高层建筑上部结构、基础及地基土共同作用的地震时程分析.pdfVIP

维普资讯 四川建筑科学研究 第31卷 第2期 98 SichuanBuildingScience 2005年4月 高层建筑上部结构、基础与地基土共同作用的 地震时程分析 李玉杯，熊 峰 (四川大学建筑与环境学院，四川 成都 610065) 摘 要：上部结构、基础与地基土为一整体系统，在地震作用下考虑系统的共同作用是结构精确分析的基础。 本文以ANSYS有限元软件为工具，进行了框架结构、基础及地基的动力时程分析。通过 比较，考虑共同作用和非 共同工作系统的动力响应，分析了结构动力特性、结构的侧移、底层柱的内力和基底反力分布图，得出了一些有价 值的结论，对工程设计有一定的参考意义。 关键词：共同作用；动力时程分析；ANSYS软件 中图分类号：TU973 文献标识码：A 文章编号：1008—1933(2005)02—0098—05 1 引 言 强烈，因此偏于安全。实际上共同作用对结构的影 实际中的建筑物都是由上部结构、基础与地基 响是复杂的，并非都是有利的影响，随着结构层数的 土构成的整体，各部分之间相互影响，共同作用。目 增加，这种影响更加明显。因此，考虑结构系统在地 前对这种结构体系进行共同作用的研究已越来越 震作用下的各种反应，分析对结构性能要求的变化， 多，但是，由于结构体系本身的复杂性，理论研究还 对结构设计概念的建立有较大的意义。 相对滞后，在高层建筑结构的地震动力反应的研究、 为了全面认识上部结构、基础与地基土共同作 实验或设计计算方面，均认为结构的基础落在刚性 用结构的受力机理以及地震作用下的受力行为和抗 地基上，忽略了地基土参与上部结构共同工作的动 震性能，本文以ANSYS通用有限元程序为工具，对 力地震反应，这将造成动力特性计算的不准确和地 一 框架结构单元在地震作用下的动力性能进行了分 震反应结果不符实际，在客观上制约了工程实际的 析，通过对共同作用与刚性基础的比较，提出了一些 发展，也给建筑结构设计带来经济以及安全方面的 有价值的结论，对上部结构设计有一定的参考意义。 问题。因此，研究结构、基础与地基土的共同作用显 2 计算模型 得十分必要。 2．1 模拟计算的实际工程简况 “共同作用”的概念是 1947年Meyerhof在对土 和框架结构相互作用的分析中首次提出来的。多年 为简化计算，本文取一 10层框架单元结构作为 来，一大批研究者提出了许多不同的分析方法，作了 分析实例，建筑平面及立面见图1，2。建筑物总高 大量的工作，归结起来可分为以下几类：一类是解析 度为31．5m，上部结构为现浇框架结构，基础采用 法6【~8；通过理论分析，推导共同作用后的分析公 天然地基上的板式基础，板基和地下室挡土墙整体 式；二类是实验研究方法，以原位测试法为主9【；工 — 程原位测试能直接反映实际的受力状态，通过对实 部框架 量 测结果的研究，可以揭示上部结构与基础和地基共 II