)計(jì)研究院，北京 100045)

0 引 言

高層建筑的常規(guī)設(shè)計(jì)中，將上部框架看成是柱底固定的獨(dú)立結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，不考慮上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基之間的共同作用，與實(shí)際結(jié)構(gòu)的受力與變形存在較大差異，使設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)不安全或不經(jīng)濟(jì).現(xiàn)在對(duì)結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法已發(fā)展到將上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基三者視為一個(gè)完整的體系來(lái)計(jì)算，這是共同作用分析方法.上部結(jié)構(gòu)和地基土之間相互作用和共同工作問(wèn)題的研究是土木工程中重要的課題之一，國(guó)內(nèi)外研究已經(jīng)取得了一定的成果[1-8]，然而由于問(wèn)題的復(fù)雜性，共同作用分析作為一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其工程實(shí)踐尚處在初級(jí)階段.

本文結(jié)合文獻(xiàn)[9]的研究成果，采用通用有限元軟件ANSYS10，建立了9層框架結(jié)構(gòu)-筏板基礎(chǔ)-地基土體系共同作用的分析模型.通過(guò)上部結(jié)構(gòu)尺寸、筏板基礎(chǔ)剛度、地基土材料參數(shù)的變化，比較共同作用的分析方法與常規(guī)計(jì)算方法的結(jié)果，研究上部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)的內(nèi)力、應(yīng)力變化規(guī)律，以及地基土反力的空間分布規(guī)律，為改進(jìn)和提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全、經(jīng)濟(jì)性提供依據(jù).

1 分析模型

1.1 四種結(jié)構(gòu)體系

上部結(jié)構(gòu)框架層數(shù)較少，基礎(chǔ)剛度不大時(shí)，整個(gè)結(jié)構(gòu)體系剛度較弱，易于發(fā)生不均勻沉降，且不均勻沉降對(duì)上部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布影響較大.本文分析9層空間框架-筏基-地基結(jié)構(gòu)體系的共同作用，建立了四種結(jié)構(gòu)體系：基準(zhǔn)型結(jié)構(gòu)體系、弱梁型結(jié)構(gòu)體系、板強(qiáng)型結(jié)構(gòu)體系、土硬型結(jié)構(gòu)體系.根據(jù)規(guī)范構(gòu)造要求、實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)確定梁、柱和筏板的尺寸，形成基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)型體系；在基準(zhǔn)型體系的基礎(chǔ)上，減少框架梁的截面尺寸，形成弱梁型結(jié)構(gòu)體系，了解梁截面剛度在上部結(jié)構(gòu)總剛度中所占的比例及內(nèi)力重分布規(guī)律；提高筏板混凝土材料的標(biāo)號(hào)，通過(guò)彈性模量的提高來(lái)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)剛度的提高，形成板強(qiáng)型結(jié)構(gòu)體系；提高地基土的硬度，減少其壓縮性，形成土硬型結(jié)構(gòu)體系.框架梁、柱和筏板的尺寸、材料見(jiàn)表1，結(jié)構(gòu)的平面布置見(jiàn)圖1.通過(guò)對(duì)比四種體系的計(jì)算結(jié)果，研究上部結(jié)構(gòu)與土體共同作用的影響因素.

表1 框架結(jié)構(gòu)參數(shù)

圖1 框架結(jié)構(gòu)平面(mm)

1.2 模型的建立

采用ANSYS10建立了數(shù)值分析模型，上部結(jié)構(gòu)的框架梁、柱采用beam188單元模擬，梁柱配筋對(duì)于結(jié)構(gòu)剛度的增強(qiáng)通過(guò)增大混凝土彈性模量的方式來(lái)考慮，樓板和筏基選用shell63單元模擬，分析時(shí)假設(shè)框架梁、柱與筏板的材料均為彈性.

