【摘要】：基礎埋深對結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性有較大影響,當基礎埋深不足時,會導致結(jié)構(gòu)抗傾覆彎矩不足而引起整體性倒塌,針對基礎埋深不滿足規(guī)范要求而引起的問題急需研究。本文采用數(shù)值分析的方法對比分析結(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,提出一些建議,解決基礎埋深不足引起的部分問題。本文結(jié)合實際工程案例,采用多種有限元軟件,通過反應譜及彈性時程分析在常遇地震、設防地震及罕遇地震下的結(jié)構(gòu)層間位移角、結(jié)構(gòu)頂點位移、基底剪力等宏觀參數(shù),來比較不同埋深對建筑物整體結(jié)構(gòu)響應的影響。運用溫克爾地基模型理論建立基礎筏板,加載后得出基礎筏板的應力分布,通過觀察應力分布確認建筑物整體穩(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,在進行結(jié)構(gòu)反應譜分析后,通過對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。在反應譜分析中,結(jié)構(gòu)的頂點位移及最大層間位移角均會減小。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)頂點位移則相差20%左右。在設防地震中,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、頂點位移及筏板最小應力值均小于模型一。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,基礎埋深達到要求對于結(jié)構(gòu)抗震具有極大的意義。在基底應力分布方面,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,在常遇和設防地震作用下,當基礎埋深越大時,結(jié)構(gòu)偏向于越安全,基礎出現(xiàn)拉應力的機會也越小。(2)為了更全面的評估兩模型的抗震性能及損傷模式,采用Abaqus建立計算模型并設置塑性及損傷因子。在罕遇地震中,模型一與模型二的頂點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。而當采用滿足規(guī)范要求的模型二時,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)為了研究筏板基礎面積對結(jié)構(gòu)響應的影響,在模型一的基礎上在地下室外圍加入一圈框架并將基礎筏板的面積擴大至框架邊緣(模型三),通過在罕遇地震作用下分析比較模型一與模型三的不同。通過比較兩模型的結(jié)構(gòu)響應得出以下結(jié)論,其中,結(jié)構(gòu)頂點位移、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重,當?shù)叵率抑車黾右蝗蚣芎?其破壞最嚴重處轉(zhuǎn)移至地下室頂部。因此當結(jié)構(gòu)埋深不足時,可以適當增加地下結(jié)構(gòu)的剛度。但加固地下室時需考慮相鄰層的剛度,防止剛度差過大而造成局部破壞。通過結(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重。而通過基礎筏板應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,當基礎埋深不足時,通過增加基礎筏板面積與地下結(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外露的基礎造成影響[11]。具體如圖1-1 所示。在確定基礎埋深時，最先需要考慮的就是結(jié)構(gòu)的使用要求，若結(jié)構(gòu)需要設置地下室、地下車庫等全埋式或半埋式部分時，則往往需采用深基礎。當建筑物存在地下結(jié)構(gòu)時，則需考慮室內(nèi)地坪標高，若采用局部地下室，則基礎需按臺階式放坡，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。在基礎設計中還需考慮外部因素的影響，如高溫或低溫對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基礎下方，若必須穿過基礎，則需彎至基礎上方且與基礎需保持一定的距離，以防止基礎對管道造成影響。當結(jié)構(gòu)為爐窯、冷凍庫等特殊建筑物時，需考慮高溫或低

圖 1-1 基礎的最小埋置深度 圖 1-2 墻基礎埋深變化時的做當結(jié)構(gòu)受到上拔力時，在基礎設計時需考慮結(jié)構(gòu)的抗滑性，若結(jié)構(gòu)內(nèi)部，則需考慮荷載對基礎內(nèi)側(cè)的不利影響[12]。當新建建筑物周圍由其他的建筑物時，為了不使得原有的建筑物受到干
【學位授予單位】：廣州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU973

【參考文獻】

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本文編號：2587955