地基不均匀沉降对上部结构内力和变形影响.pdfVIP

维普资讯 第4卷 3j9J 广州大学学报(自然科学版) Vo1．4 No．3 2005 6』j JournaloJGuangzhouUniversity(Natural ；Pn(Phl；}i(’n) June 2005 文章编号：1671．4229(2005)03—0261—06 地基不均匀沉降对上部结构内力和变形的影响 吴胜发，孙作玉 (广州大学 土木工程学院，』一东 』州 510405) 摘 要：应用有F~-JL软件ANSYS研究了地基基础不均匀沉降对上部结构 内力和变形的影响．将结构的柱脚和 支座简化为固定端，通过在不同的支座处预先施加给定的位移，来模拟分析地基基础不均匀沉降的影响．以深 圳市少年宫 “水晶石大厅”为例，研究了几种典型情况．分析表明，地基不均匀沉降方式及沉降量的大小对上部 结构 内力和变形有显著影响，且结构物的柱距直接影响柱的轴力． 关键词 ：地基不均匀沉降；上部结构；变形；内力；ANSYS 中图分类号：TU433 文献标识码 ：A 地基的不均匀沉降将导致上部结构的变形和 0 引 言 内力重分布． 内力和变形的变化将影响结构的 正常使用功能和极限承载能力．本文以深圳市少 地基土质条件复杂以及上部建筑结构荷载不 年宫 “水晶石”大厅结构为例，运用有限元软件 均匀等因素都将导致建筑结构的基础产生不均匀 ANSYS针对几种典型情况，研究了地基基础不均 沉降，从而引起建筑结构的倾斜，或者一些构件的 匀沉降对上部结构内力和变形的影响． 开裂甚至破坏 ．地基不均匀沉降足引起土木、建筑 _T程事故的主要原因之一 ．斯开普顿 (A．WSkemp— 1 计算模型的建立 ton)和麦克唐纳 (D．H．MacDonald)在上世纪 5O年 代总结了98幢天然地基房屋的观察资料 ，这些房 1．1 工程概况 屋建于 1860～1952年 ，其中4J0幢由于不均匀沉降 深圳市少年宫位于深圳市福 田中心区，“水晶 的缘故，发生_r不 同程度 的损坏，其损坏率 占 石”大厅是该建筑群体中一个独立的结构单元． 4l％ 1 ． 旧内，尤其是任广东、上海等地质条件较 “水晶石”大厅建筑体形 复杂，该部分总高为 复杂的地 ，由于地基小均匀沉降而导致建筑物 30．5in，直径 50in，主体承重结构 由三根劲性钢筋 或构筑物小能 常使用的例子时有报道 砼(SRC)圆柱(直径分别为 l8m和 16m)托起 日前国1人J外研究地基不均匀沉降主要集 中在 一 个椭球体．椭球体的长、短轴分别为36in、28in、 如下几个方 ：结构物沉降过程的预测、最终沉降 14in，内部为多功能演出大厅．椭球体下部为SRC 的计算和防止 均匀沉降的具体措施等．结构物 梁板结构及高强度钢筋砼 (RC)弧墙结构，上部为 沉降过程的预测一般采用经验公式，并结合模糊 钢管穹框架结构 ．围绕该主体结构是由16根直径 数学或神经网络等算法_2；对于结构物的最终沉 为750rnrr．的钢管柱组成的圆形支承．钢管柱高 降，我国地基基础规范要求采用分层总和法计算， 28．5m，四周 由钢结构箱型环梁连接，柱顶用辐 但是由于地质条件的复杂性 以及结构物荷载的多 射状布置的钢结构箱型梁与椭球体上部钢管穹框 样性，计算结果往往存在一定的误差；为了防止不 架铰接 ． 均匀沉降的 利影响，实际工程中一般通过加强 1．2 有限元模型与