土體的力學(xué)性能與其受力水平關(guān)系密切：在受力水平較低時(shí)，可采用線性的力學(xué)模型；中等受力水平時(shí)，采用非線性模型或彈塑性模型；而在高等受力水平時(shí)，土體處于流動(dòng)或破壞狀態(tài).在實(shí)際工程中，基礎(chǔ)不同部位的土的力學(xué)性質(zhì)不同，總體來(lái)說(shuō)可采用中等受力水平時(shí)土體的力學(xué)性質(zhì).另外，本文主要研究地基變形對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響，忽略了固結(jié)比、應(yīng)力途徑和主應(yīng)力方向?qū)ν馏w性質(zhì)的影響，以及土體的剪脹性能.根據(jù)以上各方面的考慮，采用Duncan-Chang模型，地基采用單一均勻粘性土，參考上海地區(qū)典型土層試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析，本文基準(zhǔn)型與土硬型結(jié)構(gòu)體系分別采用褐黃色粘性土與暗綠色粉質(zhì)粘土.土體的非線性采用多線性等向強(qiáng)化模型來(lái)模擬，Duncan 和Chang 采用雙曲線方程模擬三軸試驗(yàn)得到的應(yīng)力-應(yīng)變曲線關(guān)系：

(1)

在該模型中，未將彈性變形與塑性變形區(qū)分開(kāi)來(lái)，未能考慮土體的剪脹性，即虎克定律中體積變形與剪應(yīng)力沒(méi)有關(guān)系.在荷載不太大，即不很靠近破壞條件時(shí)，以及荷載單調(diào)增加時(shí)，可以較好地模擬地基土的非線性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，適用于土體各種變形狀態(tài)的分析.本實(shí)驗(yàn)地基土采用的褐黃色粘土與暗綠色粉質(zhì)粘土，其材料特性見(jiàn)表2所示，兩種土體的初始彈性模量分別為E1=5 410 kPa、E2=13 030 kPa,泊松系數(shù)均取0.25.

表2 地基土的材料特性

選取適當(dāng)尺度的有限體積域來(lái)代表土體空間，體域的尺度長(zhǎng)、寬和高的數(shù)值按荷載作用范圍選取，以使邊界上的位移、反力對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響可以忽略.根據(jù)規(guī)范方法所確定的地基壓縮層厚度，取深度H=30 m；在平面上，地基土體從筏板邊緣向外延伸一倍的筏板寬度，取長(zhǎng)a×寬b=45×80 m.建立的整體模型如圖2(b)中所示.在正式分析前，對(duì)模型進(jìn)行了試算，以確認(rèn)土體有限空間域選取的合理性.分析結(jié)果表明，在土體的約束邊界處，支座反力很小，且土體區(qū)域的應(yīng)力水平很低，說(shuō)明該處的土體受到共同作用體系的影響已經(jīng)很小，體域尺度的選取是科學(xué)有效的.

模型筏板與土體的作用采用表面接觸單元來(lái)模擬，一個(gè)目標(biāo)單元和一個(gè)接觸單元構(gòu)成一個(gè)接觸對(duì)[10]，分析模型如圖2所示，圖2(a)是不考慮共同作用的純框架模型、圖2(b)是考慮共同作用的整體結(jié)構(gòu)體系模型.該有限元模型的準(zhǔn)確性與合理性，已經(jīng)在參考文獻(xiàn)[9]中得到了驗(yàn)證.除了豎向的恒、活荷載外，考慮抗震設(shè)防烈度為7度多遇，采用底部剪力法計(jì)算框架結(jié)構(gòu)受到的水平地震荷載，施加沿寬度方向呈倒三角形分布的地震荷載.

圖2 結(jié)構(gòu)分析模型

2 分析結(jié)果

基于以上有限元模型，分別采用兩種方法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力分析.常規(guī)法：假定框架柱底剛接，分析得到柱腳反力，將此反力傳遞給筏基，單獨(dú)分析筏基與地基土的反應(yīng).共同作用法：考慮上部結(jié)構(gòu)剛度，將上部結(jié)構(gòu)、筏板基礎(chǔ)及地基看作一個(gè)整體進(jìn)行分析.以下從基礎(chǔ)沉降、基底反力、筏板內(nèi)力和上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布四個(gè)方面來(lái)研究分析的結(jié)果.

2.1 基礎(chǔ)沉降規(guī)律

由于地基土在基礎(chǔ)荷載作用下產(chǎn)生壓縮變形，使基礎(chǔ)產(chǎn)生沉降.不均勻的沉降對(duì)建筑物的危害較大，可使建筑物的主體結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加內(nèi)力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂甚至局部構(gòu)件的斷裂，危機(jī)建筑物的安全.

