俞 轩, 郭小刚



考虑上部结构和筏板相互作用时的有限元分析

俞 轩*, 郭小刚

(湘潭大学 土木工程与力学学院,湖南 湘潭, 411105)

常规设计时, 一般把上部结构与基础隔开, 柱底固结, 然后计算上部结构的荷载, 进行内力分析与梁柱设计, 但是, 这与实际工程不符, 地基、基础的刚度会影响到上部结构的内力. 本文针对一个框架-筏板基础-Winkler地基模型来分析基础与上部结构的相互作用, 研究考虑和不考虑上部结构与基础共同作用时柱子的弯矩和轴力、梁的弯矩和剪力及筏板的沉降与变形. 结果显示: 常规设计与考虑共同作用相比, 常规设计时, 上部结构边柱设计偏于不安全, 中柱偏于浪费; 对于筏板的内力与差异沉降计算值偏大, 筏板设计偏于浪费.

框架-筏板; 相互作用; 内力; 变形; 有限元

上部结构与基础相互作用的问题由来已久, 1947年Meyerhof[1]首先提出了框架与土相互作用的概念, 后来根据上部结构中任一节点附近构件的变形协调条件, 推导出一个框架结构的等效近似公式. 此后许多学者进行了相关研究[2—3], 取得了许多研究成果, 由于其有一定的复杂性, 考虑因素比较多, 理论方面还没有完善. 随着计算机的发展, 特别是有限元理论[4], 为共同作用分析提供了一个方向.

本文针对一个十层框架-筏板的模型, 利用有限元软件, 分别建立了考虑与不考虑上部结构与筏板的模型, 分别进行了梁柱的内力比较、筏板的内力与变形比较, 为工程分析和设计……