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不均匀沉降对上部框架受力和变形影响分析

作　者: 臧园
导　师: 叶艳霞
学　校: 长安大学
专　业: 结构工程
关键词: 整体平面沉降 “盆式”沉降框架结构有限元分析固定支座模型弹性支承模型
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 67次
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内容摘要

地基不均匀沉降是引起工程事故的主要原因之一。其对建筑物的危害不容忽视,实际当中因不均匀沉降引起建筑物变形过大、开裂、倾斜及倒塌的案例很多。因此,不均匀沉降对上部结构影响是一个很值得研究的课题。本文主要借助大型有限元软件ANSYS研究地基基础不均匀沉降对上部框架产生的影响。1、对称沉降下平面框架与基础联合作用的研究。本文以—两跨四层的平面框架为例,研究其在对称沉降下所受附加内力的理论近似计算方法,并应用有限元软件ANSYS得到其有限元解。通过对理论近似解与有限元解的分析,表明在不考虑柱轴向变形时得到的理论近似解偏保守,当考虑柱轴向变形对内力做调整之后,会不断的缩小两种解之间的误差。2、地基基础不均匀沉降对上部空间框架影响的研究。本文以一个两跨四层的空间框架为例,在其柱脚处施加不同的支座分别形成固定支座模型和弹性支承模型。为每一种模型分别施加整体平面沉降和“盆式”沉降两种不同的作用方式。通过对两种不均匀沉降方式的影响分析,表明不同作用方式对上部框架变形影响差异较大。在固定支座模型中,整体平面沉降使梁主要受弯矩作用,使柱主要受轴力和弯矩作用；“盆式”沉降使上部框架梁主要受剪力和弯矩作用,框架柱主要受轴力和弯矩作用。在弹性支承模型中,整体平面沉降使梁主要受剪力和弯矩影响,柱主要受轴力和弯矩影响；“盆式”沉降下,梁主要受剪力和弯矩作用,柱内轴力、剪力、弯矩间相差不大。同种沉降作用下,固定支座模型中的框架受力和变形均比弹性支承模型中框架受力和变形大。这说明用固定支座模型进行设计是一种偏保守的方法,用弹性支承模型进行设计具有一定的经济性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-17
  1.1 概述  11-13
    1.1.1 沉降的分类和特点  11
    1.1.2 不均匀沉降产生的原因及危害  11-13
  1.2 共同作用研究的历史和现状  13-15
    1.2.1 研究历史  13-14
    1.2.2 研究现状  14-15
  1.3 本课题研究的目的和意义  15
  1.4 本论文所做的工作  15-17
第二章有限元软件建模分析  17-24
  2.1 有限元法简介  17-19
    2.1.1 有限元方法中常用术语  17-18
    2.1.2 有限元方法分析问题的基本步骤  18-19
  2.2 框架模型的建立  19-23
    2.2.1 结构原型概述  19
    2.2.2 结构原型有限元建模概述  19-21
    2.2.3 沉降施加方式分析  21-22
    2.2.4 基本假定  22-23
  2.3 本章小结  23-24
第三章平面框架与基础的联合分析  24-36
  3.1 对称沉降下框架附加内力推导  25-29
    3.1.1 不考虑柱轴向变形时框架竖向刚度系数及附加内力推导  25-28
    3.1.2 考虑柱轴向变形时框架附加内力  28-29
  3.2 算例分析  29-35
    3.2.1 不考虑柱轴向变形时框架附加内力的理论近似解和有限元解  29-31
    3.2.2 考虑柱轴向变形时框架附加内力的理论近似解和有限元解  31-35
  3.3 本章小结  35-36
第四章固定支座模型下不均匀沉降对空间框架的影响  36-52
  4.1 整体平面不均匀沉降下的分析  36-43
    4.1.1 整体平面沉降的施加  36-37
    4.1.2 整体平面沉降下框架的变形分析  37-39
    4.1.3 整体平面沉降下框架的受力分析  39-43
  4.2 "盆式"沉降下的分析  43-49
    4.2.1 "盆式"沉降的施加过程  43
    4.2.2 "盆式"沉降下框架的变形分析  43-46
    4.2.3 "盆式"沉降下框架的受力分析  46-49
  4.3 两种沉降方式下框架的变形、受力对比分析  49-51
    4.3.1 变形的对比分析  50
    4.3.2 所受内力的对比分析  50-51
  4.4 本章小结  51-52
第五章弹性支承模型下不均匀沉降对空间框架的影响  52-68
  5.1 整体平面沉降作用对框架的影响  53-58
    5.1.1 框架的变形分析  53-55
    5.1.2 框架的受力分析  55-58
  5.2 "盆式"沉降对框架的影响  58-62
    5.2.1 框架在"盆式"沉降下的变形分析  58-60
    5.2.2 框架在"盆式"沉降下的受力分析  60-62
  5.3 不同沉降方式间的对比分析  62-63
    5.3.1 框架变形对比  62-63
    5.3.2 框架受力对比  63
  5.4 同一沉降不同框架模型变形对比和受力对比  63-66
    5.4.1 整体平面沉降下两模型变形对比和受力对比  64-65
    5.4.2 "盆式"沉降下两模型变形对比和受力对比  65-66
  5.5 本章小结  66-68
结论与展望  68-71
  一、结论  68-69
  二、展望  69-71
参考文献  71-74
致谢  74

不均匀沉降对上部框架受力和变形影响分析

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