圖3 D軸基礎(chǔ)沉降比較(mm)

圖3中為各類體系的基礎(chǔ)沉降變形模式，從圖中可以看出均呈現(xiàn)為下凹的盆式沉降.由考慮共同作用與常規(guī)方法計(jì)算所得四種結(jié)構(gòu)體系的各軸線處的沉降曲線，有著相同的特點(diǎn).地基剛度不變的各類體系計(jì)算所得的地基的平均沉降量幾乎相等，以D 軸為例，前三種體系基礎(chǔ)的平均沉降約為130 mm，土硬體系為54 mm.上部框架結(jié)構(gòu)對(duì)基礎(chǔ)的不均勻沉降或撓曲有一定的抵抗能力，考慮上部結(jié)構(gòu)剛度時(shí)四種體系的最大沉降差都減小：基準(zhǔn)型結(jié)構(gòu)體系減少49.1 mm，弱梁型體系減少23.3 mm，土硬型體系減少13.9 mm，板強(qiáng)型體系減少48.9 mm.

對(duì)比基準(zhǔn)型體系與弱梁型體系，當(dāng)梁的截面由300 mm×600 mm 減小到300 mm×300 mm 時(shí)，考慮上部結(jié)構(gòu)剛度時(shí)的地基最大沉降差由27 mm增大到44.9 mm，相對(duì)增大了66.3%，可以看出上部結(jié)構(gòu)對(duì)基礎(chǔ)不均勻沉降的抵抗能力與框架梁和柱的截面密切相關(guān)，尤其是梁的截面對(duì)上部結(jié)構(gòu)的剛度影響較為顯著，當(dāng)梁截面剛度減小時(shí)，上部結(jié)構(gòu)的整體剛度隨之減少，所以地基的不均勻沉降加??；地基的不均勻沉降取決于地基土的壓縮性，壓縮性越大，地基的沉降越不均勻，加大地基剛度時(shí)，可以減少建筑物的整體撓曲，調(diào)節(jié)地基的不均勻沉降，對(duì)比土硬型結(jié)構(gòu)體系與基準(zhǔn)型結(jié)構(gòu)體系，考慮上部結(jié)構(gòu)剛度時(shí)的地基最大沉降差由27 mm 減小到18.5 mm，減小31.5%.改變梁截面面積、筏板剛度、地基土的壓縮性，總的來(lái)說(shuō)就是改變上部結(jié)構(gòu)與地基土的剛度比，當(dāng)上部結(jié)構(gòu)與地基土的剛度比發(fā)生變化時(shí)，地基沉降的不均勻性也隨之改變.

分析表明，常規(guī)設(shè)計(jì)中不考慮上部結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)共同工作，計(jì)算得到的基礎(chǔ)沉降差較大.實(shí)際結(jié)構(gòu)中結(jié)構(gòu)體系基礎(chǔ)沉降差將明顯小于設(shè)計(jì)計(jì)算值.這說(shuō)明不考慮上部結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)共同工作計(jì)算基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)內(nèi)力偏于安全.這也表明實(shí)際結(jié)構(gòu)體系上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力明顯大于常規(guī)設(shè)計(jì)計(jì)算值，其安全儲(chǔ)備則要明顯小于常規(guī)設(shè)計(jì)計(jì)算值.

2.2 基底反力規(guī)律

通過(guò)設(shè)置面-面接觸單元，計(jì)算得到土體與筏板接觸面上的壓力，研究基礎(chǔ)底部反力的分布情況和規(guī)律.圖4、5是基底壓強(qiáng)分布3維曲面，水平坐標(biāo)(X、Y)(m為單位)分別對(duì)應(yīng)的是筏板網(wǎng)格位置，豎向坐標(biāo)(Z)(kPa為單位)對(duì)應(yīng)該網(wǎng)格處的地基反力.限于篇幅，只列舉了兩種體系的圖形結(jié)果.

