【摘要】：基礎(chǔ)埋深對(duì)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性有較大影響,當(dāng)基礎(chǔ)埋深不足時(shí),會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)抗傾覆彎矩不足而引起整體性倒塌,針對(duì)基礎(chǔ)埋深不滿足規(guī)范要求而引起的問(wèn)題急需研究。本文采用數(shù)值分析的方法對(duì)比分析結(jié)構(gòu)模型中埋深一層(模型一)與埋深二層(模型二)的結(jié)構(gòu)響應(yīng),提出一些建議,解決基礎(chǔ)埋深不足引起的部分問(wèn)題。本文結(jié)合實(shí)際工程案例,采用多種有限元軟件,通過(guò)反應(yīng)譜及彈性時(shí)程分析在常遇地震、設(shè)防地震及罕遇地震下的結(jié)構(gòu)層間位移角、結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移、基底剪力等宏觀參數(shù),來(lái)比較不同埋深對(duì)建筑物整體結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響。運(yùn)用溫克爾地基模型理論建立基礎(chǔ)筏板,加載后得出基礎(chǔ)筏板的應(yīng)力分布,通過(guò)觀察應(yīng)力分布確認(rèn)建筑物整體穩(wěn)定性是否滿足規(guī)范要求。本文主要開展以下幾個(gè)方面的研究工作:(1)為了研究埋深一層與埋深二層模型在相同工況下的結(jié)構(gòu)響應(yīng),在進(jìn)行結(jié)構(gòu)反應(yīng)譜分析后,通過(guò)對(duì)比研究模型一與模型二在同一工況下的宏觀參數(shù)得到以下結(jié)論:在結(jié)構(gòu)自振方面,由于兩模型的土體約束的不同,模型二自振周期比模型一小。在反應(yīng)譜分析中,結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)位移及最大層間位移角均會(huì)減小。在常遇地震作用下,模型一與模型二幾乎都處于彈性變形階段,且模型二的基底剪力與層間位移角相比于模型一小5%左右,而結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移則相差20%左右。在設(shè)防地震中,模型二的抗震性能明顯優(yōu)于模型一。模型二的基底剪力、層間位移角、頂點(diǎn)位移及筏板最小應(yīng)力值均小于模型一。模型二的層間位移角與基底剪力相比于模型一小3%~5%左右,因此,基礎(chǔ)埋深達(dá)到要求對(duì)于結(jié)構(gòu)抗震具有極大的意義。在基底應(yīng)力分布方面,模型二的基底剪力最小值在七種工況下均小于模型一。因此可知,在常遇和設(shè)防地震作用下,當(dāng)基礎(chǔ)埋深越大時(shí),結(jié)構(gòu)偏向于越安全,基礎(chǔ)出現(xiàn)拉應(yīng)力的機(jī)會(huì)也越小。(2)為了更全面的評(píng)估兩模型的抗震性能及損傷模式,采用Abaqus建立計(jì)算模型并設(shè)置塑性及損傷因子。在罕遇地震中,模型一與模型二的頂點(diǎn)位移及加速度均表現(xiàn)為10%左右的差異。在層間位移角方面,模型二相比于模型一僅減小4%左右,且二者位移曲線基本一致,而位移角最大值所在的層數(shù)也幾乎相同。模型一的地下室剪力墻損傷嚴(yán)重,而模型二的剪力墻損傷情況相比于模型一小得多。在結(jié)構(gòu)損傷方面,模型一的地下結(jié)構(gòu)破壞最主要集中于結(jié)構(gòu)最底部,且出現(xiàn)了整墻貫穿性破壞。而當(dāng)采用滿足規(guī)范要求的模型二時(shí),地下結(jié)構(gòu)集中破壞處則轉(zhuǎn)移至地下結(jié)構(gòu)的頂部。在上部結(jié)構(gòu)中,兩模型的損傷位置及程度幾乎相同。(3)為了研究筏板基礎(chǔ)面積對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響,在模型一的基礎(chǔ)上在地下室外圍加入一圈框架并將基礎(chǔ)筏板的面積擴(kuò)大至框架邊緣(模型三),通過(guò)在罕遇地震作用下分析比較模型一與模型三的不同。通過(guò)比較兩模型的結(jié)構(gòu)響應(yīng)得出以下結(jié)論,其中,結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移、加速度、底部彎矩幾乎不變,但結(jié)構(gòu)剪力墻破壞模式卻大有不同。在七條工況下,模型一地下室底部破壞最為嚴(yán)重,當(dāng)?shù)叵率抑車黾右蝗蚣芎?其破壞最嚴(yán)重處轉(zhuǎn)移至地下室頂部。因此當(dāng)結(jié)構(gòu)埋深不足時(shí),可以適當(dāng)增加地下結(jié)構(gòu)的剛度。但加固地下室時(shí)需考慮相鄰層的剛度,防止剛度差過(guò)大而造成局部破壞。通過(guò)結(jié)構(gòu)塑性耗能及損傷耗能可知,模型三的破壞情況不如模型一嚴(yán)重。而通過(guò)基礎(chǔ)筏板應(yīng)力云圖可知相比于模型一,由于模型三筏板面積增大,因此基底拉應(yīng)力的最大值有所減小,但沒有完全消除。而在結(jié)構(gòu)塑性耗能及結(jié)構(gòu)損傷耗能方面,模型三基本上都比模型一小。因此,當(dāng)基礎(chǔ)埋深不足時(shí),通過(guò)增加基礎(chǔ)筏板面積與地下結(jié)構(gòu)的剛度,可以有效的提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。
【圖文】：

防止自然條件直接對(duì)外露的基礎(chǔ)造成影響[11]。具體如圖1-1 所示。在確定基礎(chǔ)埋深時(shí)，最先需要考慮的就是結(jié)構(gòu)的使用要求，若結(jié)構(gòu)需要設(shè)置地下室、地下車庫(kù)等全埋式或半埋式部分時(shí)，則往往需采用深基礎(chǔ)。當(dāng)建筑物存在地下結(jié)構(gòu)時(shí)，則需考慮室內(nèi)地坪標(biāo)高，若采用局部地下室，則基礎(chǔ)需按臺(tái)階式放坡，高度與寬度之比取 1:2，其中高度小于 0.5m[11]，，其示意圖見圖 1-2。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中還需考慮外部因素的影響，如高溫或低溫對(duì)地基土層引起的熱脹或冷脹等諸多不利影響。理論上氣管與水管不可穿過(guò)基礎(chǔ)下方，若必須穿過(guò)基礎(chǔ)，則需彎至基礎(chǔ)上方且與基礎(chǔ)需保持一定的距離，以防止基礎(chǔ)對(duì)管道造成影響。當(dāng)結(jié)構(gòu)為爐窯、冷凍庫(kù)等特殊建筑物時(shí)，需考慮高溫或低

圖 1-1 基礎(chǔ)的最小埋置深度 圖 1-2 墻基礎(chǔ)埋深變化時(shí)的做當(dāng)結(jié)構(gòu)受到上拔力時(shí)，在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)需考慮結(jié)構(gòu)的抗滑性，若結(jié)構(gòu)內(nèi)部，則需考慮荷載對(duì)基礎(chǔ)內(nèi)側(cè)的不利影響[12]。當(dāng)新建建筑物周圍由其他的建筑物時(shí)，為了不使得原有的建筑物受到干
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU973

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2587955