多层地基上框架结构计算半解析法.pdfVIP

维普资讯 第2l卷第 3期 河 海 大 学 学 报 Vo1．2lNo．3 I993年 5月 J0URNAI 0F HOHAlt~ IVEP．SITY M ay I993 一 z，／ 多层地基上框架结构计算的半解析法 彭宣茂 张子明 宁 勇 - _ - _ ● 一 (工程力学系) (淮阿水利委员会) 摘要 本文提出了一种分析多层地基上平面框架结掏的有效方法．该法分别用有限单元法和解析 法求辫结掏底部的单位位移和多层地基的丧面况酪茉戢，用混合法求解结掏与地基相互作用的基 底 !叵力，最后采用叠加原理求出结掏的位移和内力． 关键词 麦星 薹，揠塑煞曲f j垡 ；相互作用 中囝法分类号 TU433 ‘ l 引 言 在高屡建筑和水工结掏物的设计中，考虑多层地基和上部结掏的相互作用是一个重要而 复杂的问露． 目前解决这类问题常用的方法有基础粱法和有限单元法．前者是把上部结构和 基础视为两十独立的结掏，先把基础作为上部结掏的固定支座，用结掏力学方法求出在荷载 作用下的上部结掏的内力和柱脚固定处的反力，然后把该反力作用在基础上，并以此作为多 层地摹上基础梁。。。或基础板进行计算．这种方法虽然简单，咀是 由于忽略了上部结构对基础的 制约作用，因而不能正确反映整个受力系统的内力和变形．后者是将上部结构、基础和地基 离散为各种形式的单元 ，采用有限元法进行分析。’1．这种方法在一定程度上能够反映上部结 构、萆础 地基的相互作用．但是当结掏手Ⅱ地基都很复杂时，需要考虑的地基范围很大，参 与计算的自由度将随善情度要求的提高而 著地增加．致使计算时间和汁算机存贮量也大大 增加． 因此 ，探讨和研究一种既能反映上部结掏 、基础和地基相互作用效应 ，又便于设计应用 的计算方法以及合理地选择地基模型，是一个具有实用意义的课题．为此，我们针对工程中 常见的成层地基，建立了多层地基模型，并且提出了一种分析多层地基上框架结构的有效方 法．该法将上部结构、基础和地基视为两个子结掏，用有限单元法求解上部子结构的单位位 移，用解析法求解下部子结构即多层地基的沉陷系敬．通过两个子结掏交界面上的变位协滑 条件和 七部子结构的静力平衡蓑件求出结掏与地葛相互作用的基底反力，然后再用叠加原理 求_I|上部结构和基础的位移 手Ⅱ内力．由于结构和地摹分别采用了数值法和解析法，使得一般 多屡地基上：的框架结构计算都能够在礅型机上进行，并且具有灵活方厦的前后数据手Ⅱ图形处 理功能 ，所得成果可以直接用于工程设汁和应用于 CAD． 收确n懈tl992—04—02 维普资讯 第 21卷第 3期 彭宣茂等 多层地基上框架结构计算的半解析法 2 计算模型和典型方程的建立 设有一地基上的结构受任意直接荷载和边荷载作用，如图 1所示．假定上部结构和基础 是由不同弹性性质的材料和不同几何形状组成，可以简化为平面刚架或组合杆件系统，地基 为有限深的成层地基．并假定基础和地基接触面间的竖向变位是连续的，它们之间只能传递 法 向反力 ， h月：： ：： l：：：：驯…I 晶 t ， 1l 局 f ＼