對(duì)比四種體系，當(dāng)考慮上部結(jié)構(gòu)剛度時(shí)，按鄧肯-張非線性彈性地基模型分析，在基礎(chǔ)邊緣，尤其是角點(diǎn)，出現(xiàn)高度應(yīng)力集中的現(xiàn)象：基準(zhǔn)型結(jié)構(gòu)體系角點(diǎn)與中心應(yīng)力之比達(dá)到90.1/37.7=2.39；弱梁型結(jié)構(gòu)體系角點(diǎn)與中心應(yīng)力之比為64.3/33.4=1.93；板強(qiáng)型結(jié)構(gòu)體系的角點(diǎn)與中心應(yīng)力之比為90.8/37.7=2.41；土硬型結(jié)構(gòu)體系角點(diǎn)與中心應(yīng)力之比為79.4/39.0=2.04.常規(guī)方法不考慮上部結(jié)構(gòu)剛度時(shí)，基準(zhǔn)型結(jié)構(gòu)體系最大與最小地基反力之比64.5/35.0=1.84；弱梁型結(jié)構(gòu)體系最大與最小地基反力之比為56.3/29.7=1.90；板強(qiáng)型結(jié)構(gòu)體系最大與最小地基反力之比為66.7/35.8=1.86；土硬型結(jié)構(gòu)體系最大與最小地基反力之比為56.3/29.7=1.90.總的說(shuō)來(lái)，常規(guī)方法在基底內(nèi)部的應(yīng)力分布比較勻稱平緩.

圖4 板強(qiáng)型結(jié)構(gòu)體系地基反力

圖5 土硬型結(jié)構(gòu)體系地基反力

對(duì)比四種體系考慮上部結(jié)構(gòu)剛度時(shí)的基底反力分布圖，當(dāng)框架梁截面剛度減小，上部結(jié)構(gòu)總剛度也隨之減少，基底反力的分布較為緩和，與基準(zhǔn)型結(jié)構(gòu)體系的基底反力分布相比較，角點(diǎn)附近網(wǎng)格中地基反力由90.1 kPa 減少到64.3 kPa，基底中部反力由37.7 kPa 減少到33.4 kPa；地基土的壓縮性也影響了基底反力的分布，地基壓縮性較小時(shí)，基底角點(diǎn)與中心應(yīng)力之比減小，基底反力趨于平緩；當(dāng)基礎(chǔ)剛度增大時(shí)，這種對(duì)荷載傳遞的跨越作用也相應(yīng)增大，基底角點(diǎn)與中心應(yīng)力之比相對(duì)于基準(zhǔn)型結(jié)構(gòu)體系有所增加.

總而言之，當(dāng)按常規(guī)設(shè)計(jì)方法，不考慮上部結(jié)構(gòu)剛度計(jì)算基底反力時(shí)，基底反力的分布趨于均勻.還可以得到這樣的規(guī)律，土體上方的結(jié)構(gòu)：包括筏板和框架相對(duì)土體的剛度越小(即上部結(jié)構(gòu)越柔)，基底反力的分布越均勻.

2.3 基礎(chǔ)內(nèi)力分布

筏形基礎(chǔ)由于具有一定的結(jié)構(gòu)剛度，因此在和地基變形協(xié)調(diào)的過(guò)程中基底反力呈不均勻分布.與之相應(yīng)，基礎(chǔ)不僅產(chǎn)生了節(jié)間的局部彎曲應(yīng)力，同時(shí)也將產(chǎn)生整體彎曲應(yīng)力.

常規(guī)方法先視基礎(chǔ)剛度為無(wú)窮大，求出上部結(jié)構(gòu)在基礎(chǔ)頂面處的固端反力，再把該反力作用于基礎(chǔ)，在考慮基礎(chǔ)與地基共同作用的條件下分析基礎(chǔ)內(nèi)力，但卻又完全忽視上部結(jié)構(gòu)的存在.常規(guī)方法的不足之處是明顯的，結(jié)構(gòu)形式不同，上部結(jié)構(gòu)的剛度差別就很大.圖6為基準(zhǔn)體系中，筏基A軸線上沿長(zhǎng)邊跨的彎矩分布云圖，可以看出，常規(guī)法由于把結(jié)構(gòu)柱底端當(dāng)成完全固結(jié)，導(dǎo)致計(jì)算出筏板基礎(chǔ)的彎矩比共同作用法大許多，要說(shuō)明的是輸出結(jié)果根據(jù)SHELL63的單元坐標(biāo)系，筏板上表面受拉為正彎矩，下表面受拉為負(fù)，與工程意義上的彎矩符號(hào)相反.從圖6中看出，常規(guī)方法計(jì)算得到筏板在軸A 位置幾乎全是負(fù)彎矩，共同作用法分析筏板部分區(qū)域的彎矩發(fā)生變號(hào)，但總體上彎矩的幅值變小.

