基于地基不均匀沉降的框架结构设计分析

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本资料是基于地基不均匀沉降的框架结构设计分析,论文共89页。
目录:
    第一章 绪 论
        1.1 课题背景和意义
        1.2 地基不均匀沉降产生的原因
            1.2.1 地基土本身存在的问题
            1.2.2 勘察方面
            1.2.3 设计方面 
            1.2.4 施工方面
            1.2.5 周边建筑
            1.2.6 外界环境
        1.3 地基不均匀沉降防治措施
            1.3.1 确保地质勘察报告是真实可靠的 
            1.3.2 建筑设计
            1.3.3 结构设计
            1.3.4 建筑施工
            1.3.5 其它
        1.4 地基不均匀沉降研究现状 
        1.5 本文的研究工作
    第二章 框架结构有限元模型的建立
        2.1 钢筋混凝土结构选用的模型种类 
        2.2ANSYS 模型选用的单元类型
            2.2.1SOLID65
            2.2.2COMBIN14
        2.3 钢筋混凝土材料参数的定义
            2.3.1 混凝土的破坏准则
            2.3.2 混凝土材料的本构关系
            2.3.3 钢筋材料的本构关系
        2.4 地基模型种类
        2.5 本章小结
    第三章 基于基础不均匀沉降对上部框架结构的影响分析
        3.1 有限元模拟分析
            3.1.1ANSYS 模型的建立
            3.1.2 工况的设定
        3.2 有限元研究分析基础的不均匀沉降对框架结构的影响规律
            3.2.1 各工况下应变变化规律
            3.2.2 各工况下应力变化规律
            3.2.3 各工况下裂缝分布规律
        3.3 室内试验研究分析基础不均匀沉降对框架结构的影响规律 
            3.3.1 试验设计
            3.3.2 裂缝的发展过程
            3.3.3 梁柱各测点的应变变化过程
            3.3.4 框架结构应力变化过程
        3.4 本章小结
    第四章 基于不均匀地基的框架结构设计分析
        4.1 工程简介
        4.2 地基刚度对框架结构不均匀沉降的影响
            4.2.1 工况的分类
            4.2.2 地基刚度对上部框架结构不均匀沉降的影响分析
        4.3 基础刚度对框架结构不均匀沉降的影响
            4.3.1 条形基础配筋对框架结构不均匀沉降的影响
            4.3.2 条形基础尺寸对框架结构不均匀沉降的影响
        4.4 孔洞对框架结构设计方案的影响
            4.4.1 工况的设定
            4.4.2 孔洞对基础不均匀沉降量的影响规律
            4.4.3 孔洞对基础正应力的影响规律
            4.4.4 孔洞对基础裂缝的影响规律
        4.5 本章小结
    第五章 结论与展望
        5.1 研究成果
        5.2 不足与展望
    参考文献
    致 谢
    附 录
摘要:随着时代的进步,多元化建筑物的大规模使用以及地质的复杂多样性,对结构设计安全性及可靠性的要求更高,只有结构设计达到安全稳定的要求,建筑物才能更大程度的减少潜在危险。另外,由地基不均匀沉降而引起的建筑事故时有发生,为了更好的了解地基不均匀沉降对上部框架结构的影响规律,减少框架结构事故的发生及危害,非常有必要对不均匀地基上的框架结构设计进行深入的研究,为实际工程中的结构设计与加固提供重大参考价值。本文首先运用ANSYS有限元软件,建立含有基础、梁、板和柱的整体结构模型,模拟分析基础的不均匀沉降对上部框架结构的影响;然后,进行单层空间框架结构试验,观察记录试件在基础不均匀沉降过程中的变形和裂缝发展规律;最后,将ANSYS运算结果与室内试验成果相结合,总结归纳出基础的不均匀沉降对上部框架结构的应力、应变以及裂缝的影响规律。室内试验结果中当沉降差为0.004L(L为相邻柱距),ANSYS模拟运算结果中当沉降差值为0.00357L,出现肉眼可见的微裂缝,验证了《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011中,中低压缩性土相邻柱沉降差允许值0.002L和高压缩性土为0.003L的规定是具有很大的安全性,同时也验证了ANSYS有限元模拟运算具有一定的可靠性;基础不均匀沉降量相同的条件下,中跨基础不均匀沉降对上部框架构件的影响程度比边跨的大;当基础发生不均匀沉降时,相同沉降条件下,跨度较小的相邻梁更容易产生破坏。运用ANSYS有限元模拟分析地基刚度、基础刚度和地下孔洞对上部框架结构不均匀沉降的影响规律:不均匀地基刚度差值的大小影响框架结构的不均匀沉降,但是影响程度要小于地基刚度对框架结构的影响;在地基刚度一定的条件下,条形基础的承载能力以及稳定性比独立基础强;不同的基础刚度,对不均匀地基上的框架结构不均匀沉降的影响程度不同,基础刚度和模量E、惯性矩I有关,基础刚度越大,影响程度越大;洞穴所在的位置不同,对上部框架结构不均匀沉降的影响程度也不同;相同条件下,同一基础交叉点周围孔洞区域范围越广,对基础的影响程度越大;若基础梁底部具有孔洞,则横跨孔洞的基础梁和基础梁梁两端交叉点所受的影响较大;地基土层没有孔洞时,基础在底部所受的应力始终为压应力,在交叉点顶部为压应力,在基础梁顶部为拉应力,横跨洞穴的基础梁会改变原有的应力性质和大小。这些规律可为实际工程设计与加固提
供指导意义。
关键词:地基;不均匀沉降;框架;设计分析;ANSYS
基于地基不均匀沉降的框架结构设计分析-各工况下节点的竖向位移量曲线
各工况下节点的竖向位移量曲线
基于地基不均匀沉降的框架结构设计分析-各工况下节点的正应力曲线图
各工况下节点的正应力曲线图
基于地基不均匀沉降的框架结构设计分析-各工况下上部框架结构等效应力云图
各工况下上部框架结构等效应力云图
基于地基不均匀沉降的框架结构设计分析-工况下基础各向应力图
工况下基础各向应力图
基于地基不均匀沉降的框架结构设计分析-梁、柱截面配筋图
梁、柱截面配筋图
基于地基不均匀沉降的框架结构设计分析-中沉降柱沉降值 D 与相邻柱应力值σ 关系曲线
中沉降柱沉降值 D 与相邻柱应力值σ 关系曲线

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