圖6 基準(zhǔn)型筏基A軸線彎矩分布云圖(單位：N·m/m)

為了更清楚地表示彎矩的分布情況，對(duì)于另外三種結(jié)構(gòu)體系，提取了A軸的彎矩分析結(jié)果，繪制彎矩圖如圖7所示.

圖7 筏基A軸線彎矩圖

從圖7(a)可知，與常規(guī)方法相比，當(dāng)考慮上部結(jié)構(gòu)剛度時(shí),筏片基礎(chǔ)A 軸位置的部分彎矩發(fā)生變號(hào)，在X=1.5m 位置，方法1(共同作用) A 軸的正彎矩60 kN·m/m，方法2(常規(guī)法)A 軸的負(fù)彎矩為-30 kN·m/m，兩者的差值為90 kN·m/m.

對(duì)比基準(zhǔn)體系和板強(qiáng)體系，可看出方法1 計(jì)算時(shí)，筏基的剛度增大對(duì)于自身彎矩分布沒(méi)有產(chǎn)生很大的影響；而對(duì)于方法2 來(lái)說(shuō)，彎矩結(jié)果對(duì)于板剛度的變化較敏感，板強(qiáng)體系的彎矩幅值較基準(zhǔn)體系有較大的提高，特別在1 軸跨中位置，板強(qiáng)體系為-380 kN·m/m，基準(zhǔn)體系為-150 kN·m/m，增加了230 kN·m/m.所以在設(shè)計(jì)筏基時(shí)，如果采用方法2，當(dāng)板剛度較大時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)配筋量偏大.

當(dāng)?shù)鼗^硬時(shí)，基礎(chǔ)的正彎矩減少，負(fù)彎矩(上表面受拉)增大，并且當(dāng)?shù)鼗鶆偠仍黾又料喈?dāng)大的程度時(shí)，上部結(jié)構(gòu)剛度對(duì)基礎(chǔ)內(nèi)力已沒(méi)有什么影響，因?yàn)檫@時(shí)基礎(chǔ)沉降變形較小，同時(shí)不均勻沉降也很小，已不需要上部結(jié)構(gòu)來(lái)幫助減少不均勻沉降.由此可知，考慮共同作用的分析，對(duì)于軟弱地基上的結(jié)構(gòu)物要比堅(jiān)硬地基上的結(jié)構(gòu)物具有更重要的意義.在上部結(jié)構(gòu)剛度與地基條件不變的情況下，基礎(chǔ)中彎矩隨其剛度的增大而增大.可見(jiàn)，整個(gè)體系的彎曲內(nèi)力在基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間是按剛度分配的.故基礎(chǔ)內(nèi)力在數(shù)值上取決于結(jié)構(gòu)體系剛度與地基剛度的比例和荷載的大小.一般彈性地基的方法由于忽略了上部結(jié)構(gòu)的影響，而單純考慮地基的變形協(xié)調(diào)，得出正彎矩偏大的結(jié)果.

2.4 上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布

在實(shí)際工程中，基礎(chǔ)的剛度是有限的，也就是說(shuō)，基礎(chǔ)存在著相對(duì)撓曲，從而導(dǎo)致各柱沉降不均，基礎(chǔ)的受力狀態(tài)得到了相應(yīng)的改善，但是梁、柱受到差異沉降的影響，上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了較大的附加內(nèi)力，內(nèi)力進(jìn)行重新分布[11].為了解共同作用對(duì)上部框架結(jié)構(gòu)的影響，以下對(duì)四種體系考慮共同作用時(shí)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布規(guī)律進(jìn)行研究.圖8為弱梁型體系框架縱向D軸線的彎矩圖，可以看出，其和文獻(xiàn)[9]中基準(zhǔn)型體系的結(jié)果在數(shù)值上雖然有所不同，但是考慮共同作用時(shí)，它們的內(nèi)力重分布規(guī)律是相同的.由于柱腳相對(duì)位移的影響，各柱彎矩明顯增大，尤其是底層柱，其它各層柱相對(duì)于底層受到的影響較小.按常規(guī)方法設(shè)計(jì)時(shí)，邊柱偏于不安全，中柱卻過(guò)于浪費(fèi).

圖8 弱梁體系框架A軸線彎矩圖

從水平荷載作用的角度看，沿寬度方向的橫向框架是主要的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，以下取框架中部軸線5上的一榀進(jìn)行分析.圖9為基準(zhǔn)體系該榀框架柱的彎矩和軸力圖.

圖9 基準(zhǔn)體系框架軸線5 內(nèi)力

從圖9中看出，不考慮共同作用時(shí)，在水平荷載作用下，底層柱腳部的彎矩符號(hào)均相同，考慮共同作用后，由于柱腳相對(duì)位移的影響，柱腳部的彎矩發(fā)生變號(hào)，且幅值明顯增大.軸5 框架柱的軸力分布也發(fā)生了較大的變化，考慮共同作用時(shí)，最大軸力出現(xiàn)在邊柱，為1 390 kN, 而常規(guī)方法最大軸力出現(xiàn)在中柱，為1 550 kN.其它各柱的軸力也有所變化，隨層數(shù)的增加，柱軸力變化逐漸減小.

圖10列出了其它體系框架軸線5的彎矩，可以看到，對(duì)于四種體系來(lái)說(shuō)，考慮共同作用因素后，彎矩的內(nèi)力重分布規(guī)律都是相同的，只是變化的幅度不同，這取決于上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的相對(duì)剛度關(guān)系.基準(zhǔn)體系的最大彎矩為370 kN·m，弱梁體系的最大彎矩為578 kN·m，板強(qiáng)體系的最大彎矩為363 kN·m，土硬體系的最大彎矩為327 kN·m.弱梁體系由于梁、柱的剛度比發(fā)生變化，導(dǎo)致彎矩主要集中在柱端，幅值急劇上升；板強(qiáng)體系和土硬體系中，通過(guò)改變下部結(jié)構(gòu)的剛度，對(duì)框架結(jié)構(gòu)的彎矩幅值起到一定作用，但沒(méi)有上部結(jié)構(gòu)自身剛度變化的影響顯著.所以合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力優(yōu)化分布非常重要.

圖10 其它體系框架軸線5的彎矩(N·m)

比較四種體系的計(jì)算結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)框架梁的截面剛度和地基土的壓縮性對(duì)上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布的影響較大，忽略共同作用效應(yīng)給上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析帶來(lái)一定的誤差.

3 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)框架結(jié)構(gòu)-筏基-地基土組成的建筑結(jié)構(gòu)體系工作性能進(jìn)行了數(shù)值模擬分析和研究，得到的主要結(jié)論如下：

a.地基土的壓縮性降低時(shí)，即地基剛度增大時(shí)，基礎(chǔ)的沉降量就會(huì)減小，基礎(chǔ)沉降差也會(huì)隨之減小.基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)內(nèi)的附加內(nèi)力降低，使結(jié)構(gòu)的造價(jià)降低.b.基礎(chǔ)剛度對(duì)結(jié)構(gòu)體系共同作用具有重要的影響.在上部結(jié)構(gòu)剛度與地基條件不變的情況下，基礎(chǔ)內(nèi)力隨其剛度的增大而增大，由于基礎(chǔ)剛度增大，使其沉降差隨之減小，相應(yīng)上部框架結(jié)構(gòu)的附加內(nèi)力將減小.c.上部結(jié)構(gòu)剛度對(duì)共同作用有一定的影響.結(jié)構(gòu)剛度的增加能顯著改善基礎(chǔ)的縱向彎曲變形.隨著結(jié)構(gòu)剛度的增加，地基反力向基礎(chǔ)邊緣轉(zhuǎn)移.與此同時(shí)，上部結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生了很大的附加內(nèi)力.框架柱軸力并不是豎向樓層荷載的簡(jiǎn)單疊加，而是向結(jié)構(gòu)兩端轉(zhuǎn)移，并且框架柱和梁的彎矩、剪力會(huì)發(fā)生變化.d.在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，考慮共同作用時(shí)，底層柱，特別是角柱、次邊柱軸力變化較大，所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意這些構(gòu)件，適當(dāng)提高配筋；當(dāng)?shù)鼗恋膲嚎s性較大時(shí)，可以通過(guò)提高梁的截面剛度、筏片基礎(chǔ)的剛度等措施來(lái)提高上部結(jié)構(gòu)的整體剛度，減少地基的不均勻沉降差；考慮共同作用時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高框架梁外端截面承受負(fù)彎矩的受力鋼筋數(shù)量，及內(nèi)端截面處受力鋼筋伸入支座內(nèi)的鋼筋數(shù)量.

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